五門基礎(chǔ)或?qū)I(yè)課程教學(xué)2016數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理db chapter

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理主講：楊艷第二篇

設(shè)計(jì)篇HD-ITR2021/6/112基礎(chǔ)篇的總結(jié)：概念DB、DBMS、DBS、視圖、外模式、概念模式、內(nèi)模式、數(shù)據(jù)獨(dú)立性、關(guān)系數(shù)據(jù)模型：域、笛卡兒積、關(guān)系、關(guān)系模式、實(shí)例、屬性、屬性的值域、元組、候選鍵、鍵屬性、主鍵、主屬性、外部鍵DDL、DML、DCL宿主語言、子語言、嵌入式SQL語言、宿主變量完整性約束安全性重點(diǎn)關(guān)系數(shù)據(jù)模型–關(guān)系代數(shù)SQLHD-ITR2021/6/113設(shè)計(jì)篇HD-ITR2021/6/114第四章

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述與需求分析第五章 概念數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)第六章 邏輯數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)第七章 物理數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)第四章數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述與需求分析HD-ITR2021/6/115數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)問題數(shù)據(jù)庫的生命周期數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)過程需求分析第四章數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述與需求分析HD-ITR2021/6/116數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)問題數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)所要解決的問題是：對于一個(gè)給定的應(yīng)用領(lǐng)域，設(shè)計(jì)優(yōu)化的數(shù)據(jù)庫邏輯

和物理結(jié)構(gòu)，使之滿足用戶的信息管理要求和數(shù)據(jù)

操作要求，有效地支持各種應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)和運(yùn)行。數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的目標(biāo)是為用戶和各種應(yīng)用系統(tǒng)提供一個(gè)高效率的運(yùn)行環(huán)境。效率包括兩個(gè)方面：數(shù)據(jù)庫的存取效率存儲空間的利用率。第四章數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述與需求分析數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)可以視為如下的優(yōu)化問題：約束條件：計(jì)算機(jī)軟硬件環(huán)境；數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的能力；用戶的操作要求與信息要求；完整性和安全性約束。目標(biāo)函數(shù)：設(shè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)支持的用戶事務(wù)為T1、T2、...、Tn,事務(wù)Ti的運(yùn)行頻率為Fi。給定數(shù)據(jù)庫模式S，S的時(shí)間復(fù)雜性定義為S的空間復(fù)雜性定義為S需要的存儲空間量,用Scost(S)表示。HD-ITR2021/6/117第四章數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述與需求分析HD-ITR2021/6/118數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)可以視為如下的優(yōu)化問題：數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)問題：在上述給定的四項(xiàng)約束條件下，求解一個(gè)數(shù)據(jù)庫模式S，使P1×Tcost(S)+

P2×Scost(S)最小化。第四章數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述與需求分析HD-ITR2021/6/119數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)問題數(shù)據(jù)庫的生命周期數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)過程需求分析數(shù)據(jù)庫的生命周期數(shù)據(jù)庫分析和設(shè)計(jì)階段需求分析概念設(shè)計(jì)邏輯設(shè)計(jì)物理設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)和操作階段數(shù)據(jù)庫的實(shí)現(xiàn)操作與監(jiān)督修改與調(diào)整數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)所關(guān)心的是數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)階段。第四章數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述與需求分析HD-ITR2021/6/1110第四章數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述與需求分析HD-ITR2021/6/1111數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)問題數(shù)據(jù)庫的生命周期數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)過程需求分析數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程HD-ITR2021/6/1112第四章數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述與需求分析HD-ITR2021/6/1113數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)問題數(shù)據(jù)庫的生命周期數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)過程需求分析需求分析的任務(wù)–調(diào)查應(yīng)用領(lǐng)域，對應(yīng)用領(lǐng)域中各應(yīng)用的信息要求和操作要求進(jìn)行詳細(xì)分析，形成需求分析說明書。需求分析的目標(biāo)–給出應(yīng)用領(lǐng)域中數(shù)據(jù)項(xiàng)、數(shù)據(jù)項(xiàng)之間的關(guān)系和數(shù)據(jù)操作任務(wù)的詳細(xì)定義，為數(shù)據(jù)庫的概念設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為優(yōu)化數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)提供可靠依據(jù)。第四章數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述與需求分析HD-ITR2021/6/1114需求分析的步驟–應(yīng)用領(lǐng)域的調(diào)查分析–定義數(shù)據(jù)庫支持的信息與應(yīng)用–定義數(shù)據(jù)庫操作任務(wù)–定義數(shù)據(jù)項(xiàng)字典–預(yù)測應(yīng)用領(lǐng)域的未來改變第四章數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述與需求分析HD-ITR2021/6/1115應(yīng)用領(lǐng)域的調(diào)查分析分為兩個(gè)階段第一階段對應(yīng)用領(lǐng)域的組織結(jié)構(gòu)、業(yè)務(wù)流程和數(shù)據(jù)流程進(jìn)行調(diào)查，對現(xiàn)行系統(tǒng)的功能和所需信息有一個(gè)明確的認(rèn)識；第二階段在第一階段的基礎(chǔ)上進(jìn)行應(yīng)用領(lǐng)域的分析，抽象出應(yīng)用領(lǐng)域的邏輯模型。第四章數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述與需求分析HD-ITR2021/6/1116第一階段使用的方法：調(diào)查給定應(yīng)用領(lǐng)域的組織機(jī)構(gòu),列出各職能部門及其相互關(guān)系。對于每個(gè)職能部門，請?jiān)摬块T負(fù)責(zé)人和有關(guān)專業(yè)人員介紹該部門的全部職能、完成各種職能的過程、方法和所需信息，抽象出每個(gè)職能部門各種應(yīng)用的功能和所需信息的定義，并確定職能部門內(nèi)各應(yīng)用之間的信息依賴關(guān)系和信息流通路徑。與各職能部門的負(fù)責(zé)人和部門內(nèi)有關(guān)專業(yè)人員座談，確認(rèn)上面方法(2)中定義的應(yīng)用功能、信息和部門內(nèi)

各應(yīng)用之間的信息依賴關(guān)系和信息流通路徑。與各職能部門的負(fù)責(zé)人和有關(guān)專業(yè)人員座談，確定不同職能部門的應(yīng)用和信息之間的依賴關(guān)系以及信息流通路徑。第四章數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述與需求分析HD-ITR2021/6/1117第二階段使用的方法：根據(jù)第一階段的結(jié)果，對應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行分析，抽象出下列信息：①應(yīng)用領(lǐng)域的流動信息的定義；②應(yīng)用領(lǐng)域的存儲信息的定義；③應(yīng)用領(lǐng)域中各種流動信息的起點(diǎn)和源點(diǎn)；④

應(yīng)用領(lǐng)域的各種應(yīng)用的定義，包括輸入信息、輸出信息和應(yīng)用功能定義；⑤上述四者之間的聯(lián)系的定義。用數(shù)據(jù)流圖表示應(yīng)用領(lǐng)域的邏輯模型。第四章數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述與需求分析HD-ITR2021/6/1118第二階段使用的方法：數(shù)據(jù)流圖中使用的符號P72數(shù)據(jù)流圖舉例P72第四章數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述與需求分析HD-ITR2021/6/1119定義數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)支持的信息與應(yīng)用應(yīng)用的定義包括下面兩個(gè)步驟：考察數(shù)據(jù)流圖中的每個(gè)數(shù)據(jù)處理應(yīng)用，確定正在設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫是否應(yīng)該而且可能支持這個(gè)應(yīng)用。如果應(yīng)該而且可能支持，即把這個(gè)功能列入數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)支持的應(yīng)用范圍。對于上一步產(chǎn)生的每個(gè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)該支持的應(yīng)用，進(jìn)行嚴(yán)格定義，內(nèi)容包括：應(yīng)用名、處理功能、輸入信息和輸出信息。第四章數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述與需求分析HD-ITR2021/6/1120定義數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)支持的信息與應(yīng)用信息定義分為以下兩步：考察數(shù)據(jù)流圖中每個(gè)存儲信息，確定其是否應(yīng)該而且可能由數(shù)據(jù)庫存儲，如果應(yīng)該而且可能，則列入數(shù)據(jù)庫需要存儲的信息范圍。對于步驟1產(chǎn)生的每個(gè)需要數(shù)據(jù)庫存儲的信息，進(jìn)行嚴(yán)格定義，內(nèi)容包括：信息名、內(nèi)容定義、產(chǎn)生該信息的應(yīng)用和引用該信息的應(yīng)用。第四章數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述與需求分析HD-ITR2021/6/1121定義數(shù)據(jù)庫操作任務(wù)數(shù)據(jù)庫操作任務(wù)的定義是對應(yīng)用定義集合中每個(gè)應(yīng)用逐步求精的過程。在逐步求精的過程中，劃分出數(shù)據(jù)庫操作任務(wù)，完成數(shù)據(jù)庫操作任務(wù)的定義。用

DBIPO圖表示。劃分?jǐn)?shù)據(jù)庫操作任務(wù)的規(guī)則是每個(gè)數(shù)據(jù)庫操作任務(wù)必須是某個(gè)應(yīng)用的構(gòu)成部分。每個(gè)數(shù)據(jù)庫操作任務(wù)必須是一個(gè)獨(dú)立的計(jì)算機(jī)執(zhí)行單位，具有相對獨(dú)立的功能。每個(gè)數(shù)據(jù)庫操作任務(wù)內(nèi)的所有數(shù)據(jù)庫操作必須具有原子性。每個(gè)數(shù)據(jù)庫操作任務(wù)必須具有明確的輸入和輸出數(shù)據(jù)項(xiàng)集合定義，每個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)都必須是詳細(xì)說明的原子數(shù)據(jù)項(xiàng)。第四章數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述與需求分析HD-ITR2021/6/1122定義數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)據(jù)項(xiàng)的定義以數(shù)據(jù)庫操作任務(wù)定義為基礎(chǔ)進(jìn)行，過程如下：從DBIPO圖中提取出所有原子數(shù)據(jù)項(xiàng)。把有聯(lián)系的數(shù)據(jù)項(xiàng)組合起來形成數(shù)據(jù)項(xiàng)組。以數(shù)據(jù)項(xiàng)組為單位，寫出數(shù)據(jù)項(xiàng)的如下定義：①語義定義：名字、實(shí)際意義等。②

完整性約束定義：數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)寬度、小數(shù)位數(shù)、值約束、空值約束以及其他比較復(fù)雜的完整性約束等。根據(jù)用戶和實(shí)際領(lǐng)域的信息模型需要補(bǔ)充其他數(shù)據(jù)項(xiàng)及其定義。形成數(shù)據(jù)定義字典。第四章數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述與需求分析HD-ITR2021/6/1123預(yù)測現(xiàn)行系統(tǒng)的未來改變目的是使數(shù)據(jù)庫具有較高的適應(yīng)性?，F(xiàn)行系統(tǒng)的未來改變信息是其他數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)階段的參考信息。現(xiàn)行系統(tǒng)未來改變的預(yù)測需要與用戶討論。討論的內(nèi)容包括以下幾項(xiàng)：應(yīng)用領(lǐng)域中已有的，但目前尚未被數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)支持的應(yīng)用。應(yīng)用領(lǐng)域中各種應(yīng)用功能的可能擴(kuò)充、減少和改變。應(yīng)用領(lǐng)域的上述改變對數(shù)據(jù)庫支持的信息和應(yīng)用范圍、數(shù)據(jù)項(xiàng)定義、數(shù)據(jù)項(xiàng)之間的關(guān)系和數(shù)據(jù)庫操作任務(wù)的影響。