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第六章

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)§6.1數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述§6.2需求分析§6.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)§6.4邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)§6.5數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì)§6.6數(shù)據(jù)庫實(shí)施和維護(hù)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)中體現(xiàn)出的特征：lllnnn涉及的知識(shí)面廣，研制的周期長，是一門綜合性的技術(shù)，需要----數(shù)據(jù)庫的基本知識(shí)和數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)技術(shù)，計(jì)算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)及程序設(shè)計(jì)技巧，軟件工程的原理和方法，應(yīng)用領(lǐng)域的知識(shí)等。通過本章的學(xué)習(xí)，應(yīng)該重點(diǎn)掌握：數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的概念；需求分析階段的任務(wù)；概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段的任務(wù)與實(shí)現(xiàn)方法；邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段的任務(wù)與實(shí)現(xiàn)方法；物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段要考慮的任務(wù)；數(shù)據(jù)庫的實(shí)現(xiàn)與維護(hù)?！?.1數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述§6.1.1數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的任務(wù)、內(nèi)容和特點(diǎn)§6.1.2數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法§6.1.3數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本步驟現(xiàn)代信息系統(tǒng)建設(shè)，信息資源開發(fā)、利用，最有效的手段，核心問題是數(shù)據(jù)庫技術(shù)。只有合理地利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)，科學(xué)合理地組織信息資源，才能保證數(shù)據(jù)的完整性、一致性和共享性。數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)是建立數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)的技術(shù)，是信息系統(tǒng)開發(fā)和建設(shè)中的核心技術(shù)?！?.1.1數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的任務(wù)、內(nèi)容和特點(diǎn)一、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的任務(wù)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的----是指，對(duì)于一個(gè)給定的應(yīng)用環(huán)境，信息求需）求。處理需求l 構(gòu)造最優(yōu)的數(shù)據(jù)庫模式，

l 建立數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)，n

使之能有效地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，n滿足各種用戶的需求（信息要求和處理要信息需求數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)典型應(yīng)用程序DBMS特性硬件和操作系統(tǒng)特性二、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的內(nèi)容數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)包括：l

數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

l數(shù)據(jù)庫的行為設(shè)計(jì)兩方面的內(nèi)容。1．?dāng)?shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指根據(jù)給定的應(yīng)用環(huán)境，進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的模式或子模式的設(shè)計(jì)。包括數(shù)據(jù)庫的概念設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)庫模式是各應(yīng)用程序共享的結(jié)構(gòu)，是靜態(tài)的、穩(wěn)定的，一經(jīng)形成后通常情況下是不容易改變的，所以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)又稱為靜態(tài)模型設(shè)計(jì)。2．?dāng)?shù)據(jù)庫的行為設(shè)計(jì)指確定數(shù)據(jù)庫用戶的行為和動(dòng)作。而在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，用戶的行為和動(dòng)作指用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫的操作，這些要通過應(yīng)用程序來實(shí)現(xiàn)，所以數(shù)據(jù)庫的行為設(shè)計(jì)就是應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)。用戶的行為總是使數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容發(fā)生變化，所以行為設(shè)計(jì)是動(dòng)態(tài)的，行為設(shè)計(jì)又稱為動(dòng)態(tài)模型設(shè)計(jì)。三、數(shù)據(jù)庫、信息系統(tǒng)與人員之間的聯(lián)系信息系統(tǒng)的核心是數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)是穩(wěn)定的。信息系統(tǒng)建設(shè)是“三分技術(shù)，七分管理，十二分?jǐn)?shù)據(jù)”。數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)是IS開發(fā)建設(shè)的重要組成部分。作為一個(gè)良好的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)人員應(yīng)具備的知識(shí)結(jié)構(gòu)：u

數(shù)據(jù)庫的基本知識(shí)和數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)技術(shù)u

計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和程序設(shè)計(jì)的方法和技巧u軟件工程的原理和方法u應(yīng)用領(lǐng)域的知識(shí)四、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的特點(diǎn)：u 數(shù)據(jù)庫建設(shè)是硬件、軟件和干件(技術(shù)與管理的界面)的結(jié)合；u數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)（數(shù)據(jù)）設(shè)計(jì)與行為（處理）設(shè)計(jì)的結(jié)合。早期的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)存在的嚴(yán)重的問題：功能設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)分離。l

著重結(jié)構(gòu)特性的設(shè)計(jì)而忽視了對(duì)行為的設(shè)計(jì)。l比較重視在給定的應(yīng)用環(huán)境下，采用什么原則、方法來建造數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)，而沒有考慮應(yīng)用環(huán)境要求與數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的關(guān)系。因此造成了功能設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)分離。功能設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)分離的設(shè)計(jì)方法流程框架圖，見圖6.1(P204)?，F(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)分析概念模型設(shè)計(jì)邏輯數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)物理數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)子模式設(shè)計(jì)功能分析功能模型 功能說明事務(wù)設(shè)計(jì)程序說明應(yīng)用程序設(shè)計(jì)建立數(shù)據(jù) 程序編碼調(diào)試圖6.1結(jié)構(gòu)和行為分離的設(shè)計(jì)(P204)解決分離的方法：建立數(shù)據(jù)－功能關(guān)聯(lián)關(guān)系?，F(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)分析用戶業(yè)務(wù)活動(dòng)分析概念設(shè)計(jì)功能模型邏輯設(shè)計(jì)事務(wù)設(shè)計(jì)物理設(shè)計(jì)子模式設(shè)計(jì)加載試驗(yàn)數(shù)據(jù)性能考核否滿意?是加載數(shù)據(jù)庫運(yùn)行和維護(hù)程序說明應(yīng)用程數(shù)序據(jù)設(shè)計(jì)庫設(shè)計(jì)的全過程程序編碼調(diào)試IPO圖讀寫模塊輸入、更新、維護(hù)現(xiàn)在OO方法l

在系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)階段強(qiáng)調(diào)了將對(duì)象的屬性(結(jié)構(gòu))與行為設(shè)計(jì)結(jié)合，l

使用統(tǒng)一的表達(dá)工具----對(duì)象圖。但這種方法有待于進(jìn)一步發(fā)展和工程化實(shí)踐。查詢、檢索、使用InputOutput輸入處理輸出Process§6.1.2數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法所謂“數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法”，就是要提出數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)：lll準(zhǔn)則規(guī)程以及工程化步驟。數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法，目前可分為四類：直觀設(shè)計(jì)法：手工試湊法規(guī)范設(shè)計(jì)法：手工設(shè)計(jì)、過程迭代、逐步求精計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)法自動(dòng)化設(shè)計(jì)法早期系統(tǒng)開發(fā)面向應(yīng)用，背離數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)本質(zhì)，針對(duì)具體的單個(gè)應(yīng)用進(jìn)行數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)。（一個(gè)用戶視圖設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)庫表）

應(yīng)用數(shù)據(jù)庫。導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫：lll維護(hù)困難，信息不一致性大，共享性差。隨著IS工程化建設(shè)實(shí)踐的進(jìn)程，數(shù)據(jù)庫理論（尤其規(guī)范理論）的發(fā)展，人們提出數(shù)據(jù)庫“規(guī)范設(shè)計(jì)方法”。其中，著名的有新奧爾良（NewOrleans）方法。將數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)分為四個(gè)階段：lll需求分析（分析用戶要求）、

概念設(shè)計(jì)（信息分析和定義）、邏輯設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)）l物理設(shè)計(jì)（物理數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)）。定義了每個(gè)階段的工作內(nèi)容和使用的工具：需求分析階段–

工作內(nèi)容：把握用戶需求（功能需求，信息需求）–

使用工具：數(shù)據(jù)流圖（Data

Flow

Diagram，簡記為DFD）；數(shù)據(jù)字典（Data

Dictionary，簡記為DD）；––設(shè)計(jì)流程圖（Design

Flow

Diagram）。概念設(shè)計(jì)階段工作內(nèi)容：信息分析和定義用

使用工具：E-R（EtityRelationship）圖邏輯設(shè)計(jì)階段工作內(nèi)容：設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)使用工具：規(guī)范化理論----基于3NF。（程序員和及其世界結(jié)構(gòu)）在設(shè)計(jì)手段上，由“手工設(shè)計(jì)”逐漸研制開發(fā)“輔助設(shè)計(jì)工具”。u

Oracle公司：Design

2000u

Sybase公司：PowerDesigner我們研究所也研制了一套類似于這方面的

CASE工具（Computer

Aided

SoftwareEngineering）。u

CADDSu

DPAT/SDAT/ICATu

IRP2000u

ASSET需求分析概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)§6.1.3數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本步驟在規(guī)范設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上從數(shù)據(jù)庫及應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的全過程出發(fā)，對(duì)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的步驟人們達(dá)成共識(shí)，認(rèn)為規(guī)范設(shè)計(jì)方法可將數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)分為以下六個(gè)步驟：面向用戶的應(yīng)用需求，面向具體問題面向數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)面向具體的實(shí)現(xiàn)方法分析和設(shè)計(jì)階段實(shí)現(xiàn)和運(yùn)行階段（5）數(shù)據(jù)庫實(shí)施（6）數(shù)據(jù)庫運(yùn)行和維護(hù)參見書P200

圖6.2結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)圖6.2數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)步應(yīng)用要求、DBMS詳細(xì)特征設(shè)計(jì)物理結(jié)構(gòu)需求收集和分析使用、運(yùn)行、維護(hù)尋優(yōu)過程應(yīng)用需求（數(shù)據(jù)、處理）設(shè)計(jì)概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換規(guī)則、

DBMS功能、優(yōu)化方法設(shè)計(jì)邏輯結(jié)構(gòu)迭代過程、數(shù)據(jù)模型優(yōu)化評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)、性能預(yù)測不滿意物理實(shí)現(xiàn)需求分析階段概念設(shè)計(jì)階段邏輯設(shè)計(jì)階段物理設(shè)計(jì)階段數(shù)據(jù)實(shí)施階段試驗(yàn)性運(yùn)行不滿意數(shù)據(jù)庫運(yùn)行、維護(hù)階段涉及人員：lllll系統(tǒng)分析人員、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)人員、程序員、用戶、數(shù)據(jù)庫管理員。參見P208

圖6.3

數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段系統(tǒng)需求分析階段需求分析是整個(gè)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程的基礎(chǔ)要收集數(shù)據(jù)庫所有用戶的信息內(nèi)容和處理要求，并加以規(guī)格化和分析。概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段把用戶的信息要求綜合、歸納與抽象，形成一個(gè)能夠表達(dá)用戶的要求，獨(dú)立于任何DBMS軟件和硬件的概念模型。邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段將上一步所得到的概念模型轉(zhuǎn)換為某個(gè)DBMS所支持的數(shù)據(jù)模型，并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。物理設(shè)計(jì)階段物理設(shè)計(jì)是為邏輯數(shù)據(jù)模型建立一個(gè)完整的能實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，包括存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和存取方法。數(shù)據(jù)庫實(shí)施階段建立數(shù)據(jù)庫編制、調(diào)試應(yīng)用程序組織數(shù)據(jù)入庫進(jìn)行試運(yùn)行數(shù)據(jù)庫運(yùn)行與維護(hù)階段對(duì)數(shù)據(jù)庫性能進(jìn)行評(píng)價(jià)、調(diào)整與修改數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)六個(gè)階段工作任務(wù)：設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)描述數(shù)據(jù)處理需求分析數(shù)據(jù)字典、全系統(tǒng)中數(shù)據(jù)項(xiàng)、數(shù)據(jù)流、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的描述數(shù)據(jù)流圖和定表（判定樹）數(shù)據(jù)字典中處理過程的描述概念結(jié)構(gòu)設(shè)

計(jì)概念模型（E-R圖）數(shù)據(jù)字典邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)

計(jì)某種數(shù)據(jù)模型關(guān)系模型非關(guān)系系統(tǒng)說明書。包括：(1)新系統(tǒng)要求、方案和概圖(2)反映新系統(tǒng)信息的數(shù)據(jù)流圖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖非關(guān)系模型（模塊結(jié)構(gòu)圖）物理設(shè)計(jì)存儲(chǔ)安排存取方法選擇立存取路徑建模塊設(shè)計(jì)IPO表實(shí)施階段編寫模式裝入數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫試運(yùn)行程序編碼編譯聯(lián)結(jié)

測試運(yùn)行維護(hù)性能測試，轉(zhuǎn)儲(chǔ)/恢復(fù)數(shù)據(jù)庫重組和重構(gòu)新舊系統(tǒng)轉(zhuǎn)換、運(yùn)行、維護(hù)（修正性、適應(yīng)性、改善性維護(hù)）數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不同階段形成數(shù)據(jù)庫的各級(jí)模式概念模式邏輯模式應(yīng)用1

應(yīng)用要求應(yīng)用2

應(yīng)用要求應(yīng)用3

應(yīng)用要求應(yīng)用i

應(yīng)用要求轉(zhuǎn)換映象綜合圖6.4數(shù)據(jù)庫的各級(jí)模式（P209）應(yīng)用1 應(yīng)用2外模式 外模式映象應(yīng)用n外模式內(nèi)模式§6.2需求分析是分析用戶的要求。是DB設(shè)計(jì)起點(diǎn)應(yīng)準(zhǔn)確地把握用戶需求一、需求分析的任務(wù)二、需求分析方法一.需求分析的任務(wù)：通過詳細(xì)調(diào)查現(xiàn)實(shí)世界要處理的對(duì)象（組織、部門、企業(yè)），充分了解原系統(tǒng)（手工系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)）工作概況，明確用戶各種需求，然后在此基礎(chǔ)上確定新系統(tǒng)的功能，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫。具體需求：u

信息要求：用戶從數(shù)據(jù)庫獲得的內(nèi)容與性質(zhì)。u

處理要求：用戶要完成什么處理功能，對(duì)處理的響應(yīng)，時(shí)間有什么要求，處理方式：是批處理還是聯(lián)機(jī)處理？

what,who,when,where,howu

安全性與完整性要求。二.需求分析方法進(jìn)行需求分析首先是調(diào)查清楚用戶的實(shí)際要求，與用戶達(dá)成共識(shí)，然后分析與表達(dá)這些需求。--用戶積極參與(一)調(diào)查用戶需求的步驟調(diào)查分析用戶的活動(dòng)調(diào)查組織機(jī)構(gòu)情況，包括該組織的部門組成情況，各部門的職責(zé)和任務(wù)等。調(diào)查各部門的業(yè)務(wù)活動(dòng)情況，包括各部門輸入和輸出的數(shù)據(jù)與格式、所需的表格與卡片、加工處理這些數(shù)據(jù)的步驟、輸入輸出的部門等。調(diào)查方法：實(shí)地調(diào)查－跟班作業(yè)開調(diào)查會(huì)請(qǐng)專人介紹詢問設(shè)計(jì)調(diào)查表查閱記錄2．收集和分析需求數(shù)據(jù)，確定系統(tǒng)邊界在熟悉業(yè)務(wù)活動(dòng)的基礎(chǔ)上，協(xié)助用戶明確對(duì)新系統(tǒng)的各種需求，包括用戶的信息需求、處理需求、安全性和完整性的需求等。在收集各種需求數(shù)據(jù)后，對(duì)前面調(diào)查的結(jié)果進(jìn)行初步分析，確定新系統(tǒng)的邊界，確定哪些功能由計(jì)算機(jī)完成或?qū)頊?zhǔn)備讓計(jì)算機(jī)完成，哪些活動(dòng)由人工完成。由計(jì)算機(jī)完成的功能就是新系統(tǒng)應(yīng)該實(shí)現(xiàn)的功能。3．編寫需求分析說明書系統(tǒng)分析階段的最后成果是系統(tǒng)分析報(bào)告，通常稱為需求規(guī)范說明書。需求規(guī)范說明書是對(duì)需求分析階段的一個(gè)總結(jié)。編寫系統(tǒng)分析報(bào)告是一個(gè)不斷反復(fù)、逐步深入和逐步完善的過程，系統(tǒng)分析報(bào)告應(yīng)包括如下內(nèi)容：–(1)系統(tǒng)概況，系統(tǒng)的目標(biāo)、范圍、背景、歷史和現(xiàn)狀；–(2)系統(tǒng)的原理和技術(shù)，對(duì)原系統(tǒng)的改善；–(3)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)與子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)說明；–(4)系統(tǒng)功能說明；–(5)數(shù)據(jù)處理概要、工程體制和設(shè)計(jì)階段劃分；–(6)系統(tǒng)方案及技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、功能和操作上的可行性。完成系統(tǒng)的分析報(bào)告后，在項(xiàng)目單位的領(lǐng)導(dǎo)下要組織有關(guān)技術(shù)專家評(píng)審系統(tǒng)分析報(bào)告，這是對(duì)需求分析結(jié)構(gòu)的再審查。審查通過后由項(xiàng)目方和開發(fā)方領(lǐng)導(dǎo)簽字認(rèn)可。（二）畫新系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流程圖（三）編制數(shù)據(jù)字典數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)存儲(chǔ)處理過程：結(jié)構(gòu)式語言、判斷樹、表需求分析過程中，用戶占主導(dǎo)地位，強(qiáng)調(diào)用戶的參與。（二）需求分析的方法?????(a)自頂向下的需求分析(b)自底向上的需求分析……需求……需求……需求需求需求需求自頂向下自底向上結(jié)構(gòu)化分析方法（SA方法）自頂向下、逐層分解面向?qū)ο蟮姆椒ㄐ畔⒐こ谭椒ㄐ枨?/p>

需求

…需求

…

需求

…

需求需求需求…需求…（三）SA方法的描述數(shù)據(jù)流圖、數(shù)據(jù)字典1、數(shù)據(jù)流圖-Data

Flow

Diagram-DFD數(shù)據(jù)流圖表達(dá)了數(shù)據(jù)和處理過程的關(guān)系，反映的是對(duì)事務(wù)處理所需的原始數(shù)據(jù)及經(jīng)處理后的數(shù)據(jù)及其流向。一般地，規(guī)定數(shù)據(jù)流圖的符號(hào)如圖所示。數(shù)據(jù)流圖的符號(hào)數(shù)據(jù)流。數(shù)據(jù)流由一組確定的數(shù)據(jù)組成。名字表示流經(jīng)的數(shù)據(jù)，箭頭表示數(shù)據(jù)流動(dòng)的方向。處理。處理是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行的操作或處理。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。文件數(shù)據(jù)暫時(shí)存儲(chǔ)或永久保存的地方，可以是數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)文件。外部實(shí)體。外部實(shí)體是獨(dú)立于系統(tǒng)而存在的，是和系統(tǒng)有聯(lián)系的實(shí)體。它表示數(shù)據(jù)的外部來源和最后的去向。以學(xué)校管理信息系統(tǒng)為例。逐層分解后的數(shù)據(jù)流圖學(xué)校管理高層數(shù)據(jù)流圖然后將處理功能的具體內(nèi)容分解為若干子功能，再將每個(gè)子功能繼續(xù)分解，直到把系統(tǒng)的工作過程表達(dá)清楚為止。在處理功能逐步分解的同時(shí)，它們所用的數(shù)據(jù)也逐級(jí)分解，形成若干層次的數(shù)據(jù)流圖。數(shù)據(jù)流圖表達(dá)了數(shù)據(jù)和處理過程的關(guān)系。系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)則借助數(shù)據(jù)字典（DataDictionary，簡稱DD）來描述。2、數(shù)據(jù)字典數(shù)據(jù)字典(Data

Dictionary，簡稱DD)是系統(tǒng)中各類數(shù)據(jù)描述的集合，是進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)分析所獲得的主要成果。數(shù)據(jù)字典是關(guān)于數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的描述，即元數(shù)據(jù)，而不是數(shù)據(jù)本身。數(shù)據(jù)字典是在需求分析階段建立，在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程中不斷修改、充實(shí)，完善的。數(shù)據(jù)字典通常包括：數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)存儲(chǔ)處理過程：結(jié)構(gòu)式語言、判斷樹、表需求分析過程中，用戶占主導(dǎo)地位，強(qiáng)調(diào)用戶的參與。調(diào)查表：1、《職能域－業(yè)務(wù)過程－業(yè)務(wù)活動(dòng)調(diào)查表》職能域：

填表人：

年

月

日NO.1職能域定義（簡要說明包括哪些部門，重要業(yè)務(wù)功能）：業(yè)務(wù)過程名稱： 所含的業(yè)務(wù)活動(dòng)業(yè)務(wù)過程定義（簡要說明工作內(nèi)容）：2、《用戶視圖調(diào)查表》注：用戶視圖包括：“單證”，“報(bào)表”，“帳冊(cè)”，“屏幕格式”等。生存周期是指保存的時(shí)間，“日”、“月”、

“年”、“永久”。職能域：

填表人：

年

月

日NO.1用戶視圖編碼用戶視圖 類型 生存期 記錄數(shù)名稱3、《數(shù)據(jù)流調(diào)查表》職能域：

填表人：

用戶視圖名稱來源單位/職能域去向單位/職能域

年

月

日存儲(chǔ)否4、《數(shù)據(jù)庫（主題調(diào)查表）》職能域：

填表人：

年

月

日NO.數(shù)據(jù)庫名稱（你可以命名）數(shù)據(jù)庫中應(yīng)包含哪些數(shù)據(jù)（請(qǐng)盡量列出信息內(nèi)容，不必考慮結(jié)構(gòu)）§6.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將需求分析得到的用戶需求抽象為信息結(jié)構(gòu)即概念模型的過程。概念模型是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的抽象。一.概念模型特點(diǎn)二.概念設(shè)計(jì)的方法三.設(shè)計(jì)步驟一.概念模型特點(diǎn)：能真實(shí)、充分地反映現(xiàn)實(shí)世界，包括事物與事物之間的聯(lián)系，能滿足用戶對(duì)數(shù)據(jù)處理要求，是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的一個(gè)真實(shí)模擬。易于理解，從而可以用它和不熟悉計(jì)算機(jī)的用戶交換意見，用戶的積極參與是數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵。易于更改，當(dāng)應(yīng)用環(huán)境和應(yīng)用要求改變時(shí)，容易對(duì)概念模型修改和擴(kuò)充。易于向關(guān)系型、網(wǎng)狀、層次等各種數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換。概念結(jié)構(gòu)是數(shù)據(jù)模型的共同基礎(chǔ)，更獨(dú)立于機(jī)器，更抽象，從而更加穩(wěn)定。描述概念模型的有力工具是E-R模型。二.概念設(shè)計(jì)的方法u

自頂向下：即首先定義全局概念結(jié)構(gòu)框架，逐步細(xì)化。u

自底向上：首先定義各局部應(yīng)用概念結(jié)構(gòu)，然后將它們集成起來。u

逐步擴(kuò)展：首先定義核心的概念結(jié)構(gòu)，然后向外擴(kuò)充，直到全局結(jié)構(gòu)。u

混合策略：即將自頂向下和自底向上相結(jié)合，用自頂向下策略設(shè)計(jì)一個(gè)全局概念結(jié)構(gòu)的框架，以它為骨架集成由自底向上策略中設(shè)計(jì)的各局部概念結(jié)構(gòu)。三.自底向上設(shè)計(jì)概念結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)（一）步驟：––抽象數(shù)據(jù)并設(shè)計(jì)局部視圖集成局部視圖，得到全局的概念結(jié)構(gòu)（二）數(shù)據(jù)抽象1定義：對(duì)實(shí)際的人、事、物和概念進(jìn)行人為處理，抽取所關(guān)心的共同特性，忽略非本質(zhì)的細(xì)節(jié)，并把這些特性用各種概念精確的加以描述，這些概念組成了某種模型。2抽象的類型：–分類：定義某一類概念作為現(xiàn)實(shí)世界中一組對(duì)象的類型。這些對(duì)象具有某些共同的特性和行為。它抽象了對(duì)象值和型之間的“is

member

of

”的語義。如：實(shí)體型。–聚集：定義某一類型的組成成分。它抽象了對(duì)象內(nèi)部類型和成分之間“is

part

of

”的語義。如：若干屬性的聚集組成了實(shí)體型。–概括：定義類型之間的一種子集聯(lián)系。它抽象了類型之間的“is

subsetof”的語義。如：學(xué)生是一個(gè)實(shí)體型，本科生、研究生也是實(shí)體型。本科生、研究生都是學(xué)生的子集。概括的一個(gè)重要性質(zhì)：繼承性。（三）抽象數(shù)據(jù)并設(shè)計(jì)局部視圖任務(wù)：利用抽象機(jī)制對(duì)需求分析階段收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、組織（聚集），形成實(shí)體、實(shí)體的屬性，標(biāo)識(shí)實(shí)體的碼，確定實(shí)體之間的聯(lián)系類型，設(shè)計(jì)分E-R圖。步驟：1）選擇局部應(yīng)用2）逐一設(shè)計(jì)分E-R圖：將局部應(yīng)用涉及的數(shù)據(jù)從分析階段整理的數(shù)據(jù)字典中抽取出來，參照該局部應(yīng)用對(duì)應(yīng)的一組數(shù)據(jù)流圖，標(biāo)定其中的實(shí)體、實(shí)體的屬性，標(biāo)識(shí)實(shí)體的碼，確定實(shí)體之間的聯(lián)系及其類型。實(shí)體與屬性劃分的準(zhǔn)則：u 作為“屬性”，不能再具有需要描述的性質(zhì)。“屬性”必須是不可分的數(shù)據(jù)項(xiàng)，不能包含其它屬性。·u “屬性”不能與其它實(shí)體具有聯(lián)系，E-R圖中聯(lián)系表示實(shí)體間聯(lián)系。·（四）視圖集成1.方式：?多個(gè)分E―R圖一次集成；逐步集成，用累加的方式一次集成兩個(gè)分E―R圖。2步驟：–

合并：解決各分E-R圖之間的沖突，將各分E-R圖合并成初步E-R圖。–––

修改和重構(gòu)（1）合并分E-R圖，生成初步E-R圖沖突：各分E-R圖中語法和語義有矛盾的概念。沖突的類型屬性沖突：u

屬性域沖突u

屬性取值單位沖突這兩個(gè)問題的解決，需要各部門協(xié)調(diào)。命名沖突：u

同名異義u 異名同義（如：科研項(xiàng)目，課題，項(xiàng)目）結(jié)構(gòu)沖突：u

同一對(duì)象在不同應(yīng)用中具有不同的抽象u 同一實(shí)體在不同的分E-R圖中所包含的屬性個(gè)數(shù)和屬性排列次序不相同數(shù)據(jù)元素一致性的控制（2）消除不必要的冗余，設(shè)計(jì)基本E-R圖初步E-R圖中，可能存在一些冗余的數(shù)據(jù)和冗余的聯(lián)系，這樣易破壞數(shù)據(jù)庫的完整性。四、實(shí)際系統(tǒng)開發(fā)，數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法1.識(shí)別定義主題－實(shí)體如學(xué)生管理：學(xué)生基本信息班級(jí)實(shí)體定義：可參照DFD中外部項(xiàng)（源、宿系、學(xué)院數(shù)據(jù)流和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)）參加社團(tuán)情況－社團(tuán)選課活動(dòng)－各項(xiàng)社會(huì)活動(dòng)………….盡可能詳盡地抽學(xué)象生描綜述合實(shí)評(píng)體價(jià)的組成－屬性定義確定實(shí)體的碼分析實(shí)體間聯(lián)系，形成E-R圖?？捎煤喕疎-R圖表示實(shí)體兩兩之間的聯(lián)系§6.4邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將轉(zhuǎn)換來的關(guān)系，網(wǎng)狀、層次模型向特定的DBMS支持下的數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換。對(duì)數(shù)據(jù)模型進(jìn)行優(yōu)化。任務(wù)：把概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)好的基本E-R圖轉(zhuǎn)換為與選用DBMS產(chǎn)品所支持的數(shù)據(jù)模型相符合的邏輯結(jié)構(gòu)。1.將概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為一般的關(guān)系、網(wǎng)狀、層次模型邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3個(gè)步驟概念結(jié)構(gòu)基本E-R圖一般數(shù)據(jù)模型關(guān)系，網(wǎng)狀，層次DBMS的特點(diǎn)限制轉(zhuǎn)換規(guī)則優(yōu)化方法特定DBMS支持下的數(shù)據(jù)模型優(yōu)化的數(shù)據(jù)模型一、E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換：關(guān)系模型的邏輯結(jié)構(gòu)是一組關(guān)系模式的集合。E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型：將實(shí)體、實(shí)體的屬性和實(shí)體之間聯(lián)系轉(zhuǎn)化為關(guān)系模式。轉(zhuǎn)換遵循以下原則：一個(gè)實(shí)體型轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式，實(shí)體的屬性就是關(guān)系的屬性，實(shí)體的碼就是關(guān)系的碼。一個(gè)1：1的聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式，也可以與任意一端對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式合并，如果轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式，則與該聯(lián)系相連的各實(shí)體的碼以及聯(lián)系本身的屬性均轉(zhuǎn)換為關(guān)系的屬性，每個(gè)實(shí)體的碼均是該關(guān)系的候選碼。如果與某一端實(shí)體對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式合并，則需要在該關(guān)系模式的屬性中加入另一個(gè)關(guān)系模式的碼和聯(lián)系本身的屬性。一個(gè)1：n聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式，也可以與n端對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式合并。如果轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式，則與該聯(lián)系相連的各實(shí)體的碼以及聯(lián)系本身的屬性均轉(zhuǎn)換為關(guān)系的屬性，而關(guān)系的碼為n端實(shí)體的碼。一個(gè)m：n聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式。與該聯(lián)系相連的各實(shí)體的碼以及聯(lián)系本身的屬性均轉(zhuǎn)換為關(guān)系的屬性，而關(guān)系的碼為各實(shí)體碼的組合。三個(gè)或三個(gè)以上實(shí)體間的一個(gè)多元聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式。與該多元聯(lián)系相連的各實(shí)體的碼以及聯(lián)系本身的屬性均轉(zhuǎn)換為關(guān)系的屬性，而關(guān)系的碼為各實(shí)體碼的組合。（書上P231例子）具有相同碼的關(guān)系模式可以合并。二.由一般的數(shù)據(jù)模型向特定的RDBMS模型轉(zhuǎn)換考慮所選用的RDBMS的功能與限制，轉(zhuǎn)換簡單三.數(shù)據(jù)模型優(yōu)化進(jìn)一步調(diào)整、修改數(shù)據(jù)模型，提高數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的合理性、科學(xué)性，用規(guī)范化理論為指導(dǎo)進(jìn)行優(yōu)化工作。確定數(shù)據(jù)依賴：根據(jù)應(yīng)用需要和語義，分別寫出每個(gè)關(guān)系模式內(nèi)部各屬性之間的數(shù)據(jù)依賴以及不同關(guān)系模式屬性之間的數(shù)據(jù)依賴。對(duì)于各個(gè)關(guān)系模式之間的數(shù)據(jù)依賴進(jìn)行極小化處理，消除冗余的聯(lián)系。按照數(shù)據(jù)依賴的理論對(duì)關(guān)系模式逐一進(jìn)行分析，考察是否存在部分函數(shù)依賴、傳遞函數(shù)依賴、多值依賴，確定

各關(guān)系模式分別屬于第幾范式。按照需求分析階段得到的處理要求，分析這些模式對(duì)于這樣的應(yīng)用環(huán)境是否合適，確定是否對(duì)某些模式進(jìn)行合并或分解。對(duì)關(guān)系模式進(jìn)行必要的分解，提高數(shù)據(jù)操作的效率和存儲(chǔ)空間的利用率。水平分解和垂直分解。水平分解：部分元組（80/20原則）垂直分解：投影，將屬性分解為若干個(gè)子集合四.設(shè)計(jì)用戶子模式把各個(gè)子系統(tǒng)的邏輯數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)出來。設(shè)計(jì)外模式時(shí)，要注重考慮用戶的習(xí)慣與方便。使用更符合用戶習(xí)慣的別名。可以對(duì)不同級(jí)別的用戶定義不同的View，以保證系統(tǒng)的安全性。簡化用戶對(duì)系統(tǒng)的使用?！?.5數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)庫在物理設(shè)備上的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)與存取方法，它依賴于給定的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì)：為一個(gè)給定的邏輯數(shù)據(jù)模型選取一個(gè)最適合應(yīng)用要求的物理結(jié)構(gòu)的過程。物理設(shè)計(jì)沒有通用的方法可遵循，只能給出一般的設(shè)計(jì)內(nèi)容和原則。希望設(shè)計(jì)優(yōu)化的物理數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，使得在數(shù)據(jù)庫上運(yùn)行的各種事務(wù)響應(yīng)時(shí)間小、存儲(chǔ)空間利用率高、事務(wù)吞吐率大。為此首先對(duì)要運(yùn)行的事務(wù)進(jìn)行詳細(xì)分析，獲得選擇物理數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)所需要的參數(shù)。其次，要充分了解所用的DBMS的內(nèi)部特征，特別是系統(tǒng)提供的存取方法和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。物理設(shè)計(jì)分兩步：確定數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)：在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中主要指存取方法和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。對(duì)物理結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)的重點(diǎn)是時(shí)間、空間效率。關(guān)系模式存取方法選擇存取方法是快速存取數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的技術(shù)。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)一般都提供多種存取方法。常用的存取方法有三類：第一類是索引方法，目前主要是B+樹索引方法；第二類是聚簇(Cluster)方法，又稱簇集；第三類是HASH方法。B+樹索引方法是數(shù)據(jù)庫中經(jīng)典的存取方法，使用最普遍。1.索引存取方法的選擇所謂選擇索引存取方法，實(shí)際上就是根據(jù)應(yīng)用要求確定對(duì)關(guān)系的哪些屬性列建立索引，哪些屬性列建立組合索引，哪些索引要設(shè)計(jì)為惟一索引等。索引的選擇是數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì)的基本問題之一，也是比較困難的問題。用啟發(fā)式規(guī)則選擇索引的一般步驟。確定文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，即記錄的存放是無序的(堆文件)，還是按主鍵