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1、数据库数据库原理与应用原理与应用 讲讲 授授:陈秀琼陈秀琼 电电 话话:8602686:8602686 第一章第一章数据库系统概述数据库系统概述 第二章第二章 关系数据库关系数据库 第三章第三章数据库标准语言数据库标准语言 第四章使用第四章使用ADO访问访问数据库数据库第五章第五章T-SQLSQL编程编程 第六章数据库设计第六章数据库设计第七章第七章规范化理论规范化理论 第八章第八章数据库保护数据库保护 第九章第九章数据库的新进展数据库的新进展 6.1 数据库设计概述数据库设计概述6.2 需求分析需求分析（数据流程图）（数据流程图）6.3 概念结构设计概念结构设计（E-R图）图）6.4 逻辑结
2、构设计逻辑结构设计（DBMS所支持的数据模型）所支持的数据模型）6.5 数据库的物理设计数据库的物理设计6.6 数据库实施数据库实施6.7 数据库运行与维护数据库运行与维护6.8 数据库设计举例数据库设计举例 小结小结本章内容本章内容6.1 数据库设计概述6.1.1 数据库和信息系统数据库和信息系统6.1.2 数据库设计的特点数据库设计的特点6.1.3 数据库设计方法简述数据库设计方法简述6.1.4 数据库设计的基本步骤数据库设计的基本步骤数据库设计概述（续）什么是数据库设计什么是数据库设计数据库设计是指对于一个给定的应用环境，构数据库设计是指对于一个给定的应用环境，构造最优的数据库模式，建立
3、数据库及其应用系造最优的数据库模式，建立数据库及其应用系统，使之能够有效地存储数据，满足各种用户统，使之能够有效地存储数据，满足各种用户的应用需求（信息要求和处理要求）的应用需求（信息要求和处理要求）在数据库领域内，常常把使用数据库的各类系在数据库领域内，常常把使用数据库的各类系统统称为数据库应用系统。统统称为数据库应用系统。6.1.1 数据库和信息系统数据库是信息系统的核心和基础数据库是信息系统的核心和基础把信息系统中大量的数据按一定的模型组织把信息系统中大量的数据按一定的模型组织起来起来提供存储、维护、检索数据的功能提供存储、维护、检索数据的功能使信息系统可以方便、及时、准确地从数据使信息
4、系统可以方便、及时、准确地从数据库中获得所需的信息库中获得所需的信息数据库是信息系统的各个部分能否紧密地结合数据库是信息系统的各个部分能否紧密地结合在一起以及如何结合的关键所在在一起以及如何结合的关键所在数据库设计是信息系统开发和建设的重要组成数据库设计是信息系统开发和建设的重要组成部分部分例如：数学与计算机科学系信息管理系统如：学生管理子系统设计文挡。完成了现实如：学生管理子系统设计文挡。完成了现实世界世界信息世界信息世界机器世界的转换。机器世界的转换。数据库设计人员应该具备的技术和知识数据库的基本知识和数据库设计技术数据库的基本知识和数据库设计技术计算机科学的基础知识和程序设计的方法计算机
5、科学的基础知识和程序设计的方法和技巧和技巧软件工程的原理和方法软件工程的原理和方法应用领域的知识应用领域的知识6.1 数据库设计概述6.1.1 数据库和信息系统数据库和信息系统6.1.2 数据库设计的特点数据库设计的特点6.1.3 数据库设计方法简述数据库设计方法简述6.1.4 数据库设计的基本步骤数据库设计的基本步骤6.1.2 数据库设计的特点数据库建设是硬件、软件和干件的结合数据库建设是硬件、软件和干件的结合三分技术，七分管理，十二分基础数据三分技术，七分管理，十二分基础数据技术与管理的界面称之为技术与管理的界面称之为“干件干件”数据库设计应该与应用系统设计相结合数据库设计应该与应用系统设
6、计相结合结构（数据）设计：设计数据库框架或数据库结构（数据）设计：设计数据库框架或数据库结构结构行为（处理）设计：设计应用程序、事务处理行为（处理）设计：设计应用程序、事务处理等等数据库设计的特点（续）结构和行为分离的设计结构和行为分离的设计传统的软件工程忽视对应用中数据语义传统的软件工程忽视对应用中数据语义的分析和抽象，只要有可能就尽量推迟的分析和抽象，只要有可能就尽量推迟数据结构设计的决策数据结构设计的决策早期的数据库设计致力于数据模型和建早期的数据库设计致力于数据模型和建模方法研究，忽视了对行为的设计模方法研究，忽视了对行为的设计数据库设计的特点（续）现实世界现实世界概念模型设计概念模型
7、设计子模式设计子模式设计物理数据库设计物理数据库设计逻辑数据库设计逻辑数据库设计建立数据库建立数据库数据分析数据分析功能分析功能分析功能模型功能模型功能说明功能说明事务设计事务设计程序说明程序说明应用程序设计应用程序设计程序编码调试程序编码调试设计特点在设计过程中把数据库的设计和对数据在设计过程中把数据库的设计和对数据库中数据处理的设计紧密结合起来库中数据处理的设计紧密结合起来将这两个方面的需求分析、抽象、设计、将这两个方面的需求分析、抽象、设计、实现在各个阶段同时进行，相互参照，实现在各个阶段同时进行，相互参照，相互补充，以完善两方面的设计相互补充，以完善两方面的设计设计过程各个阶段的设计描
8、述：设计过程各个阶段的设计描述：IPO表输入：输出：处理：CreatLoadMain()ifthenend分区1分区2概念结概念结构设计构设计逻辑逻辑结构结构设计设计物理物理设计设计设设计计阶阶段段设设计计描描述述数数据据处处理理需需 求求分分析析数据字典、全系统中数据项、数据字典、全系统中数据项、数据流、数据存储的描述数据流、数据存储的描述数数据据流流图图和和判判定定表表（判判定定树树）、数数据字典中处理过程的描述据字典中处理过程的描述概念模型（概念模型（E-R图）图）数据字典数据字典系统说明书包括：系统说明书包括：新系统要求、新系统要求、方案和概图方案和概图反映新系统信息反映新系统信息流的
9、数据流图流的数据流图某种数据模型某种数据模型关系关系非关系非关系系统结构图系统结构图（模块结构）（模块结构）存储安排存储安排方法选择方法选择存取路径建立存取路径建立模块设计模块设计IPO表表实施实施阶段阶段编写模式编写模式装入数据装入数据数据库试运行数据库试运行程序编码、程序编码、编译联结、编译联结、测试测试运运行行、维护维护性能监测、转储性能监测、转储/恢复恢复数据库重组和重构数据库重组和重构新新旧旧系系统统转转换换、运运行行、维维护护（修修正正性性、适应性、改善性维护）适应性、改善性维护）6.1 数据库设计概述6.1.1 数据库和信息系统数据库和信息系统6.1.2 数据库设计的特点数据库设
10、计的特点6.1.3 数据库设计方法简述数据库设计方法简述6.1.4 数据库设计的基本步骤数据库设计的基本步骤6.1.3 数据库设计方法简述手工试凑法手工试凑法设计质量与设计人员的经验和水平有直设计质量与设计人员的经验和水平有直接关系接关系缺乏科学理论和工程方法的支持，工程缺乏科学理论和工程方法的支持，工程的质量难以保证的质量难以保证数据库运行一段时间后常常又不同程度数据库运行一段时间后常常又不同程度地发现各种问题，增加了维护代价地发现各种问题，增加了维护代价数据库设计方法简述（续）规范设计法规范设计法手工设计方法手工设计方法基本思想基本思想过程迭代和逐步求精过程迭代和逐步求精数据库设计方法简述
11、（续）规范设计法规范设计法(续续)典型方法典型方法新奥尔良（新奥尔良（New Orleans）方法）方法 将数据库设计分为四个阶段将数据库设计分为四个阶段方法方法将数据库设计分为五个步骤将数据库设计分为五个步骤方法方法把数据库设计当成一步接一步把数据库设计当成一步接一步的过程的过程数据库设计方法简述（续）计算机辅助设计计算机辅助设计ORACLE Designer 2000SYBASE PowerDesigner6.1 数据库设计概述6.1.1 数据库和信息系统数据库和信息系统6.1.2 数据库设计的特点数据库设计的特点6.1.3 数据库设计方法简述数据库设计方法简述6.1.4 数据库设计的基本
12、步骤数据库设计的基本步骤6.1.4 数据库设计的基本步骤一、数据库设计的准备工作一、数据库设计的准备工作 选定参加设计的人员选定参加设计的人员1.数据库分析设计人员数据库分析设计人员数据库设计的核心人员数据库设计的核心人员自始至终参与数据库设计自始至终参与数据库设计其水平决定了数据库系统的质量其水平决定了数据库系统的质量6.1.4 数据库设计的基本步骤2.用户用户在数据库设计中也是举足轻重的在数据库设计中也是举足轻重的主要参加需求分析和数据库的运行维护主要参加需求分析和数据库的运行维护用户积极参与带来的好处用户积极参与带来的好处加速数据库设计加速数据库设计提高数据库设计的质量提高数据库设计的质
13、量数据库设计的基本步骤（续）3.程序员程序员在系统实施阶段参与进来，负责编在系统实施阶段参与进来，负责编制程序制程序4.操作员操作员在系统实施阶段参与进来，准备软在系统实施阶段参与进来，准备软硬件环境硬件环境数据库设计的基本步骤（续）二、数据库设计的过程二、数据库设计的过程(六个阶段六个阶段)需求分析阶段需求分析阶段准确了解与分析用户需求（包括数据与处理）准确了解与分析用户需求（包括数据与处理）是整个设计过程的基础，是最困难、最耗费时是整个设计过程的基础，是最困难、最耗费时间的一步间的一步数据库设计的基本步骤（续）概念结构设计阶段概念结构设计阶段是整个数据库设计的关键是整个数据库设计的关键通过
14、对用户需求进行综合、归纳与抽象，通过对用户需求进行综合、归纳与抽象，形成一个独立于具体形成一个独立于具体DBMS的概念模型的概念模型数据库设计的基本步骤（续）逻辑结构设计阶段逻辑结构设计阶段将概念结构转换为某个将概念结构转换为某个DBMS所支持的数所支持的数据模型据模型对其进行优化对其进行优化数据库设计的基本步骤（续）数据库物理设计阶段数据库物理设计阶段为逻辑数据模型选取一个最适合应用环为逻辑数据模型选取一个最适合应用环境的物理结构（包括存储结构和存取方境的物理结构（包括存储结构和存取方法）法）数据库设计的基本步骤（续）数据库实施阶段数据库实施阶段运用运用DBMS提供的数据语言、工具及宿主语言
15、，提供的数据语言、工具及宿主语言，根据逻辑设计和物理设计的结果根据逻辑设计和物理设计的结果建立数据库建立数据库编制与调试应用程序编制与调试应用程序组织数据入库组织数据入库并进行试运行并进行试运行数据库设计的基本步骤（续）数据库运行和维护阶段数据库运行和维护阶段数据库应用系统经过试运行后即可投入数据库应用系统经过试运行后即可投入正式运行。正式运行。在数据库系统运行过程中必须不断地对在数据库系统运行过程中必须不断地对其进行评价、调整与修改。其进行评价、调整与修改。数据库设计的基本步骤（续）设计一个完善的数据库应用系统往往是上设计一个完善的数据库应用系统往往是上述六个阶段的不断反复。述六个阶段的不断
16、反复。第六章 数据库设计6.1 数据库设计概述数据库设计概述6.2 需求分析需求分析6.3 概念结构设计概念结构设计6.4 逻辑结构设计逻辑结构设计6.5 数据库的物理设计数据库的物理设计6.6 数据库实施数据库实施6.7 数据库运行与维护数据库运行与维护6.8 小结小结需求分析就是分析用户的需要与要求需求分析就是分析用户的需要与要求需求分析是设计数据库的起点需求分析是设计数据库的起点需求分析的结果是否准确地反映了用户的实需求分析的结果是否准确地反映了用户的实际要求，将直接影响到后面各个阶段的设计，际要求，将直接影响到后面各个阶段的设计，并影响到设计结果是否合理和实用并影响到设计结果是否合理和
17、实用6.2 需求分析现实世界现实世界DBMS世界世界信息世界信息世界需需求求分分析析（流程图和数据字典）（流程图和数据字典）机器世界机器世界6.2 需求分析6.2.1 需求分析的任务需求分析的任务6.2.2 需求分析的方法需求分析的方法数据流图和数据字典数据流图和数据字典6.2.1 需求分析的任务一、需求分析的任务一、需求分析的任务二、需求分析的重点二、需求分析的重点三、需求分析的难点三、需求分析的难点一、需求分析的任务 通过详细调查现实世界要处理的对象（组通过详细调查现实世界要处理的对象（组织、部门、企业等），充分织、部门、企业等），充分了解原系统了解原系统（手工系统或计算机系统）（手工系统
18、或计算机系统）工作概况，明工作概况，明确用户的各种需求确用户的各种需求 在此基础上在此基础上确定新系统的功能确定新系统的功能。新系统必。新系统必须充分考虑今后可能的扩充和改变，不能须充分考虑今后可能的扩充和改变，不能仅仅按当前应用需求来设计数据库仅仅按当前应用需求来设计数据库二、需求分析的重点需求分析的重点是调查、收集与分析用户在数据需求分析的重点是调查、收集与分析用户在数据管理中的管理中的信息要求、处理要求、安全性与完整性信息要求、处理要求、安全性与完整性要求要求。信息要求信息要求用户需要从数据库中获得信息的内容与用户需要从数据库中获得信息的内容与性质性质由用户的信息要求可以导出数据要求，由
19、用户的信息要求可以导出数据要求，即在数据库中需要存储哪些数据即在数据库中需要存储哪些数据需求分析的重点（续）处理要求处理要求对处理功能的要求对处理功能的要求对处理的响应时间的要求对处理的响应时间的要求对处理方式的要求对处理方式的要求(批处理批处理/联机处理联机处理)新系统的功能必须能够满足用户的信息要求、处新系统的功能必须能够满足用户的信息要求、处理要求、安全性与完整性要求。理要求、安全性与完整性要求。三、需求分析的难点确定用户最终需求的难点确定用户最终需求的难点用户用户缺少计算机知识，开始时无法确定计算缺少计算机知识，开始时无法确定计算机究竟能为自己做什么，不能做什么，因此机究竟能为自己做什
20、么，不能做什么，因此无法一下子准确地表达自己的需求，他们所无法一下子准确地表达自己的需求，他们所提出的需求往往不断地变化。提出的需求往往不断地变化。设计人员设计人员缺少用户的专业知识，不易理解用缺少用户的专业知识，不易理解用户的真正需求，甚至误解用户的需求。户的真正需求，甚至误解用户的需求。新新的硬件、软件的硬件、软件技术的出现技术的出现也会使用户需求也会使用户需求发生变化。发生变化。需求分析的难点(续)解决方法解决方法设计人员必须采用有效的方法，与用户设计人员必须采用有效的方法，与用户不断不断深入深入地进行地进行交流交流，才能逐步得以确，才能逐步得以确定用户的实际需求定用户的实际需求6.2
21、需求分析6.2.1 需求分析的任务需求分析的任务6.2.2 需求分析的方法需求分析的方法6.2.3 数据流图和数据字典数据流图和数据字典6.2.2 需求分析的方法调查清楚用户的实际需求并进行初步分析调查清楚用户的实际需求并进行初步分析 与用户达成共识与用户达成共识 进一步分析与表达这些需求进一步分析与表达这些需求一、调查与初步分析用户需求 调查组织机构情况调查组织机构情况 组织部门的组成情况组织部门的组成情况 各部门的职责等各部门的职责等调查与初步分析用户需求（续）调查各部门的业务活动情况。调查重点之一。调查各部门的业务活动情况。调查重点之一。各个部门输入和使用什么数据各个部门输入和使用什么数
22、据 如何加工处理这些数据如何加工处理这些数据 输出什么信息输出什么信息 输出到什么部门输出到什么部门 输出结果的格式是什么输出结果的格式是什么调查与初步分析用户需求（续）在熟悉业务活动的基础上，协助用户明确对新系在熟悉业务活动的基础上，协助用户明确对新系统的各种要求。调查重点之二。统的各种要求。调查重点之二。信息要求信息要求 处理要求处理要求 完全性与完整性要求完全性与完整性要求调查与初步分析用户需求（续）对前面调查的结果进行初步分析对前面调查的结果进行初步分析确定新系统的边界确定新系统的边界确定哪些功能由计算机完成或将来准备确定哪些功能由计算机完成或将来准备让计算机完成让计算机完成确定哪些活
23、动由人工完成确定哪些活动由人工完成 由计算机完成的功能就是新系统应该实现的功能。由计算机完成的功能就是新系统应该实现的功能。二、常用调查方法做需求调查时，往往需要同时采用多种方法做需求调查时，往往需要同时采用多种方法无论使用何种调查方法，都必须有用户的积极无论使用何种调查方法，都必须有用户的积极参与和配合参与和配合设计人员应该和用户取得共同的语言，帮助不设计人员应该和用户取得共同的语言，帮助不熟悉计算机的用户建立数据库环境下的共同概熟悉计算机的用户建立数据库环境下的共同概念，并对设计工作的最后结果共同承担责任念，并对设计工作的最后结果共同承担责任常用调查方法（续）常用调查方法常用调查方法跟班作
24、业跟班作业通过亲身参加业务工作了解业务活动的情况通过亲身参加业务工作了解业务活动的情况能比较准确地理解用户的需求，但比较耗时能比较准确地理解用户的需求，但比较耗时开调查会开调查会通过与用户座谈来了解业务活动情况及用户需通过与用户座谈来了解业务活动情况及用户需求求请专人介绍请专人介绍常用调查方法（续）询问询问对某些调查中的问题，可以找专人询问对某些调查中的问题，可以找专人询问设计调查表请用户填写设计调查表请用户填写如果调查表设计合理，则很有效，且易于为用如果调查表设计合理，则很有效，且易于为用户接受户接受查阅记录查阅记录查阅与原系统有关的数据记录查阅与原系统有关的数据记录三、进一步分析和表达用户
25、需求分析和表达用户的需求分析和表达用户的需求的常用方法的常用方法自顶向下的结构化分析方法自顶向下的结构化分析方法（Structured Analysis，简称，简称SA方法）方法）SA方法从最上层的系统组织机构入手，采用逐层方法从最上层的系统组织机构入手，采用逐层分解的方式分析系统，并用数据流图和数据字典分解的方式分析系统，并用数据流图和数据字典描述系统。描述系统。进一步分析和表达用户需求（续）1首先把任何一个系统都抽象为：首先把任何一个系统都抽象为：数据流数据流数据流数据流数据数据存储存储信息要求信息要求数据数据来源来源处理处理数据数据输出输出处理要求处理要求进一步分析和表达用户需求（续）2
26、分解处理功能和数据分解处理功能和数据（1）分解处理功能）分解处理功能将处理功能的具体内容分解为若干子功能，将处理功能的具体内容分解为若干子功能，再将每个子功能继续分解，直到把系统的工再将每个子功能继续分解，直到把系统的工作过程表达清楚为止。作过程表达清楚为止。（2）分解数据）分解数据在处理功能逐步分解的同时，其所用的数据在处理功能逐步分解的同时，其所用的数据也逐级分解，形成若干层次的数据流图也逐级分解，形成若干层次的数据流图 数据流图表达了数据和处理过程的关系数据流图表达了数据和处理过程的关系进一步分析和表达用户需求（续）（3）表达方法）表达方法 处理过程：用判定表或判定树来处理过程：用判定表
27、或判定树来描述描述 数据：用数据字典来描述数据：用数据字典来描述 进一步分析和表达用户需求（续）3将分析结果再次提交给用户，征得用户的将分析结果再次提交给用户，征得用户的认可认可小结6.2 需求分析6.2.1 需求分析的任务需求分析的任务6.2.2 需求分析的方法需求分析的方法数据流图和数据字典数据流图和数据字典6.2.3 数据流图和数据字典一、数据流图一、数据流图二、数据字典二、数据字典一、数据流图数数据据流流图图（DFD）：用用于于表表达达和和描描述述系系统统的数据流向和对数据的处理功能。的数据流向和对数据的处理功能。分析员与用户之间非常好的通信工具，分析员与用户之间非常好的通信工具，是进
28、行系统设计的出发点是进行系统设计的出发点。一、数据流图（2 2）DFDDFD的组成元素：的组成元素：数据流数据流（）：用名字标记的）：用名字标记的 表示数据流。表示数据流。将将DFDDFD中其它元素连接起来。中其它元素连接起来。处理处理/加工加工（）：对数据进行的操作。）：对数据进行的操作。把流入的数据流转化为流出的数据流。把流入的数据流转化为流出的数据流。存储存储（）：暂时存储数据的工具。）：暂时存储数据的工具。表数据源点和终点表数据源点和终点（）：系统的输入：系统的输入/输出；输出；系统之外的人员系统之外的人员/组织；组织；系统数据的发送者系统数据的发送者/接受者；接受者；例如：例如：P9
29、9 4-7P99 4-7图图二、数据字典数据字典是各类数据描述的集合数据字典是各类数据描述的集合数据字典是进行详细的数据收集和数据分数据字典是进行详细的数据收集和数据分析所获得的主要结果析所获得的主要结果数据字典在数据库设计中占有很重要的地数据字典在数据库设计中占有很重要的地位位二、数据字典数据字典的内容数据字典的内容数据项数据项数据结构数据结构数据流数据流数据存储数据存储处理过程处理过程 数据项是数据的最小组成单位数据项是数据的最小组成单位 若干个数据项可以组成一个数据结构若干个数据项可以组成一个数据结构 数据字典通过对数据项和数据结构的定义来描数据字典通过对数据项和数据结构的定义来描述数据
30、流、数据存储的逻辑内容。述数据流、数据存储的逻辑内容。数据项数据项是不可再分的数据单位数据项是不可再分的数据单位 对数据项的描述对数据项的描述数据项描述数据项名，数据项含义说明，数据项描述数据项名，数据项含义说明，别名，数据类型，长度，取值范围，别名，数据类型，长度，取值范围，取值含义，与其他数据项的逻辑关系取值含义，与其他数据项的逻辑关系取值范围、与其他数据项的逻辑关系定取值范围、与其他数据项的逻辑关系定义了数据的完整性约束条件义了数据的完整性约束条件 数据结构数据结构反映了数据之间的组合关系。数据结构反映了数据之间的组合关系。一个数据结构可以由若干个数据项组成，一个数据结构可以由若干个数据
31、项组成，也可以由若干个数据结构组成，或由若干也可以由若干个数据结构组成，或由若干个数据项和数据结构混合组成。个数据项和数据结构混合组成。对数据结构的描述对数据结构的描述数据结构描述数据结构名，含义说明，数据结构描述数据结构名，含义说明，组成组成:数据项或数据结数据项或数据结构构 数据流 数据流是数据结构在系统内传输的路径。数据流是数据结构在系统内传输的路径。对数据流的描述对数据流的描述数据流描述数据流名，说明，数据流来源，数据流描述数据流名，说明，数据流来源，数据流去向，组成数据流去向，组成:数据结构，数据结构，平均流量，高峰期流量平均流量，高峰期流量数据流来源是说明该数据流来自哪个过程数据流
32、来源是说明该数据流来自哪个过程数据流去向是说明该数据流将到哪个过程去数据流去向是说明该数据流将到哪个过程去平均流量是指在单位时间（每天、每周、每月等）里平均流量是指在单位时间（每天、每周、每月等）里的传输次数的传输次数高峰期流量则是指在高峰时期的数据流量高峰期流量则是指在高峰时期的数据流量 数据存储数据存储是数据结构停留或保存的地方，也是数数据存储是数据结构停留或保存的地方，也是数据流的来源和去向之一。据流的来源和去向之一。对数据存储的描述对数据存储的描述数据存储描述数据存储名，说明，编号，数据存储描述数据存储名，说明，编号，流入的数据流流入的数据流，流出的数据流，流出的数据流，组成组成:数据
33、结构，数据量，存取方式数据结构，数据量，存取方式流入的数据流：指出数据来源流入的数据流：指出数据来源流出的数据流：指出数据去向流出的数据流：指出数据去向数据量：每次存取多少数据，每天（或每小时、数据量：每次存取多少数据，每天（或每小时、每周等）存取几次等信息每周等）存取几次等信息存取方法：批处理存取方法：批处理/联机处理；检索联机处理；检索/更新；更新；顺序检索顺序检索/随机检索随机检索 处理过程处理过程的具体处理逻辑一般用判定表或判定树来处理过程的具体处理逻辑一般用判定表或判定树来描述。数据字典中只需要描述处理过程的说明性信描述。数据字典中只需要描述处理过程的说明性信息息处理过程说明性信息的
34、描述处理过程说明性信息的描述处理过程描述处理过程名，说明，处理过程描述处理过程名，说明，输入输入:数据流，输出数据流，输出:数据流，数据流，处理处理:简要说明简要说明处理过程（续）简要说明：主要说明该处理过程的功能及处理简要说明：主要说明该处理过程的功能及处理要求要求功能：该处理过程用来做什么功能：该处理过程用来做什么处理要求：处理频度要求（如单位时处理要求：处理频度要求（如单位时间里处理多少事务，多少数据量）；间里处理多少事务，多少数据量）；响应时间要求等响应时间要求等处理要求是后面物理设计的输入及性处理要求是后面物理设计的输入及性能评价的标准能评价的标准处理过程（续）数据结构数据结构 以以
35、“学生学生”为例为例“学生学生”是该系统中的一个核心数据结构：是该系统中的一个核心数据结构：数据结构：学生数据结构：学生 含义说明：是学籍管理子系统的主体数据结含义说明：是学籍管理子系统的主体数据结 构，定义了一个学生的有关信息构，定义了一个学生的有关信息 组成：学号，姓名，性别，年龄，组成：学号，姓名，性别，年龄，所在系，年级所在系，年级处理过程（续）数据流数据流“体检结果体检结果”可如下描述：可如下描述：数据流：体检结果数据流：体检结果 说明：学生参加体格检查的最终结果说明：学生参加体格检查的最终结果 数据流来源：体检数据流来源：体检 数据流去向：批准数据流去向：批准 组成：组成：平均流量
36、：平均流量：高峰期流量：高峰期流量：处理过程（续）数据存储数据存储“学生登记表学生登记表”可如下描述：可如下描述：数据存储：学生登记表数据存储：学生登记表 说明：记录学生的基本情况说明：记录学生的基本情况流入数据流：流入数据流：流出数据流：流出数据流：组成：组成：数据量：每年数据量：每年3000张张 存取方式：随机存取存取方式：随机存取 处理过程（续）处理过程处理过程“分配宿舍分配宿舍”可如下描述：可如下描述：处理过程：分配宿舍处理过程：分配宿舍说明：为所有新生分配学生宿舍说明：为所有新生分配学生宿舍输入：学生，宿舍，输入：学生，宿舍，输出：宿舍安排输出：宿舍安排处理：在新生报到后，为所有新生
37、分配学处理：在新生报到后，为所有新生分配学 生宿舍。要求同一间宿舍只能安排生宿舍。要求同一间宿舍只能安排 同一性别的学生，同一个学生只能同一性别的学生，同一个学生只能 安排在一个宿舍中。每个学生的居安排在一个宿舍中。每个学生的居 住面积不小于住面积不小于3平方米。安排新生平方米。安排新生 宿舍其处理时间应不超过宿舍其处理时间应不超过15分钟。分钟。下课了。休息一会儿。休息一会儿。6.3 概念结构设计6.3.1 概念结构设计概述概念结构设计概述6.3.2 概念结构设计的方法与步骤概念结构设计的方法与步骤6.3.3 数据抽象与局部视图设计数据抽象与局部视图设计6.3.4 视图的集成视图的集成6.3
38、.1 概念结构什么是概念结构设计什么是概念结构设计需求分析阶段描述的用户应用需求是现实世界需求分析阶段描述的用户应用需求是现实世界的具体需求的具体需求将需求分析得到的用户需求抽象为信息结构即将需求分析得到的用户需求抽象为信息结构即概念模型的过程就是概念结构设计概念模型的过程就是概念结构设计概念结构是各种数据模型的共同基础，它比数概念结构是各种数据模型的共同基础，它比数据模型更独立于机器、更抽象，从而更加稳定。据模型更独立于机器、更抽象，从而更加稳定。概念结构设计是整个数据库设计的关键概念结构设计是整个数据库设计的关键现实世界现实世界DBMS世界世界信息世界信息世界需需求求分分析析（流程图和数据
39、字典）（流程图和数据字典）机器世界机器世界概概念念结结构构（E-R图）图）概念结构（续）概念结构设计的特点概念结构设计的特点（1）能真实、充分地反映现实世界，包括事物和事）能真实、充分地反映现实世界，包括事物和事物之间的联系，能满足用户对数据的处理要求。物之间的联系，能满足用户对数据的处理要求。是对现实世界的一个真实模型。是对现实世界的一个真实模型。（2）易于理解，从而可以用它和不熟悉计算机的用）易于理解，从而可以用它和不熟悉计算机的用户交换意见，用户的积极参与是数据库的设计成户交换意见，用户的积极参与是数据库的设计成功的关键。功的关键。概念结构（续）概念结构设计的特点概念结构设计的特点(续续
40、)（3）易于更改，当应用环境和应用要求改变时，容）易于更改，当应用环境和应用要求改变时，容易对概念模型修改和扩充。易对概念模型修改和扩充。（4）易于向关系、网状、层次等各种数据模型转换。）易于向关系、网状、层次等各种数据模型转换。概念结构（续）描述概念模型的工具描述概念模型的工具E-R模型模型6.3 概念结构设计6.3.1 概念结构设计概述概念结构设计概述6.3.2 概念结构设计的方法与步骤概念结构设计的方法与步骤6.3.3 数据抽象与局部视图设计数据抽象与局部视图设计6.3.4 视图的集成视图的集成6.3.2 概念结构设计的方法与步骤设计概念结构的四类方法设计概念结构的四类方法自顶向下自顶向
41、下 首先定义全局概念结构的框架，然后首先定义全局概念结构的框架，然后逐步细化逐步细化自底向上自底向上 首先定义各局部应用的概念结构，然首先定义各局部应用的概念结构，然后将它们集成起来，得到全局概念结后将它们集成起来，得到全局概念结构构概念结构设计的方法与步骤（续）逐步扩张逐步扩张 首先定义最重要的核心概念结构，然首先定义最重要的核心概念结构，然后向外扩充，以滚雪球的方式逐步生后向外扩充，以滚雪球的方式逐步生成其他概念结构，直至总体概念结构成其他概念结构，直至总体概念结构混合策略混合策略 将自顶向下和自底向上相结合，用自将自顶向下和自底向上相结合，用自顶向下策略设计一个全局概念结构的顶向下策略设
42、计一个全局概念结构的框架，以它为骨架集成由自底向上策框架，以它为骨架集成由自底向上策略中设计的各局部概念结构。略中设计的各局部概念结构。概念结构设计的方法与步骤（续）自顶向下策略自顶向下策略概念结构设计的方法与步骤（续）自底向上策略自底向上策略 概念结构设计的方法与步骤（续）逐步扩张逐步扩张概念结构设计的方法与步骤（续）常用策略常用策略自顶向下地进行需求分析自顶向下地进行需求分析自底向上地设计概念结构自底向上地设计概念结构自底向上设计概念结构的步骤自底向上设计概念结构的步骤 第第1步：抽象数据并设计局部视图步：抽象数据并设计局部视图第第2步：集成局部视图，得到全局概念结步：集成局部视图，得到全
43、局概念结构构6.3 概念结构设计6.3.1 概念结构设计概述概念结构设计概述6.3.2 概念结构设计的方法与步骤概念结构设计的方法与步骤6.3.3 数据抽象与局部视图设计数据抽象与局部视图设计6.3.4 视图的集成视图的集成6.3.3 数据抽象与局部视图设计数据抽象数据抽象局部视图设计局部视图设计一、数据抽象概念结构是对现实世界的一种抽象概念结构是对现实世界的一种抽象从实际的人、物、事和概念中抽取所关从实际的人、物、事和概念中抽取所关心的共同特性，忽略非本质的细节心的共同特性，忽略非本质的细节把这些特性用各种概念精确地加以描述把这些特性用各种概念精确地加以描述这些概念组成了某种模型这些概念组成
44、了某种模型数据抽象（续）三种常用抽象三种常用抽象1.分类（分类（Classification）定义某一类概念作为现实世界中一组对定义某一类概念作为现实世界中一组对象的类型象的类型这些对象具有某些共同的特性和行为这些对象具有某些共同的特性和行为它抽象了对象它抽象了对象值和型值和型之间的之间的“is member of”的语义的语义在在E-R模型中，实体型就是这种抽象模型中，实体型就是这种抽象数据抽象（续）2.聚集（聚集（Aggregation）定义某一类型的组成成分定义某一类型的组成成分它抽象了对象内部类型和成分之间它抽象了对象内部类型和成分之间“is part of”的语义的语义在在E-R模型
45、中若干属性的聚集组成了实体模型中若干属性的聚集组成了实体型，就是这种抽象型，就是这种抽象数据抽象（续）3.概括（概括（Generalization）定义类型之间的一种子集联系定义类型之间的一种子集联系它抽象了类型之间的它抽象了类型之间的“is subset of”的语义的语义概括有一个很重要的性质：继承性。子类继承概括有一个很重要的性质：继承性。子类继承超类上定义的所有抽象。超类上定义的所有抽象。数据抽象（续）注：原注：原E-R模型不具有概括，本书对模型不具有概括，本书对E-R模型作了扩模型作了扩充，允许定义超类实体型和子类实体型。充，允许定义超类实体型和子类实体型。用双竖边的矩形框表示子类，
46、用双竖边的矩形框表示子类，用直线加小圆圈表示超类用直线加小圆圈表示超类-子类的子类的联系联系数据抽象（续）数据抽象的用途数据抽象的用途对需求分析阶段收集到的数据进行分类、对需求分析阶段收集到的数据进行分类、组织（聚集），形成组织（聚集），形成实体实体实体的属性，标识实体的码实体的属性，标识实体的码确定实体之间的联系类型确定实体之间的联系类型(1:1，1:n，m:n)二、局部视图设计设计分设计分E-R图的步骤图的步骤:选择局部应用选择局部应用逐一设计分逐一设计分E-R图图 选择局部应用需求分析阶段，已用多层数据流图和数据需求分析阶段，已用多层数据流图和数据字典描述了整个系统。字典描述了整个系统。
47、设计分设计分E-R图首先需要根据系统的具体情况，图首先需要根据系统的具体情况，在多层的数据流图中在多层的数据流图中选择选择一个一个适当层次的适当层次的数据流图数据流图，让这组图中每一部分对应一个，让这组图中每一部分对应一个局部应用，然后以这一层次的数据流图为局部应用，然后以这一层次的数据流图为出发点，设计分出发点，设计分E-R图。图。选择局部应用（续）通常以中层数据流图作为设计分通常以中层数据流图作为设计分E-R图图的依据。原因：的依据。原因：高层数据流图只能反映系统的概貌高层数据流图只能反映系统的概貌中层数据流图能较好地反映系统中各局中层数据流图能较好地反映系统中各局部应用的子系统组成部应用
48、的子系统组成低层数据流图过细低层数据流图过细选择局部应用（续）例：由于学籍管理、课程管理等都不太复杂，例：由于学籍管理、课程管理等都不太复杂，因此可以它们入手设计学生管理子系统的因此可以它们入手设计学生管理子系统的分分E-R图。如果局部应用比较复杂，则可以图。如果局部应用比较复杂，则可以从更下层的数据流图入手。从更下层的数据流图入手。逐一设计分E-R图任务任务标定局部应用中的实体、属性、码，实体间标定局部应用中的实体、属性、码，实体间的联系的联系将各局部应用涉及的数据分别从数据将各局部应用涉及的数据分别从数据字典中抽取出来，参照数据流图，标字典中抽取出来，参照数据流图，标定各局部应用中的实体、
49、实体的属性、定各局部应用中的实体、实体的属性、标识实体的码，确定实体之间的联系标识实体的码，确定实体之间的联系及其类型（及其类型（1:1，1:n，m:n）逐一设计分E-R图（续）如何抽象实体和属性如何抽象实体和属性实体实体：现实世界中一组具有某些共同特：现实世界中一组具有某些共同特性和行为的对象就可以抽象为一个实体。性和行为的对象就可以抽象为一个实体。对象和实体之间是对象和实体之间是“is member of的的关系。关系。例：在学校环境中，可把张三、李四等对象抽象例：在学校环境中，可把张三、李四等对象抽象为学生实体。为学生实体。逐一设计分E-R图（续）属性属性：对象类型的组成成分可以抽象为：
50、对象类型的组成成分可以抽象为实体的属性。组成成分与对象类型之间实体的属性。组成成分与对象类型之间是是“is part of的关系。的关系。例：学号、姓名、专业、年级等可以抽象为学生例：学号、姓名、专业、年级等可以抽象为学生实体的属性。其中学号为标识学生实体的码。实体的属性。其中学号为标识学生实体的码。逐一设计分E-R图（续）如何区分实体和属性如何区分实体和属性实体与属性是相对而言的实体与属性是相对而言的。同一事物，在一种。同一事物，在一种应用环境中作为应用环境中作为“属性属性”，在另一种应用环境，在另一种应用环境中就必须作为中就必须作为“实体实体”。例：学校中的系，在某种应用环境中，它只是例：