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1、数据库设计数据库设计主讲：齐会娟主讲：齐会娟1课程介绍性质性质性质性质:专业基础课专业基础课专业基础课专业基础课总学时总学时总学时总学时:72:72:72:72学时学时学时学时考核方式考核方式考核方式考核方式:卷考卷考卷考卷考+大作业大作业大作业大作业2课程目标q理解数据库的基本概念q掌握关系数据库的设计理论和方法q熟悉Microsoft Access和SQL Server的基本操作q创建数据库、表、检查约束q熟悉SQL语句和T-SQL程序q为Java、.NET数据库开发提供基础3第一讲第一讲数据库分析与设计4本讲目标q理解数据的基本概念q熟识数据库的设计步骤q熟悉数据库的概念结构设计5一、数
2、据库基本概念q数据数据(data)：是指存储在某一种媒体上能够识别的物理符号。q形态：数字、文字、图形图像、影像、动画、声音等。q数据库数据库(DB)：是被长期存放在计算机内、有组织的、可以表现为多种形式的可共享的数据集合。q数据库管理系统数据库管理系统(DBMS)：对数据库进行管理的系统软件。q职能：q有效的组织和存储数据；q获取和管理数据；q接受和完成用户提出的访问数据的各种要求。6一、数据库基本概念q数据库系统数据库系统(DBS)：拥有数据库技术支持的计算机系统。q组成：q硬件：有足够大的内存；有足够大的直接存储设备；有较高的数据传输能力。q系统软件：操作系统、数据库管理系统、与数据接口
3、的高级语言及其编译系统。q应用程序q各类人员：数据库管理员、系统分析员、应用程序员、最终用户7二、数据管理技术的发展计算机对数据的管理是指对数据的组织、分类、编码、存储、检索和维护提供操作手段。q人工管理阶段q文件系统阶段q数据库系统阶段8二、数据管理技术的发展q人工管理阶段人工管理阶段 硬件硬件硬件硬件：没有直接存取设备。软件软件软件软件：没有操作系统及管理数据的软件 数据数据数据数据：数据量小、数据无结构，由用户直接管理，且数据间缺少逻辑组织，数据依赖于特定的应用程序，缺乏独立性。9二、数据管理技术的发展q文件系统阶段文件系统阶段 硬件硬件硬件硬件：直接存取设备 软件软件软件软件：通过文件
4、系统，对文件中的记录进行存取，并可以实现对文件的修改、插入、删除。数据数据数据数据：数据共享性、独立性差且冗余度大。10二、数据管理技术的发展q数据库系统阶段数据库系统阶段 硬件硬件硬件硬件：出现大容量磁盘。软件软件软件软件：数据库管理系统。数据数据数据数据：共享性高，冗余度小，具有一定的程序与数据间的独立性，并且实现了对数据进行统一的控制。11三、数据库设计步骤q按照规范设计的方法，数据库设计可以分为以下6个阶段：q 需求分析阶段；q 概念结构设计阶段；q 逻辑结构设计阶段；q 物理结构设计阶段；q 实施阶段；q 运行和维护阶段。121.需求分析阶段q 需求分析的任务是通过详细调查现实世界要
5、处理的对象（组织、部门、企业等），充分了解原系统（手工系统或计算机系统）工作的概况，明确用户的各种需求，然后在此基础上确定新系统的功能。在新系统的设计中必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。132.概念结构设计阶段q 概念结构设计是整个数据库设计的关键，它通过对用户需求的综合、归纳和抽象，形成一个独立于具体的数据库管理系统的概念模型。概念结构设计是按用户的观点对数据和信息建模，是现实世界到信息世界的第一层抽象，是用户和数据库设计人员交流的语言。在概念结构设计中一般利用实体联系模型（简称E-R模型）来反映其关系。143.逻辑结构设计阶段q 逻辑结构设计的任务就是把
6、概念结构设计阶段设计好的基本E-R模型转换为所选用的数据库管理系统所支持的数据模型相符合的逻辑结构。通常逻辑结构设计分为两个步骤:q 第一步，将E-R模型按照数据模型转换的原则，将其转化为数据库管理系统所能支持的数据模型；q 第二步，对数据模型进行优化，以提高系统效率。154.物理设计阶段q 为逻辑数据模型选取一个最适合应用要求的物理结构（包括存储结构和存取方法），它完全依赖于给定的计算机系统。165.实施阶段q 在数据库实施阶段，设计人员运用数据库管理系统所提供的数据语言，根据逻辑设计和物理设计的结果创建数据库、编制与调试应用程序、组织数据入库并进行试运行。176.运行和维护阶段q 数据库试
7、运行合格之后，数据库开发工作就基本完成，即可投入正式运行。数据库投入正式运行则标志着开发任务的完成和维护工作的开始，并不表示设计过程的结束。由于系统使用环境的不断变化，数据库运行过程中物理存储也会不断变化，因此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，也是设计工作的继续和提高。18四、数据库概念结构设计现实世界（事物、事物性质）现实世界（事物、事物性质）信息世界信息世界数据世界（记录、数据项）数据世界（记录、数据项）抽象化抽象化 数据化数据化概念模型概念模型描述概念模型：人们对现实世界中事物及事物间联系的一种抽象描述。概念模型：人们对现实世界中事物及事物间联系的一种抽象描述。1
8、9（一）概念模型中的基本概念q 1、实体(Entity)q实体是客观存在并可相互区别的事物。q既可以是实际存在的对象，也可以是某种概念。q2、属性(Attribute)q实体所具有的某一特性称为属性。q例：学生q (学号，姓名，性别，出生日期，系，专业)q3、键(Key)q唯一标识实体的属性集称为键。q4、实体集(Entity Set)q所有属性名完全相同的实体集合在一起称为实体集。（可简称“实体”）20（二）概念模型中实体的联系q联系（Relationship）q现实世界中，事物之间错综复杂的联系，反映在概念模型中，就有了实体内部的联系和实体之间的联系。q联系也是实体，也有属性。q两个实体之
9、间的联系可归纳为三类：q一对一联系（1:1）q一对多联系（1:n）q多对多联系（m:n）21一对一联系q定义：定义：设A、B为两个实体集，若A中每个实体至多和B中的一个实体有联系，而B中的每个实体至多和A中的一个实体有联系，则称A对B或B对A是1:1联系。q实例：机票和乘客之间的联系 班级和班长之间的联系AB一对一联系一对一联系(1:1)22一对多联系q定义：定义：若实体集A的每一个实体可以和实体集B中的几个实体有联系，而实体集B中的每一个实体至多和实体集A中的一个实体有联系，则称实体集A对B是1:n联系q实例：实例：班级和学生之间的联系 仓库和货品之间的联系AB一对多联系一对多联系(1:n)
10、23多对多联系q定义：定义：若实体集A中的每个实体都可与B中多个实体有联系，反之，实体集B中的每个实体也可与A中多个实体有联系，则A对B或B对A是m:n联系。q实例：实例：学生和课程之间的联系 职工和工作之间的联系AB多对多联系多对多联系(m:n)24（三）概念模型的表示方法qE-R模型（实体-联系模型）q实体：用矩形表示，矩形框内写明实体名。q属性：用椭圆表示，椭圆框内写明属性名。q联系：用菱形表示，菱形框内写明联系名。学生学号姓名性别出生日期班级班级号班主任人数属于n125实例：设计“图书馆图书管理”系统的E-R模型q问题描述：1.图书馆内图书均有图书编号、书名、作者、出版社、出版日期、书
11、价等信息；2.图书由管理员登记入册，在登记图书时需要记录图书的登记日期；3.管理员有管理员编号、姓名、密码等信息；4.图书可被读者借阅，在办理借阅手续时需要记录图书的借书日期和还书日期；5.读者有读者编号、姓名、工作单位、身份证号码等信息。26实例：设计“图书馆图书管理”系统的E-R模型图书图书管理员管理员读者读者登记登记借阅借阅1nnm管理员编号姓名密码图书编号书名作者出版社出版日期书价工作单位姓名身份证号读者编号登记日期借书日期还书日期27设计“学生课程管理”系统的E-R模型q问题描述：q学生以班级为单位进行管理；q每个学生都有学号、姓名、性别、系别、专业等信息；q每个班级都有班级号、班主任、人数等信息；q学生可以选修课程，一个学生每修一门课程都有一个成绩。q每门课程都有课程号、课程名称、学分等信息。练习28学生班级课程班级号班主任人数属于属于学号姓名性别系别专业选修选修成绩课程号学分课程名称1nmn29总结q1.数据库基本概念（理解）q2.E-R模型（熟练掌握）30