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1、一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利第三章第三章 数据库的设计数据库的设计.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利n数据库系统的设计包括:n数据库的设计n数据库应用系统设计n数据库的设计是指设计数据库的结构特性，即为特定的应用环境构造最优的数据模型；n数据库应用系统设计是指设计出满足各种用户对数据库应用需求的应用程序。用户通过应用程序来访问和操作数据库。数据库设计概述数据库设计概述.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众
2、谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利n通常来说，一个成功的管理信息系统，包括：n50%的业务n50%的软件：由25%的数据库和25%的程序组成。n设计数据库时既要考虑数据库的框架和数据结构，又要考虑应用程序存取数据库和处理数据。n因此，最佳设计不可能一蹴而就，只能是一个反复探寻的过程。.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利n大体上可以将数据库设计分为6个阶段：n需求分析阶段n概念结构设计阶段n逻辑结构设计阶段n物理结构设计阶段n数据库实施阶段n数据库运行和维护阶段数据库设计的过程数据库设计的过程.用户需求收集和分析用户需求
3、收集和分析设计概念模型设计概念模型设计逻辑模型设计逻辑模型数据模型优化数据模型优化设计物理模型设计物理模型评价设计、性能预测评价设计、性能预测物理实现物理实现实验性运行实验性运行使用、维护数据库使用、维护数据库不满意不满意不满意不满意不满意不满意需求分析阶段需求分析阶段概念设计阶段概念设计阶段逻辑设计阶段逻辑设计阶段物理设计阶段物理设计阶段数数据据库库实实施阶段施阶段数据库结数据库结数据库结数据库结构设计构设计构设计构设计程序结程序结构设计构设计数数据据库库运运行、维护行、维护.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利.一是作
4、为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利需求分析的基本步骤1.分析用户活动n通过与用户座谈、跟班工作，或者向专家咨询，查阅规章制度、票据等各种资料，或者采用问卷调查等方式，充分了解用户活动。n目的是了解企业的业务状况、信息流程、经营方式、处理要求以及组织机构等。搞清楚用户的处理流程以后，画出“用户活动图”。.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利需求分析的
5、基本步骤2.确定系统范围n需求分析的任务不只是为了设计数据库，而是为了设计整个数据库应用系统。n通过对现行的手工系统或者已经有的计算机系统进行调查研究，确定即将建立的数据库系统的信息要求和处理要求，确定哪些由计算机系统处理，哪些由人工处理。n根据画出的“用户活动图”，确定系统的边界。.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利需求分析的基本步骤3.分析用户活动所涉及的数据n数据流图是描述企业活动及来往于各处理活动之间数据流动的有力工具，被广泛应用于信息系统开发设计中，常作为最后验收系统的依据。n数据流图有四种基本成分：数据流动用
6、箭头表示 加工用圆表示 文件用直线段表示 源点和终点用方框表示n数据流图中反映的是数据流而不是控制流，这是与一般的程序流程图的最大区别。一般地说，画数据流图应遵循“由外向内，自顶而下”的原则进行。.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利4.分析系统数据n数据流图只表示出系统由哪几部分组成和各部分之间的关系，并没有说明各个成分的含义，数据字典对每个成分都给出确切定义。n数据流图和数据字典结合在一起，加上必要的说明才能构成“系统说明书”。n数据字典产生于数据流图，是对数据流图中的四个成分描述的产物。n数据字典是对用户信息要求的整
7、理和描述。信息需求即定义未来信息系统用到的所有信息，包括用户将向数据库中输入什么信息，从数据库中要得到什么信息，各类信息的内容和结构，信息之间的联系等。需求分析的基本步骤.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利2.概念结构设计阶段概念结构设计阶段n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。n概念结构设计目标是对需求说明书提供的所有数据和处理要求进行抽象与综合处理，按一定的方法构造反映用户环境的数据及其相互联系的概念模型。n这种概念数据模型与DBMS无关，是面向现实世界的数据模型，用户容易理解。n
8、人们提出了多种概念结构设计的表达工具，其中最常用、最有名的是E-R模型。.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利n设计概念结构通常有四类方法：n自顶向下n自底向上n逐步扩张n混合策略n实际应用中这些策略井没有严格的限定，根据具体业务的特点选择。.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利n在概念结构设计阶段，首先要对需求分析阶段收集到的数据进行分类、组织，形成实体、实体的属性，标识实体的码，确定实体之间的联系类型(1:1，1:n，m:n)，n针对各个局部应用设
9、计局部视图（如分E-R图）。合并局部视图，通过消除各局部视图的属性冲突、命名冲突、结构冲突、数据冗余等，最终集成为一个全局视图（如整体的E-R图）。n概念模型是数据库逻辑设计的依据，是整个数据库设计的关键。.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利3.逻辑结构设计阶段逻辑结构设计阶段n任务：将概念结构进一步转化为某一DBMS支持的数据模型。包括数据库模式和外模式。n首先需要将概念结构转化为一般的关系、网状、层次模型；然后将转化后的关系、网状、层次模型向特定DBMS支持下的数据模型转换，转换的主要依据是所选用的DBMS的功能及限
10、制，没有通用规则。对于关系模型来说，这种转换通常都比较简单；最后对数据模型进行优化。.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利n逻辑结构设计阶段可能还需要设计用户子模式（外模式），即用户可直接访问的数据模式。n同一系统中，不同用户可以有不同的外模式。定义用户外模式时应该更注重考虑用户的习惯与方便，主要包括以下三个方面:n(1)使用更符合用户习惯的别名。n(2)针对不同级别的用户定义不同的外模式，以满足系统对安全性的要求。n(3)如果某些局部应用中经常要使用某些很复杂的查询，为了方便用户，可以将这些复杂查询定义为外模式（视图），
11、以简化用户对系统的使用。.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利逻辑结构设计的步骤 1.确定数据模型n总体E-R图的概念模型是独立于任何一种数据模型的信息结构。首先要确定转换成哪种数据模型。目前比较流行的数据模型是关系模型。2.将E-R图转换成为指定的数据模型n关系数据库逻辑设计的任务就是采取一定的策略，按照若干准则将概念模型转换为关系数据库系统所接受的一组关系模式，并利用规范化的理论和方法对这组关系模式进行处理，使之满足具体应用。.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人
12、或少数人谋取私利3.确定完整性约束n对关系进行实体完整性、参照完整性、用户定义的完整性约束；4.确定用户视图n把概念模型转换为数据模型后，还应根据局部应用的要求，结合具体的DBMS，设计用户视图。视图是本身不存储数据的虚拟表。.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利概念模型转换为一般的关系模型nE-R图是由实体、属性和联系三要素构成的，而关系模型中只有惟一的结构关系模式。1.实体向关系模式的转换n将E-R图中的实体逐一转换成为一个关系模式，实体名对应关系模式的名称，实体的属性转换成关系模式的属性，实体标识符就是关系的码。.一
13、是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利2.实体向关系模式的转换n1）1:1联系的E-R图到关系模式的转换n2）1:n联系的E-R图到关系模式的转换n3）m:n联系的E-R图到关系模式的转换概念模型转换为一般的关系模型.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利211）1:1联系的联系的E-R图到关系模式的转换图到关系模式的转换法一：法一：n联系单独对应一关系模式（表）联系单独对应一关系模式（表）n由由联联系系属属性性、参参与与联联系系的的各各实实体体集集的的主主
14、码码属属性性构构成关系模式成关系模式n主码可选参与联系的实体集的任一方的主码主码可选参与联系的实体集的任一方的主码nBJ（班级编号班级编号，院系，专业名，人数），院系，专业名，人数）nBZ（学号学号，姓名），姓名）nSY（学号学号，班级编号），班级编号）.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利22法二：法二：n联系不单独对应一关系模式联系不单独对应一关系模式n联联系系的的属属性性及及一一方方的的主主码码加加入入另另一一方方实实体体集集对对应应的关系模式中。的关系模式中。nBJ（班级编号班级编号，院系，专业名，人数），院系，专
15、业名，人数）nBZ（学号学号，姓名，班级编号），姓名，班级编号）或者或者nBJ（班级编号班级编号，院系，专业名，人数，学号），院系，专业名，人数，学号）nBZ（学号学号，姓名），姓名）.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利232）1:n联系的联系的E-R图到关系模式的转换图到关系模式的转换法一：法一：n联系单独对应一关系模式联系单独对应一关系模式n由由联联系系的的属属性性、参参与与联联系系的的各各实实体体集集的的主主码码属属性构成关系模式性构成关系模式nn端的主码端的主码作为该关系模式的主码。作为该关系模式的主码。nBJ（
16、班级编号班级编号，院系，专业名，人数），院系，专业名，人数）nXS(学号学号，姓名，院系，性别，出生时间，姓名，院系，性别，出生时间)nSY（学号学号，班级编号），班级编号）班级班级学生学生属于属于出生时间出生时间性别性别院系院系学号学号姓名姓名人数人数专业名专业名院系院系班级编号班级编号.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利24法（二）法（二）n 联系不单独对应一个关系模式联系不单独对应一个关系模式n将将联联系系的的属属性性及及1端端的的主主码码加加入入n端端实实体体集集对对应应的关系模式中，的关系模式中，主码仍为主码仍
17、为n端的主码端的主码。nBJ（班级编号班级编号，院系，专业名，人数），院系，专业名，人数）nXS(学学号号，姓姓名名，院院系系，性性别别，出出生生时时间间，班班级级编编号号).一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利253）m:n联系的联系的E-R图到关系模式的转换图到关系模式的转换nm:n的联系单独对应一关系模式的联系单独对应一关系模式n该该关关系系模模式式包包括括联联系系的的属属性性、参参与与联联系系的的各各实实体体集的主码属性集的主码属性n关系模式的主码由各实体集的关系模式的主码由各实体集的主码属性共同组成主码属性共同组
18、成。课程号课程号课程名课程名m学生学生选修选修课程课程n学分学分学号学号姓名姓名性别性别年龄年龄成绩成绩.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利4.物理结构设计阶段物理结构设计阶段n物理结构设计阶段的任务是把逻辑结构设计阶段得到的逻辑数据库在物理上加以实现。n其主要内容是根据DBMS提供的各种手段，设计数据的存储形式和存取路径，如文件结构、索引的设计等，即设计数据库的内模式或存储模式。n由于不同的数据库产品所提供的物理环境、存取方法和存储结构各不相同，供设计人员使用的设计变量、参数范围也各不相同，所以物理结构设计没有通用的设
19、计方法可以遵循。n主要考虑问题：物理数据库结构应能满足事务在数据库上运行时响应时间少、存储空间利用率高和事务吞吐率大的要求。.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利5.数据库实施阶段数据库实施阶段n完成数据库物理设计之后，设计人员就要用DBMS提供的数据定义语言和其他实用程序将数据库逻辑设计和物理设计结果严格地描述出来，成为DBMS可以接受的源代码，再经过调试产生目标模式，然后就可以组织数据入库了，这就是数据库实施阶段。.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取
20、私利n(1)用DBMS提供的数据定义语言（DDL）描述数据库结构。n(2)组织数据入库。n对于数据量不大的小型系统，可以用人工方式完成数据入库；n对于大型系统，应该设计一个数据输入子系统由计算机辅助数据入库工作。n(3)编制与调试应用程序。n数据库应用程序的设计应该与数据库设计并行进行。因此，在部分数据录入到数据库中之后，就可以开始对应用程序进行调试了。n(4)数据库试运行：功能测试；性能测试数据库实施主要包括以下工作：.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利6.数据库运行和维护阶段数据库运行和维护阶段n数据库试运行结果符合
21、设计目标后，数据库就可以投入正式运行了。n数据库投入运行标志着开发任务的基本完成和维护工作的开始。n由于应用环境在不断变化，数据库运行过程中物理存储会不断变化，因此，对数据库设计进行评价、调整、修改等维护工作是一个长期的任务，也是设计工作的继续和提高。.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利n在数据库运行阶段，对数据库经常性的维护工作主要是由DBA完成的。工作主要包括：(1)故障维护：定期对数据库和日志文件进行备份(2)数据库的安全性、完整性控制:根据用户的实际需要授予不同的操作权限。(3)数据库性能的监督、分析和改进。(4
22、)数据库的重组织和重构造。.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利n数据库运行一段时间后，由于记录的不断增、删、改，会使数据库的物理存储变坏，从而降低数据库存储空间的利用率和数据的存取效率，使数据库的性能下降，因此需要对数据库进行重新组织。n数据库的重组织不会改变原设计的数据逻辑结构和物理结构，只是按原设计要求重新安排存储位置，回收垃圾，减少指针链，提高系统性能。数据库的重组织与重构造数据库的重组织与重构造.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利n数据库应用环境发生变化，会导致实体及实体间的联系也发生相应的变化，使原有的数据库设计不能很好地满足新的需求，从而不得不适当调整数据库的模式和内模式，这就是数据库的重构造。n重构造数据库的程度是有限的。n若应用变化太大，或重构数据库的代价太大，则表明现有数据库应用系统的生命周期已经结束，应该重新设计新的数据库系统了。数据库的重组织与重构造数据库的重组织与重构造.一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利本章小结本章小结n设计数据库的六个步骤n概念模型向逻辑模型转换的基本方法.