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1、第四章 数据库设计,媒体数据库,本章内容,4.1 数据库系统设计的基本步骤4.2 系统需求分析4.3 概念结构的设计4.4 数据库逻辑结构的设计4.5 物理结构设计4.6 数据库实施、运行和维护4.7 数据库应用系统的设计方法,SQL Server,SQL Server,1.需求分析阶段:准确了解并分析用户对系统的需要和要求，弄清系统要达到的目标和实现的功能。2.概念结构设计阶段:对用户需求进行综合、归纳和抽象，形成一个独立于具体计算机和DBMS的概念模型。3.逻辑结构设计阶段：将概念结构转换为DBMS所支持的数据模型，并将其性能进行优化。4.数据库物理设计阶段：为逻辑数据模型选取一个最适合应
2、用环境的物理结构，包括数据存储结构和存取方法。5.数据库实施阶段：运用DBMS提供的数据操作语言和宿主语言，根据数据库的逻辑设计和物理设计的结果建立数据库、编制与调试应用程序、组织数据入库并进行系统试运行。6.数据库运行和维护阶段：不断地对其结构性能进行评价、调整和修改。,4.1 数据库系统设计的基本步骤,SQL Server,数据库系统设计应分6个阶段进行，这6个阶段是需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计、物理结构设计、数据库实施和数据库运行和维护。,SQL Server,4.2.1 需求分析的任务和方法任务：调查现实世界要处理的对象；了解原系统的概况和发展前景；明确用户的各种需求；收集基础
3、数据及其处理方法；确定新系统的功能和边界。1.系统需求调查的内容(1)数据库中的信息内容 数据库中需存储哪些数据，包括用户将从数据库中直接获得或间接导出的信息内容和性质。(2)数据处理内容用户要完成什么数据处理功能；用户对数据处理响应时间的要求；数据处理的工作方式。(3)数据安全性和完整性要求数据的保密措施和存取控制要求；数据自身的或数据间的约束限制。,4.2 系统需求分析,分析用户的要求，将分析结果用数据流程图和数据字典表示。,SQL Server,了解现实世界的组织机构情况 弄清所设计的数据库系统与哪些部门相关，这些部门以及下属各个单位的联系和职责是什么。(2)了解相关部门的业务活动情况
4、各部门需要输入和使用什么数据；在部门中是如何加工处理这些数据的；各部门需要输出什么信息；输出到什么部门；输出数据的格式是什么。(3)确定新系统的边界 哪些功能现在就由计算机完成；哪些功能将来准备让计算机完成；哪些功能或活动由人工完成。由计算机完成的功能就是新系统应该实现的功能。,2.系统需求的调查步骤,SQL Server,(1)跟班作业(2)开调查会(3)请专人介绍(4)询问(5)设计调查表请用户填写(6)查阅现实世界的数据记录,3.系统需求调查的方法,SQL Server,4.系统需求分析方法,常用的有结构化分析方法:1)自顶向下的设计方法。先定义全局概念结构的框架，然后逐步细化为完整的全
5、局概念结构。2)自底向上的设计方法。先定义各局部应用的概念结构，后将它们集成，得到全局概念结构。3)逐步扩张的设计方法。先定义最重要的核心部分，后向外扩充，生成其他概念结构。4)混合策略设计的方法。即采用自顶向下与自底向上相结合的方法。,SQL Server,在进行需求调查时，可以画出数据流图（也就是用户业务流程图），进一步明确系统的边界。数据字典是各类数据描述的集合1.数据项：数据项是不可再分的数据单位。2.数据结构：数据结构反映了数据之间的组合关系。3.数据流：数据流是数据结构在系统内传输的路径。4.数据存储：数据存储是数据及其结构停留或保存的地方，也是数据流的来源和去向之一。数据存储可以
6、是手工文档、手工凭单或计算机文档。5.处理过程：用判定表或判定树来描述。,4.2.2 数据字典及其表示,数据流图示例,SQL Server,数据字典示例,每个人的成绩单有一个数据项为学生的学号SNO。在数据字典中对此数据项描述如下：数据项名：SNO 说明：标识每张成绩单 类型：CHAR(9)长度：9 别名：学生学号 取值范围：0000 9999,SQL Server,SQL Server,4.3 概念结构的设计,4.3.1 数据抽象与局部视图设计,1.三种数据抽象方法(1)分类:定义某一类概念作为现实世界中一组对象的类型，这些对象具有某些共同的特性和行为。在E-R模型中，实体集就是这种抽象。(
7、2)聚集：定义某一类型的组成部分，它抽象了对象内部的类型和“组成部分”的语义。(3)概括：定义类型之间的一种子集联系，它抽象了类型之间的“所属”的语义。2.设计分E-R图 概念结构设计是利用抽象机制对需求分析阶段收集到的数据分类、组织（聚集），形成实体集、属性和码，确定实体集之间的联系类型（一对一、一对多或多对多的联系），进而设计分E-R图。,SQL Server,生成E-R图,1.合并分E-R图，生成初步E-R图(1)属性冲突1)属性域冲突，即属性值的类型、取值范围或取值集合不同。2)属性取值单位冲突。(2)命名冲突1)同名异义冲突，即不同意义的对象在不同的局部应用中具有相同的名字。2)异名
8、同义冲突，即意义相同的对象在不同的局部应用中有不同的名字。(3)结构冲突1)同一对象在不同的应用中具有不同的抽象。2)同一实体在不同分E-R图中的属性组成不一致.3)实体之间的联系在不同的分E-R图中呈现不同的类型。2.消除不必要的冗余，设计基本E-R图,SQL Server,4.4 数据库逻辑结构的设计,4.4.1概念模型向关系模型的转换实体集转换规则 概念模型中的一个实体集转换为关系模型中的一个关系，实体的属性就是关系的属性，实体的码就是关系的码，关系的结构是关系模式。实体集间联系的转换规则(1)1:1联系的转换方法1)将1:1联系转换为一个独立的关系：与该联系相连的各实体的码以及联系本身
9、的属性均转换为关系的属性，且每个实体的码均是该关系的候选码。2)将1:1联系与某一端实体集所对应的关系合并，则需要在被合并关系中增加属性，其新增的属性为联系本身的属性和与联系相关的另一个实体集的码。,SQL Server,【例4-1】将图中E-R图转换为关系模型。,方案1：联系形成的关系独立存在：职工（职工号，姓名，年龄）；产品（产品号，产品名，价格）；负责（职工号，产品号）.方案2：“负责”与“职工”两关系合并：职工（职工号，姓名，年龄，产品号）；产品（产品号，产品名，价格）；方案3：“负责”与“产品”两关系合并：职工（职工号，姓名，年龄）；产品（产品号，产品名，价格，职工号）.,SQL S
10、erver,(2)1:n联系的转换方法,一种方法是将联系转换为一个独立的关系，其关系的属性由与该联系相连的各实体集的码以及联系本身的属性组成，而该关系的码为n端实体集的码；另一种方法是在n端实体集中增加新属性，新属性由联系对应的1端实体集的码和联系自身的属性构成，新增属性后原关系的码不变。,SQL Server,【例4-2】将含有1:n联系的E-R图转换为关系模型。,方案1：联系形成的关系独立存在。仓库（仓库号，地点，面积）；产品（产品号，产品名，价格）；仓储（仓库号，产品号，数量）.方案2：联系形成的关系与n端对象合并。仓库（仓库号，地点，面积）；产品（产品号，产品名，价格，仓库号，数量）.
11、,SQL Server,(3)m:n联系的转换方法,在向关系模型转换时，一个m:n联系转换为一个关系。转换方法为：与该联系相连的各实体集的码以及联系本身的属性均转换为关系的属性，新关系的码为两个相连实体码的组合（该码为多属性构成的组合码）。,SQL Server,【例4-3】将图中含有m:n二元联系的E-R图，转换为关系模型。,转换的关系模型为：学生（学号，姓名，年龄，性别）课程（课程号，课程名，学时数）选修（学号，课程号，成绩）.,SQL Server,4.5 物理结构设计,4.5.1 物理结构设计的任务 数据库物理结构设计包括：选择存储结构、确定存取方法、选择存取路径、确定数据的存放位置。
12、主要解决选择文件存储结构和确定文件存取方法的问题。,SQL Server,4.5.2 物理结构设计的方法,物理结构设计通常分为两步：确定数据库的物理结构（存储结构、存取方法）。2)对物理结构进行评价（时间、空间）。,SQL Server,4.6 数据库实施、运行和维护,4.6.1 数据库实施 对数据库的物理设计初步评价完成后就可以开始实施建立数据库了。数据库实施主要包括以下工作：1)定义数据库结构。2)组织数据入库。3)编制与调试应用程序。4)数据库试运行。,SQL Server,4.6.2 数据库运行和维护,数据库试运行合格后，数据库开发工作就基本完成，即可以投入正式运行了。在数据库运行阶段
13、，对数据库还要进行经常性的维护，包括：（1）数据库的转储和恢复。（2）数据库的安全性和完整性控制。（3）数据库性能的监督、分析和改造。（4）数据库的重组织与重构造。,SQL Server,4.7数据库应用系统的设计方法,1.系统功能分析确定系统要完成的各种数据管理及其它功能；将确定的系统功能分类，并确定每类功能中包括细节功能。2.系统模块设计根据系统功能分析对系统功能进行模块化处理，得出系统功能模块及其结构图。3.开发与运行环境的选择包括系统运行所使用的操作系统、应用系统开发工具及数据库管理系统。4.系统实现过程分析 设计出需要的数据库，包括各个基本表和相互联系的详细结构;采用先模块后集成的方式实现各功能模块，最后进行设计和调试。,
