數(shù)據(jù)庫設(shè)計步驟第一頁，共三十頁，2022年，8月28日數(shù)據(jù)庫設(shè)計步驟需求分析概念結(jié)構(gòu)設(shè)計邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計數(shù)據(jù)庫實施數(shù)據(jù)庫運(yùn)行和維護(hù)需求收集和分析設(shè)計概念結(jié)構(gòu)設(shè)計邏輯結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型優(yōu)化設(shè)計物理結(jié)構(gòu)評價設(shè)計、性能預(yù)測物理實現(xiàn)試運(yùn)行對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進(jìn)行評價、調(diào)整與修改第二頁，共三十頁，2022年，8月28日需求分析1.7.1需求分析一、需求分析的任務(wù)收集與分析用戶的信息及應(yīng)用處理的要求，并將結(jié)果按照一定的格式形成需求說明書。二、需求分析的方法

1.需求信息的收集（1）了解組織的機(jī)構(gòu)設(shè)置（2）主要業(yè)務(wù)活動和職能（3）了解系統(tǒng)的各種外部要求（4）確定系統(tǒng)邊界第三頁，共三十頁，2022年，8月28日需求分析

2.需求信息的分析整理用數(shù)據(jù)流圖和數(shù)據(jù)字典描述。三、數(shù)據(jù)流圖(DFD--DataFlowDiagram)DFD用來表示收集到的各業(yè)務(wù)流程中涉及到的數(shù)據(jù)和處理過程的關(guān)系。數(shù)據(jù)流圖的基本成分：表示同類數(shù)據(jù)的集中存放處，通常指數(shù)據(jù)文件表示對數(shù)據(jù)的處理表示不同處理過程之間傳遞的數(shù)據(jù)表示數(shù)據(jù)的發(fā)送者和接收者第四頁，共三十頁，2022年，8月28日需求分析四、數(shù)據(jù)字典（DD--DataDictionary)

數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)字典包括：數(shù)據(jù)項、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)流、數(shù)據(jù)存儲、處理過程。

例：下圖給出了某機(jī)器制造廠的零配件采購子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流圖。該子系統(tǒng)要處理的工作是生產(chǎn)部門提出的生產(chǎn)計劃根據(jù)零配件當(dāng)前價格計算成本送主管部門審批，對已批準(zhǔn)生產(chǎn)計劃制定采購計劃，準(zhǔn)備好訂貨單給供應(yīng)商。

第五頁，共三十頁，2022年，8月28日零配件采購子系統(tǒng)DFD核對預(yù)算確定采購計劃編制定貨單供應(yīng)商零配件采購記錄生產(chǎn)計劃批準(zhǔn)/不批準(zhǔn)批準(zhǔn)/不批準(zhǔn)核對預(yù)算產(chǎn)品預(yù)算零件價格零件庫存量報價單供應(yīng)商報價采購計劃訂單細(xì)節(jié)訂貨單第六頁，共三十頁，2022年，8月28日零配件采購子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)字典數(shù)據(jù)項描述＝｛數(shù)據(jù)項名，數(shù)據(jù)項含義說明，別名，數(shù)據(jù)類型，長度，取值范圍，取值含義，與其他數(shù)據(jù)項的邏輯關(guān)系｝例：數(shù)據(jù)項名：訂貨單號類型：CHAR

長度：8

別名：采購單號取值范圍：10000000--99999999第七頁，共三十頁，2022年，8月28日零配件采購子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)字典

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是若干數(shù)據(jù)項有意義的集合。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述＝｛數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)名，含義說明，組成:｛數(shù)據(jù)項或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)｝｝例：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：采購細(xì)節(jié)說明：作為采購計劃的組成部分，說明對某個產(chǎn)品要采購哪些零件，哪種零件采購多少數(shù)量。組成：零件號、零件名、數(shù)量

第八頁，共三十頁，2022年，8月28日零配件采購子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)字典

數(shù)據(jù)流表示加工處理過程的輸入或輸出數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)流描述＝｛數(shù)據(jù)流名，說明，數(shù)據(jù)流來源，數(shù)據(jù)流去向，組成:｛數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)｝，平均流量，高峰期流量｝例：數(shù)據(jù)流名：采購計劃說明：由各產(chǎn)品所需零件數(shù)、選定的供應(yīng)商、審核情況組成采購零配件計劃。來源：確定采購計劃去向：編制訂貨單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：--采購細(xì)節(jié)

--采購審核第九頁，共三十頁，2022年，8月28日零配件采購子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)字典

數(shù)據(jù)存儲是處理過程中要存取的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存儲描述＝｛數(shù)據(jù)存儲名，說明，編號，流入的數(shù)據(jù)流，流出的數(shù)據(jù)流，組成:｛數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)｝，數(shù)據(jù)量，存取方式｝例：數(shù)據(jù)存儲名：產(chǎn)品說明：對每種產(chǎn)品的品名、規(guī)格的描述，并對每種產(chǎn)品做成本預(yù)算。在核對生產(chǎn)計劃書的成本時用。輸出數(shù)據(jù)流：預(yù)算組成：產(chǎn)品號、產(chǎn)品名、預(yù)算數(shù)據(jù)量：每月30--40件存取方式：隨機(jī)存取第十頁，共三十頁，2022年，8月28日零配件采購子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)字典

處理過程是對加工處理過程的描述。處理過程描述＝｛處理過程名，說明，輸入:｛數(shù)據(jù)流｝，輸出:｛數(shù)據(jù)流｝，處理:｛簡要說明｝｝例：處理過程：確定采購計劃說明：對要采購的每一零件，根據(jù)零件庫存量確定采購數(shù)量，再根據(jù)每位供應(yīng)商的報價選擇適當(dāng)?shù)墓?yīng)商，制定采購計劃。輸入：供應(yīng)商報價、零件庫存、已批準(zhǔn)生產(chǎn)計劃輸出：采購計劃簡要說明：（1）對應(yīng)采購的每種零件查找供應(yīng)商報價表，選擇報價最低的供應(yīng)商號。（2）將此供應(yīng)商號填入應(yīng)采購零件表的相應(yīng)列中。第十一頁，共三十頁，2022年，8月28日概念結(jié)構(gòu)設(shè)計1.7.2概念結(jié)構(gòu)設(shè)計

將需求分析得到的用戶需求抽象為概念模型的過程就是概念結(jié)構(gòu)設(shè)計。在進(jìn)行數(shù)據(jù)庫設(shè)計時，如果將現(xiàn)實世界中的客觀對象直接轉(zhuǎn)換為機(jī)器世界中的對象，就會感到比較復(fù)雜，注意力往往被牽扯到更多的細(xì)節(jié)限制方面，而不能集中在最重要的信息的組織結(jié)構(gòu)和處理模式上。因此通常是將現(xiàn)實世界中的客觀對象首先抽象為不依賴任何DBMS和具體機(jī)器的信息結(jié)構(gòu)，即概念模型，然后再把概念模型轉(zhuǎn)換成具體機(jī)器上DBMS支持的數(shù)據(jù)模型。常用的概念結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法是自底向上的設(shè)計方法。下面就介紹采用這種設(shè)計方法的設(shè)計步驟。

第十二頁，共三十頁，2022年，8月28日概念結(jié)構(gòu)設(shè)計一.數(shù)據(jù)抽象與局部視圖設(shè)計根據(jù)需求分析的結(jié)果（數(shù)據(jù)流圖、數(shù)據(jù)字典等）對現(xiàn)實世界的數(shù)據(jù)進(jìn)行抽象，設(shè)計各個局部視圖，即分E-R圖。1.選擇局部應(yīng)用可利用機(jī)構(gòu)職能關(guān)系進(jìn)行局部處理。2.逐一設(shè)計分E-R圖設(shè)計時注意：（1）實體與屬性的劃分原則屬性應(yīng)是系統(tǒng)中最小的信息單位，不再具有描述性質(zhì)。屬性不能與其他實體有聯(lián)系。

第十三頁，共三十頁，2022年，8月28日概念結(jié)構(gòu)設(shè)計例：有職工、部門及其相關(guān)信息。eno職工E部門DE-Dagenamednodname部門Ddno部門名...職工Eeno部門...第十四頁，共三十頁，2022年，8月28日概念結(jié)構(gòu)設(shè)計病人住院號姓名病房號病人住院號姓名住在1n醫(yī)療病房號病房醫(yī)生級別床位數(shù)醫(yī)生號醫(yī)生名1m職稱第十五頁，共三十頁，2022年，8月28日概念結(jié)構(gòu)設(shè)計二.視圖集成（全局視圖設(shè)計）1.合并分E-R圖，生成初步E-R圖合并的過程實際上是一個發(fā)現(xiàn)沖突和解決沖突的過程。

沖突主要有：（1）屬性沖突屬性值類型、取值范圍等發(fā)生沖突。（2）命名沖突同名異義、異名同義。（3）結(jié)構(gòu)沖突同一對象在不同視圖中有不同抽象。同一實體在不同視圖中屬性組成不同。相同實體間聯(lián)系在不同視圖中呈現(xiàn)不同類型。

第十六頁，共三十頁，2022年，8月28日概念結(jié)構(gòu)設(shè)計2.消除不必要的冗余，設(shè)計基本E-R圖冗余的數(shù)據(jù)是指可由基本數(shù)據(jù)導(dǎo)出的數(shù)據(jù)，冗余的聯(lián)系是指可由其他聯(lián)系導(dǎo)出的聯(lián)系。例：實發(fā)工資、應(yīng)發(fā)工資

第十七頁，共三十頁，2022年，8月28日邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計1.7.3邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計

邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要任務(wù)：將基本E-R模型轉(zhuǎn)換為DBMS所支持的數(shù)據(jù)模型。

關(guān)系型邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計的步驟：1)將概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型2)優(yōu)化模型3)設(shè)計適合DBMS的子模式第十八頁，共三十頁，2022年，8月28日邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計一、E-R模型向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換1.實體的轉(zhuǎn)換每一個實體型轉(zhuǎn)換為一個關(guān)系模式，實體的屬性就是關(guān)系的屬性，實體的關(guān)鍵字就是關(guān)系的關(guān)鍵字。

2.聯(lián)系的轉(zhuǎn)換(1)一般1:1和1:m聯(lián)系不產(chǎn)生新的關(guān)系模式，而是將一方實體的關(guān)鍵字加入到多方實體對應(yīng)的關(guān)系模式中，若有聯(lián)系的屬性也一并加入。(2)m:n聯(lián)系要產(chǎn)生一個新的關(guān)系模式，該關(guān)系模式由聯(lián)系涉及實體的關(guān)鍵字加上聯(lián)系的屬性(若有)組成。第十九頁，共三十頁，2022年，8月28日邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計之例職工商品商店店號店址店名產(chǎn)地單價品名工資性別姓名工號店經(jīng)理商品號開始時間月銷售量經(jīng)營隸屬1nmm將百貨公司的E-R模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型。轉(zhuǎn)換的關(guān)系模型如下：商店(店號，店名，店址，店經(jīng)理)商品(商品號，品名，單價，產(chǎn)地)職工(工號，姓名，性別，工資，店號，開始時間)經(jīng)營(店號，商品號，月銷售量)第二十頁，共三十頁，2022年，8月28日邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計二、數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化

1.分析函數(shù)依賴。

2.確定各關(guān)系模式的范式。

3.按照處理要求，對某些模式進(jìn)行合并或分解。

4.為提高效率和利用率，對關(guān)系模式進(jìn)一步分解。常用的兩種分解方法：垂直分解水平分解三、設(shè)計用戶子模式

考慮：系統(tǒng)的使用安全、簡便、用戶習(xí)慣。R

R1R2r1r2R第二十一頁，共三十頁，2022年，8月28日物理結(jié)構(gòu)設(shè)計1.7.4物理結(jié)構(gòu)設(shè)計

數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計：是指對給定的數(shù)據(jù)模型選取一個最適合應(yīng)用要求的物理結(jié)構(gòu)的過程。

物理設(shè)計步驟：確定DB的物理結(jié)構(gòu)

(存取方法、存儲結(jié)構(gòu))評價結(jié)構(gòu)的時、空效率

(取決于DBMS)

物理設(shè)計目標(biāo)：設(shè)計優(yōu)化的物理DB結(jié)構(gòu)，使得響應(yīng)時間短、空間利用率高。

第二十二頁，共三十頁，2022年，8月28日物理結(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)系數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計的主要內(nèi)容：1.為關(guān)系模式選擇存取方法索引方法聚簇方法建立索引的一般原則是：①主關(guān)鍵字和外關(guān)鍵字上一般建立索引。②可在經(jīng)常按某列的順序訪問記錄的列上建立索引。③在經(jīng)常作為連接操作的連接條件中出現(xiàn)的列上建立索引。第二十三頁，共三十頁，2022年，8月28日物理結(jié)構(gòu)設(shè)計不適合建立索引的情況有：①太小的表。②不出現(xiàn)或很少出現(xiàn)在查詢條件中的屬性。③屬性值可能取值的個數(shù)很少的屬性（如：性別）。④屬性值分布嚴(yán)重不均的屬性（如：年齡）。⑤經(jīng)常更新的屬性和表。⑥屬性的值過長。第二十四頁，共三十頁，2022年，8月28日物理結(jié)構(gòu)設(shè)計

聚簇是將相關(guān)數(shù)據(jù)集中存放的物理存儲技術(shù)。把某屬性組(聚簇碼)上具有相同值的元組集中存放在連續(xù)的物理塊上稱為聚簇。建立聚簇的一般原則是：①通過聚簇碼進(jìn)行訪問或連接是該關(guān)系的主要應(yīng)用，與聚簇碼無關(guān)的其他訪問很少或者是次要的。②對應(yīng)每個聚簇碼值的平均元組數(shù)既不太少，也不太多。太少了，聚簇效益不明顯，甚至浪費(fèi)塊的空間；太多了，就要采用多個連接塊，同樣對提高性能不利。③聚簇碼值相對穩(wěn)定，以減少修改聚簇碼值所引起的維護(hù)開銷。第二十五頁，共三十頁，2022年，8月28日物理結(jié)構(gòu)設(shè)計2.確定系統(tǒng)的存儲結(jié)構(gòu)（1）確定數(shù)據(jù)的存放位置

①減少訪問磁盤時的沖突，提高I/O的并行性。

②分散熱點數(shù)據(jù)，均衡I/O負(fù)載。③保證關(guān)鍵數(shù)據(jù)的快速訪問，緩解系統(tǒng)的瓶頸。（2）確定系統(tǒng)的配置參數(shù)

DBMS產(chǎn)品一般都提供了一些存儲分配參數(shù)，供設(shè)計人員和DBA對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行物理優(yōu)化。初始情況下，系統(tǒng)為這些變量都賦予了合理的默認(rèn)值。但是這些值不一定適合每一種應(yīng)用環(huán)境，在進(jìn)行物理設(shè)計時，需要重新對這些變量賦值以改善系統(tǒng)的性能。第二十六頁，共三十頁，2022年，8月28日數(shù)據(jù)庫實施1.7.5數(shù)據(jù)庫實施數(shù)據(jù)庫實施階段主要任務(wù)：（1）定義數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)（2）組織數(shù)據(jù)入庫（3）編制與調(diào)試應(yīng)用程序（4）數(shù)據(jù)庫試運(yùn)行

第二十七頁，共三十頁，2022年，8月28日數(shù)據(jù)庫運(yùn)行維護(hù)1.7.6數(shù)據(jù)庫運(yùn)行維護(hù)數(shù)據(jù)庫運(yùn)行維護(hù)階段主要任務(wù)：（1）數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)儲與恢復(fù)（2）數(shù)據(jù)庫的安全性、完整性控制（3）數(shù)據(jù)庫的性能監(jiān)督、分析和改造（4）數(shù)據(jù)庫的重組織與重構(gòu)造

第二十八頁，共三十頁，2022年，8月28日