第一章引論

1、數(shù)據(jù)庫技術(shù)產(chǎn)生于20世紀(jì)60年代，是信息系統(tǒng)的核心

技術(shù)和重要基礎(chǔ)；

2、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科劃分為四個(gè)專業(yè)方向：計(jì)算機(jī)科

學(xué)(CS);計(jì)算機(jī)工程(CE);軟件工程(SE);信息技術(shù)(IT)。

1.1基本概念

1.1.1信息與數(shù)據(jù)

1、信息、物質(zhì)、能量是組成客觀世界并促進(jìn)社會(huì)發(fā)展的三

大基本要素；

2、信息(Information)-是客觀世界事物的存在方式和運(yùn)動(dòng)狀

態(tài)的反映，是對(duì)事物之間相互聯(lián)系、相互作用的描述。信息具有可感

知、可存儲(chǔ)、可加工、可傳遞和可再生的自然屬性。

3、數(shù)據(jù)(Data)-是描述現(xiàn)實(shí)世界事物的符號(hào)記錄，是用物理

符號(hào)記錄下來的可以識(shí)別的信息。不同的物理符號(hào)體現(xiàn)出數(shù)據(jù)的不同

表現(xiàn)形式。

4、信息與數(shù)據(jù)間存在固有聯(lián)系，數(shù)據(jù)是信息的符號(hào)表示,

或稱為載體。信息則是數(shù)據(jù)的語義解釋，是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵，信息以數(shù)據(jù)

的形式表現(xiàn)出來，并為人們理解和接受。

5、數(shù)據(jù)處理(DataProcessing)--是指對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、收集、

組織、存儲(chǔ)，進(jìn)而從已數(shù)據(jù)出發(fā)，抽取或推導(dǎo)出新的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)

表示了新的信息。

6、數(shù)據(jù)管理(DataManagement)--是指對(duì)數(shù)據(jù)的分類、收集、

組織、編碼、存儲(chǔ)、檢索和維護(hù)，是數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)的重要環(huán)節(jié)。

7、數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)管理的區(qū)別在于，數(shù)據(jù)處理除了具有數(shù)

據(jù)管理功能外，還可通過數(shù)據(jù)管理得到的數(shù)據(jù)進(jìn)一步深加工，從中獲

取新的數(shù)據(jù)和信息。

1.1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

1、數(shù)據(jù)庫(DB,DataBase)-是長期存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)有組織的、

大量的、共享的數(shù)據(jù)集合；

2、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)①BMS,DatabaseManagementSystem)—

是指在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，位于用戶與操作系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)軟

件，是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心。

3、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(DBS,DataBaseSystem)--是指在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

中引入數(shù)據(jù)庫后的軟硬件系統(tǒng)構(gòu)成，DBS一般分成三個(gè)層次：(1)計(jì)

算機(jī)硬件平臺(tái);(2)系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件;(3)用戶;在不引起混淆和歧義

的情況下，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)簡稱為數(shù)據(jù)庫。

4、(狹義的)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)一是由數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)組成

的軟件系統(tǒng)，主要為用戶提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和查詢、插入、修改、刪除、

更新等數(shù)據(jù)管理功能。

5、(狹義的)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)(DBAS,DataBaseApplication

System)—是由數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序組成的軟

件系統(tǒng)，它面向具體應(yīng)用領(lǐng)域，提供了更為復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理功能。

6、數(shù)據(jù)庫技術(shù)一是研究數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)、設(shè)計(jì)、管理

和使用的一門計(jì)算機(jī)應(yīng)用學(xué)科。

7、數(shù)據(jù)庫技術(shù)與其它計(jì)算機(jī)科學(xué)有密切關(guān)系：

(1)數(shù)據(jù)庫技術(shù)以文件系統(tǒng)為基礎(chǔ)發(fā)展而來，DBMS需要操作

系統(tǒng)的支持，數(shù)據(jù)庫以文件形式存儲(chǔ)在外部存儲(chǔ)上的；

(2)數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的關(guān)系很密切，數(shù)據(jù)庫技術(shù)不僅用到數(shù)

據(jù)結(jié)構(gòu)中的鏈表、樹、圖等知識(shí)，各種數(shù)據(jù)模型本身就屬于復(fù)雜數(shù)據(jù)

結(jié)構(gòu)；

(3)主流的關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，其理論基礎(chǔ)是關(guān)系數(shù)據(jù)模型，而

該模型是在離散數(shù)學(xué)集合論中“關(guān)系”這一基本概念上發(fā)展起來的;

(4)當(dāng)用戶訪問數(shù)據(jù)庫，DBMS對(duì)用戶提交的查詢操作類似

于，計(jì)算機(jī)編譯系統(tǒng)對(duì)程序的編譯過程；

(5)開發(fā)一些大型的DBS或DBMS的過程，要遵循軟件工程

的開發(fā)模式。

1.2數(shù)據(jù)模型

1.2.1數(shù)據(jù)模型概念

1、數(shù)據(jù)模型(DataModel)-是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的形式框架，是用來

描述數(shù)據(jù)的一組概念和定義，包括描述數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)聯(lián)系、數(shù)據(jù)操作、

數(shù)據(jù)語義以及數(shù)據(jù)一致性的概念工具；

2、數(shù)據(jù)模型應(yīng)滿足：(1)能夠比較真實(shí)地模擬現(xiàn)實(shí)世界;(2)容

易為人們所理解;(3)便于在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)。

3、數(shù)據(jù)模型的組成：

(1)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：用于描述系統(tǒng)的靜態(tài)特征,從語法角度表述了

客觀世界中數(shù)據(jù)對(duì)象本身的結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)對(duì)象之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，是刻畫

一個(gè)數(shù)據(jù)模型性質(zhì)最重要的方面。在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，通常按照數(shù)據(jù)結(jié)

構(gòu)的類型來區(qū)分、命名各種數(shù)模，如層次、網(wǎng)狀、關(guān)系數(shù)模。

(2)數(shù)據(jù)操作：用于描述系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特征，是一組對(duì)數(shù)據(jù)庫中

各種數(shù)據(jù)對(duì)象允許執(zhí)行的操作和操作規(guī)則組成的集合。數(shù)據(jù)操作可以

是檢索、插入等，數(shù)模必須定義這些操作的確切含義、操作符號(hào)、操

作規(guī)則以及實(shí)現(xiàn)操作的數(shù)據(jù)庫語言。

(3)數(shù)據(jù)完整性約束：是一組完整性規(guī)則的集合，它定義了數(shù)

模必須遵守的語義約束，也規(guī)定了數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)內(nèi)部及數(shù)據(jù)之間聯(lián)系

所必須滿足的語義約束。它限定了數(shù)據(jù)庫的狀態(tài)以及狀態(tài)的變化，以

便維護(hù)數(shù)據(jù)的正確性、有效性。

1.2.2數(shù)據(jù)模型分類

1、用數(shù)據(jù)模型這一概念來描述數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)和語義，通過

現(xiàn)實(shí)世界一信息世界一機(jī)器世界的抽象轉(zhuǎn)換過程構(gòu)建數(shù)據(jù)庫，并根據(jù)

模型所定義的規(guī)范去管理和使用數(shù)據(jù)。

2、建模過程：(1)將現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)對(duì)象抽象為信息世界中

的某一信息結(jié)構(gòu);(2)再將信息結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為機(jī)器世界中某一具體DBMS

支持的數(shù)據(jù)模型，并存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)中。

3、數(shù)據(jù)模型分類：

(1)概念數(shù)據(jù)模型(概念模型)：按用戶的觀點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)和信息進(jìn)

行建模，是現(xiàn)實(shí)世界到信息世界的第一層抽象，強(qiáng)調(diào)其語義表達(dá)功能,

易于用戶理解，是用戶與設(shè)計(jì)人員交流的語言，主要用于數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)。

最常用的是實(shí)體一聯(lián)系模型。

(2)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型(表示型/實(shí)現(xiàn)型)：是機(jī)器世界中與具體

DBMS相關(guān)的數(shù)據(jù)模型，包括關(guān)系模型、網(wǎng)狀模型和層次模型

(3)物理數(shù)據(jù)模型：屬底層數(shù)據(jù)模型，描述數(shù)據(jù)的實(shí)際存儲(chǔ)方

式。

1.3數(shù)據(jù)視圖與模式結(jié)構(gòu)

1.3.1數(shù)據(jù)視圖與數(shù)據(jù)抽象

1、數(shù)據(jù)視圖：指從某個(gè)角度看到的客觀世界數(shù)據(jù)對(duì)象的特

征，是對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象某一方面特征的描述。

2、數(shù)據(jù)抽象：是一種數(shù)據(jù)描述和數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)原則，是指專

注于數(shù)據(jù)對(duì)象的某方面特征，而忽略其他特征。

3、集和值：集是指對(duì)某一類數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和屬性的說明，值

是集的一個(gè)具體賦值；

4、數(shù)據(jù)模式：對(duì)數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)某方面結(jié)構(gòu)和特征的描述，

它僅涉及集的描述，不涉及具體的值。

1.3.2三級(jí)模式結(jié)構(gòu)

1、數(shù)據(jù)庫三級(jí)模式結(jié)構(gòu)一外部級(jí)、概念級(jí)和內(nèi)部級(jí)，分別

定義了外模式、模式和內(nèi)模式，用于從不同角度描述數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)。

2、模式:

(1)也稱邏輯模式、概念模式；

(2)對(duì)數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，是所有用

戶的公共數(shù)據(jù)視圖；

(3)模式不僅定義了數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，還定義了數(shù)據(jù)之間的聯(lián)

系、與數(shù)據(jù)的關(guān)的安全性和完整性要求；

(4)一個(gè)數(shù)據(jù)庫只有一個(gè)模式，建立在某種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型基礎(chǔ)

±0

3、外模式：

(1)也稱子模式、用戶模式、用戶視圖；

(2)是對(duì)數(shù)據(jù)庫用戶能夠看見和使用的局部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)

和特征的描述。

(3)一個(gè)數(shù)據(jù)庫可以有多個(gè)外模式，每個(gè)外模式描述了某個(gè)特

定用戶所使用的局部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征，是與某一應(yīng)用有關(guān)的數(shù)

據(jù)的邏輯表示。

(4)外模式還是保證數(shù)據(jù)安全的有力措施，每個(gè)用戶只能看見

和訪問所對(duì)應(yīng)的外模式中的數(shù)據(jù)，其它數(shù)據(jù)對(duì)他是不可見的。

4、內(nèi)模式：

(1)也稱物理模式、存儲(chǔ)模式;

(2)是對(duì)數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)方式的描述，代表了

數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫內(nèi)部的表示方式和物理組織結(jié)構(gòu)；

1.3.3二級(jí)映象與數(shù)據(jù)獨(dú)立性

1、外模式/模式映象：

(1)定義了數(shù)據(jù)庫中不同用戶的外模式與數(shù)據(jù)庫邏輯模式之

間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；

(2)可有多個(gè)外模式/模式映象，對(duì)于每個(gè)外模式，需要一個(gè)

外模式/模式映象來定義該外模式與模式之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；

(3)當(dāng)模式發(fā)生變化時(shí)，只需調(diào)整外模式/模式間的映象關(guān)系,

而外模式無需修改，保證了數(shù)據(jù)與應(yīng)用程序的邏輯獨(dú)立性，稱為數(shù)據(jù)

的邏輯獨(dú)立性。

2、模式/內(nèi)模式映象：

(1)定義了數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)全局邏輯結(jié)構(gòu)，與這些數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中

的物理存儲(chǔ)組織結(jié)構(gòu)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

(2)模式/內(nèi)模式映象是唯一的；

(3)當(dāng)內(nèi)模式發(fā)生變化時(shí)，只需調(diào)整模式/內(nèi)模式映象關(guān)系，

而模式無需修改，保證了數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)與應(yīng)用程序間的物理獨(dú)立

性，稱為數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性。

1.4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

1、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)：是指數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成構(gòu)件、各

構(gòu)件的功能及各構(gòu)件間的協(xié)同工作方式；

2、分類：

(1)集中式：全部數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)管理功能均集中在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上

的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng);包括單用戶和主從式兩種，單用戶DBS是指系統(tǒng)由一

個(gè)用戶獨(dú)占，不同機(jī)器間不能共享數(shù)據(jù);主從式DBS是指一個(gè)主機(jī)帶

多個(gè)分時(shí)多用戶的DBS;

(2)分布式：數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)在邏輯上是一個(gè)整體，但在物理

上卻可以分布在網(wǎng)絡(luò)中不同數(shù)據(jù)管理節(jié)點(diǎn)上；

(3)客戶/服務(wù)器：將DBMS和數(shù)據(jù)庫應(yīng)用分開，網(wǎng)絡(luò)中某些

節(jié)點(diǎn)上的計(jì)算機(jī)專門執(zhí)行DBMS功能，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)管理服務(wù)，稱為數(shù)

據(jù)庫服務(wù)器;其他節(jié)點(diǎn)的計(jì)算機(jī)上安裝DBMS的外圍應(yīng)用開發(fā)工具，

支持用戶的應(yīng)用，主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)表示服務(wù)，稱為客戶端；

(4)并行式：硬件平臺(tái)是并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，使用多個(gè)CPU和

多個(gè)磁盤進(jìn)行并行數(shù)據(jù)處理和磁盤訪問操作，以提高執(zhí)行速度；

(5)WEB式：由通過互聯(lián)網(wǎng)連接起來的客戶端、WEB服務(wù)器、

數(shù)據(jù)庫服務(wù)器組成。

1.5數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

1.5.1數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的功能

(1)數(shù)據(jù)定義功能：DBMS提供了數(shù)據(jù)定義語言(DDL),用戶

利用DDL定義數(shù)據(jù)庫對(duì)象的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)，描述數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)特征。

(2)數(shù)據(jù)操縱功能：DBMS提供數(shù)據(jù)操縱語言(DML),用戶利

用DML對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、插入、刪除或更新；

(3)數(shù)據(jù)庫運(yùn)行管理和控制功能

(4)數(shù)據(jù)庫的建立和維護(hù)功能

1.5.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的全局結(jié)構(gòu)

1、DBS可分為用戶、人機(jī)交互界面、DBMS和磁盤四個(gè)層

次；

2、用戶可分為四類：數(shù)據(jù)庫管理員DBA;專業(yè)用戶;應(yīng)用程

序員;終端用戶；

3、DBMS可分為兩部份：

(1)查詢處理器：面向用戶查詢請(qǐng)求;包括以下幾個(gè)功能模塊:

DML編譯器、嵌入式DML的預(yù)編譯器、DDL編譯器、查詢執(zhí)行引

擎；

(2)存儲(chǔ)管理器：面向數(shù)據(jù)存儲(chǔ)訪問，包括以下兒個(gè)功能模塊:

權(quán)限和完整性管理器、事務(wù)管理器、文件管理器、緩沖區(qū)管理器；

4、磁盤存儲(chǔ)的類型：

(1)以數(shù)據(jù)庫文件方式存儲(chǔ)的應(yīng)用數(shù)據(jù)；

(2)數(shù)據(jù)字典；

(3)為提高查詢速度而設(shè)置的數(shù)據(jù)庫引擎；

(4)DMS運(yùn)行時(shí)的統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)；

(5)日志信息。

1.6數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用

1、第一代DBS：60年代末70年代初，層次型和網(wǎng)狀型DBS;

2、第二代DBS：70年代后期，關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)；

新型DBS：80年代，分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng);90年代，面向?qū)ο?/p>

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

第二章數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)生命周期

2.1數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)生命周期

2.1.1軟件工程與軟件開發(fā)方法

1、軟件工程：指導(dǎo)計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)和維護(hù)的工程科學(xué)，它

采用工程化的概念、原理、技術(shù)和方法，以及正確的項(xiàng)目管理技術(shù)，

來開發(fā)和維護(hù)軟件;它將系統(tǒng)化、規(guī)范化、定量化方法應(yīng)用于軟件的

開發(fā)、操作和維護(hù)，也就是將工程化應(yīng)用于軟件生產(chǎn)；

2、軟件工程的目標(biāo)：在給定成本、進(jìn)度的前提下，開發(fā)出

滿足用戶需求并具有下述特征的軟件產(chǎn)品：可修改性、有效性、可靠

性、可理解性、可維護(hù)性、可重用性、可適應(yīng)性、可移植性、可追蹤

性和可互操作性。

3、軟件生命周期：指軟件產(chǎn)品從考慮其概念開始，到該產(chǎn)

品交付使用的整個(gè)時(shí)期，包括概念階段、需求階段、設(shè)計(jì)階段、實(shí)現(xiàn)

階段、測試階段、安裝部署及交付階段；

4、軟件項(xiàng)目管理：為了能使軟件開發(fā)按預(yù)定的質(zhì)量、進(jìn)度

和成本進(jìn)行，而對(duì)成本、質(zhì)量、進(jìn)度、人員、風(fēng)險(xiǎn)等進(jìn)行分析和有效

管理的一系列活動(dòng)。

5、軟件工程以關(guān)注軟件質(zhì)量為特征，由方法、工具和過程

三部分組成；

6、軟件過程模型（軟件開發(fā)模型）：是對(duì)軟件過程的一種抽象

表示，表示了軟件過程的整體框架和軟件開發(fā)活動(dòng)各階段間的關(guān)系,

常見的有：瀑布模型、快速原形模型、增量模型和螺旋模型。

2.1.2DBAS軟件組成

1、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用軟件在內(nèi)部可看作由一系列軟件模塊/子系統(tǒng)

組成，這些模塊/子系統(tǒng)可分成兩類：

(1)與數(shù)據(jù)訪問有關(guān)的數(shù)據(jù)庫事務(wù)模塊：利用DBMS提供的

數(shù)據(jù)庫管理功能，以數(shù)據(jù)庫事務(wù)方式直接對(duì)數(shù)據(jù)庫中的各類應(yīng)用數(shù)據(jù)

進(jìn)行操作，模塊粒度較??；

(2)與數(shù)據(jù)訪問無直接關(guān)聯(lián)的應(yīng)用模塊：在許多與數(shù)據(jù)處理有

關(guān)的應(yīng)用系統(tǒng)中，對(duì)數(shù)據(jù)庫的訪問只是整體中的一部分，其他功能則

與數(shù)據(jù)庫訪問無直接關(guān)系，這部分模塊粒度可以比較大。

2、DBAS設(shè)計(jì)開發(fā)的硬件方面：主要涉及根據(jù)系統(tǒng)的功能、

性能、存儲(chǔ)等需求選擇和配置合適的計(jì)算機(jī)硬件平臺(tái)，并與開發(fā)好的

DBAS軟件系統(tǒng)進(jìn)行集成，組成完整的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)；

2.1.3DBAS生命周期模型

1、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的生命周期模型：

(1)參照軟件開發(fā)瀑布模型的原理，DBAS的生命周期由項(xiàng)目

規(guī)劃、需求分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和部署、運(yùn)行管理與維護(hù)等5個(gè)基

本活動(dòng)組成；

(2)將快速原形模型和增量模型的開發(fā)思路引入DBAS生命

周期模型，允許漸進(jìn)、迭代地開發(fā)DBAS;

(3)根據(jù)DBAS的軟件組成和各自功能，細(xì)化DBAS需求分

析和設(shè)計(jì)階段，引入了數(shù)據(jù)組織與存儲(chǔ)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)訪問與處理設(shè)計(jì)、

應(yīng)用設(shè)計(jì)三條設(shè)計(jì)主線，分別用于設(shè)計(jì)DBAS中的數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫

事務(wù)和應(yīng)用程序；

(4)將DBAS設(shè)計(jì)階段細(xì)分為概念設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)、物理設(shè)計(jì)

三個(gè)步驟，每一步的設(shè)計(jì)內(nèi)容又涵蓋了三條設(shè)計(jì)主線。

2.2規(guī)劃與分析

2.2.1系統(tǒng)規(guī)劃與定義

1、定義：系統(tǒng)規(guī)劃與分析是面向?qū)⒁_發(fā)的DBAS,通過

了解用戶實(shí)際需求，明確該系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)和任務(wù)，并從數(shù)據(jù)管

理和數(shù)據(jù)處理的角度，確定系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫軟件的功能、性能范圍；

2、系統(tǒng)規(guī)劃與定義包括：

(1)任務(wù)陳述：描述所要開發(fā)的DBAS的總體目標(biāo)；

(2)確定任務(wù)目標(biāo)；

(3)確定系統(tǒng)范圍和邊界；

(4)確定用戶視圖;

2.2.2可行性分析

1、可行性分析包括以下四方面：

(1)經(jīng)濟(jì)可行性:對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行成本效益分析;DBAS的成本主要

包括：A、軟硬件購置費(fèi)用;B、系統(tǒng)開發(fā)費(fèi)用;C、系統(tǒng)安裝、運(yùn)行、

維護(hù)費(fèi)用。

(2)技術(shù)可行性：是根據(jù)用戶提出的系統(tǒng)功能、性能及實(shí)現(xiàn)系

統(tǒng)的各項(xiàng)約束條件，對(duì)系統(tǒng)軟件、硬件、技術(shù)方案作出評(píng)估和選擇建

議；

A、硬件可行性研究是分析DBAS的硬件平臺(tái)環(huán)境和設(shè)置；

B、軟件可行性研究包括：對(duì)可用的DBMS和操作系統(tǒng)的選

型評(píng)估，對(duì)中間件和開發(fā)環(huán)境的選型建議，對(duì)DBAS開發(fā)模式和編

程語言的建議；

C、技術(shù)方案的選擇是根據(jù)系統(tǒng)技術(shù)需求，提出DBAS可能

采用的合理技術(shù)方案和關(guān)鍵技術(shù)；

(3)操作可行性：是論證是否具備DBAS開發(fā)所需的各類人員

資源、軟件資源、硬件資源和工作環(huán)境等，以及為支持DBAS開發(fā)

如何去改進(jìn)加強(qiáng)這兒方面資源。

(4)開發(fā)方案選擇：目的是提出并評(píng)價(jià)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各種開發(fā)方

案，從中選出一種適用于DBAS軟件的開發(fā)方案；

2.2.3項(xiàng)目規(guī)劃

1、項(xiàng)目規(guī)劃是項(xiàng)目管理者對(duì)資源、成本和進(jìn)度做出合理估

算，并在此基礎(chǔ)上制定切實(shí)可行的DBAS項(xiàng)目開發(fā)計(jì)劃。

2、項(xiàng)目規(guī)劃包括以下內(nèi)容：

(1)確定項(xiàng)目的目標(biāo)和范圍；

(2)根據(jù)DBAS軟件開發(fā)模型,分解和定義整個(gè)項(xiàng)目包括的工

作活動(dòng)和任務(wù)；

(3)估算完成該項(xiàng)目的規(guī)模和所需各種資源；

(4)制定合理的DBAS項(xiàng)目計(jì)劃

3、項(xiàng)目規(guī)劃的結(jié)果應(yīng)形成數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)項(xiàng)目計(jì)劃文檔，即

項(xiàng)目計(jì)劃書。

2.3需求分析

1、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)需求是指用戶對(duì)DBAS在功能、性能、

行為、設(shè)計(jì)約束等方面的期望和要求;

2、DBAS需求分析是在已經(jīng)明確的DBAS系統(tǒng)范圍基礎(chǔ)上,

通過對(duì)應(yīng)用問題的理解和分析，采用合適的工具和符號(hào)，系統(tǒng)地描述

DBAS的功能特征、性能特征和約束，并形成需求規(guī)范說明文檔；

3、需求分析過程由需求獲取、需求分析、需求描述和規(guī)范

說明、需求驗(yàn)證等組成；

4、DBAS的需求分析包括：

(1)數(shù)據(jù)需求分析；

(2)數(shù)據(jù)處理需求分析；

(3)業(yè)務(wù)需求分析；

(4)分析數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在性能、存儲(chǔ)、安全、備份與恢復(fù)等方面

的要求；

2.3.1數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)處理需求分析

1、數(shù)據(jù)需求分析：是從對(duì)數(shù)據(jù)組織與存儲(chǔ)的設(shè)計(jì)角度，辨

識(shí)應(yīng)用領(lǐng)域所管理的各類數(shù)據(jù)項(xiàng)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，與數(shù)據(jù)處理需求分析結(jié)

果一起，組成數(shù)據(jù)字典?；

2、數(shù)據(jù)處理需求分析：是從數(shù)據(jù)訪問和處理的角度，明確

對(duì)各類數(shù)據(jù)項(xiàng)所需進(jìn)行的數(shù)據(jù)訪問操作，分析結(jié)果可表示為數(shù)據(jù)流圖

或事務(wù)規(guī)范；

3、事務(wù)規(guī)范包括:

(1)事務(wù)名稱;(2)事務(wù)描述;(3)事務(wù)所訪問的數(shù)據(jù)項(xiàng);(4)事務(wù)用

戶；

2.3.2業(yè)務(wù)規(guī)則需求分析

1、業(yè)務(wù)規(guī)則需求分析：是從DBAS高層目標(biāo)和整體功能出發(fā),

分析系統(tǒng)或系統(tǒng)中一些大粒度子系統(tǒng)應(yīng)具有的業(yè)務(wù)類型和功能，明確

用戶或外部系統(tǒng)與DBAS的交互模式；

2.3.3性能需求分析

1、DBAS的性能指標(biāo)：

(1)數(shù)據(jù)操作響應(yīng)時(shí)間(或數(shù)據(jù)訪問響應(yīng)時(shí)間)：從提交請(qǐng)求到

返回結(jié)果的時(shí)間；

(2)系統(tǒng)吞吐量：指系統(tǒng)在單位時(shí)間內(nèi)所完成的事務(wù)或查詢的

數(shù)量，單位為TPS;

(3)允許并發(fā)訪問的最大用戶數(shù)：在保證響應(yīng)時(shí)間的前提下，

系統(tǒng)最多允許多少用戶同時(shí)訪問數(shù)據(jù)庫；

(4)每TPS代價(jià)值，用于衡量系統(tǒng)性價(jià)比的指標(biāo)

2、影響DBAS性能的因素:

(1)系統(tǒng)硬件資源；

(2)網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備性能；

(3)操作系統(tǒng)環(huán)境；

(4)數(shù)據(jù)庫的邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)質(zhì)量，數(shù)據(jù)庫配置參數(shù)；

⑸DBAS的配置和性能；

(6)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序自身。

2.3.4其它需求分析

1、存儲(chǔ)需求分析：是指估計(jì)DBAS系統(tǒng)需要的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量,

包括：(1)初始數(shù)據(jù)庫大小;(2)數(shù)據(jù)庫增長速度;存儲(chǔ)總量估算可采用：

根據(jù)數(shù)據(jù)字典中每個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)的結(jié)構(gòu)描述信息，估計(jì)每個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)的容

量，將所有數(shù)據(jù)項(xiàng)的容量累加；

2、安全性需求分析：

(l)DBAS系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到的安全控制級(jí)別；

(2)各類用戶的數(shù)據(jù)視圖和視圖訪問權(quán)限；

(3)DBAS應(yīng)有的口令保護(hù)機(jī)制或其它安全認(rèn)證機(jī)制，用以控

制用戶登錄數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

3、備份和恢復(fù)需求分析:

(l)DBAS運(yùn)行過程中備份數(shù)據(jù)庫的時(shí)間和備份周期；

(2)所需備份的數(shù)據(jù)是全部數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，還是一部分；

(3)備份方式是采用完全備份還是采用差異備份。

2.4系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.4.1概念設(shè)計(jì)

1、數(shù)據(jù)庫概念模型設(shè)計(jì)：是根據(jù)數(shù)據(jù)需求分析階段得到的

需求結(jié)果，分析辨識(shí)需要組織存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中的各類應(yīng)用領(lǐng)域數(shù)據(jù)對(duì)

象的特征及其相互之間關(guān)聯(lián)關(guān)系，并采用概念數(shù)據(jù)模型表示出來，得

到獨(dú)立于具體DBMS的數(shù)據(jù)庫概念模型；

2、ER方法：(1)選擇局部應(yīng)用;(2)分別設(shè)計(jì)各個(gè)局部ER圖;(3)

局部ER圖合并；

3、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)：

(1)確定DBAS體系結(jié)構(gòu)；

(2)系統(tǒng)硬件平臺(tái)和操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等系統(tǒng)軟件的

選型和配置；

(3)應(yīng)用軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

(4)對(duì)需求分析階段識(shí)別出的業(yè)務(wù)規(guī)則進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，細(xì)化業(yè)

務(wù)規(guī)則流程，明確采用的關(guān)鍵技術(shù)和算法；

(5)對(duì)系統(tǒng)采用的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行方案選型和初步設(shè)計(jì)。

2.4.2邏輯設(shè)計(jì)

1、數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：指從數(shù)據(jù)庫的概念模型出發(fā)，設(shè)

計(jì)表示為邏輯模式的數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)。

(l)ER圖轉(zhuǎn)換為初始關(guān)系模式；

(2)對(duì)初始關(guān)系模式進(jìn)行優(yōu)化；

(3)檢查關(guān)系表對(duì)數(shù)據(jù)庫事務(wù)的支持性；

(4)確定關(guān)系模式的完整性約束；

(5)從數(shù)據(jù)安全性和獨(dú)立性出發(fā)，設(shè)計(jì)用戶視圖。

2、應(yīng)用程序概要設(shè)計(jì)(II);

3、數(shù)據(jù)庫事務(wù)概要設(shè)計(jì)；

2.4.3物理設(shè)計(jì)

1、數(shù)據(jù)庫物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：主要指數(shù)據(jù)文件在外存上的存儲(chǔ)

結(jié)構(gòu)和存取方法，它依賴于系統(tǒng)具體的硬件環(huán)境、操作系統(tǒng)和DBMS;

(1)數(shù)據(jù)庫邏輯模式調(diào)整;

(2)選擇或配置基本關(guān)系表的文件組織形式；

(3)數(shù)據(jù)分布設(shè)計(jì)；

(4)安全模式設(shè)計(jì)；

(5)確定系統(tǒng)配置；

(6)物理模式評(píng)估；

2、數(shù)據(jù)庫事務(wù)詳細(xì)設(shè)計(jì)：根據(jù)事務(wù)流程，利用SQL語句、

數(shù)據(jù)庫訪問接口，采用高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言或DBMS提供的事務(wù)實(shí)現(xiàn)

機(jī)制，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫事務(wù)。

3、應(yīng)用程序詳細(xì)設(shè)計(jì)：

2.5實(shí)現(xiàn)與部署

1、建立數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)；

2、數(shù)據(jù)加載；

3、事務(wù)和應(yīng)用程序的編碼及測試；

4、系統(tǒng)集成、測試與試運(yùn)行；

5、系統(tǒng)部署;

2.6運(yùn)行管理與維護(hù)

2.6.1日常維護(hù)

(1)數(shù)據(jù)庫的備份與恢復(fù)

(2)完整性維護(hù)

(3)安全性維護(hù)

(4)存儲(chǔ)空間管理

(5)并發(fā)控制及死鎖處理

2.6.2系統(tǒng)性能監(jiān)控和分析

1、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以通過兩種途徑收集：

(1)由DBMS本身自動(dòng)收集和存儲(chǔ)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

(2)通過監(jiān)控系統(tǒng)得到

2.6.3系統(tǒng)性能優(yōu)化調(diào)整

1、系統(tǒng)性能優(yōu)化的手段有：數(shù)據(jù)查詢調(diào)整與優(yōu)化、索引調(diào)

整、數(shù)據(jù)庫摸式調(diào)整、DBMS和操作系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整等。

2、模式調(diào)整主要涉及邏輯模式調(diào)整，可以從下考慮：

(1)已達(dá)到第三范式的基本表，不要進(jìn)一步規(guī)范化為BCNF;

(2)在分布式數(shù)據(jù)庫中，對(duì)一個(gè)基本表中某些頻繁被訪問的數(shù)

據(jù)，可以按水平分區(qū)或垂直分區(qū)方式拆分基本表。

2.6.4系統(tǒng)升級(jí)

1、改進(jìn)應(yīng)用程序；

2、數(shù)據(jù)庫重組；

DBMS和OS版本升級(jí)

第3章需求分析及功能建模方法

3.1需求分析概述

3.1.1需求分析概念

1、所謂需求分折：就是對(duì)待開發(fā)的系統(tǒng)要做什么，完成什

么功能的全面描述。

2、需求分析的工作：通過對(duì)需求的調(diào)查、了解、觀察和分

析，通過對(duì)原始數(shù)據(jù)的收集、分類和抽象，并采用有效的技術(shù)、工具,

對(duì)原始資料進(jìn)行加工整理，描述開發(fā)目標(biāo)、實(shí)現(xiàn)的功能及其相互關(guān)系

等活動(dòng)的集合；

3、需求的定義：客戶對(duì)一個(gè)待開發(fā)的系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)目標(biāo)、完

成功能、應(yīng)達(dá)到的性能、安全性、可靠性等方面的期望和要求的集合;

4、需求獲取的困難：

(1)軟件功能復(fù)雜；

(2)需求的可變性；

5、需求分析階段的主要任務(wù)：分析當(dāng)前的業(yè)務(wù)流程，包括

體系結(jié)構(gòu)，各職能部門完成的主要任務(wù)、關(guān)系及其交流的信息。

6、需求分析的結(jié)果通常以模型等建模工具和方法描述系統(tǒng)

的信息流、功能結(jié)構(gòu)及完成各功能需要的數(shù)據(jù)。

7、功能模型和軟件需求規(guī)格說明書是軟件開發(fā)的依據(jù)，將

指導(dǎo)后續(xù)的開發(fā)工作。

8、需求分析工作是系統(tǒng)分析員與用戶不斷交互的過程中完

成的。

3.1.2系統(tǒng)分析員的職能

1、系統(tǒng)分析員的主要要任務(wù)：是確定應(yīng)用信息系統(tǒng)及軟件

產(chǎn)品應(yīng)該達(dá)到的各項(xiàng)功能性要求和非功能性要求，即用戶要做什么。

2、系統(tǒng)分析員應(yīng)該具備的素質(zhì):

(1)獲取需求的能力；

(2)管理及溝通能力；

(3)技術(shù)素養(yǎng)；

3.1.3需求獲取的方法

常用的幾種獲取需求的方法：(1)面談;(2)實(shí)地觀察;(3)問卷調(diào)

查;(4)查閱資源；

3.1.4需求分析過程

1、標(biāo)識(shí)問題：

(1)需求分析的第一步，通過對(duì)問題的識(shí)別和標(biāo)識(shí)獲得所求解

問題及其運(yùn)行環(huán)境的理解；

(2)標(biāo)識(shí)問題從現(xiàn)行系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程做起，理解現(xiàn)行系統(tǒng)的業(yè)

務(wù)流程；

(3)在標(biāo)識(shí)理解需求的同時(shí)，還要注意確定系統(tǒng)的人機(jī)界面；

2、建立需求模型：

(1)模型是對(duì)現(xiàn)實(shí)原形所作的一種抽象，其本質(zhì)是只關(guān)心與研

究內(nèi)容有關(guān)的因素，而忽略無關(guān)的因素，其目的是把復(fù)雜的事物變得

簡單，便于認(rèn)識(shí)和分析；

(2)目前常用的模型方法主要有DFD數(shù)據(jù)流圖和IDEFO,都

屬于結(jié)構(gòu)化分析方法，其特征是抽象和分解；

(3)首先對(duì)應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行全面的分析，發(fā)現(xiàn)并找出同類事物的

本質(zhì)，用抽象方法把這類事物的非主要方面剔除，把握住事物的內(nèi)部

規(guī)律或本質(zhì)，就可以找到解決辦法;然后采用自上而下逐步求精的方

法對(duì)復(fù)雜的問題進(jìn)行分解；

(4)結(jié)構(gòu)化分析及建模方法的主要優(yōu)點(diǎn)：

(A)不過早陷入具體的細(xì)節(jié)；

(B)從整體或宏觀入手分析問題；

(C)通過圖形化的模型對(duì)象直觀地表示系統(tǒng)要做什么，完成什

么功能；

(D)圖形化建模方法方便系統(tǒng)分析員理解和描述系統(tǒng)；

(E)模型對(duì)象不涉及太多的技術(shù)術(shù)語，便于用戶理解；

3、描述需求：

(1)需求描述的目標(biāo)：對(duì)軟件項(xiàng)目功能性和非功能性的需求全

面描述；

(2)功能性需求：指需要計(jì)算機(jī)實(shí)際解決的問題或?qū)崿F(xiàn)的具體

功能，明確描述系統(tǒng)必須做什么，實(shí)現(xiàn)什么功能以及輸入輸出等;

(3)非功能性需求：軟件項(xiàng)目對(duì)實(shí)際運(yùn)行環(huán)境的要求；

(4)需求描述主要由需求模型和需求說明書組成，說明書側(cè)重

文字說明，內(nèi)容如下：需求概述;功能需求;信息需求;性能需求;環(huán)境需

求;其他需求；

(5)在對(duì)需求進(jìn)行分析過程中，系統(tǒng)分析員要經(jīng)?？紤]的問

題：

(A)描述的需求是完全的嗎？

(B)需求描述是正確的和一致的嗎？

(C)描述的這些需求是可行的、實(shí)際可操作的嗎？

(D)描述中的每一條需求都是客戶需要的嗎？

4、確認(rèn)需求：

1、評(píng)審委員會(huì)審核下列內(nèi)容：功能需求;數(shù)據(jù)需求;性能;數(shù)據(jù)

管理;其他需求。

3.2DFD建模方法

3.2.1DFD方法的基本對(duì)象

1、數(shù)據(jù)流：具有名字且有流向的數(shù)據(jù)，用標(biāo)有名字的箭頭

表不。

2、處理：表示對(duì)數(shù)據(jù)的加工和變換，在圖中用矩形框表示。

3、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：表示用數(shù)據(jù)庫形式存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，對(duì)其存取分

別以指向或離開數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的箭頭表示；

4、數(shù)據(jù)源及數(shù)據(jù)終點(diǎn)：表示當(dāng)前系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源和去向，

其圖形符號(hào)以平行四邊形表示。

3.2.2開發(fā)DFD圖

1、DFD圖采用自頂而下逐步細(xì)化的結(jié)構(gòu)化分析方法表示目

標(biāo)系統(tǒng)；

2、DFD方法應(yīng)以軟件項(xiàng)目的功能為中心進(jìn)行抽象和分解，

以數(shù)據(jù)流的變換來分析數(shù)據(jù)對(duì)企業(yè)中各類業(yè)務(wù)活動(dòng)的影響；

3.2.4數(shù)據(jù)字典

1、數(shù)據(jù)字典包括以下說明信息：

(1)源點(diǎn)及終點(diǎn)詞條描述；

(2)數(shù)據(jù)流詞條描述；

(3)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；

(4)處理描述；

(5)數(shù)據(jù)元素詞條描述。

3.3IDEFO建模方法

3.3.1概述

1、IDEFO的基本思想是結(jié)構(gòu)化分析方法，強(qiáng)調(diào)自頂而下有

控制地逐步地展開細(xì)節(jié)，全面地描述系統(tǒng)，且通過建模來理解一個(gè)系

統(tǒng)。一個(gè)模型由圖形文字說明、詞匯表及相互的交叉引用表組成。

2、IDEF方法的優(yōu)點(diǎn)：具有模型元素單一、語義豐富、更易

于從全局角度分析考察問題，模型容易理解。

3.3.2IDEFO方法

1、基本元素

(1)矩形：代表活動(dòng)，活動(dòng)名稱標(biāo)在矩形內(nèi)，活動(dòng)編號(hào)按要求

標(biāo)在矩形框右下角指定位置；

(2)箭頭：左邊的輸入箭頭代表完成活動(dòng)需要的數(shù)據(jù)、上方的

控制箭頭描述了影響活動(dòng)的執(zhí)行的事件或約束、右邊的輸出箭頭說明

由活動(dòng)產(chǎn)生的結(jié)果及信息、下方進(jìn)入的機(jī)制箭頭表示實(shí)施該活動(dòng)的物

理手段或資源。

(3)輸入輸出箭頭描述活動(dòng)是什么(what)、控制箭頭描述為何

這么做(why)、機(jī)制箭頭表示如何做(how)。

2、IDEFO模型

(1)一個(gè)IDEFO模型由一組圖形組成，這些圖形組成一個(gè)由

父到子的層次結(jié)構(gòu)圖，這組圖形把一個(gè)復(fù)雜事物按自頂向下逐步細(xì)化

的方式分解成一個(gè)個(gè)簡單的或多個(gè)組成部分；

3、建模規(guī)則

(1)矩形框：用動(dòng)詞為矩形內(nèi)活動(dòng)命名，每個(gè)矩形要至少有一

個(gè)控制箭頭和輸出箭頭，可以沒有輸入，但不可以同時(shí)沒有輸入和控

制。

(2)箭頭：箭頭代表數(shù)據(jù)約束，而不是代表流或順序；

(3)其他:

(A)ICOM碼：只有一端與矩形相連的箭頭叫邊界箭頭，這些

箭頭表示父矩形框的輸入、控制和輸出。IDEF0用專門的記號(hào)ICOM

碼來說明父子圖中的箭頭關(guān)系。子圖中每個(gè)邊界箭頭的開端分別用字

母I、C、O、M來標(biāo)明是輸入、控制、輸出及機(jī)制，再用一個(gè)數(shù)字表

示其在父矩形框中箭頭的相對(duì)位置。

(B)結(jié)點(diǎn)號(hào)：IDEF0模型是一組有一定層次結(jié)構(gòu)的圖形，通常

用結(jié)點(diǎn)號(hào)來標(biāo)志圖形或矩形框在層次圖中的位置；

(C)模型名：每個(gè)模型有一個(gè)名字，通常用名字代表主題，用

子名字表示不同的模型?；久峙c子名字間用隔開，如A/B/C,

A是主題、B是模型號(hào)、C是結(jié)點(diǎn)號(hào)。

3.3.3建模過程及步驟

1、IDEFO建模過程及步驟：

(1)明確目的，確定范圍：在建模前首先要明確目的和意圖，

確定問題域；

(2)建立內(nèi)外關(guān)系圖A-0圖：根據(jù)系統(tǒng)目標(biāo)、功能建立內(nèi)外關(guān)

系圖A-0圖，以確定整個(gè)模型的內(nèi)外關(guān)系，確定系統(tǒng)的邊界；

(3)構(gòu)造頂層圖:把A-0圖分解成3~6個(gè)主要部分得到A0圖，

A0圖是模型真正的頂層圖；

(4)開發(fā)IDEFO層次結(jié)構(gòu)圖：對(duì)A0圖中的每個(gè)矩形框進(jìn)行分

解，就形成了基本的圖形層次結(jié)構(gòu)。在分解時(shí)要列出所有的數(shù)據(jù)項(xiàng)和

活動(dòng)表，分解的次序采用以下原則：

(A)保持在同一水平上進(jìn)行分解，均勻的模型深度；

(B)按困難程序進(jìn)行選擇；

(5)寫文字說明；

(6)檢查確認(rèn)圖形；

3.4DFD與IDEFO的比較

1、DFD與IDEFO共同點(diǎn)：都是結(jié)構(gòu)化分析思想，強(qiáng)調(diào)自頂

而下逐步求精的方法對(duì)現(xiàn)實(shí)世界建模，先抓住主要的問題，形成較高

層次的抽象，再由粗到細(xì)、由表及里地逐步細(xì)化，將一個(gè)大問題分解

成兒個(gè)小問題，對(duì)這小問題再進(jìn)行分析求解；

2、DFD與IDEFO區(qū)另lj：

(1)DFD圖用箭頭(數(shù)據(jù)流)來描述數(shù)據(jù)移動(dòng)的方向、數(shù)據(jù)處理

及處理之間的數(shù)據(jù)依賴關(guān)系。IDEFO圖也用箭頭代表數(shù)據(jù)流，但在

IDEFO中不是強(qiáng)調(diào)流或順序，而是強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)約束。

(2)從表達(dá)形式上看，DFD圖與IDEFO圖都是用箭頭和處理

表達(dá)一個(gè)企業(yè)或組織的業(yè)務(wù)流程。但I(xiàn)DEFO圖的箭頭不僅能夠表示

數(shù)據(jù)流，還可以表示控制流和說明處理或?qū)嵤┓绞降囊恍┘s束；

(3)從模型元素的組成上來看，DFD模型由4種元素組成，

即外部頂、數(shù)據(jù)流、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理。而IDEFO模型元素的組成更

加簡單，只有2種元素組成，即箭頭和活動(dòng)；

(4)從模型規(guī)范上來講，IDEF方法更加規(guī)范；

IDEFO模型結(jié)構(gòu)清楚，便于理解和溝通。

第四章數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)建模

4.1數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計(jì)概述

4.1.1數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計(jì)的任務(wù)

1、定義和描述應(yīng)用領(lǐng)域涉及的數(shù)據(jù)范圍；

2、獲取應(yīng)用領(lǐng)域或問題域的信息模型；

3、描述清楚數(shù)據(jù)的屬性特征；

4、描述清楚數(shù)據(jù)之間的關(guān)系；

5、定義和描述數(shù)據(jù)的約束；

6、說明數(shù)據(jù)的安全性要求；

7、支持用戶的各種數(shù)據(jù)處理需求；

8、保證信息模型方便地轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)，同時(shí)便

于用戶理解。

4.1.2概念設(shè)計(jì)過程

1、概念設(shè)計(jì)的依據(jù)：是需求分析階段的文檔，通過對(duì)這些

文檔的分析理解，構(gòu)造出信息模型，編寫數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計(jì)說明書，信

息模型和數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計(jì)說明書是數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計(jì)的依據(jù)；

2、概念設(shè)計(jì)的基本步驟:

(1)確定實(shí)體集；

(2)確定聯(lián)系和聯(lián)系類型；

(3)建立由信息模型表示的企業(yè)模型；

(4)確定實(shí)體集屬性；

(5)對(duì)信息模型優(yōu)化。

4.2數(shù)據(jù)建模方法

1、數(shù)據(jù)建模方法的共同特點(diǎn)是：

(1)能夠真實(shí)客觀地描述現(xiàn)實(shí)世界中的數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)之間的關(guān)

系；

(2)組成模型的概念少，語義清楚，容易理解；

(3)不同概念的語義不重疊，概念無多義性；

(4)用圖形方式描述數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)直觀易懂，有利于數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

者和用戶交流；

(5)這種數(shù)據(jù)模型容易轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計(jì)階段需要的數(shù)

據(jù)結(jié)構(gòu)。

4.3ER建模方法

4.3.1基本概念

1、實(shí)體或?qū)嵗褐缚陀^存在并可相互區(qū)分的事物，可以是

一個(gè)具體的人或物，也可以是抽象的事件或概念；

2、實(shí)體集：表示一個(gè)現(xiàn)實(shí)的和抽象事物的集合，這些事物

必須具有相同的屬性或特征。

3、屬性：用于描述一個(gè)實(shí)體集的性質(zhì)和特征；

4、碼：實(shí)體集中能惟一標(biāo)識(shí)每一個(gè)實(shí)例的屬性或?qū)傩越M；

5、聯(lián)系：描述現(xiàn)實(shí)世界中實(shí)體之間的關(guān)系。(1)一對(duì)一聯(lián)系;(2)

一對(duì)多聯(lián)系;(3)多對(duì)多聯(lián)系

4.3.2ER方法語法

1、ER方法中用矩形框表示實(shí)體集，矩形框內(nèi)寫上實(shí)體集的

一名稱；

2、ER模型用菱形表示聯(lián)系，聯(lián)系名寫在菱形框內(nèi)；

3、ER模型中實(shí)體集的屬性用橢圓或圓角矩形框表示，屬性

名字寫在其中。

4.4IDEF1X建模方法

4.4.1IDEF1X概述

1、IDEFO側(cè)重描述系統(tǒng)功能，被稱為功能建模方法;IDEF1X

側(cè)重分析、抽象和概括應(yīng)用領(lǐng)域中的數(shù)據(jù)，稱為數(shù)據(jù)建模方法；

2、IDEF1X方法具有豐富的語法和語義；

3、實(shí)體集分為(1)獨(dú)立標(biāo)識(shí)符實(shí)體集;(2)從屬標(biāo)識(shí)符實(shí)體集；

4、實(shí)體集之間的聯(lián)系分為：(1)標(biāo)定型聯(lián)系;(2)非標(biāo)定型聯(lián)

系;(3)分類聯(lián)系;(4)不確定聯(lián)系

4.4.2IDEF1X模型元素

1、實(shí)體集：

(1)實(shí)體集語義：如果一個(gè)實(shí)體集的每一個(gè)實(shí)例都能被惟一地

標(biāo)識(shí)，而不決定于它與其他實(shí)體的聯(lián)系，那么該實(shí)體集稱為獨(dú)立實(shí)體

集;否則就叫從屬實(shí)體集；

(2)實(shí)體集語法：IDEF1X用矩形框來表示獨(dú)立實(shí)體集，用圓

角矩形框來表示從屬實(shí)體集；

2、聯(lián)系：

(1)聯(lián)系語義：

(A)標(biāo)定型聯(lián)系：一個(gè)“確定型聯(lián)系”中，如果子女實(shí)體集中的

每個(gè)實(shí)例都是由它與雙親的聯(lián)系而確定的，這個(gè)關(guān)系稱為“標(biāo)定型聯(lián)

系”；

(B)非標(biāo)定型聯(lián)系：一個(gè)“確定型聯(lián)系”中，如果子女實(shí)體集中

的每一個(gè)實(shí)例都能被惟一地確認(rèn)而無需了解與之相聯(lián)系的雙親實(shí)體

集的實(shí)例，這個(gè)問題關(guān)系叫“非標(biāo)定型聯(lián)系”。

(C)分類聯(lián)系：是兩個(gè)或多個(gè)實(shí)體集之間的聯(lián)系，且在這些實(shí)

體集中存在一個(gè)一般實(shí)體集，它的每一個(gè)實(shí)例都恰好與一個(gè)且僅一個(gè)

分類實(shí)體集的一個(gè)實(shí)例相聯(lián)系。

(D)不確定聯(lián)系：一個(gè)非確定聯(lián)系又稱為多對(duì)多聯(lián)系，這種

聯(lián)系關(guān)聯(lián)的兩個(gè)實(shí)體集之間，任一實(shí)體集的一個(gè)實(shí)例都將對(duì)應(yīng)另一實(shí)

體集的0個(gè)、1個(gè)或多個(gè)實(shí)例。

(2)聯(lián)系的語法：

(A)標(biāo)定聯(lián)系語法:在IDEF1X圖中，聯(lián)系的語法用直線表示,

在一個(gè)標(biāo)定型聯(lián)系中，子女實(shí)體集總是一個(gè)從屬實(shí)體集，用圓角矩形

框表示；

(B)非標(biāo)定聯(lián)系語法：如果兩個(gè)實(shí)體集之間有關(guān)系，并且是一

個(gè)非標(biāo)定聯(lián)系，就用一條虛線把它們連接起來。

(C)分類聯(lián)系語法:一般實(shí)體集的一個(gè)實(shí)例只能與分類實(shí)體集

的一個(gè)實(shí)例相對(duì)應(yīng)；

(D)不確定聯(lián)系m:n的語法：不確定聯(lián)系用一個(gè)兩端帶有實(shí)

心圓的線段描述，表示多對(duì)多的連接關(guān)系。

3、屬性

(1)屬性的語義：用來描述一類現(xiàn)實(shí)或抽象事物的特征或性

質(zhì)。一個(gè)屬性的具體取值叫屬性實(shí)例，它由屬性的類型和值來定義。

(2)屬性的語法

(A)主碼和非主碼屬性語法：在一個(gè)實(shí)體集中屬性要有惟一

的名字，屬性名由名詞表示，主碼屬性名后加(PK)標(biāo)注，被列在屬性

列表的頂端，并用水平線將主碼和其他屬性分開。

(B)外碼語法：在外碼屬性后加“FK”來識(shí)別由聯(lián)系繼承得到

的外來屬性。

4.4.3建模過程

1、第一階段：建模規(guī)劃及準(zhǔn)備

(1)建模目標(biāo)：

(A)目標(biāo)說明：回答將構(gòu)造的模型完成什么功能，涉及的問

題和數(shù)據(jù)范圍，同時(shí)說明是一個(gè)當(dāng)前系統(tǒng)模型還是待建模型。

(B)范圍說明：在建模初期要給出模型覆蓋的問題范圍；

(2)建模計(jì)劃

(A)項(xiàng)目說明;

(B)收集數(shù)據(jù)；

(C)定義實(shí)體；

(D)定義聯(lián)系；

(E)定義碼屬性；

(F)定義非碼屬性；

(G)確認(rèn)模型；

(H)評(píng)審驗(yàn)收。

(3)組織隊(duì)伍：包括項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、建模者、信息源、課題專家、

評(píng)審委員會(huì)

1、第二階段：定義實(shí)體集

(1)目標(biāo)是標(biāo)識(shí)和定義應(yīng)用領(lǐng)域中的實(shí)體集，方法是分類標(biāo)識(shí)

原始材料中的所有名詞；

(2)區(qū)別實(shí)體集名詞和非實(shí)體集名詞的方法，是否具有下列特

征：

(A)它能夠被描述或說明嗎？

(B)有多少同類的實(shí)例嗎?

(C)每個(gè)實(shí)例可以被標(biāo)識(shí)和區(qū)分嗎？

2、第三階段：定義聯(lián)系

(1)標(biāo)識(shí)實(shí)體集之間的聯(lián)系：建立聯(lián)系矩陣，聯(lián)系矩陣由一個(gè)

二維數(shù)組表示。把實(shí)體集沿水平和垂直兩方向列出，分析兩個(gè)實(shí)體間

的聯(lián)系，有聯(lián)系就用“X”表示，不存在聯(lián)系用“null”表示。聯(lián)系只標(biāo)識(shí)

直接關(guān)系，不標(biāo)識(shí)間接關(guān)系。

(2)定義聯(lián)系：包括表示依賴、命名聯(lián)系、關(guān)于聯(lián)系的說明；

當(dāng)實(shí)體集之間的依賴關(guān)系建立后，就可以命名聯(lián)系了。聯(lián)系的名字可

以動(dòng)詞表示。原則必須是具體的、簡明的和有意義的。

(3)構(gòu)造實(shí)體級(jí)數(shù)：實(shí)體級(jí)圖的范圍和數(shù)目，依賴于建模的規(guī)

模和建模問題涉及的實(shí)體集數(shù)目。

3、第四階段：定義健

(1)分解不確定的聯(lián)系：把實(shí)體級(jí)圖中不確定的關(guān)系轉(zhuǎn)換成確

定的連接形式，把每一個(gè)不確定的聯(lián)系轉(zhuǎn)換成為兩個(gè)確定的聯(lián)系；

(2)標(biāo)識(shí)碼屬性：碼屬性是那些能夠惟一識(shí)別實(shí)體集中每一個(gè)

實(shí)例的屬性；

(3)遷移主碼：把一個(gè)實(shí)體集的主碼復(fù)制到其他有關(guān)實(shí)體集的

過程，但要遵守以下規(guī)則:

(A)在一個(gè)聯(lián)系中，遷移總是從父到子或從一般實(shí)體集移向

分類實(shí)體集；

(B)主碼屬性才能被遷移，如主碼由多個(gè)屬性組成，則要全部

遷移；

4、第五階段：定義屬性

(1)標(biāo)識(shí)和定義非主屬性；

(2)建立屬性的所有者；

(3)確認(rèn)屬性的定義；

(4)繪制局部數(shù)據(jù)視圖；

(A)實(shí)體集的名稱和編號(hào)寫在矩形框外的上面；

(B)主碼屬性寫在矩形框內(nèi)水平線的上面并用“PK”標(biāo)注；

(C)外碼屬性寫在矩形框內(nèi)水平線的下面并用“FK”標(biāo)注；

(D)非主屬性也可以寫在矩形框內(nèi)水平線的下面；

第五章關(guān)系數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計(jì)

5.1概述

5.2基本概念

5.2.1關(guān)系模型

1、關(guān)系模型采用一個(gè)二維表格在計(jì)算機(jī)中組織、存儲(chǔ)、處

理和管理數(shù)據(jù)。

(1)關(guān)系名(數(shù)據(jù)庫名)：由字母數(shù)字組成；

(2)屬性名；

(3)關(guān)系模式和關(guān)系：描述模式描述關(guān)系的靜態(tài)結(jié)構(gòu)，由模式

名、關(guān)系模式所包含的屬性及屬性值所滿足的條件組成模式定義。

(4)元組：描述關(guān)系中的行；

(5)域：它定義關(guān)系的每個(gè)屬性取值的類型；

(6)主碼：能夠惟一標(biāo)識(shí)關(guān)系中每一個(gè)元組的屬性或?qū)傩越M；

(7)關(guān)系的數(shù)學(xué)定義：關(guān)系模式是建立在集合集論的基礎(chǔ)上

的，用數(shù)學(xué)的概念定義關(guān)系有；

(A)定義一：域是值的集合，同一個(gè)域中的值具有相同的數(shù)

據(jù)類型；

(B)定義二：

(C)定義三:

(D)當(dāng)關(guān)系引用了屬性名后關(guān)系具有以下屬性:

[1]不能有重復(fù)的元組；

[2J元組上下無序；

[3]按屬性名引用時(shí)屬性左右無序；

[4]所有屬性值都是原子項(xiàng)(不可再分)；

(8)總結(jié)：關(guān)系是一張二維表，表中的一行被稱為一個(gè)元組，

一列稱為屬性，由一組域值組成。關(guān)系是元組的集合，關(guān)系中的每個(gè)

元組在數(shù)學(xué)上被定義為這個(gè)關(guān)系所涉及的全部域值中笛卡兒積的一

個(gè)元素。

5.2.2關(guān)系數(shù)據(jù)庫

1、關(guān)系數(shù)據(jù)庫是按照二維表組織和存儲(chǔ)的相互關(guān)聯(lián)的關(guān)系

的集合，關(guān)系數(shù)據(jù)庫模式是關(guān)系模式的集合；

5.2.3關(guān)系的完整性

1、關(guān)系的完整性(完整性約束)：是對(duì)關(guān)系的某種約束規(guī)則和

關(guān)系滿足的定義。通常這組約束規(guī)則用來限定和檢查數(shù)據(jù)庫所含實(shí)例

的合法性和正確性；

2、完整性約束分靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種，靜態(tài)完整性約束是基于

關(guān)系模式的，主要有主碼、外碼約束和域約束組成;動(dòng)態(tài)完整性約束

是基于企業(yè)的業(yè)務(wù)規(guī)則的。

3、靜態(tài)完整性約束規(guī)則：

(1)主碼約束：主碼必須滿足：

(A)惟一性：在一個(gè)關(guān)系中不存在兩個(gè)元組，它們具有相同

的主碼值；

(B)最小性：不存在從組成主碼的屬性集中去掉一個(gè)屬性，還

仍能保持?jǐn)?shù)據(jù)的惟一性；

(2)外碼約束：

(3)用戶定義的完整性：

5.3關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)理論

5.3.1問題的提出

究竟一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫包含哪些屬性是合理的，如何評(píng)價(jià)一個(gè)

關(guān)系模式設(shè)計(jì)的優(yōu)劣？

5.3.2函數(shù)依賴

函數(shù)依理論利用一個(gè)關(guān)系中屬性之間的依賴關(guān)系評(píng)價(jià)和優(yōu)化

關(guān)系模式，以保證存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中的關(guān)系具有較好特性；

1、函數(shù)依賴：

(1)設(shè)R(U)為一關(guān)系模式，X和Y為屬性全集U的子集，若

對(duì)于R(U)的任意一個(gè)可能的關(guān)系r,r中不可能存在兩個(gè)元組在X上

的屬性值相等，而在Y上的屬性值不等，則稱“X函數(shù)決定Y”或“Y

函數(shù)依賴于X”，并記作X

Y,其中X稱為決定因素，因?yàn)楦鶕?jù)函數(shù)依賴定義，給定一

個(gè)X,就能惟一決定一個(gè)Y。

(2)這里討論的函數(shù)關(guān)系與數(shù)學(xué)上的不同，是不能計(jì)算的，是

一個(gè)關(guān)系中屬性之間存在的依賴關(guān)系;它是一種語義范疇的概念，只

能根據(jù)兩個(gè)屬性之間的語義來確定一個(gè)函數(shù)依賴是否存在。

2、完全與部分函數(shù)依賴：

(1)在關(guān)系模式R(U)中，如果X&Y成立，并且對(duì)X的任何真

子集X，不能函數(shù)決定Y,則稱Y對(duì)X是完全函數(shù)依賴，被記作

X—f—aYo

(2)若X&Y,但Y不完全函數(shù)依賴于X,則稱Y對(duì)X是部分

函數(shù)依賴，記作X-p&Y;

3、傳遞函數(shù)依賴：

在關(guān)系R(U)模式中，如果X決定Y,(Y不屬于X),Y不決

定X,Y決定Z,則稱Z對(duì)X傳遞函數(shù)依賴。

4、平凡與非平凡函數(shù)依賴：

(1)若X決定Y,但Y屬于X,則稱XaY是平凡函數(shù)依賴，

否則稱非平凡函數(shù)依賴；

(2)即平凡函數(shù)依賴，僅當(dāng)其右邊的屬性集是左邊屬性集的子

集時(shí)成立；

(3)非平凡函數(shù)依賴，僅當(dāng)其右邊的屬性集至少有一個(gè)屬性不

屬于左邊有集合時(shí)成立；

(4)完全非平凡函數(shù)依賴：僅當(dāng)其右邊的屬性集中屬性都不在

左邊的集合時(shí)成立；

5、碼：

(1)在關(guān)系模式R(U)中，K為R的屬性或?qū)傩越M，若K函數(shù)

決定A1.A2.…An,則K為關(guān)系模式R的候選碼，包含在候選碼中的

屬性稱為主屬性，否則為非主屬性；

(2)若一個(gè)關(guān)系的候選碼不止一個(gè)，則選定其中一個(gè)作為關(guān)系

R的主碼;

(3)關(guān)系的碼屬性除了必須完全函數(shù)決定關(guān)系的所有其他屬

性外，還必須滿足最小化規(guī)則，即在關(guān)系模式R(U)中，不存在一個(gè)K

的真子集能夠函數(shù)決定R的其他屬性。

6、函數(shù)依賴的推理規(guī)則：

(1)自反律：若Y(包含于)X(包含于)U,則X五Y成立；

(2)增廣律：若XAY,且Z(包含于)U,則XZ&YZ成立；

(3)傳遞律：若X&Y,YaZ,則XAZ成立；

(4)合并規(guī)則：若XAY,X正成立,則X&YZ;

(5)分解規(guī)則：若X&Y和Z(包含于)Y成立，則X正也成立；

(6)偽傳遞規(guī)則：若X4Y,YWaZ,則XW正成立；

7、屬性集閉包：

(1)設(shè)F是屬性集U上的函數(shù)依賴集，X為U的一個(gè)子集，

那么對(duì)于F,屬性集X關(guān)于F的閉包(用X+表示)為：X+={AIXaA)

(2)由屬性集團(tuán)包的定義可知，若想判斷函數(shù)依賴XAY是否

成立，只要計(jì)算X關(guān)于函數(shù)依賴集F的閉包，若Y是X閉包中的一

個(gè)元素則XaY成立；

8、確定關(guān)系的碼:

(1)利用迭代算法計(jì)算X+,步驟如下：

(A)選X作為閉包X+的初值X(0);

(B)由X⑴計(jì)算X(i+1)時(shí)，它是由X(0)并上屬性集合A所組

成，其中A滿足下列條件：Y(包含于)X⑴，且F中存在函數(shù)依賴YAZ,

而A(包含于)Z。因?yàn)閁是有窮的，所以會(huì)得到X①=X(i+l),此時(shí)X(i)

為所求的X+。

5.3.3規(guī)范化設(shè)計(jì)方法

1、第一范式：

(1)定義：設(shè)關(guān)系模式R(F,U),如果R的每一個(gè)屬性都是不

可分的數(shù)據(jù)項(xiàng)，則此關(guān)系模式為第一范式；

(2)一個(gè)給定關(guān)系和第一范式(1NF)的區(qū)別：

(A)一個(gè)關(guān)系中的數(shù)據(jù)按照行和列的形式組織，每個(gè)元組具

有相同數(shù)目的屬性個(gè)數(shù)，且每一個(gè)元組的屬性值具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)類型

和長度;元組或?qū)傩缘呐帕信c順序無關(guān)，每個(gè)元組必須通過一個(gè)屬性

或?qū)傩越M惟一識(shí)別；

(B)第一范式實(shí)際上對(duì)關(guān)系增加了一個(gè)約束，即關(guān)系中元組的

每個(gè)屬性都只取一個(gè)值，第一范式是對(duì)關(guān)系模式的基本要求，不滿足

第一范式的數(shù)據(jù)庫就不是關(guān)系數(shù)據(jù)庫。

2、第二范式：

(1)定義：若關(guān)系模式R(F,U)是INF,且每個(gè)非主屬性完全

函數(shù)依賴于碼，則稱R為第二范式，即在2NF中不存在非主屬性對(duì)

碼的部分依賴；

(2)僅滿足第一范式關(guān)系會(huì)存在種種問題，要消除必須用更高

級(jí)的范式標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計(jì)，稱為標(biāo)準(zhǔn)化；

(3)具體做法是將大的關(guān)系分解成多個(gè)小的關(guān)系，使分解后的

關(guān)系滿足更高級(jí)范式的要求。

(4)第二范式實(shí)際上對(duì)關(guān)系增加了一個(gè)約束，就是關(guān)系中的每

一個(gè)屬性必須完全依賴于主碼，即在第一范式的基礎(chǔ)上，消除非主屬

性對(duì)主碼的部分函數(shù)依賴可達(dá)到2NF;

3、第三范式：

(1)定義：若關(guān)系R(U,F)為第一范式，且不存在非主屬性對(duì)

主碼的傳遞函數(shù)依賴，則稱R為第三范式；

(2)第三范式是在第二范式的基礎(chǔ)上對(duì)關(guān)系又增加了一個(gè)約

束，就是關(guān)系中的每一個(gè)非主屬性必須只依賴于主碼。即2NF的基

礎(chǔ)上，消除非主屬性對(duì)主碼的傳遞函數(shù)依賴可達(dá)到3NFo

4、改進(jìn)的第三范式:

(1)定義：如果關(guān)系模式R是INF,且每個(gè)屬性既不相存在部

分函數(shù)依賴也不存在傳遞函數(shù)依賴于候選碼，則稱R是改進(jìn)的第三

范式(BCNF)。

5、多值依賴與4NF：

(1)多值依賴：表示關(guān)系中屬性(如A、B、C)之間的依賴，對(duì)

于A的每個(gè)值，都存在一個(gè)B或C的值的集合，而且B和C的值相

互獨(dú)立，記為：A/B、AaaC

(2)第四范式：如果關(guān)系模式R屬于1NF,對(duì)于R的每個(gè)非

平凡的多值依賴XaY(Y不屬于X),X含有候選碼，則R是第四范式。

即是從BCNF范式中消除主碼內(nèi)的獨(dú)立依賴集(非平凡多值依賴)可達(dá)

4NF;

6、連接依賴與5NF

(1)連鎖依賴：設(shè)關(guān)系模式R,R的屬性子集為RI、R2、R3、

R4、R5、R6、R7....,當(dāng)且僅當(dāng)R的每個(gè)合法值等于RI、R2、R3、

R4、R5、R6、R7…的投影連接時(shí)，稱R滿足連接依賴；

(2)第五范式：設(shè)R是一個(gè)滿足5NF的關(guān)系模式，當(dāng)且僅當(dāng)

R的每一個(gè)非平凡連接依賴都被R的候選碼所蘊(yùn)含，即從4NF中消

除非候選碼所蘊(yùn)含的連接依賴為5NF;

7、總結(jié):

(1)范式表達(dá)了關(guān)系模式滿足的條件，也是衡量關(guān)系模式設(shè)計(jì)

優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)；

(2)利用范式進(jìn)行規(guī)范化設(shè)計(jì)的目的是消除數(shù)據(jù)冗余，避免出

現(xiàn)異常，使結(jié)構(gòu)更合理；

(3)規(guī)范化設(shè)計(jì)的基本過程是對(duì)關(guān)系進(jìn)行的分解，消除屬性間

不合理的數(shù)據(jù)依賴，用一組等價(jià)的子關(guān)系代替原有的關(guān)系；

(4)數(shù)據(jù)庫規(guī)范化的程序越高，其關(guān)系表就越多，從而增加了

表之間連接運(yùn)算的代價(jià)，影響了數(shù)據(jù)庫的執(zhí)行速度和性能。所以通常

關(guān)系模式規(guī)范化工作僅做到3NF,這樣既使關(guān)系中不合理的屬性基本

消除，規(guī)范化程度也不太高，保證數(shù)據(jù)庫有較好的性能。

5.4數(shù)據(jù)庫模式設(shè)計(jì)

5.4.1初始關(guān)系模式的設(shè)計(jì)

1、把ER圖轉(zhuǎn)換成關(guān)系模式：

(1)把ER模型中的每個(gè)實(shí)體集轉(zhuǎn)換成一個(gè)同名的關(guān)系，實(shí)體

集的屬性就是關(guān)系的屬性，實(shí)體集的碼就是關(guān)系的碼；

(2)把ER模型中的每個(gè)聯(lián)系轉(zhuǎn)換成一個(gè)關(guān)系，與該聯(lián)系相連

的各實(shí)體集的碼以及聯(lián)系的屬性轉(zhuǎn)換成為關(guān)系的屬性。

(A)若聯(lián)系為1：1,則每個(gè)實(shí)體集的碼均是該關(guān)系的候選碼;

(B)若聯(lián)系為1：n,則關(guān)系的碼為n端實(shí)體集的碼；

(C)若聯(lián)系為m：n,則關(guān)系的碼為各實(shí)體集碼的組合；

(3)合并具有相同碼的關(guān)系

2、檢查確認(rèn)對(duì)象：檢查轉(zhuǎn)換后的每個(gè)關(guān)系名和屬性名是否

符合數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)關(guān)于統(tǒng)一命名的約定；

5.4.2優(yōu)化關(guān)系模式

1、模式分解原則：

(1)分解具有無損連接性：分解后的關(guān)系能夠恢復(fù)成原來的關(guān)

系；

(2)分解保持函數(shù)依賴：

(A)無損連接和保持函數(shù)依賴是用于衡量一個(gè)模式分解是否

導(dǎo)致原有模式中部分信息丟失的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)；

(B)當(dāng)一個(gè)關(guān)系被分解后會(huì)出現(xiàn)幾種結(jié)果，既有無損連接，又

能保持函數(shù)依賴是較理想的分解結(jié)果，意味著在分解的過程中沒有丟

失原有模式的任何信息；

(C)一般情況下，分解到3NF就足夠了，但在3NF關(guān)系下，

仍存在一定程度上的更新異?；虿灰恢碌碾[患，但與數(shù)據(jù)庫性能比較

起來是可以忽略的，因?yàn)樵跀?shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程中通過增加一些數(shù)據(jù)約

束，就可以解決3NF引起的數(shù)據(jù)問題了。

3、優(yōu)化屬性：確定各字段的類型和長度；

4、確認(rèn)模式滿足需要：

5.4.3數(shù)據(jù)完整性設(shè)計(jì)

1、指定義數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)值滿足的約束條件，通過對(duì)

存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)值的約束維護(hù)關(guān)系的完整性。

2、數(shù)據(jù)值滿足條件分為：

(1)域約束：限制指定列的取值及范圍；

(2)主碼約束：定義每個(gè)關(guān)系的主碼值不空，且惟一；

(3)引用完整性約束：定義不同模式的屬性間滿足的條件，及

一個(gè)關(guān)系模式中屬性間可能滿足的條件；

5.4.4安全模式和外模式的設(shè)計(jì)

1、根據(jù)選定的DBMS支持的安全控制特征來確定；

2、根據(jù)不同用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫存取特點(diǎn)定義相關(guān)的外模式;

第六章存儲(chǔ)技術(shù)與數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì)

6.1文件組織

6.1.1數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)

1、數(shù)據(jù)庫中的應(yīng)用數(shù)據(jù)是以文件形式存儲(chǔ)在外存上的，文

件在邏輯上被組織成記錄的序列，即每個(gè)DB文件可看作是邏輯記錄

的集合；

2、一個(gè)文件在磁盤上占有一定的物理存儲(chǔ)空間，文件中的

每個(gè)邏輯記錄被映射存儲(chǔ)到某個(gè)特定的磁盤塊上，一個(gè)文件在物理上

可以看作是由存放文件記錄的一系列磁盤塊組成，稱為物理文件；

3、文件的邏輯記錄與磁盤間的映射關(guān)系是由操作系統(tǒng)或

DBMS來管理的，當(dāng)需要對(duì)一個(gè)文件的邏輯記錄進(jìn)行操作時(shí)，先要根

據(jù)這種映射關(guān)系找到該邏輯記錄所在的磁盤塊，然后再進(jìn)行操作。

4、從數(shù)據(jù)庫物理結(jié)構(gòu)角度需要解決如下問題：

(1)文件的組織；

(2)文件的結(jié)構(gòu)；

(3)文件的存取；

(4)索引技術(shù);

6.1.2文件組織

1、數(shù)據(jù)庫與文件的對(duì)應(yīng)關(guān)系

(1)在外存中，數(shù)據(jù)庫以文件形式組織，文件由邏輯記錄組成,

記錄由多個(gè)域組成；

(2)一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫包括一張或多張關(guān)系表，關(guān)系表與文件的

對(duì)應(yīng)關(guān)系有如下方式：

(A)每張關(guān)系表單獨(dú)用一個(gè)文件來存儲(chǔ)，由DBMS通過OS

的文件管理功能來管理；

(B)現(xiàn)代中大型DBMS是由OS直接分配一塊大的磁盤空間,

DBMS將該磁盤空間作為數(shù)據(jù)庫磁盤文件直接管理，DB的所有關(guān)系

表都存儲(chǔ)在該文件中；

(1)關(guān)系表在邏輯上由一系列元組組成，元組由多個(gè)屬性組

成，每個(gè)元組可以用磁盤文件中的一個(gè)邏輯記錄來存儲(chǔ)，記錄包括多

個(gè)域，對(duì)應(yīng)元組的多個(gè)屬性；

2、文件記錄格式：

(1)數(shù)據(jù)庫文件通常采用兩種邏輯記錄格式：定長記錄格式和

變長記錄格式；

6.2文件結(jié)構(gòu)與存取

6.2.1堆文件

1、堆文件也稱無序文件，記錄隨機(jī)在存儲(chǔ)在文件物理空間

是，新插入的記錄存儲(chǔ)在文件的末尾；

2、堆文件常常用作存儲(chǔ)那些將來使用，但目前不清楚如何

使用的記錄，為了實(shí)現(xiàn)文件記錄的有效存取，堆文件經(jīng)常與附加的存

取路徑一起使用；

3、查找操行平均需要搜索(B+l)/2個(gè)磁盤塊，效率比較低；

4、插入操作十分簡單，先讀文件頭，找到最末磁盤地址，

將最末磁盤塊讀入內(nèi)存，將需插入的新記錄寫入磁盤塊的末端，最后

將修改過的磁盤塊寫回磁盤；

5、刪除比較復(fù)雜，可以先找到被刪除記錄所在的磁盤塊