數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)概念需求分析概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)的物理設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)施和維護(hù)

數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)第6章2025/7/201數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)是指對(duì)于一個(gè)給定的應(yīng)用環(huán)境，構(gòu)造最優(yōu)的數(shù)據(jù)庫(kù)模式，建立數(shù)據(jù)庫(kù)及其應(yīng)用系統(tǒng)，使之能夠有效地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，滿足各種用戶(hù)的應(yīng)用需求〔信息要求和處理要求〕。在數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域內(nèi)，常常把使用數(shù)據(jù)庫(kù)的各類(lèi)系統(tǒng)統(tǒng)稱(chēng)為數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)。6.1數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)概述2025/7/2026.1.1數(shù)據(jù)庫(kù)和信息系統(tǒng)6.1.2數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)6.1.3數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)述6.1.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的根本步驟2025/7/2036.1.1數(shù)據(jù)庫(kù)和信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)是信息系統(tǒng)的核心和根底把信息系統(tǒng)中大量的數(shù)據(jù)按一定的模型組織起來(lái)提供存儲(chǔ)、維護(hù)、檢索數(shù)據(jù)的功能使信息系統(tǒng)可以方便、及時(shí)、準(zhǔn)確地從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲得所需的信息數(shù)據(jù)庫(kù)是信息系統(tǒng)的各個(gè)局部能否緊密地結(jié)合在一起以及如何結(jié)合的關(guān)鍵所在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)是信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和建設(shè)的重要組成局部2025/7/2042025/7/2056.1.2數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)結(jié)構(gòu)和行為別離的設(shè)計(jì)傳統(tǒng)的軟件工程無(wú)視對(duì)應(yīng)用中數(shù)據(jù)語(yǔ)義的分析和抽象，只要有可能就盡量推遲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的決策早期的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)致力于數(shù)據(jù)模型和建模方法研究，無(wú)視了對(duì)行為的設(shè)計(jì)2025/7/206現(xiàn)實(shí)世界概念模型設(shè)計(jì)子模式設(shè)計(jì)物理數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)邏輯數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)建立數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)分析功能分析功能模型功能說(shuō)明事務(wù)設(shè)計(jì)程序說(shuō)明應(yīng)用程序設(shè)計(jì)程序編碼調(diào)試圖6.1結(jié)構(gòu)和行為別離的設(shè)計(jì)2025/7/2076.1.3數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)述手工試湊法設(shè)計(jì)質(zhì)量與設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)和水平有直接關(guān)系缺乏科學(xué)理論和工程方法的支持，工程的質(zhì)量難以保證數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行一段時(shí)間后常常又不同程度地發(fā)現(xiàn)各種問(wèn)題，增加了維護(hù)代價(jià)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)法手工設(shè)計(jì)方法根本思想：過(guò)程迭代和逐步求精2025/7/208新奧爾良〔NewOrleans〕方法將數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)分為四個(gè)階段◆需求分析◆概念設(shè)計(jì)◆邏輯設(shè)計(jì)◆物理設(shè)計(jì)方法將數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)分為五個(gè)步驟方法把數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)當(dāng)成一步接一步的過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)法中的典型方法計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)ORACLEDesigner2000SYBASEPowerDesigner分析用戶(hù)要求設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)信息分析和定義物理數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)2025/7/2096.1.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的根本步驟⒈需求分析階段2.概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段⒋數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)階段⒌數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施階段⒍數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行和維護(hù)階段⒊邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段2025/7/20101.數(shù)據(jù)庫(kù)分析設(shè)計(jì)人員數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的核心人員自始至終參與數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)其水平?jīng)Q定了數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的質(zhì)量數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備工作：選定參加設(shè)計(jì)的人員2.用戶(hù)在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中也是舉足輕重的主要參加需求分析和數(shù)據(jù)庫(kù)的運(yùn)行維護(hù)用戶(hù)積極參與可加速數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)，提高數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的質(zhì)量3.程序員在系統(tǒng)實(shí)施階段參與進(jìn)來(lái)，負(fù)責(zé)編制程序4.操作員在系統(tǒng)實(shí)施階段參與進(jìn)來(lái)，準(zhǔn)備軟硬件環(huán)境2025/7/2011⒈需求分析階段準(zhǔn)確了解與分析用戶(hù)需求〔包括數(shù)據(jù)與處理〕，是整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的根底，是最困難、最消耗時(shí)間的一步。用戶(hù)需求的收集和分析，結(jié)果得到數(shù)據(jù)字典描述的數(shù)據(jù)需求和數(shù)據(jù)流圖描述的處理需求。2.概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，通過(guò)對(duì)用戶(hù)需求進(jìn)行綜合、歸納與抽象，形成一個(gè)獨(dú)立于具體DBMS的概念模型，可以用E-R圖表示。2025/7/2012⒊邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段將概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為某個(gè)DBMS所支持的數(shù)據(jù)模型〔例如關(guān)系模型〕，并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。⒋數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)階段為邏輯數(shù)據(jù)模型選取一個(gè)最適合應(yīng)用環(huán)境的物理結(jié)構(gòu)〔包括存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、存取方法，形成內(nèi)模式〕。首先將E-R圖轉(zhuǎn)換成具體的數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品支持的數(shù)據(jù)模型，形成數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯模式；然后根據(jù)用戶(hù)處理的要求、平安性的考慮，在根本表的根底上再建立必要的視圖(View)，形成數(shù)據(jù)的外模式。2025/7/2013⒌數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施階段運(yùn)用DBMS提供的數(shù)據(jù)語(yǔ)言〔例如SQL〕及其宿主語(yǔ)言〔例如C〕，根據(jù)邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)的結(jié)果：★建立數(shù)據(jù)庫(kù)★編制、調(diào)試應(yīng)用程序★組織數(shù)據(jù)入庫(kù)★進(jìn)行試運(yùn)行⒍數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行和維護(hù)階段數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)經(jīng)過(guò)試運(yùn)行后即可投入正式運(yùn)行。在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中必須不斷地對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)、調(diào)整與修改。設(shè)計(jì)一個(gè)完善的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)往往是上述六個(gè)階段的不斷反復(fù)。2025/7/2014設(shè)計(jì)過(guò)程中，把數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)和對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)處理的設(shè)計(jì)緊密結(jié)合起來(lái)；將這兩個(gè)方面的需求分析、抽象、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)在各個(gè)階段同時(shí)進(jìn)行，相互參照，相互補(bǔ)充，以完善兩方面的設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)過(guò)程各個(gè)階段的設(shè)計(jì)描述數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)2025/7/2015設(shè)計(jì)階段

設(shè)計(jì)描述數(shù)據(jù)處理需求分析數(shù)據(jù)字典、全系統(tǒng)中數(shù)據(jù)項(xiàng)、數(shù)據(jù)流、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的描述數(shù)據(jù)流圖和判定表（判定樹(shù)）、數(shù)據(jù)字典中處理過(guò)程的描述概念模型（E-R圖）

數(shù)據(jù)字典系統(tǒng)說(shuō)明書(shū)包括：①新系統(tǒng)要求、方案和概圖②反映新系統(tǒng)信息流的數(shù)據(jù)流圖某種數(shù)據(jù)模型

關(guān)系非關(guān)系系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖（模塊結(jié)構(gòu)）存儲(chǔ)安排方法選擇存取路徑建立模塊設(shè)計(jì)IPO表實(shí)施階段編寫(xiě)模式裝入數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)試運(yùn)行程序編碼、編譯聯(lián)結(jié)、測(cè)試運(yùn)行、維護(hù)性能監(jiān)測(cè)、轉(zhuǎn)儲(chǔ)/恢復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù)重組和重構(gòu)新舊系統(tǒng)轉(zhuǎn)換、運(yùn)行、維護(hù)（修正性、適應(yīng)性、改善性維護(hù)）概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)物理設(shè)計(jì)

分區(qū)1

分區(qū)2……Main()……if……then……endCreat……Load……IPO表……輸入：輸出：處理：2025/7/20166.2需求分析需求分析就是分析用戶(hù)的需要與要求需求分析是設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)的起點(diǎn)。需求分析的結(jié)果是否準(zhǔn)確地反映了用戶(hù)的實(shí)際要求，將直接影響到后面各個(gè)階段的設(shè)計(jì)，并影響到設(shè)計(jì)結(jié)果是否合理和實(shí)用。2025/7/20176.2.1需求分析的任務(wù)6.2.2需求分析的方法6.2.3數(shù)據(jù)字典2025/7/20186.2.1需求分析的任務(wù)需求分析任務(wù)通過(guò)詳細(xì)調(diào)查現(xiàn)實(shí)世界要處理的對(duì)象〔組織、部門(mén)、企業(yè)等〕，充分了解原系統(tǒng)〔手工系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)〕工作概況，明確用戶(hù)的各種需求。在此根底上確定新系統(tǒng)的功能。新系統(tǒng)必須充分考慮今后可能的擴(kuò)充和改變，不能僅僅按當(dāng)前應(yīng)用需求來(lái)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)。2025/7/2019需求分析的重點(diǎn)需求分析的重點(diǎn)是調(diào)查、收集與分析用戶(hù)在數(shù)據(jù)管理中的信息要求、處理要求、平安性與完整性要求。信息要求用戶(hù)需要從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲得信息的內(nèi)容與性質(zhì)由用戶(hù)的信息要求可以導(dǎo)出數(shù)據(jù)要求，即在數(shù)據(jù)庫(kù)中需要存儲(chǔ)哪些數(shù)據(jù)處理要求對(duì)處理功能的要求對(duì)處理的響應(yīng)時(shí)間的要求對(duì)處理方式的要求(批處理/聯(lián)機(jī)處理)新系統(tǒng)的功能必須能夠滿足用戶(hù)的信息要求、處理要求、平安性與完整性要求。2025/7/2020需求分析的難點(diǎn)設(shè)計(jì)人員必須采用有效的方法，與用戶(hù)不斷深入地進(jìn)行交流，才能逐步得以確定用戶(hù)的實(shí)際需求。解決方法2025/7/20216.2.2需求分析的方法調(diào)查清楚用戶(hù)的實(shí)際需求并進(jìn)行初步分析與用戶(hù)達(dá)成共識(shí)進(jìn)一步分析與表達(dá)用戶(hù)需求2025/7/2022調(diào)查用戶(hù)需求分析的具體步驟(1)⑴調(diào)查組織機(jī)構(gòu)情況組織部門(mén)的組成情況各部門(mén)的職責(zé)等⑵調(diào)查各部門(mén)的業(yè)務(wù)活動(dòng)情況(調(diào)查重點(diǎn)之一)。各個(gè)部門(mén)輸入和使用什么數(shù)據(jù)如何加工處理這些數(shù)據(jù)輸出什么信息輸出到什么部門(mén)輸出結(jié)果的格式是什么2025/7/2023⑶在熟悉業(yè)務(wù)活動(dòng)的根底上，協(xié)助用戶(hù)明確對(duì)新系統(tǒng)的各種要求〔調(diào)查重點(diǎn)之二〕。信息要求處理要求完全性與完整性要求調(diào)查用戶(hù)需求分析的具體步驟(2)⑷對(duì)前面調(diào)查的結(jié)果進(jìn)行初步分析，確定新系統(tǒng)的邊界。確定哪些功能由計(jì)算機(jī)完成或?qū)?lái)準(zhǔn)備讓計(jì)算機(jī)完成確定哪些活動(dòng)由人工完成由計(jì)算機(jī)完成的功能就是新系統(tǒng)應(yīng)該實(shí)現(xiàn)的功能。2025/7/2024常用的調(diào)查方法跟班作業(yè)通過(guò)親身參加業(yè)務(wù)工作了解業(yè)務(wù)活動(dòng)的情況能比較準(zhǔn)確地理解用戶(hù)的需求，但比較耗時(shí)開(kāi)調(diào)查會(huì)通過(guò)與用戶(hù)座談來(lái)了解業(yè)務(wù)活動(dòng)情況及用戶(hù)需求請(qǐng)專(zhuān)人介紹詢(xún)問(wèn)對(duì)某些調(diào)查中的問(wèn)題，可以找專(zhuān)人詢(xún)問(wèn)設(shè)計(jì)調(diào)查表請(qǐng)用戶(hù)填寫(xiě)如果調(diào)查表設(shè)計(jì)合理，那么很有效，且易于為用戶(hù)接受查閱記錄查閱與原系統(tǒng)有關(guān)的數(shù)據(jù)記錄2025/7/2025進(jìn)一步分析與表達(dá)用戶(hù)需求常用方法自頂向下的結(jié)構(gòu)化分析方法〔StructuredAnalysis，簡(jiǎn)稱(chēng)SA方法〕SA方法從最上層的系統(tǒng)組織機(jī)構(gòu)入手，采用逐層分解的方式分析系統(tǒng)，并用數(shù)據(jù)流圖(DFD)和數(shù)據(jù)字典(DD)描述系統(tǒng)。2025/7/20261．首先把任何一個(gè)系統(tǒng)都抽象為：信息要求處理要求數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)源處理數(shù)據(jù)輸出2025/7/20272．分解處理功能和數(shù)據(jù)〔1〕分解處理功能將處理功能的具體內(nèi)容分解為假設(shè)干子功能，再將每個(gè)子功能繼續(xù)分解，直到把系統(tǒng)的工作過(guò)程表達(dá)清楚為止?！?〕分解數(shù)據(jù)在處理功能逐步分解的同時(shí)，其所用的數(shù)據(jù)也逐級(jí)分解，形成假設(shè)干層次的數(shù)據(jù)流圖數(shù)據(jù)流圖表達(dá)了數(shù)據(jù)和處理過(guò)程的關(guān)系〔3〕表達(dá)方法處理過(guò)程：用判定表或判定樹(shù)來(lái)描述數(shù)據(jù)：用數(shù)據(jù)字典來(lái)描述3．將分析結(jié)果再次提交給用戶(hù)，征得用戶(hù)的認(rèn)可。2025/7/2028圖書(shū)借閱管理系統(tǒng)1學(xué)生數(shù)據(jù)圖書(shū)數(shù)據(jù)圖書(shū)庫(kù)存數(shù)據(jù)自頂向下方法舉例2025/7/2029借書(shū)處理系統(tǒng)1.1學(xué)生數(shù)據(jù)借書(shū)信息還書(shū)處理系統(tǒng)1.2還書(shū)信息圖書(shū)庫(kù)存數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)流圖2025/7/2030細(xì)化的數(shù)據(jù)流圖學(xué)生數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)報(bào)告出圖書(shū)變更庫(kù)存量借出圖書(shū)學(xué)生數(shù)據(jù)非法學(xué)生數(shù)據(jù)報(bào)告學(xué)生數(shù)據(jù)借書(shū)信息借書(shū)數(shù)據(jù)檢查1.1.2還書(shū)信息圖書(shū)庫(kù)存量檢查1.2.1修改庫(kù)存狀態(tài)（入）1.1.3現(xiàn)有庫(kù)存數(shù)據(jù)變更庫(kù)存量數(shù)據(jù)插入借數(shù)據(jù)空缺圖書(shū)現(xiàn)有庫(kù)存數(shù)據(jù)借出圖書(shū)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)刪除/修改數(shù)據(jù)修改庫(kù)存狀態(tài)（出）1.2.2借出圖書(shū)數(shù)據(jù)處罰數(shù)據(jù)報(bào)告學(xué)生數(shù)據(jù)檢查1.1.1借出圖書(shū)數(shù)據(jù)圖書(shū)庫(kù)存數(shù)據(jù)2025/7/2031實(shí)例：假設(shè)我們要開(kāi)發(fā)一個(gè)學(xué)校管理系統(tǒng)。1．經(jīng)過(guò)可行性分析和初步需求調(diào)查，抽象出該系統(tǒng)最高層數(shù)據(jù)流圖，該系統(tǒng)由教師管理子系統(tǒng)、學(xué)生管理子系統(tǒng)、后勤管理子系統(tǒng)組成，每個(gè)子系統(tǒng)分別配備一個(gè)開(kāi)發(fā)小組。2．進(jìn)一步細(xì)化各個(gè)子系統(tǒng)。 其中學(xué)生管理子系統(tǒng)開(kāi)發(fā)小組通過(guò)進(jìn)行進(jìn)一步的需求調(diào)查，明確了該子系統(tǒng)的主要功能是進(jìn)行學(xué)籍管理和課程管理，包括學(xué)生報(bào)到、入學(xué)、畢業(yè)的管理，學(xué)生上課情況的管理。通過(guò)詳細(xì)的信息流程分析和數(shù)據(jù)收集后，生成該子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流圖。需求分析舉例2025/7/20326.2.3數(shù)據(jù)字典數(shù)據(jù)流圖表達(dá)了數(shù)據(jù)和處理過(guò)程的關(guān)系。系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)那么借助數(shù)據(jù)字典〔DataDictionary〕來(lái)描述。數(shù)據(jù)字典的內(nèi)容數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)存儲(chǔ)處理過(guò)程數(shù)據(jù)項(xiàng)是數(shù)據(jù)的最小組成單位假設(shè)干個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)可以組成一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)字典通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)項(xiàng)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義來(lái)描述數(shù)據(jù)流、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的邏輯內(nèi)容。2025/7/2033

1.數(shù)據(jù)項(xiàng)

數(shù)據(jù)項(xiàng)是不可再分的數(shù)據(jù)單位對(duì)數(shù)據(jù)項(xiàng)的描述

數(shù)據(jù)項(xiàng)描述＝｛數(shù)據(jù)項(xiàng)名，數(shù)據(jù)項(xiàng)含義說(shuō)明，別名，數(shù)據(jù)類(lèi)型，長(zhǎng)度，取值范圍，取值含義，與其他數(shù)據(jù)項(xiàng)的邏輯關(guān)系｝取值范圍、與其他數(shù)據(jù)項(xiàng)的邏輯關(guān)系定義了數(shù)據(jù)的完整性約束條件，是設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)檢驗(yàn)功能的依據(jù)。2025/7/2034

2.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)反映了數(shù)據(jù)之間的組合關(guān)系。一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以由假設(shè)干個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)組成，也可以由假設(shè)干個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成，或由假設(shè)干個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)混合組成。對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的描述 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述＝｛數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)名，含義說(shuō)明，組成:｛數(shù)據(jù)項(xiàng)或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)｝｝2025/7/2035

3.數(shù)據(jù)流

數(shù)據(jù)流是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在系統(tǒng)內(nèi)傳輸?shù)穆窂健?duì)數(shù)據(jù)流的描述數(shù)據(jù)流描述＝｛數(shù)據(jù)流名，說(shuō)明，數(shù)據(jù)流來(lái)源，數(shù)據(jù)流去向，組成:｛數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)｝，平均流量，頂峰期流量｝數(shù)據(jù)流來(lái)源是說(shuō)明該數(shù)據(jù)流來(lái)自哪個(gè)過(guò)程數(shù)據(jù)流去向是說(shuō)明該數(shù)據(jù)流將到哪個(gè)過(guò)程去平均流量是指在單位時(shí)間〔每天、每周、每月等〕里的傳輸次數(shù)頂峰期流量那么是指在頂峰時(shí)期的數(shù)據(jù)流量2025/7/2036

4.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)停留或保存的地方，也是數(shù)據(jù)流的來(lái)源和去向之一。對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的描述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)描述＝｛數(shù)據(jù)存儲(chǔ)名，說(shuō)明，編號(hào)，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｝流入的數(shù)據(jù)流：指出數(shù)據(jù)來(lái)源流出的數(shù)據(jù)流：指出數(shù)據(jù)去向數(shù)據(jù)量：每次存取多少數(shù)據(jù)，每天〔或每小時(shí)、每周等〕存取幾次等信息存取方法：批處理/聯(lián)機(jī)處理；檢索/更新；順序檢索/隨機(jī)檢索2025/7/2037

5.處理過(guò)程

處理過(guò)程的具體處理邏輯一般用判定表或判定樹(shù)來(lái)描述。數(shù)據(jù)字典中只需要描述處理過(guò)程的說(shuō)明性信息處理過(guò)程說(shuō)明性信息的描述處理過(guò)程描述＝｛處理過(guò)程名，說(shuō)明，輸入:｛數(shù)據(jù)流｝，輸出:｛數(shù)據(jù)流｝，處理:｛簡(jiǎn)要說(shuō)明｝｝簡(jiǎn)要說(shuō)明：主要說(shuō)明該處理過(guò)程的功能及處理要求功能：該處理過(guò)程用來(lái)做什么處理要求：處理頻度要求〔如單位時(shí)間里處理多少事務(wù)，多少數(shù)據(jù)量〕；響應(yīng)時(shí)間要求等處理要求是后面物理設(shè)計(jì)的輸入及性能評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)2025/7/20382025/7/2039“學(xué)號(hào)〞數(shù)據(jù)項(xiàng)：數(shù)據(jù)項(xiàng)：學(xué)號(hào)含義說(shuō)明：唯一標(biāo)識(shí)每個(gè)學(xué)生別名：學(xué)生編號(hào)類(lèi)型：字符型長(zhǎng)度：8取值范圍：00000000至99999999取值含義：前兩位標(biāo)別該學(xué)生所在年級(jí)，后六位按順序編號(hào)與其他數(shù)據(jù)項(xiàng)的邏輯關(guān)系：“學(xué)生〞數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：學(xué)生含義說(shuō)明：是學(xué)籍管理子系統(tǒng)的體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，定義了一個(gè)學(xué)生的有關(guān)信息組成：學(xué)號(hào)，姓名，性別，年齡，所在系，年級(jí)例：學(xué)生學(xué)籍管理子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)字典。2025/7/2040數(shù)據(jù)流“體檢結(jié)果〞：數(shù)據(jù)流：體檢結(jié)果說(shuō)明：學(xué)生參加體格檢查的最終結(jié)果數(shù)據(jù)流來(lái)源：體檢數(shù)據(jù)流去向：批準(zhǔn)組成：……平均流量：……頂峰期流量：……數(shù)據(jù)存儲(chǔ)“學(xué)生登記表〞：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：學(xué)生登記表說(shuō)明：記錄學(xué)生的根本情況流入數(shù)據(jù)流：……流出數(shù)據(jù)流：……組成：……數(shù)據(jù)量：每年3000張存取方式：隨機(jī)存取2025/7/2041處理過(guò)程“分配宿舍〞：處理過(guò)程：分配宿舍說(shuō)明：為所有新生分配學(xué)生宿舍輸入：學(xué)生，宿舍，輸出：宿舍安排處理：在新生報(bào)到后，為所有新生分配學(xué)生宿舍。要求同一間宿舍只能安排同一性別的學(xué)生，同一個(gè)學(xué)生只能安排在一個(gè)宿舍中。每個(gè)學(xué)生的居住面積不小于3平方米。安排新生宿舍其處理時(shí)間應(yīng)不超過(guò)15分鐘。2025/7/20426.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6.3.1概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述6.3.2概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法與步驟6.3.3數(shù)據(jù)抽象與局部視圖設(shè)計(jì)6.3.4視圖的集成2025/7/20436.3.1概念結(jié)構(gòu)什么是概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需求分析階段描述的用戶(hù)應(yīng)用需求是現(xiàn)實(shí)世界的具體需求將需求分析得到的用戶(hù)需求抽象為信息結(jié)構(gòu)即概念模型的過(guò)程就是概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概念結(jié)構(gòu)是各種數(shù)據(jù)模型的共同根底，它比數(shù)據(jù)模型更獨(dú)立于機(jī)器、更抽象，從而更加穩(wěn)定。概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵現(xiàn)實(shí)世界機(jī)器世界信息世界需求分析概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2025/7/2044概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)〔1〕能真實(shí)、充分地反映現(xiàn)實(shí)世界，包括事物和事物之間的聯(lián)系，能滿足用戶(hù)對(duì)數(shù)據(jù)的處理要求。是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的一個(gè)真實(shí)模型?！?〕易于理解，從而可以用它和不熟悉計(jì)算機(jī)的用戶(hù)交換意見(jiàn)，用戶(hù)的積極參與是數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵?！?〕易于更改，當(dāng)應(yīng)用環(huán)境和應(yīng)用要求改變時(shí)，容易對(duì)概念模型修改和擴(kuò)充?！?〕易于向關(guān)系、網(wǎng)狀、層次等各種數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換。描述概念模型的工具

E-R模型2025/7/20456.3.2概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法與步驟設(shè)計(jì)概念結(jié)構(gòu)的四類(lèi)方法自頂向下首先定義全局概念結(jié)構(gòu)的框架，然后逐步細(xì)化自底向上首先定義各局部應(yīng)用的概念結(jié)構(gòu)，然后將它們集成起來(lái)，得到全局概念結(jié)構(gòu)逐步擴(kuò)張首先定義最重要的核心概念結(jié)構(gòu)，然后向外擴(kuò)充，以滾雪球的方式逐步生成其他概念結(jié)構(gòu)，直至總體概念結(jié)構(gòu)混合策略將自頂向下和自底向上相結(jié)合，用自頂向下策略設(shè)計(jì)一個(gè)全局概念結(jié)構(gòu)的框架，以它為骨架集成由自底向上策略中設(shè)計(jì)的各局部概念結(jié)構(gòu)。2025/7/2046自頂向下策略2025/7/2047自底向上策略2025/7/2048逐步擴(kuò)張策略2025/7/2049常用策略自頂向下地進(jìn)行需求分析自底向上地設(shè)計(jì)概念結(jié)構(gòu)自底向上設(shè)計(jì)概念結(jié)構(gòu)的步驟第一步：抽象數(shù)據(jù)并設(shè)計(jì)局部視圖第二步：集成局部視圖，得到全局概念結(jié)構(gòu)2025/7/2050需求分析DFDDD數(shù)據(jù)抽象、局部視圖的設(shè)計(jì)視圖集成返回用戶(hù)征求意見(jiàn)直到滿意為止分E-R圖總E-R圖邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖6.9概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟2025/7/20516.3.3數(shù)據(jù)抽象與局部視圖設(shè)計(jì)概念結(jié)構(gòu)是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的一種抽象從實(shí)際的人、物、事和概念中抽取所關(guān)心的共同特性，忽略非本質(zhì)的細(xì)節(jié)把這些特性用各種概念精確地加以描述這些概念組成了某種模型三種常用的抽象分類(lèi)聚集概括2025/7/20521.分類(lèi)〔Classification〕定義某一類(lèi)概念作為現(xiàn)實(shí)世界中一組對(duì)象的類(lèi)型這些對(duì)象具有某些共同的特性和行為它抽象了對(duì)象值和型之間的“ismemberof〞的語(yǔ)義在E-R模型中，實(shí)體型就是這種抽象例：學(xué)校中，張英是學(xué)生中的一員，具有學(xué)生們的共同特性和行為：在某一班學(xué)習(xí)某專(zhuān)業(yè)，選修某些課程等。學(xué)生張英王萍劉晨趙斌2025/7/20532.聚集〔Aggregation〕定義某一類(lèi)型的組成成分它抽象了對(duì)象內(nèi)部類(lèi)型和成分之間“ispartof〞的語(yǔ)義在E-R模型中假設(shè)干屬性的聚集組成了實(shí)體型，就是這種抽象學(xué)生學(xué)號(hào)姓名專(zhuān)業(yè)班級(jí)2025/7/20543.概括〔Generalization〕定義類(lèi)型之間的一種子集聯(lián)系它抽象了類(lèi)型之間的“issubsetof〞的語(yǔ)義概括有一個(gè)很重要的性質(zhì)：繼承性。子類(lèi)繼承超類(lèi)上定義的所有抽象。學(xué)生本科生研究生2025/7/2055數(shù)據(jù)抽象的用途對(duì)需求分析階段收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)、組織〔聚集〕，形成實(shí)體實(shí)體的屬性，標(biāo)識(shí)實(shí)體的碼確定實(shí)體之間的聯(lián)系類(lèi)型(1:1，1:n，m:n)2025/7/2056局部視圖設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)分E-R圖的步驟:⒈選擇局部應(yīng)用⒉逐一設(shè)計(jì)分E-R圖2025/7/2057選擇局部應(yīng)用需求分析階段，已用多層數(shù)據(jù)流圖和數(shù)據(jù)字典描述了整個(gè)系統(tǒng)。設(shè)計(jì)分E-R圖首先需要根據(jù)系統(tǒng)的具體情況，在多層的數(shù)據(jù)流圖中選擇一個(gè)適當(dāng)層次的數(shù)據(jù)流圖，讓這組圖中每一局部對(duì)應(yīng)一個(gè)局部應(yīng)用，然后以這一層次的數(shù)據(jù)流圖為出發(fā)點(diǎn)，設(shè)計(jì)分E-R圖。通常以中層數(shù)據(jù)流圖作為設(shè)計(jì)分E-R圖的依據(jù)。原因：高層數(shù)據(jù)流圖只能反映系統(tǒng)的概貌中層數(shù)據(jù)流圖能較好地反映系統(tǒng)中各局部應(yīng)用的子系統(tǒng)組成低層數(shù)據(jù)流圖過(guò)細(xì)2025/7/2058例：由于學(xué)籍管理、課程管理等都不太復(fù)雜，因此可以它們?nèi)胧衷O(shè)計(jì)學(xué)生管理子系統(tǒng)的分E-R圖。如果局部應(yīng)用比較復(fù)雜，那么可以從更下層的數(shù)據(jù)流圖入手。2025/7/2059逐一設(shè)計(jì)分E-R圖如何抽象實(shí)體和屬性實(shí)體：現(xiàn)實(shí)世界中一組具有某些共同特性和行為的對(duì)象就可以抽象為一個(gè)實(shí)體。對(duì)象和實(shí)體之間是“ismemberof〞的關(guān)系。例：在學(xué)校環(huán)境中，可把張英、劉晨等對(duì)象抽象為學(xué)生實(shí)體。屬性：對(duì)象類(lèi)型的組成成分可以抽象為實(shí)體的屬性。組成成分與對(duì)象類(lèi)型之間是“ispartof"的關(guān)系。 例：學(xué)號(hào)、姓名、專(zhuān)業(yè)、年級(jí)等可以抽象為學(xué)生實(shí)體的屬性。其中學(xué)號(hào)為標(biāo)識(shí)學(xué)生實(shí)體的碼。2025/7/2060如何區(qū)分實(shí)體和屬性實(shí)體與屬性是相對(duì)而言的。同一事物在一種應(yīng)用環(huán)境中作為“屬性〞，在另一種應(yīng)用環(huán)境中就必須作為“實(shí)體〞。 例：學(xué)校中的系，在某種應(yīng)用環(huán)境中，它只是作為“學(xué)生〞實(shí)體的一個(gè)屬性；而在另一種環(huán)境中，由于需要考慮一個(gè)系的系主任、教師人數(shù)、學(xué)生人數(shù)、辦公地點(diǎn)等，此時(shí)它就需要作為實(shí)體了。一般原那么屬性不能再具有需要描述的性質(zhì)。即屬性必須是不可分的數(shù)據(jù)項(xiàng)，不能再由另一些屬性組成。屬性不能與其他實(shí)體具有聯(lián)系。聯(lián)系只發(fā)生在實(shí)體之間。符合上述兩條特性的事物一般作為屬性對(duì)待。為了簡(jiǎn)化E-R圖的處置，現(xiàn)實(shí)世界中的事物凡能夠作為屬性對(duì)待的，應(yīng)盡量作為屬性。2025/7/2061舉例例1：“學(xué)生〞由學(xué)號(hào)、姓名等屬性進(jìn)一步描述，根據(jù)準(zhǔn)那么１，“學(xué)生〞只能作為實(shí)體，不能作為屬性。例2：職稱(chēng)通常作為教師實(shí)體的屬性，但在涉及住房分配時(shí)，由于分房與職稱(chēng)有關(guān)，也就是說(shuō)職稱(chēng)與住房實(shí)體之間有聯(lián)系，根據(jù)準(zhǔn)那么２，這時(shí)把職稱(chēng)作為實(shí)體來(lái)處理會(huì)更適宜些。2025/7/20626.3.4視圖的集成各個(gè)局部視圖即分E-R圖建立好后，還需要對(duì)它們進(jìn)行合并，集成為一個(gè)整體的數(shù)據(jù)概念結(jié)構(gòu)即總E-R圖。視圖集成的兩種方式一次集成一次集成多個(gè)分E-R圖通常用于局部視圖比較簡(jiǎn)單時(shí)逐步累積式首先集成兩個(gè)局部視圖〔通常是比較關(guān)鍵的兩個(gè)局部視圖〕以后每次將一個(gè)新的局部視圖集成進(jìn)來(lái)2025/7/2063(E-R)1(E-R)2(E-R)3初步E-R基本E-R(E-R)1(E-R)2(E-R)3初步E-R基本E-R(E-R)12圖6.25視圖集成的兩種方式2025/7/2064集成局部E-R圖的步驟1.合并：解決各分E-R圖的沖突，將其合并生成初步的E-R圖。2.修改與重構(gòu)：消除不必要的冗余，生成根本E-R圖。2025/7/2065合并分E-R圖，生成初步E-R圖各分Ｅ－Ｒ圖存在沖突各個(gè)局部應(yīng)用所面向的問(wèn)題不同 由不同的設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì) 各個(gè)分E-R圖之間必定會(huì)存在許多不一致的地方合并分E-R圖的主要工作與關(guān)鍵所在：合理消除各分E-R圖的沖突沖突的種類(lèi)

屬性沖突

命名沖突

結(jié)構(gòu)沖突2025/7/2066屬性沖突兩類(lèi)屬性沖突屬性域沖突：屬性值的類(lèi)型、取值范圍或取值集合不同。 例1:由于學(xué)號(hào)是數(shù)字，因此某些部門(mén)〔即局部應(yīng)用〕將學(xué)號(hào)定義為整數(shù)形式，而由于學(xué)號(hào)不用參與運(yùn)算，因此另一些部門(mén)〔即局部應(yīng)用〕將學(xué)號(hào)定義為字符型形式。 例2:某些部門(mén)〔即局部應(yīng)用〕以出生日期形式表示學(xué)生的年齡，而另一些部門(mén)〔即局部應(yīng)用〕用整數(shù)形式表示學(xué)生的年齡。屬性取值單位沖突 例：學(xué)生的身高，有的以米為單位，有的以厘米為單位，有的以尺為單位。屬性沖突的解決方法通常用討論、協(xié)商等行政手段加以解決2025/7/2067命名沖突兩類(lèi)命名沖突同名異義：不同意義的對(duì)象在不同的局部應(yīng)用中具有相同的名字例：局部應(yīng)用A中將教室稱(chēng)為房間局部應(yīng)用B中將學(xué)生宿舍稱(chēng)為房間異名同義：同一意義的對(duì)象在不同的局部應(yīng)用中具有不同的名字例：有的部門(mén)把教科書(shū)稱(chēng)為課本有的部門(mén)那么把教科書(shū)稱(chēng)為教材命名沖突可能發(fā)生在屬性級(jí)、實(shí)體級(jí)、聯(lián)系級(jí)上。其中屬性的命名沖突更為常見(jiàn)。命名沖突的解決方法通過(guò)討論、協(xié)商等行政手段加以解決2025/7/2068結(jié)構(gòu)沖突三類(lèi)結(jié)構(gòu)沖突(1)同一對(duì)象在不同應(yīng)用中具有不同的抽象例，“課程〞在某一局部應(yīng)用中被當(dāng)作實(shí)體在另一局部應(yīng)用中那么被當(dāng)作屬性解決方法：通常是把屬性變換為實(shí)體或把實(shí)體變換為屬性，使同一對(duì)象具有相同的抽象。變換時(shí)要遵循兩個(gè)準(zhǔn)那么。屬性不能再具有需要描述的性質(zhì)。即屬性必須是不可分的數(shù)據(jù)項(xiàng)，不能再由另一些屬性組成。屬性不能與其他實(shí)體具有聯(lián)系。聯(lián)系只發(fā)生在實(shí)體之間。2025/7/2069同一實(shí)體在不同局部視圖中所包含的屬性不完全相同，或者屬性的排列次序不完全相同。產(chǎn)生原因：不同的局部應(yīng)用關(guān)心的是該實(shí)體的不同側(cè)面。解決方法：使該實(shí)體的屬性取各分E-R圖中屬性的并集，再適當(dāng)設(shè)計(jì)屬性的次序。2025/7/2070學(xué)生學(xué)號(hào)姓名性別平均成績(jī)(a)在局部應(yīng)用A中學(xué)生學(xué)號(hào)姓名出生日期年級(jí)所在系(b)在局部應(yīng)用B中學(xué)生學(xué)號(hào)姓名政治面貌(c)在局部應(yīng)用C中2025/7/2071(d)合并后學(xué)生政治面貌學(xué)號(hào)出生日期年級(jí)所在系平均成績(jī)姓名性別2025/7/2072實(shí)體之間的聯(lián)系在不同局部視圖中呈現(xiàn)不同的類(lèi)型 例1，實(shí)體E1與E2在局部應(yīng)用A中是多對(duì)多聯(lián)系，而在局部應(yīng)用B中是一對(duì)多聯(lián)系 例2，在局部應(yīng)用X中E1與E2發(fā)生聯(lián)系，而在局部應(yīng)用Y中E1、E2、E3三者之間有聯(lián)系。解決方法：根據(jù)應(yīng)用語(yǔ)義對(duì)實(shí)體聯(lián)系的類(lèi)型進(jìn)行綜合或調(diào)整。2025/7/2073例：圖6.27中零件與產(chǎn)品之間存在多對(duì)多的聯(lián)系——“構(gòu)成〞。產(chǎn)品、零件與供給商三者之間還存在多對(duì)多的聯(lián)系——“供給〞，這兩個(gè)聯(lián)系互相不能包含，在合并兩個(gè)分E-R圖時(shí)應(yīng)把它們綜合起來(lái)。產(chǎn)品零件構(gòu)成數(shù)量nm產(chǎn)品零件供應(yīng)數(shù)量nm供應(yīng)商p產(chǎn)品零件供應(yīng)數(shù)量1nm供應(yīng)商p數(shù)量2構(gòu)成nm2025/7/2074消除不必要的冗余，設(shè)計(jì)根本E-R圖所謂冗余的數(shù)據(jù)是指可由根本數(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。冗余數(shù)據(jù)和冗余聯(lián)系容易破壞數(shù)據(jù)庫(kù)的完整性，給數(shù)據(jù)庫(kù)的維護(hù)增加困難，應(yīng)當(dāng)予以消除。消除了冗余后的初步E-R圖稱(chēng)為根本E-R圖。消除冗余主要采用分析方法。

消除冗余可采用規(guī)范化理論。以數(shù)據(jù)字典和數(shù)據(jù)流圖為依據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)字典中關(guān)于數(shù)據(jù)項(xiàng)之間邏輯關(guān)系的說(shuō)明來(lái)消除冗余。函數(shù)依賴(lài)的概念提供了消除冗余聯(lián)系的形式化工具。2025/7/2075例如：其中Q3=Q1×Q2，Q4=∑Q5產(chǎn)品構(gòu)成nm使用用量Q3零件零件數(shù)Q1消耗存放量Q5材料存放mnn1存放量Q4產(chǎn)品mm倉(cāng)庫(kù)n冗余冗余圖6.28消除冗余并不是所有的冗余數(shù)據(jù)和冗余聯(lián)系都必須加以消除。如消除那么查詢(xún)效率降低，可通過(guò)定義完整性約束條件保證數(shù)據(jù)一致性mnn耗用量Q22025/7/2076概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小結(jié)什么是概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)現(xiàn)實(shí)世界機(jī)器世界信息世界需求分析概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的步驟抽象數(shù)據(jù)并設(shè)計(jì)局部視圖集成局部視圖，得到全局概念結(jié)構(gòu)驗(yàn)證整體概念結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)抽象分類(lèi)聚集概括2025/7/2077設(shè)計(jì)局部視圖⒈選擇局部應(yīng)用⒉逐一設(shè)計(jì)分E-R圖標(biāo)定局部應(yīng)用中的實(shí)體、屬性、碼，實(shí)體間的聯(lián)系用E-R圖描述出來(lái)集成局部視圖1.合并分E-R圖，生成初步E-R圖消除沖突：屬性沖突命名沖突結(jié)構(gòu)沖突2.修改與重構(gòu)消除不必要的冗余，設(shè)計(jì)生成根本E-R圖分析方法標(biāo)準(zhǔn)化理論2025/7/20786.4邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的任務(wù)概念結(jié)構(gòu)是各種數(shù)據(jù)模型的共同根底為了能夠用某一DBMS實(shí)現(xiàn)用戶(hù)需求，還必須將概念結(jié)構(gòu)進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型，這正是數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所要完成的任務(wù)。2025/7/2079邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的步驟將概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為一般的關(guān)系、網(wǎng)狀、層次模型將轉(zhuǎn)化來(lái)的關(guān)系、網(wǎng)狀、層次模型向特定DBMS支持下的數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換對(duì)數(shù)據(jù)模型進(jìn)行優(yōu)化2025/7/2080概念模型根本E-R圖一般數(shù)據(jù)模型關(guān)系、網(wǎng)狀、層次特定的DBMS支持下的數(shù)據(jù)模型優(yōu)化的數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換規(guī)那么DBMS的特點(diǎn)和限制優(yōu)化方法圖6.31邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的三個(gè)步驟2025/7/20816.4.1E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換6.4.2數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化6.4.3設(shè)計(jì)用戶(hù)子模式

邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2025/7/20826.4.1E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換內(nèi)容E-R圖由實(shí)體、實(shí)體的屬性和實(shí)體之間的聯(lián)系三個(gè)要素組成關(guān)系模型的邏輯結(jié)構(gòu)是一組關(guān)系模式的集合將E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型：將實(shí)體、實(shí)體的屬性和實(shí)體間的聯(lián)系轉(zhuǎn)化為關(guān)系模式。轉(zhuǎn)換原那么一個(gè)實(shí)體型轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立關(guān)系模式；一個(gè)1：1聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立關(guān)系模式，也可以與任意一端對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式合并；一個(gè)1：n聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立關(guān)系模式，也可以與n端對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式合并；一個(gè)m：n聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立關(guān)系模式；三個(gè)或三個(gè)以上實(shí)體間的一個(gè)多元聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式；具有相同碼的關(guān)系模式可合并。2025/7/2083⒈一個(gè)實(shí)體型轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式。關(guān)系的屬性：實(shí)體型的屬性關(guān)系的碼：實(shí)體型的碼部門(mén)屬于職工領(lǐng)導(dǎo)天數(shù)參加負(fù)責(zé)產(chǎn)品供給商供給供給量零件111nn11mmnp部門(mén)職工產(chǎn)品供給商零件2025/7/20842.一個(gè)1：1聯(lián)系：轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式關(guān)系的屬性：與該聯(lián)系相連的各實(shí)體的碼以及聯(lián)系本身的屬性關(guān)系的候選碼：每個(gè)實(shí)體的碼均是該關(guān)系的候選碼與某一端對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式合并合并后關(guān)系的屬性：參加對(duì)應(yīng)關(guān)系的碼和聯(lián)系本身的屬性合并后關(guān)系的碼：不變部門(mén)屬于職工領(lǐng)導(dǎo)天數(shù)參加負(fù)責(zé)產(chǎn)品供給商供給供給量零件111nn11mmnp領(lǐng)導(dǎo)負(fù)責(zé)2025/7/2085例：將教師和班級(jí)間的1:1“管理〞聯(lián)系轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式：〔1〕轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式： 管理〔教師號(hào)，班級(jí)號(hào)〕或 管理〔教師號(hào)，班級(jí)號(hào)〕〔2〕“管理〞聯(lián)系與班級(jí)關(guān)系模式合并，那么只需在班級(jí)關(guān)系中參加教師關(guān)系的碼，即教師號(hào)： 班級(jí)：〔班級(jí)號(hào)，學(xué)生人數(shù)，教師號(hào)〕〔3〕“管理〞聯(lián)系與教師關(guān)系模式合并，那么只需在教師關(guān)系中參加班級(jí)關(guān)系的碼，即班級(jí)號(hào)： 教師：〔教師號(hào)，姓名，性別，職稱(chēng)，班級(jí)號(hào)，是否為優(yōu)秀班主任〕2025/7/2086注意：從理論上講，1:1聯(lián)系可以與任意一端對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式合并。但在一些情況下，與不同的關(guān)系模式合并效率會(huì)大不一樣。因此究竟應(yīng)該與哪端的關(guān)系模式合并需要依應(yīng)用的具體情況而定。由于連接操作是最費(fèi)時(shí)的操作，所以一般應(yīng)以盡量減少連接操作為目標(biāo)。例如，如果經(jīng)常要查詢(xún)某個(gè)班級(jí)的班主任姓名，那么將管理聯(lián)系與教師關(guān)系合并更好些。2025/7/20873.一個(gè)1：n聯(lián)系：轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式關(guān)系的屬性：與該聯(lián)系相連的各實(shí)體的碼以及聯(lián)系本身的屬性關(guān)系的候選碼：n端實(shí)體的碼與n端對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式合并〔可減少關(guān)系個(gè)數(shù)，常采用該方法〕合并后關(guān)系的屬性：在n端關(guān)系中參加1端關(guān)系的碼和聯(lián)系本身的屬性合并后關(guān)系的碼：不變部門(mén)屬于職工領(lǐng)導(dǎo)天數(shù)參加負(fù)責(zé)產(chǎn)品供給商供給供給量零件111nn11mmnp屬于2025/7/2088例：學(xué)生和班級(jí)間的1:n“組成〞聯(lián)系，將其轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式：1)使其成為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式：組成〔學(xué)號(hào)，班級(jí)號(hào)〕2)將其學(xué)生關(guān)系模式合并： 學(xué)生〔學(xué)號(hào)，姓名，出生日期，所在系，年級(jí)，班級(jí)號(hào)，平均成績(jī)〕2025/7/20894.一個(gè)m：n聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式。關(guān)系的屬性：與該聯(lián)系相連的各實(shí)體的碼以及聯(lián)系本身的屬性關(guān)系的候選碼：各實(shí)體碼的組合部門(mén)屬于職工領(lǐng)導(dǎo)天數(shù)參加負(fù)責(zé)產(chǎn)品供給商供給供給量零件111nn11mmnp參加例，“選修〞聯(lián)系是一個(gè)m:n聯(lián)系，可以將它轉(zhuǎn)換為如下關(guān)系模式，其中學(xué)號(hào)與課程號(hào)為關(guān)系的組合碼：選修〔學(xué)號(hào)，課程號(hào)，成績(jī)〕2025/7/20905.三個(gè)或三個(gè)以上實(shí)體間的一個(gè)多元聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式。關(guān)系的屬性：與該多元聯(lián)系相連的各實(shí)體的碼以及聯(lián)系本身的屬性關(guān)系的碼：各實(shí)體碼的組合 例，教師、課程和教材之間的一個(gè)三元“講授〞聯(lián)系，可以將它轉(zhuǎn)換為如下關(guān)系模式，其中課程號(hào)、教師號(hào)和書(shū)號(hào)為關(guān)系的組合碼：講授〔課程號(hào)，教師號(hào)，書(shū)號(hào)〕部門(mén)屬于職工領(lǐng)導(dǎo)天數(shù)參加負(fù)責(zé)產(chǎn)品供給商供給供給量零件111nn11mmnp供給2025/7/20916.具有相同碼的關(guān)系模式可合并。目的：減少系統(tǒng)中的關(guān)系個(gè)數(shù)。合并方法：將其中一個(gè)關(guān)系模式的全部屬性參加到另一個(gè)關(guān)系模式中，然后去掉其中的同義屬性〔可能同名也可能不同名〕，并適當(dāng)調(diào)整屬性的次序。例，學(xué)生和宿舍間的“居住〞關(guān)系模式：居住〔學(xué)號(hào)，宿舍號(hào)〕學(xué)生關(guān)系模式：學(xué)生〔學(xué)號(hào)，姓名，出生日期，所在系，年級(jí)，班級(jí)號(hào)，平均成績(jī)〕都以學(xué)號(hào)為碼，可以將它們合并為一個(gè)關(guān)系模式：學(xué)生〔學(xué)號(hào)，姓名，出生日期，所在系，年級(jí)，班級(jí)號(hào)，宿舍號(hào)，平均成績(jī)〕2025/7/2092部門(mén)屬于職工領(lǐng)導(dǎo)天數(shù)參加負(fù)責(zé)產(chǎn)品供應(yīng)商供應(yīng)供應(yīng)量零件111nn11mmnp部門(mén)〔部門(mén)號(hào)，部門(mén)名，經(jīng)理的職工號(hào)，……〕實(shí)體“部門(mén)〞、聯(lián)系“領(lǐng)導(dǎo)〞職工〔職工號(hào)，部門(mén)號(hào)，職工名，職務(wù)，……〕實(shí)體“職工〞、聯(lián)系“屬于〞產(chǎn)品〔產(chǎn)品號(hào)，產(chǎn)品名，產(chǎn)品組長(zhǎng)的職工號(hào)，……〕實(shí)體“產(chǎn)品〞、聯(lián)系“負(fù)責(zé)〞供給商〔供給商號(hào)，姓名，……〕實(shí)體“供給商〞零件〔零件號(hào)，零件名，……〕實(shí)體“零件〞職工工件〔職工號(hào)，產(chǎn)品號(hào)，工作天數(shù)，……〕聯(lián)系“參加〞供給〔產(chǎn)品號(hào)，供給商號(hào)，零件號(hào)，供給量〕聯(lián)系“供給〞2025/7/20936.4.2數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯設(shè)計(jì)的結(jié)果不是唯一的。得到初步數(shù)據(jù)模型后，還應(yīng)該適當(dāng)?shù)匦薷?、調(diào)整數(shù)據(jù)模型的結(jié)構(gòu)，以進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)的性能，這就是數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化。關(guān)系數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化通常以標(biāo)準(zhǔn)化理論為指導(dǎo)。2025/7/2094優(yōu)化數(shù)據(jù)模型的方法確定數(shù)據(jù)依賴(lài)對(duì)于各個(gè)關(guān)系模式之間的數(shù)據(jù)依賴(lài)進(jìn)行極小化處理，消除冗余的聯(lián)系。按照數(shù)據(jù)依賴(lài)的理論對(duì)關(guān)系模式逐一進(jìn)行分析，考查是否存在局部函數(shù)依賴(lài)、傳遞函數(shù)依賴(lài)、多值依賴(lài)等，確定各關(guān)系模式分別屬于第幾范式。按照需求分析階段得到的各種應(yīng)用對(duì)數(shù)據(jù)處理的要求，分析對(duì)于這樣的應(yīng)用環(huán)境這些模式是否適宜，確定是否要對(duì)它們進(jìn)行合并或分解。按照需求分析階段得到的各種應(yīng)用對(duì)數(shù)據(jù)處理的要求，對(duì)關(guān)系模式進(jìn)行必要的分解，以提高數(shù)據(jù)操作的效率和存儲(chǔ)空間的利用率。2025/7/20951.確定數(shù)據(jù)依賴(lài)按需求分析階段所得到的語(yǔ)義，分別寫(xiě)出每個(gè)關(guān)系模式內(nèi)部各屬性之間的數(shù)據(jù)依賴(lài)以及不同關(guān)系模式屬性之間數(shù)據(jù)依賴(lài)。2.對(duì)于各個(gè)關(guān)系模式之間的數(shù)據(jù)依賴(lài)進(jìn)行極小化處理，消除冗余的聯(lián)系。具體方法為：分析方法和標(biāo)準(zhǔn)化理論。2025/7/2096并不是標(biāo)準(zhǔn)化程度越高的關(guān)系就越優(yōu)。當(dāng)一個(gè)應(yīng)用的查詢(xún)中經(jīng)常涉及到兩個(gè)或多個(gè)關(guān)系模式的屬性時(shí)，系統(tǒng)必須經(jīng)常地進(jìn)行聯(lián)接運(yùn)算，而聯(lián)系運(yùn)算的代價(jià)是相當(dāng)高的，可以說(shuō)關(guān)系模型低效的主要原因就是做聯(lián)接運(yùn)算引起的，因此在這種情況下，第二范式甚至第一范式也許是最好的。非BCNF的關(guān)系模式雖然從理論上分析會(huì)存在不同程度的更新異常，但如果在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)此關(guān)系模式只是查詢(xún)，并不執(zhí)行更新操作，那么就不會(huì)產(chǎn)生實(shí)際影響。對(duì)于一個(gè)具體應(yīng)用來(lái)說(shuō)，到底標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)行到什么程度，需要權(quán)衡響應(yīng)時(shí)間和潛在問(wèn)題兩者的利弊才能決定。一般說(shuō)來(lái)，第三范式就足夠了。2025/7/2097例：在關(guān)系模式：學(xué)生成績(jī)單(學(xué)號(hào),英語(yǔ),數(shù)學(xué),語(yǔ)文,平均成績(jī))中存在以下函數(shù)依賴(lài)：學(xué)號(hào)→英語(yǔ)學(xué)號(hào)→數(shù)學(xué)學(xué)號(hào)→語(yǔ)文學(xué)號(hào)→平均成績(jī) (英語(yǔ),數(shù)學(xué),語(yǔ)文)→平均成績(jī)顯然有：學(xué)號(hào)→(英語(yǔ),數(shù)學(xué),語(yǔ)文) 因此該關(guān)系模式中存在傳遞函數(shù)信賴(lài)，是2NF關(guān)系。雖然平均成績(jī)可以由其他屬性推算出來(lái)，但如果應(yīng)用中需要經(jīng)常查詢(xún)學(xué)生的平均成績(jī)，為提高效率，我們?nèi)匀豢杀４嬖撊哂鄶?shù)據(jù)，對(duì)關(guān)系模式不再做進(jìn)一步分解。2025/7/20985.對(duì)關(guān)系模式進(jìn)行必要的分解，以提高數(shù)據(jù)操作的效率和存儲(chǔ)空間的利用率。常用分解方法：水平分解、垂直分解水平分解什么是水平分解把(根本)關(guān)系的元組分為假設(shè)干子集合，定義每個(gè)子集合為一個(gè)子關(guān)系，以提高系統(tǒng)的效率。水平分解的適用范圍滿足“80/20原那么〞的應(yīng)用并發(fā)事務(wù)經(jīng)常存取不相交的數(shù)據(jù)2025/7/2099滿足“80/20原那么〞的應(yīng)用80/20原那么：一個(gè)大關(guān)系中，經(jīng)常被使用的數(shù)據(jù)只是關(guān)系的一局部，約20%把經(jīng)常使用的數(shù)據(jù)分解出來(lái)，形成一個(gè)子關(guān)系，可以減少查詢(xún)的數(shù)據(jù)量。并發(fā)事務(wù)經(jīng)常存取不相交的數(shù)據(jù)如果關(guān)系R上具有n個(gè)事務(wù)，而且多數(shù)事務(wù)存取的數(shù)據(jù)不相交，那么R可分解為少于或等于n個(gè)子關(guān)系，使每個(gè)事務(wù)存取的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)一個(gè)關(guān)系。例如：將各個(gè)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的成績(jī)單獨(dú)存放2025/7/20100垂直分解什么是垂直分解把關(guān)系模式R的屬性分解為假設(shè)干子集合，形成假設(shè)干子關(guān)系模式。垂直分解的原那么經(jīng)常在一起使用的屬性從R中分解出來(lái)形成一個(gè)子關(guān)系模式。垂直分解的優(yōu)點(diǎn)可以提高某些事務(wù)的效率垂直分解的缺點(diǎn)可能使另一些事務(wù)不得不執(zhí)行連接操作，從而降低了效率。垂直分解的適用范圍取決于分解后R上的所有事務(wù)的總效率是否得到了提高。進(jìn)行垂直分解的方法簡(jiǎn)單情況：直觀分解例如：將班班長(zhǎng)的信息單獨(dú)存放2025/7/201016.4.3設(shè)計(jì)用戶(hù)子模式定義數(shù)據(jù)庫(kù)模式主要是從系統(tǒng)的時(shí)間效率、空間效率、易維護(hù)等角度出發(fā)。定義用戶(hù)外模式時(shí)應(yīng)該更注重考慮用戶(hù)的習(xí)慣與方便。包括三個(gè)方面：使用更符合用戶(hù)習(xí)慣的別名可以對(duì)不同級(jí)別的用戶(hù)定義不同的View，以保證系統(tǒng)的平安性簡(jiǎn)化用戶(hù)對(duì)系統(tǒng)的使用

2025/7/20102(1)使用更符合用戶(hù)習(xí)慣的別名合并各分E-R圖曾做了消除命名沖突的工作，以使數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中同一關(guān)系和屬性具有唯一的名字。這在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)整體結(jié)構(gòu)時(shí)是非常必要的。但對(duì)于某些局部應(yīng)用，由于改用了不符合用戶(hù)習(xí)慣的屬性名，可能會(huì)使他們感到不方便。因此在設(shè)計(jì)用戶(hù)的子模式時(shí)可以重新定義某些屬性名，使其與用戶(hù)習(xí)慣一致。例：負(fù)責(zé)學(xué)籍管理的用戶(hù)習(xí)慣于稱(chēng)教師模式的職工號(hào)為教師編號(hào)，因此可以定義視圖，在視圖中職工號(hào)重定義為教師編號(hào)。2025/7/20103(2)針對(duì)不同級(jí)別的用戶(hù)定義不同的外模式，以滿足系統(tǒng)對(duì)平安性的要求。例：教師關(guān)系模式包括職工號(hào)、姓名、性別、出生日期、婚姻狀況、學(xué)歷、學(xué)位、政治面貌、職稱(chēng)、職務(wù)、工資、工齡、教學(xué)效果等屬性。學(xué)籍管理應(yīng)用只能查詢(xún)教師的職工號(hào)、姓名、性別、職稱(chēng)數(shù)據(jù)；課程管理應(yīng)用只能查詢(xún)教師的職工號(hào)、姓名、性別、學(xué)歷、學(xué)位、職稱(chēng)、教學(xué)效果數(shù)據(jù)；教師管理應(yīng)用那么可以查詢(xún)教師的全部數(shù)據(jù)。2025/7/20104定義兩個(gè)外模式：教師_學(xué)籍管理(職工號(hào)，姓名，性別，職稱(chēng))教師_課程管理(工號(hào)，姓名，性別，學(xué)歷，學(xué)位，職稱(chēng)，教學(xué)效果)授權(quán)學(xué)籍管理應(yīng)用只能訪問(wèn)教師_學(xué)籍管理視圖授權(quán)課程管理應(yīng)用只能訪問(wèn)教師_課程管理視圖授權(quán)教師管理應(yīng)用能訪問(wèn)教師表這樣就可以防止用戶(hù)非法訪問(wèn)本來(lái)不允許他們查詢(xún)的數(shù)據(jù)，保證了系統(tǒng)的平安性。2025/7/20105(3)簡(jiǎn)化用戶(hù)對(duì)系統(tǒng)的使用如果某些局部應(yīng)用中經(jīng)常要使用某些很復(fù)雜的查詢(xún)，為了方便用戶(hù)，可以將這些復(fù)雜查詢(xún)定義為視圖。2025/7/201066.5數(shù)據(jù)庫(kù)的物理設(shè)計(jì)什么是數(shù)據(jù)庫(kù)的物理設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)在物理設(shè)備上的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)與存取方法稱(chēng)為數(shù)據(jù)庫(kù)的物理結(jié)構(gòu)，它依賴(lài)于給定的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。為一個(gè)給定的邏輯數(shù)據(jù)模型選取一個(gè)最適合應(yīng)用環(huán)境的物理結(jié)構(gòu)的過(guò)程，就是數(shù)據(jù)庫(kù)的物理設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)的步驟確定數(shù)據(jù)庫(kù)的物理結(jié)構(gòu)對(duì)物理結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)的重點(diǎn)是時(shí)間和空間效率如果評(píng)價(jià)結(jié)果滿足原設(shè)計(jì)要求那么可進(jìn)入到物理實(shí)施階段，否那么，就需要重新設(shè)計(jì)或修改物理結(jié)構(gòu)，有時(shí)甚至要返回邏輯設(shè)計(jì)階段修改數(shù)據(jù)模型。2025/7/201076.5.1數(shù)據(jù)庫(kù)的物理設(shè)計(jì)的內(nèi)容和方法6.5.2關(guān)系模式存取方法選擇6.5.3確定數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)6.5.4評(píng)價(jià)物理結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)的物理設(shè)計(jì)2025/7/201086.5.1數(shù)據(jù)庫(kù)的物理設(shè)計(jì)的內(nèi)容和方法設(shè)計(jì)物理數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)備工作

1.充分了解應(yīng)用環(huán)境，詳細(xì)分析要運(yùn)行的事務(wù)，以獲得選擇物理數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)所需參數(shù)

2.充分了解所用RDBMS的內(nèi)部特征，特別是系統(tǒng)提供的存取方法和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)2025/7/201096.5.2關(guān)系模式存取方式選擇數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是多用戶(hù)共享的系統(tǒng)，對(duì)同一個(gè)關(guān)系要建立多條存取路徑才能滿足多用戶(hù)的多種應(yīng)用要求。物理設(shè)計(jì)的第一個(gè)任務(wù)就是要確定選擇哪些存取方法，即建立哪些存取路徑。DBMS常用存取方法索引方法，目前主要是B+樹(shù)索引方法聚簇〔Cluster〕方法HASH方法2025/7/20110如果一個(gè)〔組〕屬性經(jīng)常作為查詢(xún)條件，可以考慮建立索引〔組合索引〕。如果一個(gè)〔組〕屬性經(jīng)常使用聚集函數(shù)，可以考慮建立索引。如果一個(gè)〔組〕屬性經(jīng)常作為連接條件，可以考慮建立索引。2025/7/20111HASH方法是用HASH函數(shù)存儲(chǔ)和存取關(guān)系記錄的方法。指定屬性A作為HASH碼，關(guān)系記錄的存儲(chǔ)地址由HASH(a)決定。關(guān)系屬性主要用于連接條件或相等比較條件中，關(guān)系大小可預(yù)知且不變，DBMS支持動(dòng)態(tài)HASH存取方式。2025/7/20