1、第六章 數(shù)據(jù)庫設計,本章主要內容和學習要求,數(shù)據(jù)庫設計概述（了解） 數(shù)據(jù)庫設計的全過程（領會） ER模型 （綜合應用） ER模型到關系模型的轉換 （綜合應用） ER模型實例分析 （理解） 小結,學習目標,了解數(shù)據(jù)庫設計的特點 理解數(shù)據(jù)庫設計的全過程 掌握需求分析的任務和方法 掌握概念結構設計的方法,6.1 數(shù)據(jù)庫設計概述,一、軟件工程與軟件生存期 軟件工程：用工程化的方法與理論來指導軟件開發(fā)的過程，以提高軟件質量和開發(fā)效率，降低開發(fā)成本 。 軟件危機 軟件神話 軟件生存期：從軟件的規(guī)劃、研制、實現(xiàn)、投入運行后的維護，直到它被新的軟件所取代而停止使用的整個期間。 規(guī)劃階段 需求分析階段 設計階段

2、 編碼階段 測試階段 運行維護階段,6.1 數(shù)據(jù)庫設計概述,二、數(shù)據(jù)庫工程與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)生存期 數(shù)據(jù)庫工程：以數(shù)據(jù)庫為基礎的軟件系統(tǒng)，屬于軟件工程，但有所區(qū)別。 數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)設計 與之相關的應用軟件設計 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)生存期：數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)從開始規(guī)劃、設計、實現(xiàn)、維護到最后被新的系統(tǒng)取代而停止使用的整個期間。 定義：規(guī)劃、需求分析 設計：概念、邏輯、物理 實現(xiàn)與運行,6.1 數(shù)據(jù)庫設計概述,二、數(shù)據(jù)庫工程與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)生存期 規(guī)劃階段：一個單位、企業(yè)的信息化規(guī)劃 需求分析階段：綜合各個用戶的應用需求 概念設計階段：形成獨立于機器特點，獨立于各個DBMS產(chǎn)品的概念模式(E-R圖) 邏輯設計階段：E-R

3、圖轉換成具體DBMS支持的數(shù)據(jù)模型，形成數(shù)據(jù)的外模式 物理設計階段：根據(jù)DBMS特點和處理的需要，進行物理存儲安排，建立索引，形成數(shù)據(jù)庫內模式。,軟件生存期,數(shù)據(jù)庫生存期,6.2 規(guī)劃與需求分析,6.2.1 數(shù)據(jù)庫規(guī)劃 目標：信息化的程度 人 管理規(guī)范化 軟件與硬件條件 規(guī)劃階段的三個步驟 系統(tǒng)調查： 對企業(yè)組織作全面的調查，畫出組織層次圖，以了解企業(yè)的組織結構 可行性分析 從技術、經(jīng)濟、效益、法律等族方面對建立數(shù)據(jù)庫的可行性進行分析；寫出可行性分析報告；組織專家進行討論其可行性 確定數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的總目標和制定項目開發(fā)計劃,6.2.2 需求分析,1、目標：分析用戶的需要與要求 充分了解原系統(tǒng)的工

4、作概況 明確用戶的各種需求 確定新系統(tǒng)的功能。 考慮今后可能的擴充和改變 2、需求分析的重點 信息要求 處理要求 安全性與完整性要求。,6.2.2 需求分析,3、需求分析的難點 用戶無法準確地表達自己的需求 所提出的需求往往不斷地變化； 設計人員缺少用戶的專業(yè)知識，不易理解用戶的真正需求，甚至誤解用戶的需求； 新的硬、軟件技術的出現(xiàn)也會使用戶需求發(fā)生變化 4、需求分析的方法： 調查研究 分析表達,6.2.2 需求分析,5、調查研究 步驟 (1)調查組織機構情況：包括組織部門的組成情況和職責等。 (2)調查各部門的業(yè)務活動情況，包括各個部門輸入和使用什么數(shù)據(jù)、如何加工處理這些數(shù)據(jù)、輸出什么信息、

5、輸出到什么部門、輸出結果的格式是什么等。 (3)協(xié)助用戶明確對新系統(tǒng)的各種要求，包括信息要求、處理要求、完全性與完整性要求。 (4)確定新系統(tǒng)的邊界：人機完成的功能分解。,6.2.2 需求分析,6、常用調查方法 跟班作業(yè)：通過親身參加業(yè)務工作了解業(yè)務活動的情況。 開調查會：通過與用戶座談來了解業(yè)務活動情況及用戶需求。 請專人介紹。 詢問：對某些調查中的問題，可以找專人詢問。 設計調查表請用戶填寫。 查閱記錄：查閱與原系統(tǒng)有關的數(shù)據(jù)記錄,6.2.2 需求分析,7、分析和表達用戶需求 SA (Structured Analysis) 方法：自頂向下從最上層系統(tǒng)組織機構入手，采用逐層分解的方式分析系

6、統(tǒng)，并用數(shù)據(jù)流圖和數(shù)據(jù)字典描述系統(tǒng)。 SA方法的具體步驟 根據(jù)調查分析，得到如下所示的系統(tǒng)高層抽象圖,6.2.2 需求分析,分解處理功能和數(shù)據(jù)：逐步分解形成若干層次的數(shù)據(jù)流圖，數(shù)據(jù)流圖表達了數(shù)據(jù)和處理過程的關系；數(shù)據(jù)用數(shù)據(jù)字典來描述。 用戶評審并認可 8、需求分析工作 分析用戶活動產(chǎn)生，產(chǎn)生業(yè)務流程圖 確定系統(tǒng)范圍，產(chǎn)生系統(tǒng)范圍圖 分析用戶活動涉及的數(shù)據(jù)，產(chǎn)生數(shù)據(jù)流圖 分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)，產(chǎn)生數(shù)據(jù)字典,6.2.3 數(shù)據(jù)字典,數(shù)據(jù)字典：各類數(shù)據(jù)描述的集合 數(shù)據(jù)項：是不可再分的數(shù)據(jù)單位。對數(shù)據(jù)項的描述數(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)項的邏輯關系 數(shù)據(jù)結構：反

7、映了數(shù)據(jù)之間的組合關系。數(shù)據(jù)結構描述數(shù)據(jù)結構名,含義說明,組成:數(shù)據(jù)項或數(shù)據(jù)結構 數(shù)據(jù)流：是數(shù)據(jù)結構在系統(tǒng)內傳輸?shù)穆窂?。?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)結構, 平均流量,高峰期流量 數(shù)據(jù)存儲：是數(shù)據(jù)結構的停留或保存處，也是數(shù)據(jù)流的來源和去向之一。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)結構,數(shù)據(jù)量,存取方式 處理過程：描述處理過程的說明性信息。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,6.2.3 數(shù)據(jù)字典,例：學生學籍管理子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)字典。 數(shù)據(jù)項以學號為例： 數(shù)據(jù)項：學號 含義說明：唯一標識每個

8、學生 別名：學生編號 類型：字符型 長度： 8 取值范圍：00000000至99999999 取值含義：前兩位標別該學生所在年級，后六位按順序編號 數(shù)據(jù)結構以學生為例 數(shù)據(jù)結構：學生 含義說明：定義了一個學生的有關信息 組成：學號，姓名，性別，年齡，所在系，年級,6.2.3 數(shù)據(jù)字典,數(shù)據(jù)流以體檢結果為例 數(shù)據(jù)流：體檢結果 說明：學生參加體格檢查的最終結果 數(shù)據(jù)流來源：體檢 數(shù)據(jù)流去向：批準 組成： 平均流量： 高峰期流量： 數(shù)據(jù)存儲以學生登記表為例 數(shù)據(jù)存儲：學生登記表 說明：記錄學生的基本情況 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：隨機存取,6.2.3 數(shù)據(jù)

9、字典,處理過程以分配宿舍為例 處理過程：分配宿舍 說明：為所有新生分配學生宿舍 輸入：學生，宿舍， 輸出：宿舍安排 處理：在新生報到后，為所有新生分配學生宿舍。要求同一間宿舍只能安排同一性別的學生，同一個學生只能安排在一個宿舍中。安排新生宿舍其處理時間應不超過15分鐘。,6.3 概念設計,一、概念結構 1、目標:在數(shù)求分析的基礎上完成概念模式設計 2、為什么需要概念設計 準確反映用戶需求 獨立于DBMS 3、概念結構的特點 真實充分反映現(xiàn)實世界及其聯(lián)系，現(xiàn)實世界的真實模型 易于用戶理解 易于修改 易于轉化為邏輯模式,6.3 概念設計,二、概念設計的主要步驟與方法 局部概念模式 針對每個用戶(類

10、)的需求，進行數(shù)據(jù)抽象 常用方法是聚集與概括 局部概念模式綜合成全局概念模式 局部模式的綜合 調整、修改與協(xié)調 評審 用戶評審 DBA評審 常用方法：ER方法。,三、數(shù)據(jù)抽象 數(shù)據(jù)抽象：抽象是從實際事物中抽取所關心的共同特性，忽略非本質的細節(jié)，并把這些特性用各種概念精確地加以描述。一般有三種常用抽象： 分類：具有某些共同的特性和行為的對象，“is member of” ，在E-R模型中，實體型就是這種抽象。 聚集：定義某一類型的組成成分。它抽象了對象內部類型和成分之間“is part of”的語義。 概括：定義類型之間的一種子集聯(lián)系。它抽象了類型之間的“is subset of”的語義。概括具

11、有繼承性：子類繼承超類上定義的所有抽象。 E-R模型中用雙豎邊的矩形框表示子類，用直線加小圓圈表示超類-子類的聯(lián)系。,6.3 概念設計,6.3.4 局部ER模型,一、ER模型 實體聯(lián)系模型(1976) ER模型的基本元素 實體：可以區(qū)別的客觀事物 需求描述中出現(xiàn)的主要名詞,ER模型圖例,聯(lián)系：實體之間存在的關系 需求描述中的動詞 一個實體可能涉及多個聯(lián)系,屬性：實體中的某一特性 實體標識符，只有一個 值域：屬性的取值范圍 聯(lián)系的屬性：描述聯(lián)系的特征,實例：老師學生,二、屬性的分類,1、基本屬性和復合屬性（可否再分）,2、單值屬性和多值屬性（對一個實體對象是否只能取一個值） 多值屬性用雙框表示 多值屬性可以轉化,二、 屬性的分類,多值屬性