数据库原理与应用 SQL Server 2005 教学课件 ppt 作者 廖瑞华 1_第10章　数据库设计

1、数据库原理与应用（SQL Server 2005）,廖瑞华 主编,第10章 数据库设计,第10章 数据库设计,1. 数据库设计的步骤 2. 概念结构设计 3. 逻辑结构设计 4. 物理设计与实施 10.1 数据库设计概述 10.2 数据库规划 10.3 需求分析 10.4 概念结构设计 10.5 逻辑结构设计 10.6 物理结构设计 10.7 数据库行为设计 10.8 数据库的实施和维护,第10章 数据库设计,10.9 本章小结 10.10 习题,1. 数据库设计的步骤,2. 概念结构设计,3. 逻辑结构设计,4. 物理设计与实施,10.1 数据库设计概述,10.1.1 数据库设计的特点 1. 数据库设计是硬件、软件和干件的结合 2. 数据库设计应该和应用系统设计相结合,10.1 数据库设计概述,图10-1 数据库设计全过程,10.1.2 数据库设计方法,10.1 数据库设计概述,10.1.3 数据库设计的基本步骤 1) 数据库规划：进行建立数据库的必要性和可行性研究，确定数据库系统在组织中和信息系统中的地位，以及各个数据库之间的关系，确定数据库设计的进度，明确人员分工并写出可行性研究

2、报告。 2) 需求分析：收集数据库所有用户的信息和处理要求，加以规范和分析，确保用户目标的一致性。 3) 概念结构设计：对需求分析的结果进行综合、归纳，最终形成一个独立于具体的DBMS的概念模型。 4) 逻辑结构设计：将概念结构设计的结果转换为某个具体的DBMS支持的数据模型，并对其进行优化。 5) 物理设计：为逻辑结构设计的结果选取一个最适合应用环境的数据库物理结构。,10.1 数据库设计概述,6) 数据库实施与运行维护：根据物理设计的结果产生一个具体的数据库和应用程序，并把原始数据库载入数据库；收集并记录系统运行状况的数据，用以评价数据库系统的性能，调整或扩充数据库系统的功能。,10.2 数据库规划,10.3 需求分析,10.3.1 需求分析的任务 10.3.2 调查 1) 调查组织结构情况。 2) 调查各部门的业务活动情况。 3) 协助用户明确对新系统的各种需求。 4) 确定新系统的边界。 1) 请专人介绍或找专人询问。 2) 跟班作业。 3) 开调查会，设计调查表。 4) 查阅与原系统相关的数据记录。,10.3 需求分析,1) 一个大学有若干个院系，每个系有若干个专业，每个专业

3、有若干门课程，不同专业可能有相同的课程，比如，计算机系的计算机应用专业和计算机科学与技术专业都有C语言程序设计课程，中文系和计算机系的各专业都有大学英语课程等；每个院系有若干名教师和若干名学生，每个学生可以选修多门课程，每门课程被多名学生选修；每名教师可以授多门课程，但是每个学期对每个专业的每门课程来说只能被一名教师传授。 2) 新任教师个人信息的录入。 3) 教师个人信息的修改。 4) 教师记录的删除。 5) 教师信息的查询。,10.3 需求分析,6) 教师可以选择课程，并能对所教课程的学生成绩进行管理，如录入成绩、修改成绩等。 7) 学生个人信息的录入。 8) 学生个人信息的修改。 9) 学生记录的删除。 10) 学生信息的查询。 11) 学生可选择自己的课程(包括必修课和选修课)，能查询自己某门课程的成绩，但不能修改。 12) 课程信息的添加、修改、删除以及查询等。 13) 院系信息的添加、修改、删除以及查询等。 14) 教务管理人员可根据学生信息和教师信息以及课程情况等进行录入、修改和删除，对系统中所有数据均能进行任意操作。,10.3 需求分析,15) 登录系统时要进行密码和身

4、份认证，认证通过后，方可进入系统。 10.3.3 结构化分析方法 1. 结构化分析建模 2. 数据流图 (1)数据流图的概念,10.3 需求分析,图10-2 数据流图的基本形式,(2)数据流图的四要素 1) 数据流。 2) 加工处理。 3) 文件。,10.3 需求分析,4) 源点和终点。 (3)数据流图的分解,图10-3 查询学生成绩数据流图,(4)数据字典,10.3 需求分析,图10-4 教师授课申请数据流图,1) 数据项。,10.3 需求分析,表10-1 学生各数据项描述,10.3 需求分析,2) 数据流。 3) 数据存储。 4) 处理。,10.4 概念结构设计,1) 确定实体。 2) 确定实体的属性。 3) 确定实体的标识字。 4) 确定实体间的联系和联系类型。 5) 画出表示概念模型的E-R图。 6) 确定属性之间的依赖关系。 10.4.1 概念结构设计的策略与步骤 1) 自顶向下：先定义全局概念结构的框架，然后逐步细化。 2) 自底向上：先定义每个局部应用的概念结构，然后按一定的规则把它们集成起来，最后得到全局概念模型。 3) 由里向外：先定义最重要的核心概念结构，然后向外扩

5、充，直至获得总体概念结构。,10.4 概念结构设计,4) 混合策略：将自顶向下和自底向上方法相结合，先用自顶向下的方法设计一个概念结构的框架，以它为骨架集成由自底而上策略中设计的每个局部概念结构。 10.4.2 采用E-R方法的概念结构设计 1. 设计步骤,10.4 概念结构设计,图10-5 自顶向下需求分析与采用E-R方法进行自底向上概念结构设计,2. 设计局部E-R图,10.4 概念结构设计,(1)分类(Classification),图10-6 分类示例,(2)聚集(Aggregation) (3)概括(Generalization),10.4 概念结构设计,图10-7 聚集示例,10.4 概念结构设计,图10-8 概括示例,3. 设计全局E-R图 (1)合并E-R图，生成初步E-R图 1) 属性冲突，包括属性域冲突和属性取值单位冲突。,10.4 概念结构设计,2) 命名冲突，包括两种情况： 3) 结构冲突，包括三种情况： (2)修改与重构，生成基本E-R图 1) 实体个数尽可能少。 2) 实体所包含的属性尽可能少。 3) 实体间联系没有冗余。,10.4 概念结构设计,图10-9

6、 教务管理系统全局E-R图,10.5 逻辑结构设计,10.5.1 E-R模型向关系数据模型的转换 1) 一个实体型转换为一个关系模式。 2) 一个mn联系转换为一个关系模式，与该联系相连的两个实体的码以及联系本身的属性均转换成关系的属性，同时关系的码为两个实体码的组合。 3) 一个1n联系可以转换为一个独立的关系模式，也可以与n端对应的关系模式合并。 4) 一个11联系可以转换为一个独立的关系模式，也可以与任意一端对应用的关系模式合并。 5) 3个或3个以上的实体间的多元联系转换为一个关系模式。 6) 具有相同码的关系模式可以合并。,10.5 逻辑结构设计,表10-2 院系信息表(DepartInfo),10.5 逻辑结构设计,表10-3 专业信息表(SpecialtyInfo),10.5 逻辑结构设计,表10-4 学生信息表(StudentInfo),10.5 逻辑结构设计,表10-5 教师信息表( TeacherInfo),10.5 逻辑结构设计,表10-6 课程信息表(CourseInfo),10.5 逻辑结构设计,表10-7 课程状态表(CourseStatus),10.5 逻

7、辑结构设计,表10-8 学生成绩表(SC),10.5 逻辑结构设计,表10-9 用户信息表(UserInfo),10.5 逻辑结构设计,10.5.2 关系模型的优化 1) 确定数据依赖。 2) 对每个关系模式间的数据依赖进行极小化处理，消除冗余的联系。 3) 按照数据依赖的理论对各个关系模式进行分析，确定各关系模式属于第几范式。 4) 按照需求分析阶段得到的处理要求，分析现有模式对该应用环境是否合适，确定是否进行必要的合并与分解。 10.5.3 设计外模式 1. 使用更符合用户习惯的别名 2. 对不同级别的用户定义不同的视图，以保证系统的安全性 3. 简化用户对视图的使用,10.6 物理结构设计,10.6.1 物理设计的内容与方法 1) 查询所涉及的关系。 2) 查询条件所涉及的属性。 3) 连接条件所涉及的属性。 4) 查询所涉及的投影属性。 1) 被更新的关系。 2) 每个关系上的更新操作条件所涉及的属性。 3) 更新操作需要改变的属性值。 1) 为关系模式选取存取方法。 2) 设计关系、索引等数据库文件的物理存储结构。 10.6.2 关系模式存取方法选择 1) 经常搜索的列。,1

8、0.6 物理结构设计,2) 在主键上。 3) 在外键上。 4) 根据范围搜索的列上。 5) 要经常排序的列上。 6) 经常使用WHERE子句的列上。 1) 只有很少值的列，如性别，真假。 2) 大文本、图像字段。 3) 查询中很少使用的列。 1) 查询的字段返回大的结果集，考虑为该字段加聚簇索引。 2) 含有有限(不很少)数目唯一值的字段。 3) 表中经常搜索的列或者按照顺序访问的列。 1) 含有大量唯一值的列，如id字段。,10.6 物理结构设计,2) 结果集很小的查询列。 10.6.3 确定数据库的存储结构 1.数据的存放位置 2. 确定系统的配置参数 10.6.4 物理设计的评价,10.7 数据库行为设计,1) 功能需求分析。 2) 功能设计。 3) 事务设计。 4) 应用程序实现。 10.7.1 功能需求分析 1) 标识所有的查询、事务、报表及动态特性，指出需要对数据库进行的各种处理。 2) 给出对每个实体进行的操作(查询、增加、修改、删除)。 3) 指出每个操作的语义，通常包括下列内容： 4) 给出每个操作(针对某个对象)的频率。 5) 给出每个操作(针对某个应用)的响应时间

9、。 6) 给出该数据库应用系统的总的目标。,10.7 数据库行为设计,10.7.2 功能设计,图10-10 功能模块图,图10-11 教务管理系统功能模块图,10.7 数据库行为设计,10.7.3 事务设计 1. 输入设计 1) 原始单据的设计格式。 2) 制成输入一览表。 3) 制作输入数据描述文档，包括数据的输入频率、数据的有效范围的出错校验。 2. 输出设计 1) 用途。 2) 输出设备的选择。 3) 输出量。 4) 输出格式。,10.8 数据库的实施和维护,10.8.1 数据库的实施 1. 定义数据库结构 2. 编制与调试应用程序 3. 数据的载入 1)筛选数据：从分散在各部门的数据文件或原始文件中选出需要入库的数据。 2)输入数据：如果数据的格式与系统要求的格式不一样，就要进行数据格式的转换。 3)校验数据：为了保证数据库中的数据正确、无误，必须要十分重视数据的校验工作，在利用设计的数据录入子系统进行数据转换的过程中，要进行多次校验。 4. 数据库试运行,10.8 数据库的实施和维护,1)性能测试：分析系统的性能指标，分析其是否达到设计目标。 2)功能测试：实际运行数据库应用程序，执行其中的各种操作，测试各项功能是否达到要求。 1)对数据进行分批载入。 2)先调试运行DBMS的恢复功能，做好数据库的备份和恢复工作。 10.8.2 数据库的运行和维护 1. 数据库的安全性和完整性控制 2. 数据库的备份和恢复 3. 数据库性能的监视、分析和调整 4. 数据库的重组与重构,10.9 本章小结,10.10 习题,1. 数据库行为设计与数据库结构设计分得开吗？为什么？ 2. 简述数据库设计的全过程。 3. 调查用户需求的重点和步骤各是什么？ 4. 什么是数据字典和数据流图？它们各包括哪些要素？ 5. 概念结构设计主要采用哪4种策略？ 6. 采用E-R方法的概念结构设计的步骤是什么？ 7. 将E-R模型转换为关系模式的转换规则有哪些？举例说明。 8. 在进行逻辑结构设计时，是不是规范化越高的关系就越优化？为什么？ 9. 关系数据库物理设计的内容主要包括哪几个方面？就每个方面分别予以阐述。,10.10 习题,10. 数据库行为设计主要包括哪几个方面的内容？举例说明功能模块图的画法。 11. 数据的载入一般采用分批载入，说明原因。 12. “数据

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