数据库原理与应用-课程课件—第3章-数据库系统设计的步骤和方法.ppt
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1、2022-11-282第3章 数据库系统设计的步骤和方法3.1 数据库系统设计概述数据库系统设计概述 3.1.1 数据库系统设计的内容数据库系统设计的内容 3.1.2 数据库系统设计应注意的问题数据库系统设计应注意的问题 3.1.3 数据库系统设计方法数据库系统设计方法 3.1.4 数据库设计的基本步骤数据库设计的基本步骤 3.2 系统需求分析系统需求分析 3.2.1 需求分析的任务和方法需求分析的任务和方法 3.2.2 数据字典及其表示数据字典及其表示 3.3概念概念结构设计结构设计 3.3.1 概念结构的特点及设计方法概念结构的特点及设计方法 3.3.2 数据抽象与局部视图设计数据抽象与局
2、部视图设计 3.3.3 视图的集成视图的集成 33.4 3.4 数据库逻辑结构的设计数据库逻辑结构的设计 3.4.1 3.4.1 概念概念模型向网状模型转换模型向网状模型转换 3.4.2 3.4.2 概念模型向关系模型的转换概念模型向关系模型的转换 3.4.3 3.4.3 用户子模式的设计用户子模式的设计 3.4.4 3.4.4 数据库逻辑结构设计的实例数据库逻辑结构设计的实例 3.5 3.5 数据库的物理结构数据库的物理结构 3.5.1 3.5.1 数据库物理设计的内容和方法数据库物理设计的内容和方法 3.5.2 3.5.2 关系模式存取的选择关系模式存取的选择 3.5.3 3.5.3 确定
3、确定数据库的存储结构数据库的存储结构3.63.6数据库的实施和维护数据库的实施和维护 3.6.1 数据库的载入和应用程序的调试数据库的载入和应用程序的调试 3.6.2 3.6.2 数据库的试运行数据库的试运行 3.6.3 3.6.3 数据库的运行和维护数据库的运行和维护 43.1 数据库系统设计概述 数据库系统设计包括数据库系统设计包括数据库设计和数据库应数据库设计和数据库应用系统设计两方面。用系统设计两方面。(1)数据库设计数据库设计是设计数据库结构特性,为特定是设计数据库结构特性,为特定应用环境构造出最优的数据模型;应用环境构造出最优的数据模型;(2)数据库应用系统设计数据库应用系统设计是
4、设计数据库的行为结是设计数据库的行为结构特性,建立能满足各种用户对数据库应用需求构特性,建立能满足各种用户对数据库应用需求的功能模型。的功能模型。53.1.1 3.1.1 数据库系统设计的内容数据库系统设计的内容目标:目标:对于给定的应用环境,建立一个性能良好的、对于给定的应用环境,建立一个性能良好的、能满足不同用户使用要求的、又能被选定的能满足不同用户使用要求的、又能被选定的DBMS所所接受的数据库系统模式。按照该数据库系统模式建立接受的数据库系统模式。按照该数据库系统模式建立的数据库系统,应当能够完整地反映现实世界中信息的数据库系统,应当能够完整地反映现实世界中信息及信息之间的联系;能够有
5、效地进行数据存储;能够及信息之间的联系;能够有效地进行数据存储;能够方便地执行各种数据检索和处理操作;并且有利于进方便地执行各种数据检索和处理操作;并且有利于进行数据维护和数据控制管理的工作。行数据维护和数据控制管理的工作。内容:内容:数据库的结构特性设计,数据库的行为特性设数据库的结构特性设计,数据库的行为特性设计,数据库的物理模式设计。二者应结合起来,相互计,数据库的物理模式设计。二者应结合起来,相互参照,同步进行参照,同步进行。6 1.1.数据库的结构特性设计数据库的结构特性设计 先将现实世界中的事物、事物间的联系用先将现实世界中的事物、事物间的联系用E-R图表示,再将各个分图表示,再将
6、各个分E-R图汇总,得出数据库的图汇总,得出数据库的概念结构模型,最后将概念结构模型转化为数据概念结构模型,最后将概念结构模型转化为数据库的逻辑结构模型表示。库的逻辑结构模型表示。2.2.数据库的行为特性设计数据库的行为特性设计 首先要将现实世界中的数据及应用情况用数首先要将现实世界中的数据及应用情况用数据流程图和数据字典表示,并详细描述其中的数据流程图和数据字典表示,并详细描述其中的数据操作要求(即操作对象、方法、频度和实时性据操作要求(即操作对象、方法、频度和实时性要求),进而得出系统的功能模块结构和数据库要求),进而得出系统的功能模块结构和数据库的子模式。的子模式。3.3.数据库的物理模
7、式设计数据库的物理模式设计 根据库结构的动态特性(即数据库应用处理根据库结构的动态特性(即数据库应用处理要求),在选定的要求),在选定的DBMS环境下,把数据库的逻环境下,把数据库的逻辑结构模型加以物理实现,从而得出数据库的存辑结构模型加以物理实现,从而得出数据库的存储模式和存取方法。储模式和存取方法。71.1.考虑到计算机硬件、软件和干件的实际情况考虑到计算机硬件、软件和干件的实际情况(1)数据库系统的硬件条件是基础数据库系统的硬件条件是基础 根据其数据存储设备、网络和通信设备、计算机性能等硬件根据其数据存储设备、网络和通信设备、计算机性能等硬件条件设计数据库的规模、数据存储方式、分布结构以
8、及数据通讯条件设计数据库的规模、数据存储方式、分布结构以及数据通讯方式。方式。(2)数据库管理系统和数据库应用系统开发软件是软件环境数据库管理系统和数据库应用系统开发软件是软件环境 在数据库设计前,应当选择合适的在数据库设计前,应当选择合适的DBMS和开发软件,使之和开发软件,使之适合数据库系统的要求。适合数据库系统的要求。(3)数据库用户的技术水平和管理水平数据库用户的技术水平和管理水平 应当让应当让DBA充分参与设计数据库的工作,使之对数据库设计充分参与设计数据库的工作,使之对数据库设计过程的每个细节都了解的比较清楚。过程的每个细节都了解的比较清楚。2.2.使结构特性设计和行为特性设计紧密
9、结合使结构特性设计和行为特性设计紧密结合 数据库设计过程是一种自上而下的、逐步逼近设计目标的过数据库设计过程是一种自上而下的、逐步逼近设计目标的过程,是结构设计和行为设计分离设计、相互参照、反复探寻的过程,是结构设计和行为设计分离设计、相互参照、反复探寻的过程。程。3.1.23.1.2 数据库系统设计应注意的问题数据库系统设计应注意的问题8加载试验数据加载试验数据程序说明程序说明调试和运行调试和运行企业企业数据分析数据分析用户业务活动分析用户业务活动分析概念模型设计概念模型设计逻辑模式设计逻辑模式设计物理模式设计物理模式设计用户子模式设计用户子模式设计功能模型功能模型事务设计事务设计应用程序设
10、计应用程序设计性能考核性能考核满意满意投入运行维护投入运行维护加载数据库加载数据库不不是是9 数据库系统设计应分数据库系统设计应分6个阶段进行,这个阶段进行,这6个阶段是需求分析、概念结构设计、逻辑个阶段是需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计、物理结构设计、数据库实施和结构设计、物理结构设计、数据库实施和数据库运行和维护。数据库运行和维护。3.1.3 3.1.3 数据库系统设计方法数据库系统设计方法10需求分需求分析阶段析阶段概念设计阶概念设计阶段段逻 辑 设 计 阶逻 辑 设 计 阶段段物 理 设 计 阶物 理 设 计 阶段段数据库数据库实施阶段实施阶段数据库数据库运行、维护阶段运行、维护阶
11、段不满意不满意需求收集和分析需求收集和分析设计概念结构设计概念结构设计逻辑结构设计逻辑结构数据模型优化数据模型优化设计物理结构设计物理结构评价设计,性能预测评价设计,性能预测物理实现物理实现试验性运行试验性运行使用、维护数据库使用、维护数据库不满意不满意应用需求应用需求(数据、处理)(数据、处理)转换规则、转换规则、DBMS要求和优化要求和优化方法方法 应用要求,应用要求,DBMS详细特征详细特征和限制和限制111.1.需求分析阶段需求分析阶段:准确了解并分析用户对系统的需要和要求,弄清系准确了解并分析用户对系统的需要和要求,弄清系统要达到的目标和实现的功能。统要达到的目标和实现的功能。2.2
12、.概念结构设计阶段概念结构设计阶段:对用户需求进行综合、归纳和抽象,形成一对用户需求进行综合、归纳和抽象,形成一个独立于具体计算机和个独立于具体计算机和DBMSDBMS的概念模型。的概念模型。3.3.逻辑结构设计阶段逻辑结构设计阶段:将概念结构转换为:将概念结构转换为DBMSDBMS所支持的数据模型,所支持的数据模型,并将其性能进行优化。并将其性能进行优化。4.4.数据库物理设计阶段数据库物理设计阶段:为逻辑数据模型选取一个最适合应用环境:为逻辑数据模型选取一个最适合应用环境的物理结构,包括数据存储结构和存取方法。的物理结构,包括数据存储结构和存取方法。5.5.数据库实施阶段数据库实施阶段:运
13、用:运用DBMSDBMS提供的数据操作语言和宿主语言,根提供的数据操作语言和宿主语言,根据数据库的逻辑设计和物理设计的结果建立数据库、编制与调试据数据库的逻辑设计和物理设计的结果建立数据库、编制与调试应用程序、组织数据入库并进行系统试运行。应用程序、组织数据入库并进行系统试运行。6.6.数据库运行和维护阶段数据库运行和维护阶段:不断地对其结构性能进行评价、调整和:不断地对其结构性能进行评价、调整和修改。修改。123.2.1 3.2.1 需求分析的任务和方法需求分析的任务和方法任务:调查现实世界要处理的对象;了解原系统的概况和发展前景;明任务:调查现实世界要处理的对象;了解原系统的概况和发展前景
14、;明确用户的各种需求;收集基础数据及其处理方法;确定新系统的功能和确用户的各种需求;收集基础数据及其处理方法;确定新系统的功能和边界。边界。1.1.系统需求调查的内容系统需求调查的内容(1)数据库中的信息内容数据库中的信息内容 数据库中需存储哪些数据,包括用户将从数据库中直接获得或间接导数据库中需存储哪些数据,包括用户将从数据库中直接获得或间接导出的信息内容和性质。出的信息内容和性质。(2)数据处理内容数据处理内容用户要完成什么数据处理功能;用户对数据处理响应时间的要求;数据用户要完成什么数据处理功能;用户对数据处理响应时间的要求;数据处理的工作方式。处理的工作方式。(3)数据安全性和完整性要
15、求数据安全性和完整性要求数据的保密措施和存取控制要求;数据自身的或数据数据的保密措施和存取控制要求;数据自身的或数据间的约束限制。间的约束限制。分析用户的要求,将分析结果用数据流程图和数据字典表示。分析用户的要求,将分析结果用数据流程图和数据字典表示。13(1)了解现实世界的组织机构情况了解现实世界的组织机构情况 弄清所设计的数据库系统与哪些部门相关,这些部门弄清所设计的数据库系统与哪些部门相关,这些部门以及下属各个单位的联系和职责是什么。以及下属各个单位的联系和职责是什么。(2)了解相关部门的业务活动情况了解相关部门的业务活动情况 各部门需要输入和使用什么数据;在部门中是如何加各部门需要输入
16、和使用什么数据;在部门中是如何加工处理这些数据的;各部门需要输出什么信息;输出到什工处理这些数据的;各部门需要输出什么信息;输出到什么部门;输出数据的格式是什么。么部门;输出数据的格式是什么。(3)确定新系统的边界确定新系统的边界 哪些功能现在就由计算机完成;哪些功能将来准备让哪些功能现在就由计算机完成;哪些功能将来准备让计算机完成;哪些功能或活动由人工完成。由计算机完成计算机完成;哪些功能或活动由人工完成。由计算机完成的功能就是新系统应该实现的功能。的功能就是新系统应该实现的功能。14 (1)跟班作业跟班作业数据库设计人员亲身参加业务工作。数据库设计人员亲身参加业务工作。(2)开调查会开调查
17、会通过与用户座谈的方式来了解业务活动情况及用户需求。通过与用户座谈的方式来了解业务活动情况及用户需求。(3)请专人介绍请专人介绍 请业务熟练的专家或用户介绍业务专业知识和业务活动情况,请业务熟练的专家或用户介绍业务专业知识和业务活动情况,设计人员从中了解并询问相关问题。设计人员从中了解并询问相关问题。(4)询问询问对某些调查中的问题,可以找专人询问。对某些调查中的问题,可以找专人询问。(5)设计调查表请用户填写设计调查表请用户填写 数据库设计人员可以提前设计一个合理的、详细的业务活动及数据库设计人员可以提前设计一个合理的、详细的业务活动及数据要求调查表,并将此表发给相关的用户。数据要求调查表,
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