數(shù)據(jù)庫原理課件--07數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì).ppt

1,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論 An Introduction to Database System 第七章 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì),2,第七章 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì),7.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述 7.2 需求分析 7.3 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7.4 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7.5 數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì) 7.6 數(shù)據(jù)庫實(shí)施和維護(hù) 7.7 小結(jié),3,數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述(續(xù)),什么是數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)是指對于一個(gè)給定的應(yīng)用環(huán)境，構(gòu)造最優(yōu)的數(shù)據(jù)庫模式，建立數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)，使之能夠有效地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，滿足各種用戶的應(yīng)用需求（信息要求和處理要求） 在數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域內(nèi)，常常把使用數(shù)據(jù)庫的各類系統(tǒng)統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)。,4,數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)人員應(yīng)該具備的技術(shù)和知識(shí),數(shù)據(jù)庫的基本知識(shí)和數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)技術(shù) 計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和程序設(shè)計(jì)的方法和技巧 軟件工程的原理和方法 應(yīng)用領(lǐng)域的知識(shí),5,7.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述,7.1.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的特點(diǎn) 7.1.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法 7.1.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本步驟 7.1.4 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程中的各級模式,返回,6,7.1.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的特點(diǎn),數(shù)據(jù)庫建設(shè)的基本規(guī)律 三分技術(shù)，七分管理，十二分基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)應(yīng)該與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)相結(jié)合 結(jié)構(gòu)（數(shù)據(jù)）設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫框架或數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu) 行為（處理）設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)應(yīng)用程序、事務(wù)處理等,7,7.1.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法簡述,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 使數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)成為一種技藝而不是工程技術(shù) 數(shù)據(jù)庫運(yùn)行一段時(shí)間后常常又不同程度地發(fā)現(xiàn)各種問題，增加了維護(hù)代價(jià),8,數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法簡述（續(xù)）,規(guī)范設(shè)計(jì)法 運(yùn)用軟件工程思想，按一定的設(shè)計(jì)規(guī)程用工程化方法設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫。 從本質(zhì)上看仍是手工設(shè)計(jì)方法 基本思想 過程迭代和逐步求精（P202圖7.2）,9,數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法簡述（續(xù)）,規(guī)范設(shè)計(jì)法(續(xù)) 典型方法 新奧爾良（New Orleans）方法 將數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)分為四個(gè)階段 基于E-R模型的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法 概念設(shè)計(jì)階段廣泛采用 3NF（第三范式）的設(shè)計(jì)方法 邏輯階段可采用的有效方法 ODL（Object Definition Language）方法 面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法,10,數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法簡述（續(xù)）,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)法 指在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的某些過程中模擬某一規(guī)范化設(shè)計(jì)的方法，并以人的知識(shí)或經(jīng)驗(yàn)為主導(dǎo)，通過人機(jī)交互方式實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的某些部分。 計(jì)算機(jī)輔助軟件工程（Computer Aided Software Engineering，CASE）工具 SYSBASE公司的PowerDesigner Oracle公司的Design 2000。,返回,11,7.1.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本步驟,一、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備工作 選定參加設(shè)計(jì)的人員 數(shù)據(jù)庫分析設(shè)計(jì)人員 應(yīng)用開發(fā)人員 數(shù)據(jù)庫管理人員 用戶代表,12,數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本步驟（續(xù)）,二、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的過程(六個(gè)階段) 需求分析階段 準(zhǔn)確了解與分析用戶需求（包括數(shù)據(jù)與處理） 是整個(gè)設(shè)計(jì)過程的基礎(chǔ)，是最困難、最耗費(fèi)時(shí)間的一步,13,數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本步驟（續(xù)）,概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段 是整個(gè)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的關(guān)鍵 通過對用戶需求進(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,14,數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本步驟（續(xù)）,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 對其進(jìn)行優(yōu)化 數(shù)據(jù)庫物理設(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)和存取方法）,15,數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本步驟（續(xù)）,數(shù)據(jù)庫實(shí)施階段 運(yùn)用DBMS提供的數(shù)據(jù)語言、工具及宿主語言，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 編制與調(diào)試應(yīng)用程序 組織數(shù)據(jù)入庫 并進(jìn)行試運(yùn)行,16,數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本步驟（續(xù)）,數(shù)據(jù)庫運(yùn)行和維護(hù)階段 數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)經(jīng)過試運(yùn)行后即可投入正式運(yùn)行。 在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運(yùn)行過程中必須不斷地對其進(jìn)行評價(jià)、調(diào)整與修改。,17,數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本步驟（續(xù)）,設(shè)計(jì)一個(gè)完善的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)往往是上述六個(gè)階段的不斷反復(fù) P202圖7.2,18,返回,19,7.1.4 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程中的各級模式,數(shù)據(jù)庫各級模式的形成過程(P205圖7.4) 需求分析階段 綜合各個(gè)用戶的應(yīng)用需求 概念設(shè)計(jì)階段 形成獨(dú)立于機(jī)器特點(diǎn)，獨(dú)立于各個(gè)DBMS產(chǎn)品的概念模式(E-R圖),20,數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本步驟（續(xù)）,邏輯設(shè)計(jì)階段 首先將E-R圖轉(zhuǎn)換成具體的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品支持的數(shù)據(jù)模型，如關(guān)系模型，形成數(shù)據(jù)庫邏輯模式 然后根據(jù)用戶處理的要求、安全性的考慮，在基本表的基礎(chǔ)上再建立必要的視圖(View)，形成數(shù)據(jù)的外模式 物理設(shè)計(jì)階段 根據(jù)DBMS特點(diǎn)和處理的需要，進(jìn)行物理存儲(chǔ)安排，建立索引，形成數(shù)據(jù)庫內(nèi)模式,21,7.2 需求分析,需求分析就是分析用戶的需要與要求 需求分析是設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫的起點(diǎn) 需求分析的結(jié)果是否準(zhǔn)確地反映了用戶的實(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 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,22,7.2 需求分析,7.2.1 需求分析的任務(wù) 7.2.2 需求分析的方法 7.2.3 數(shù)據(jù)字典,23,7.2.1 需求分析的任務(wù),通過詳細(xì)調(diào)查現(xiàn)實(shí)世界要處理的對象（組織、部門、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，明確用戶的各種需求。 在此基礎(chǔ)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)用需求來設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫。,24,需求分析的任務(wù)（續(xù)）,需求分析的重點(diǎn)是調(diào)查、收集與分析用戶在數(shù)據(jù)管理中的信息要求、處理要求、安全性與完整性要求。 1.信息要求 用戶需要從數(shù)據(jù)庫中獲得信息的內(nèi)容與性質(zhì) 由用戶的信息要求可以導(dǎo)出數(shù)據(jù)要求，即在數(shù)據(jù)庫中需要存儲(chǔ)哪些數(shù)據(jù),25,2.處理要求 對處理功能的要求 對處理的響應(yīng)時(shí)間的要求 對處理方式的要求(批處理 / 聯(lián)機(jī)處理) 3.安全性與完整性要求,需求分析的任務(wù)（續(xù)）,26,確定用戶最終需求的難點(diǎn) 用戶缺少計(jì)算機(jī)知識(shí)，開始時(shí)無法確定計(jì)算機(jī)究竟能為自己做什么，不能做什么，因此無法一下子準(zhǔn)確地表達(dá)自己的需求，他們所提出的需求往往不斷地變化。 設(shè)計(jì)人員缺少用戶的專業(yè)知識(shí)，不易理解用戶的真正需求，甚至誤解用戶的需求。 新的硬件、軟件技術(shù)的出現(xiàn)也會(huì)使用戶需求發(fā)生變化。,需求分析的任務(wù)（續(xù)）,27,解決方法 設(shè)計(jì)人員必須采用有效的方法，與用戶不斷深入地進(jìn)行交流，才能逐步得以確定用戶的實(shí)際需求,需求分析的任務(wù)（續(xù)）,返回,28,7.2.2 需求分析的方法,調(diào)查清楚用戶的實(shí)際需求并進(jìn)行初步分析與用戶達(dá)成共識(shí) 進(jìn)一步分析與表達(dá)這些需求,29,調(diào)查用戶需求的具體步驟, 調(diào)查組織機(jī)構(gòu)情況 組織部門的組成情況 各部門的職責(zé)等,30,調(diào)查用戶需求的具體步驟（續(xù)）, 調(diào)查各部門的業(yè)務(wù)活動(dòng)情況。調(diào)查重點(diǎn)之一。 各個(gè)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 輸出到什么部門 輸出結(jié)果的格式是什么,31,調(diào)查用戶需求的具體步驟（續(xù)）, 在熟悉業(yè)務(wù)活動(dòng)的基礎(chǔ)上，協(xié)助用戶明確對新系統(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,32,調(diào)查用戶需求的具體步驟（續(xù)）, 對前面調(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)頊?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,33,常用調(diào)查方法,常用調(diào)查方法 跟班作業(yè) 通過親身參加業(yè)務(wù)工作了解業(yè)務(wù)活動(dòng)的情況 能比較準(zhǔn)確地理解用戶的需求，但比較耗時(shí) 開調(diào)查會(huì) 通過與用戶座談來了解業(yè)務(wù)活動(dòng)情況及用戶需求 請專人介紹,34,常用調(diào)查方法（續(xù)）,詢問 對某些調(diào)查中的問題，可以找專人詢問 設(shè)計(jì)調(diào)查表請用戶填寫 如果調(diào)查表設(shè)計(jì)合理，則很有效，且易于為用戶接受 查閱記錄 查閱與原系統(tǒng)有關(guān)的數(shù)據(jù)記錄,35,進(jìn)一步分析和表達(dá)用戶需求,分析和表達(dá)用戶的需求的常用方法 自頂向下的結(jié)構(gòu)化分析方法（Structured Analysis，簡稱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)流圖和數(shù)據(jù)字典描述系統(tǒng)。,36,進(jìn)一步分析和表達(dá)用戶需求（續(xù)）,1首先把任何一個(gè)系統(tǒng)都抽象為： 例,數(shù)據(jù)流,數(shù)據(jù)流,數(shù)據(jù) 存儲(chǔ),信息要求,數(shù)據(jù) 來源,處理,數(shù)據(jù) 輸出,處理要求,37,進(jìn)一步分析和表達(dá)用戶需求（續(xù)）,2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)容分解為若干子功能，再將每個(gè)子功能繼續(xù)分解，直到把系統(tǒng)的工作過程表達(dá)清楚為止。 （2）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)也逐級分解，形成若干層次的數(shù)據(jù)流圖。 數(shù)據(jù)流圖表達(dá)了數(shù)據(jù)和處理過程的關(guān)系。,38,進(jìn)一步分析和表達(dá)用戶需求（續(xù)）,（3）表達(dá)方法 處理過程：用判定表或判定樹來描述 數(shù)據(jù)：用數(shù)據(jù)字典來描述 3將分析結(jié)果再次提交給用戶，征得用戶的認(rèn)可,39,數(shù)據(jù)流圖,數(shù)據(jù)流圖是描述數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中流動(dòng)和處理的工具，表達(dá)了數(shù)據(jù)與處理的關(guān)系。 數(shù)據(jù)流圖(Data Flow Diagram)簡稱DFD，它是一種描述“分解”的圖示工具。它用直觀的圖形清晰地描繪了系統(tǒng)的邏輯模型，圖中只是描述數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中的流動(dòng)和處理的情況，具有直觀、形象、容易理解的優(yōu)點(diǎn)。,40,數(shù)據(jù)流圖(續(xù)),數(shù)據(jù)源點(diǎn)或終點(diǎn)(用矩形表示)； 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)(用雙直線段或 表示) ； 處理(用圓表示）； 數(shù)據(jù)流(用箭頭表示)。,41,數(shù)據(jù)流圖(續(xù)),畫數(shù)據(jù)流圖（DFD）步驟： 首先畫系統(tǒng)的輸入輸出，即先畫頂層數(shù)據(jù)流圖。頂層圖只包含一個(gè)加工，用以表示被開發(fā)的系統(tǒng)。 畫系統(tǒng)內(nèi)部，即畫下層數(shù)據(jù)流圖。一般將層號從0號開始編號，采用自頂向下，由外向內(nèi)的原則。 畫下層數(shù)據(jù)流圖時(shí)，則分解上層圖中的處理，一般沿著輸出入流的方向，凡數(shù)據(jù)流的組成或值發(fā)生變化的地方則設(shè)置一個(gè)處理，一直進(jìn)行到輸出數(shù)據(jù)流。 如果處理的內(nèi)部還有數(shù)據(jù)流，則繼續(xù)分解，直到每個(gè)處理足夠簡單，不能再分解為止。不能分解的處理稱為基本處理。,42,數(shù)據(jù)流圖(續(xù)),數(shù)據(jù)流圖（DFD）注意事項(xiàng)： 兩個(gè)處理之間可能有多個(gè)數(shù)據(jù)流 編號：如果一張數(shù)據(jù)流圖中的某個(gè)加工分解成另一張數(shù)據(jù)流圖時(shí)，則上層圖為父圖，直接下層圖為子圖。子圖及其所有的加工都應(yīng)編號。 數(shù)據(jù)流名稱只能是名詞或名詞短語， 處理命名一般為動(dòng)賓結(jié)構(gòu) 同一數(shù)據(jù)流可流向不同的加工，不同的加工可以流出相同的數(shù)據(jù)流 流入流出簡單存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)流不需要命名,43,例 銷售管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)流圖,44,判定樹與判定表,例如，“檢查訂購單”的處理邏輯是：“ 如果金額超過500元，又未過期，則發(fā)出批準(zhǔn)單和提貨單； 如果金額超過 500元，但過期了，則不發(fā)批準(zhǔn)單； 如果金額低于 500元，則不論是否過期都發(fā)出批準(zhǔn)單和提貨單，在過期的情況下還需發(fā)出通知單”。,45,判定樹與判定表(續(xù)),46,判定樹與判定表(續(xù)),判定樹本質(zhì)上同判定表是一樣的，當(dāng)用戶不易接受判定表這種描述方式時(shí)，我們可以用判定樹的形式，判定樹是一種圖形表示，更易被用戶理解。,47,7.2.3 數(shù)據(jù)字典,一、數(shù)據(jù)字典的用途 二、數(shù)據(jù)字典的內(nèi)容,48,一、數(shù)據(jù)字典的用途,數(shù)據(jù)字典是各類數(shù)據(jù)描述的集合 數(shù)據(jù)字典是進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)分析所獲得的主要結(jié)果 數(shù)據(jù)字典在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)中占有很重要的地位,返回,49,二、數(shù)據(jù)字典的內(nèi)容,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) 處理過程 數(shù)據(jù)項(xiàng)是數(shù)據(jù)的最小組成單位 若干個(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)字典通過對數(shù)據(jù)項(xiàng)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義來描述數(shù)據(jù)流、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的邏輯內(nèi)容。,50, 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(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,51,數(shù)據(jù)項(xiàng)舉例,例：學(xué)生學(xué)籍管理子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)字典。 數(shù)據(jù)項(xiàng) 以“學(xué)號”為例： 數(shù)據(jù)項(xiàng)： 學(xué)號 含義說明：唯一標(biāo)識(shí)每個(gè)學(xué)生 別名： 學(xué)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(biāo)別該學(xué)生所在年級， 后六位按順序編號 與其他數(shù)據(jù)項(xiàng)的邏輯關(guān)系：,52, 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)可以由若干個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)組成，也可以由若干個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成，或由若干個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)混合組成。 對數(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，含義說明， 組成:數(shù)據(jù)項(xiàng)或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),53,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)舉例,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 以“學(xué)生”為例 “學(xué)生”是該系統(tǒng)中的一個(gè)核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)： 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)： 學(xué)生 含義說明： 是學(xué)籍管理子系統(tǒng)的主體數(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，姓名，性別，年齡，所在 系，年級,54, 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?對數(shù)據(jù)流的描述 數(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(jié)構(gòu)， 平均流量，高峰期流量 數(shù)據(jù)流來源是說明該數(shù)據(jù)流來自哪個(gè)過程 數(shù)據(jù)流去向是說明該數(shù)據(jù)流將到哪個(gè)過程去 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) 高峰期流量則是指在高峰時(shí)期的數(shù)據(jù)流量,55,數(shù)據(jù)流舉例,數(shù)據(jù)流“體檢結(jié)果”可如下描述： 數(shù)據(jù)流： 體檢結(jié)果 說明： 學(xué)生參加體格檢查的最終結(jié)果 數(shù)據(jù)流來源：體檢 數(shù)據(jù)流去向：批準(zhǔn) 組成： 平均流量： 10000次左右 高峰期流量：經(jīng)常在學(xué)期開學(xué)初進(jìn)行體檢時(shí),56, 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)流的來源和去向之一。 對數(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(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,57,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)舉例,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)“學(xué)生登記表”可如下描述： 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)： 學(xué)生登記表 說明： 記錄學(xué)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(jī)存取,58, 處理過程,處理過程的具體處理邏輯一般用判定表或判定樹來描述。數(shù)據(jù)字典中只需要描述處理過程的說明性信息 處理過程說明性信息的描述 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,59,處理過程（續(xù)）,簡要說明：主要說明該處理過程的功能及處理要求 功能：該處理過程用來做什么 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)的輸入及性能評價(jià)的標(biāo)準(zhǔn),60,處理過程舉例,處理過程“分配宿舍”可如下描述： 處理過程：分配宿舍 說明： 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15分鐘。,61,四、需求分析小結(jié),需求分析過程圖,62,需求分析小結(jié)(續(xù)),分析用戶活動(dòng)涉及的數(shù)據(jù)，產(chǎn)生數(shù)據(jù)流圖 深入分析用戶的業(yè)務(wù)處理，以數(shù)據(jù)流圖的形式表示出數(shù)據(jù)的流向和對數(shù)據(jù)所進(jìn)行的加工。 分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)，產(chǎn)生數(shù)據(jù)字典 數(shù)據(jù)字典是對數(shù)據(jù)描述的集中管理，它的功能是存儲(chǔ)和檢索各種數(shù)據(jù)描述（稱為元數(shù)據(jù)Metadata）。對數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)來說，數(shù)據(jù)字典是進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)分析所獲得的主要成果。,63,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論 An Introduction to Database System 第七章 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)(續(xù)),64,7.3 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),7.3.1 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7.3.2 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法與步驟 7.3.3 數(shù)據(jù)抽象與局部視圖設(shè)計(jì) 7.3.4 視圖的集成 本節(jié)小結(jié),65,7.3.1 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需求，抽象為信息結(jié)構(gòu)即概念模型的過程就是概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 概念結(jié)構(gòu)是各種數(shù)據(jù)模型的共同基礎(chǔ)，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)庫設(shè)計(jì)的關(guān)鍵,返回,66,概念結(jié)構(gòu),DBMS支持的數(shù)據(jù)模型,概念模型,認(rèn)識(shí) 抽象,信息世界,機(jī)器世界,現(xiàn)實(shí)世界中客觀對象的抽象過程,現(xiàn)實(shí)世界,需求分析,概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),67,概念結(jié)構(gòu)（續(xù)）,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，能滿足用戶對數(shù)據(jù)的處理要求。是對現(xiàn)實(shí)世界的一個(gè)真實(shí)模型。 （2）易于理解，從而可以用它和不熟悉計(jì)算機(jī)的用戶交換意見，用戶的積極參與是數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵。 （3）易于更改，當(dāng)應(yīng)用環(huán)境和應(yīng)用要求改變時(shí)，容易對概念模型修改和擴(kuò)充。 （4）易于向關(guān)系、網(wǎng)狀、層次等各種數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換。,68,7.3.2 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,69,7.3.2 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)的四類方法 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，得到全局概念結(jié)構(gòu),70,概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法與步驟（續(xù)）,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),71,概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法與步驟（續(xù)）,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)。,72,概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法與步驟（續(xù)）,常用策略（P211圖7.8） 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（P211圖7.9） 第1步：抽象數(shù)據(jù)并設(shè)計(jì)局部視圖 第2步：集成局部視圖，得到全局概念結(jié)構(gòu),返回,73,7.3.3 數(shù)據(jù)抽象與局部視圖設(shè)計(jì),數(shù)據(jù)抽象 局部視圖設(shè)計(jì),74,數(shù)據(jù)抽象,概念結(jié)構(gòu)是對現(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,75,數(shù)據(jù)抽象（續(xù)）,三種常用抽象 1. 分類（Classification） 定義某一類概念作為現(xiàn)實(shí)世界中一組對象的類型 這些對象具有某些共同的特性和行為 它抽象了對象值和型之間的“is member of”的語義 在E-R模型中，實(shí)體型就是這種抽象 例：P212圖7.10,76,77,數(shù)據(jù)抽象（續(xù)）,2. 聚集（Aggregation） 定義某一類型的組成成分 它抽象了對象內(nèi)部類型和成分之間“is part of”的語義 在E-R模型中若干屬性的聚集組成了實(shí)體型，就是這種抽象 例：P212圖7.11，圖7.12,78,79,數(shù)據(jù)抽象（續(xù)）,復(fù)雜的聚集，某一類型的成分仍是一個(gè)聚集,更復(fù)雜的聚集,80,數(shù)據(jù)抽象（續(xù)）,3. 概括（Generalization） 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 概括有一個(gè)很重要的性質(zhì)：繼承性。子類繼承超類上定義的所有抽象。 例：P213圖7.130,81,82,數(shù)據(jù)抽象（續(xù)）,數(shù)據(jù)抽象的用途 對需求分析階段收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、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)系類型(1:1，1:n，m:n),返回,83,局部視圖設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)分E-R圖的步驟: 選擇局部應(yīng)用 逐一設(shè)計(jì)分E-R圖,返回,84,1.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，讓這組圖中每一部分對應(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。,85,選擇局部應(yīng)用（續(xù)）,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)流圖過細(xì),86,選擇局部應(yīng)用（續(xù)）,返回,87, 逐一設(shè)計(jì)分E-R圖,任務(wù) 標(biāo)定局部應(yīng)用中的實(shí)體、屬性、碼，實(shí)體間的聯(lián)系 將各局部應(yīng)用涉及的數(shù)據(jù)分別從數(shù)據(jù)字典中抽取出來，參照數(shù)據(jù)流圖，標(biāo)定各局部應(yīng)用中的實(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)系及其類型（1:1，1:n，m:n）,88,逐一設(shè)計(jì)分E-R圖（續(xù)）,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象就可以抽象為一個(gè)實(shí)體。對象和實(shí)體之間是“is member of“的關(guān)系。 例：在學(xué)校環(huán)境中，可把張三、李四等對象抽象為學(xué)生實(shí)體。,89,逐一設(shè)計(jì)分E-R圖（續(xù)）,屬性：對象類型的組成成分可以抽象為實(shí)體的屬性。組成成分與對象類型之間是“is part of“的關(guān)系。 例：學(xué)號、姓名、專業(yè)、年級等可以抽象為學(xué)生實(shí)體的屬性。其中學(xué)號為標(biāo)識(shí)學(xué)生實(shí)體的碼。,90,逐一設(shè)計(jì)分E-R圖（續(xù)）,如何區(qū)分實(shí)體和屬性 一般原則 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待。,91,逐一設(shè)計(jì)分E-R圖（續(xù)）,實(shí)體與屬性是相對而言的。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)境中就可能作為“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，表明一個(gè)學(xué)生屬于哪個(gè)系；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，這時(shí)它就需要作為實(shí)體了。 為了簡化E-R圖的處置，現(xiàn)實(shí)世界中的事物凡能夠作為屬性對待的，應(yīng)盡量作為屬性。,92,逐一設(shè)計(jì)分E-R圖（續(xù)）,職稱作為一個(gè)實(shí)體,93,逐一設(shè)計(jì)分E-R圖（續(xù)）,病房作為一個(gè)實(shí)體,94,逐一設(shè)計(jì)分E-R圖（續(xù)）,設(shè)計(jì)分E-R圖的步驟 （1）以數(shù)據(jù)字典為出發(fā)點(diǎn)定義E-R圖。 數(shù)據(jù)字典中的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”、“數(shù)據(jù)流”和“數(shù)據(jù)存儲(chǔ)”等已是若干屬性的有意義的聚合 （2）按上面給出的準(zhǔn)則進(jìn)行必要的調(diào)整。,95,逐一設(shè)計(jì)分E-R圖（續(xù)）,實(shí)例銷售管理子系統(tǒng)分E-R圖的設(shè)計(jì) 銷售管理子系統(tǒng)的主要功能： 處理顧客和銷售員送來的訂單 工廠是根據(jù)訂貨安排生產(chǎn)的 交出貨物同時(shí)開出發(fā)票 收到顧客付款后，根據(jù)發(fā)票存根和信貸情況進(jìn)行應(yīng)收款處理,96,逐一設(shè)計(jì)分E-R圖（續(xù)）,下圖是第一層數(shù)據(jù)流圖，虛線部分劃出了系統(tǒng)邊界,圖7.18 銷售管理子系統(tǒng)第一層數(shù)據(jù)流圖,97,逐一設(shè)計(jì)分E-R圖（續(xù)）,上圖中把系統(tǒng)功能又分為4個(gè)子系統(tǒng)，下面四個(gè)圖是第二層數(shù)據(jù)流圖,圖7.19 接收訂單,98,逐一設(shè)計(jì)分E-R圖（續(xù)）,圖7.20 處理訂單,99,逐一設(shè)計(jì)分E-R圖（續(xù)）,圖7.21 開發(fā)票,100,逐一設(shè)計(jì)分E-R圖（續(xù)）,圖7.22 支付過賬,101,逐一設(shè)計(jì)分E-R圖（續(xù)）,分E-R圖的框架,102,逐一設(shè)計(jì)分E-R圖（續(xù)）,參照第二層數(shù)據(jù)流圖和數(shù)據(jù)字典，遵循兩個(gè)準(zhǔn)則，進(jìn)行如下調(diào)整： (1) 訂單與訂單細(xì)節(jié)是1n的聯(lián)系 (2) 原訂單和產(chǎn)品的聯(lián)系實(shí)際上是訂單細(xì)節(jié)和產(chǎn)品的聯(lián)系。 (3) 圖7.21中“發(fā)票主清單”是一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，不必作為實(shí)體加入分E-R圖 (4) 工廠對大宗訂貨給予優(yōu)惠,103,逐一設(shè)計(jì)分E-R圖（續(xù)）,得到分E-R圖如下圖所示,銷售管理子系統(tǒng)的分E-R圖,104,逐一設(shè)計(jì)分E-R圖（續(xù)）,對每個(gè)實(shí)體定義的屬性如下： 顧客：顧客號，顧客名，地址，電話，信貸狀況，賬目余額 訂單：訂單號，顧客號，訂貨項(xiàng)數(shù)，訂貨日期，交貨日期，工種號，生產(chǎn)地點(diǎn) 訂單細(xì)則：訂單號，細(xì)則號，零件號，訂貨數(shù)，金額 應(yīng)收賬款：顧客號，訂單號，發(fā)票號，應(yīng)收金額，支付日期，支付金額，當(dāng)前余額，貨款限額 產(chǎn)品描述：產(chǎn)品號，產(chǎn)品名，單價(jià)，重量 折扣規(guī)則：產(chǎn)品號，訂貨量，折扣,105,7.3.4 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。,106,視圖的集成（續(xù)）,視圖集成的兩種方式 一次集成（P219圖7.25(a)） 一次集成多個(gè)分E-R圖 通常用于局部視圖比較簡單時(shí) 逐步累積式（P219圖7.25(b)） 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,107,視圖的集成（續(xù)）,集成局部E-R圖的步驟 1. 合并 2. 修改與重構(gòu),返回,108,一、合并分E-R圖，生成初步E-R圖,局部應(yīng)用所面向問題不同，由不同設(shè)計(jì)人員進(jìn)行局部設(shè)計(jì)，導(dǎo)致存在許多不一致的地方： 各分E-R圖之間的沖突主要有三類： 屬性沖突、命名沖突和結(jié)構(gòu)沖突。 解決方法是根據(jù)應(yīng)用的語義對實(shí)體聯(lián)系的類型進(jìn)行綜合或調(diào)整。,109, 屬性沖突,兩類屬性沖突 屬性域沖突：屬性值的類型、取值范圍或取值集合不同。 例1， 由于學(xué)號是數(shù)字，因此某些部門（即局部應(yīng)用）將學(xué)號定義為整數(shù)形式，而由于學(xué)號不用參與運(yùn)算，因此另一些部門（即局部應(yīng)用）將學(xué)號定義為字符型形式。 例2， 某些部門（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（即局部應(yīng)用）用整數(shù)形式表示學(xué)生的年齡。,110,屬性沖突（續(xù)）,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,111, 命名沖突,兩類命名沖突 同名異義：不同意義的對象在不同的局部應(yīng)用中具有相同的名字 例：局部應(yīng)用A中將教室稱為房間 局部應(yīng)用B中將學(xué)生宿舍稱為房間 異名同義（一義多名）：同一意義的對象在不同的局部應(yīng)用中具有不同的名字 例：有的部門把教科書稱為課本 有的部門則把教科書稱為教材,112,命名沖突（續(xù)）,命名沖突可能發(fā)生在屬性級、實(shí)體級、聯(lián)系級上。其中屬性的命名沖突更為常見。 命名沖突的解決方法 通過討論、協(xié)商等行政手段加以解決,113, 結(jié)構(gòu)沖突,三類結(jié)構(gòu)沖突 同一對象在不同應(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)用中則被當(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，使同一對象具有相同的抽象。變換時(shí)要遵循兩個(gè)準(zhǔn)則。,114,結(jié)構(gòu)沖突（續(xù)）,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。,115,結(jié)構(gòu)沖突（續(xù)）,學(xué)生,學(xué)號,姓名,性別,平均成績,(a)在局部應(yīng)用A中,116,結(jié)構(gòu)沖突（續(xù)）,學(xué)生,學(xué)號,姓名,出生日期,年級,(b)在局部應(yīng)用B中,所在系,117,結(jié)構(gòu)沖突（續(xù)）,學(xué)生,學(xué)號,姓名,政治面貌,(c)在局部應(yīng)用C中,118,結(jié)構(gòu)沖突（續(xù)）,學(xué)生,政治 面貌,學(xué)號,出生 日期,年級,(d)合并后,所在系,平均 成績,姓名,性別,119,結(jié)構(gòu)沖突（續(xù)）,實(shí)體之間的聯(lián)系在不同局部視圖中呈現(xiàn)不同的類型 例1：實(shí)體E1與E2在局部應(yīng)用A中是多對多聯(lián)系，而在局部應(yīng)用B中是一對多聯(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)用語義對實(shí)體聯(lián)系的類型進(jìn)行綜合