1、数据库系统概论 第七章 数据库设计 第七章 数据库设计 7.1 数据库设计概述 7.2 需求分析 7.3 概念结构设计 7.4 逻辑结构设计 7.5 数据库的物理设计 7.6 数据库实施和维护 7.7 小结 什么是数据库设计 数据库设计是指对于一个给定的应用环境，构造最优的数据库逻辑模式和物理结构，并根据此建立数据库及其应用系统，使之能够有效地存储和管理数据，满足各种用户的应用需求（信息管理要求和数据操作要求） 在数据库领域内，常常把使用数据库的各类系统统称为数据库应用系统。 数据库系统概论 第七章 数据库设计 7.1 数据库设计概述 7.1.1 数据库设计的特点 一、数据库建设的基本规律 三
2、分技术，七分管理，十二分基础数据； 二、结构（数据）设计和行为（处理）设计相结合 结构（数据）设计：设计数据库框架或数据库结构； 行为（处理）设计：设计应用程序、事务处理等。 三、结构和行为分离的设计 传统的软件工程忽视对应用中数据语义的分析和抽象，只要有可能就尽量推迟数据结构设计的决策 早期的数据库设计致力于数据模型和建模方法研究，忽视了对行为的设计 数据库系统概论 第七章 数据库设计 现实世界 概念模型设计 子模式设计 物理数据库设计 逻辑数据库设计 建立数据库 数据分析 功能分析 功能模型 功能说明 事务设计 程序说明 应用程序设计 程序编码调试 图 7.1 结构和行为分离的设计 结构特
3、性和行为特性结合起来 数据库系统概论 第七章 数据库设计 7.1.2 数据库设计方法 一、要求数据库设计人员应该具备的技术和知识 数据库的基本知识； 软件工程的原理和方法； 程序设计的方法和技巧； 数据库的基本知识和设计技术； 应用领域的知识。 二、规范设计法 (本质上看 :手工设计方法 ) 新奥尔良（ New Orleans）方法 将数据库设计分为四个阶段 (需求分析、概念设计、逻辑设计、物理设计） 基于 E-R模型的数据库设计方法 3NF的设计方法 ODL方法：面向对象的数据库设计方法 计算机辅助设计 ORACLE Designer 2000 SYBASE PowerDesigner 数据
4、库系统概论 第七章 数据库设计 7.1.3 数据库设计的基本步骤 一 、数据库设计的准备工作 (选定参加设计的人员 ) 1. 数据库分析设计人员 数据库设计的核心人员 自始至终参与数据库设计 其水平决定了数据库系统的质量 2. 用户 在数据库设计中也是举足轻重的 主要参加需求分析和数据库的运行维护 用户积极参与带来的好处 加速数据库设计 提高数据库设计的质量 3. 程序员 (在系统实施阶段参与进来，负责编制程序 ) 4. 操作员 (在系统实施阶段参与进来，准备软硬件环境 ) 数据库系统概论 第七章 数据库设计 需求分析阶段 概念结构设计阶段 逻辑结构设计阶段 数据库物理设计阶段 数据库实施阶段
5、 数据库运行和维护阶段 准确了解与分析用户需求（包括数据与处理）； 是整个设计过程的基础，是最困难、最耗费时间的一步。 需求分析是设计数据库的起点 需求分析的结果是否准确地反映了用户的实际要求，将直接影响到后面各个阶段的设计，并影响到设计结果是否合理和实用 是整个数据库设计的关键； 通过对用户需求进行综合、归纳与抽象，形成一个独立于具体 DBMS的概念模型（ E-R图）。 将概念结构转换为某个 DBMS所支持的数据模型（关系数据模型）； 对其进行优化。 然后根据用户处理的要求、安全性的考虑，在基本表的基础上再建立必要的视图 (View)，形成数据的外模式 为逻辑数据模型选取一个最适合应用环境的
6、物理结构（包括存储结构和存取方法） 根据 DBMS特点和处理的需要，进行物理存储安排，建立索引，形成数据库内模式 运用 DBMS提供的数据语言、工具及宿主语言，根据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 并进行试运行 数据库应用系统经过试运行后即可投入正式运行。 在数据库系统运行过程中必须不断地对其进行评价、调整与修改。 设计一个完善的数据库应用系统往往是上述六个阶段的不断反复。 （如： P202图 7.2） 二 、数据库设计的过程 (六个阶段 ) 需求收集和分析 设计概念结构 设计逻辑结构 数据模型优化 设计物理结构 评价设计 ,性能预测 物理实现 试验性运行
7、 使用、维护数据库 应用需求 数据、处理 转换规则、 DBMS功能 优化方法 应用要求 , DBMS详 细特征 需求分析阶段 不满意 不满意 数据库实施阶段 物理设计阶段 逻辑设计阶段 概念设计阶段 图 7.2 数据库设计步骤 数据库运行、维护阶段 数据库系统概论 第七章 数据库设计 设计特点 在设计过程中把数据库的设计和对数据库中数据处理的设计紧密结合起来 将这两个方面的需求分析、抽象、设计、实现在各个阶段同时进行，相互参照，相互补充，以完善两方面的设计 设计过程各个阶段的设计描述： P204图 7.3 设 计阶 段 设 计 描 述 数 据 处 理 需求分 析 数据字典 、 全系统中数据项
8、、 数据流 、 数据存储的描述 数据流图和判定表 （ 判定树 ） 、 数据字典中处理过程的描述 概念模型 （ E-R图 ） 数据字典 系统说明书包括： 新系统要求 、 方案和概图 反映新系统信息 流的数据流图 某种数据模型 关系 非关系 系统结构图 （ 模块结构 ） 存储安排 方法选择 存取路径建立 模块设计 IPO表 实施阶段 编写模式 装入数据 数据库试运行 程序编码 、 编译联结 、 测试 运行 、维护 性能监测 、 转储 /恢复 数据库重组和重构 新旧系统转换 、 运行 、 维护 （ 修正性 、适应性 、 改善性维护 ） IPO表 输入： 输出： 处理： Creat Load Main( ) if then end 分区 1 分区 2 概念结构设计 逻辑结构设计 物理设计 图 7.3 设计过程各个阶段的设计描述 数据库系统概论 第七章 数据库设计 应用 1 应用要求 应用 2 应用要求 应用 3 应用要求 概念 模式 综合 应用 1 外模式 1 应用 2 外模式 2 应用 3 外模式 3 逻辑 模式 转换 映象 映象 图 7.4 数据库的各级模式 内模式 7.1.4 数据库设计过程中的各级模式
