第5章系统设计

1、系统设计 一、基于SD（结构化系统设计）的系统设计： 二、系统的总体设计： 三、系统的具体物理设计： 四、编写实施方案与系统设计评审： 一、基于SD（结构化系统设计）的系统设计： 1本阶段的任务：包括两个方面的工作 系统总统结构的设计：把系统的功能分解成许多基本的功能模块，确定它们之间的联系，规定它们的功能和处理流程。分为：系统功能结构的划分 系统环境的配置 确定系统的计算机处理流程 具体的物理设计：对实现系统的各项功能。选择具体的技术手段和处理方式。 分为：代码设计 输出设计 输入设计 数据库设计 其它设计系统环境的配置系统环境的配置（网络设计）（网络设计）功能功能/数据数据编程与组装编程与

2、组装IPO图图层次化模块结构图（计算机处理）层次化模块结构图（计算机处理）子系统划分子系统划分业务处理流程业务处理流程数据流程数据流程业务功能业务功能组织组织/业务功能结构业务功能结构企业企业/需求需求系统总体结构设计计算机可执行计算机可执行的单独程序的单独程序back二、系统的总体设计： 总体设计的任务：P75 指在系统调查分析的基础上，对整个系统在结构上的划分，硬软件环境的配置和确定子系统与模块的处理流程。 1系统功能结构的划分：（总体设计最核心的问题） 2系统环境的配置： 3确定系统的计算机处理流程： back1系统功能结构的划分：（总体设计最核心的问题） 采用自顶向下地将系统划分为若干

3、个子系统，而子系统又划分为模块，模块再划分为子模块，层层细分到一个模块成为一个单独可执行的程序为止。 划分的结果可用一张树型结构图来表示。P75 图5-2 系统总体功能结构示意图系统与模块划分的方法：P76 四种方法 模块分解的原则：P76 三个原则 back系统与模块划分的方法：P76 四种方法 功能划分法：按业务的处理功能划分。 顺序划分法：按业务的处理顺序划分。 性质划分法：按业务处理的性质划分。 时间划分法：按业务处理的时间关系划分。 back功能划分法：按业务的处理功能划分。 这种划分方法与企业内部的管理模式相适应，功能划分明确，易于运行管理，为最常用的方法之一。 如：一个系统划分为

4、 生产计划管理子系统 （按职能部门的 销售管理子系统 管理功能分） 库存管理子系统 财务管理子系统 劳动工资管理子系统 back 顺序划分法：按业务的处理顺序划分。这种方法与管理事务的流程相一致，模块之间的关系清楚，结构紧凑，适用于子系统内部的功能模块分解，是常用的方法之一。如：帐务管理功能的划分为 凭证录入模块 （按帐务处理的顺序） 凭证汇总模 记帐模块 back性质划分法：按业务处理的性质划分 这种方法针对业务处理的性质，把具有相同性质的操作归于同一模块，把不同性质的操作分放在不同模块，使得模块功能单一，聚集性好，适合于处理对象多而功能性质又比较统一的情形。如：生产计划统计管理功能划分为

5、台帐录入模块 （按各种台帐的相同处理） 台帐汇总模块 台帐统计打印 模块 back时间划分法：按业务处理的时间关系划分 这种方法把若干联系不大的功能，仅因时间的同一性而才组合在一起，故模块内部的功能多元化，聚合性差。 如：初始化处理功能的划分。一般在一个系统的功能划分中会综合使用到以上的各种方法，而无论采用何种方法，都必须遵循以下的划分原则。 back 模块分解的原则：P76 三个原则 多层次的模块化、结构化原则： 高内聚、低耦合、影响范围在控制范围之内的原则： 适应系统扩充和便于系统分阶段实现的原则： back多层次的模块化、结构化原则： 子系统与模块、模块与子模块之间应保持良好的功能关联性

6、，上层是下层的抽象，下层是上层的具体化。整个系统的划分呈现以子系统、模块和子模块为单位的多层次结构。 back高内聚、低耦合、影响范围在控制范围之内的原则： 子系统或模块要有充分的内在联系，内部功能单一，有较强的独立性，尽可能减少与其它子系统或模块之间的关系（包括调用关系、控制关系和数据交换关系）。 A）内聚：内聚的模块在软件过程中完成单一的任务（理想状态），同系统其他部分执行的过程交互很少。在设计模块时应避免低内聚性。 可用以下的图来表示： 模块相对功能密度的度量 偶然性 逻辑性 时序性 过程性 通讯性 顺序性 功能性“精力分散的”（低内聚） “用心专一的”（高内聚） B）耦合：是程序结构中

7、模块相互连接的测度，耦合依赖与模块间接口的复杂性、引用或进入模块所在的点、以及什么数据通过借口传递。在模块设计中尽可能的低耦合。 可用以下的图来表示： 模块间相互独立性的度量 无直接耦合 数据耦合 印记耦合 控制耦合 外部的 公用耦合 内容耦合 低耦合 高耦合 back适应系统扩充和便于系统分阶段实现的原则： 功能的划分要考虑到系统扩展的需要，要能较好地适应功能的调整和增补，在系统扩展时，不至影响原有的模块结构。 总之，做好系统功能结构的划分要有三个保证， 明确系统的功能内容 掌握正确的划分方法 遵循科学的划分原则 back2系统环境的配置： 环境配置的内容：包括机器设备的选择和软件配置方案的

8、确定。分以下3方面来进行。P77确定系统设备配置的拓扑结构： 机器选型：给设备与配件选择合适的型号和配置。 软件配置： back 确定系统设备配置的拓扑结构：根据系统调查与分析的结果，从系统的饿功能、规模、主要处理方式和用户需要和条件来考虑，充分运用计算机系统技术、通信技术和网络技术等，为系统配置的机器设备构筑一个总体的方案。如：集中式方案/分布式方案 多用户的联机方式/网络方式 总线型的网络结构/总线型与星型相结 合的网络结构 而无论采用何种方案，都必须考虑以下5个因素：P77方案在技术上的先进性与成熟性；方案的可靠性、可维护性及系统的恢复能力；方案的效率，包括其速度、容量和操作的方便性；方

9、案的可扩充性，包括设备的增加、更新或升级等；方案的性能价格比以及对环境的要求等。 back 机器选型：给设备与配件选择合适的型号和配置。 从以下三个因素考虑：P77主机的结构、CPU的型号、处理速度、内存大小、I/O通道与输出口、外存容量和性能价格指标等；外设型号及其性能指标：如 显示器的分辨率、显示方式和扫描方式； 打印机的行宽、速度和打印方式、色彩； 绘图仪的画线速度、精度、笔数和颜色； 扫描仪的幅面、分辨率、颜色和灰度等级； 键盘、鼠标器、触摸屏等。配件的性能指标与兼容性： 如：用于网络连接与通信的路由器、集线器、T型头、终接器、传输介质、调制解调器等。 back软件配置： 主要考虑系统

10、软件和工具软件的配置问题，根据系统设备配置的总体方案和系统功能上的要求，考虑选用各类软件。包括：P77操作系统：UNIX、XINIX、MSDOS、WINDOWS、WINDOWS NT 网 络 管 理 软 件 ： N O V E L L 的NETWARE 或者NT 网的管理软件中文系统数据库系统：VFP、ORACLE、SYBASE、INFOMAX程序设计语言：过程化的语言、面向对象的语言、可视化的语言应用系统开发环境与工具 系统环境配置后的结果是以表格和拓扑图方式提出一份系统设备配置方案。 方案内容包括： 系统的拓扑结构图 机器设备的型号和配置清单、 分布情况 软件配置等 back3确定系统的计

11、算机处理流程： 主要任务：给组成系统的各个子系统和模块勾画出大致的计算机处理流程。 目的：让开发人员明确子系统或功能模块中信息的流动、转换、存储和处理情况，以便明确模块物理设计及日后模块实现的任务和工作要点，从而把系统的总体设计思想落实到每个子系统和功能模块中。 方法：用一种基于计算机处理的业务流图来描述。 P78 图 5-3 人事信息管理的计算机处理流程图 系统调查与分析阶段 系统说明书 系统功能结构的划系统环境的配置子系统与模块的处理流程设计代码设计输出设计输出设计数据存储设计其它设计形成实施方案系统设计评审 系统实施与转换阶段 系统实施方案 终止修改系统总体功能结构图 系统环境配置方案

12、子系统与模块处理流程 新系统的代码体系 输出设计说明 输入设计说明 文件与数据库设计说明 对话设计与可靠性设计说明 系统实施方案 ？ back 三、系统的具体物理设计： 物理设计的任务：对实现系统的各项功能选择具体的技术手段和处理方式。1代码设计：就是给系统中某些实体机器属性给予相应的编码。 2输出、输入设计： 3数据存储设计（文件或数据库设计）： 4其它设计： back 1代码设计： 就是给系统中某些实体机器属性给予相应的编码。代码的作用： 代码设计的原则：P79 6个 代码结构的类型： 代码的检验： 代码设计的任务与方法： 文档： back 代码的作用： 在MIS中，代码是人和计算机对实体

13、及其属性进行识别、记载和处理的共同语言，成为人和机器交换信息的有力工具。有如下三方面：P78 为数据单元提供一个简单而准确的识别，便于数据的存储和检索。代码可以显示数据单元的属性。能是数据以分类、分组的形式有序地排列。 back代码设计的原则：P79 6个 唯一确定性：保证每个实体仅有一个确定的代码。标准化和通用性：尽量才用标准代码，系统内部代码必须统一和规范。可扩充性和稳定性：代码的结构与编码规则应留有余地，以利于日后的扩充。便于识别和记忆：使代码具有逻辑意义，便于识别和记忆。力求短小与格式统一：容易掌握，也提高计算机存储和处理的效率。容易修改。 back 代码结构的类型：是指各种编码的分类

14、形式。常用的有4种： 顺序码：按照实体的某种排序，利用数字或字母的有序性，将某一范围的序号依次连续地赋予实体的编码结构，称为顺序码。如：座位号编码优点：位数少，简单明了，便于按顺序定位和查找，易于管理。缺点：没有逻辑含义作基础，缺乏分类特征，通常与其它形式的分类编码结合使用，作为某种分类下细分的一种补充手段。 区间码（块码）：一种特殊的顺序码，将实体分为若干组类，给每个组类分配一个代码的区间段，在区间捏将代码顺序赋予同组的实体。 如：邮政编码、身份证号码、学号 优点：区间码中数字的值和位置都代表一定的意义，使排序、分类、检索等操作容易进行。 缺点：码的长度与分类属性的数量有关，有时会造成码比较

15、长，且各区间留出的无用空间较多。 分类：A)层次码：按实体类别从属层次关系,将代码分成若干组,一般在码的左端组表示最高层次类别,右端组表示最低层次类别,组内仍按顺序编码。 如：学号、邮政编码 优点：能够充分反映实体的属性及其层次关系，使用灵活，容易添加，便于计算机处理。 缺点：编码比较长。 B）十进制码：在区间码的前提下采用层次码的原理，同时以小数点为辅助，在小数点后添加新的位数以不断增加新的子分类。 如：图书编码 优点：可以无限地扩充，容易添加新的分类，当编码实体的数量无法预先估计时，常采用这种编码。 缺点：位数比较多，长度不一，不便于计算机处理。 C）特征码：与层次码的区别仅在于各类之间没

16、有层次隶属关系，代码的某个位或某几个位表示编码对象的某种特征。 如：P81 表5-1 特征码示例 助记码：是一种用代表编码对象名称或规格的文字与数字的组合，直接作为代码的一部分，以帮助联想和记忆，达到标识对象目的的编码。 如：TV-B-12 12寸黑白电视机 TV-C-20 20寸彩色电视机 适用与编码对象比较少的情况。 缩写码：是助记码的特例，常用编码对象名称中的几个关键字母作为代码。 如：Amt表示总额(amount) Cont表示合同(contarct)Inv.No表示发标号(invoice number) back代码的检验： 在原来代码的基础上，额外加上一个校验位，使之成为代码的一个

17、组成部分。校验位通过事先规定的数学方法计算出来，代码输入后，计算机使用同样的数学运算方法，按输入的代码计算校验位的值，将其与输入的校验位比较，以判断输入是否有误。 下面介绍一种常用的校验方法：给原代码的各位分配不同的权数（权因子可选成算术级数、几何级数、质数或其它），用原代码的加权和除以某一个模数（常用素数），所得的余数或将模和余数的差作为校验位的值。如：原代码： 1 2 3 4 5 各乘以权：6 5 4 3 2 （权因子成算术级数） 加权和： 6 + 10 +12 +12 +10 = 50 以11为模去除加权和，50 % 11 = 6 成为校验 位 ， 则 全 代 码 应 为 ： 1 2 3

18、 4 5 6 back代码设计的任务与方法： 任务：在系统调查与分析的基础上，确定系统内需要代码化的实体，给出底码结构和编码规则，以及对所有编码对象实施编码，从而为系统建立一套统一而科学的代码体系。步骤与方法：P82 五步back步骤与方法：P82 五步 A）确定代码化实体：根据对信息的调查分析和信息系统的要求，在基本数据项中选取需代码化的对象并加以汇总。 B）代码结构设计（重点工作）： 对每一个代码化的对象，确定其代码结构类型和具体结构形式（即确定码长、位组的划分及每一位组的含义等）。 P80 图 5-4 学号的层次结构示意图 C）确定编码规则（重点工作）： 给每一个位组规定其取值类型、范围

19、及各种值对应的含义等。 P81 表 5-1 特征码示例 D）实施编码： 按照代码结构及编码规则，对每一个代码化对象赋予具体代码。 E）建立计算机代码体系： 将所有手编代码，按实体为单位转换为一个个计算机存储的代码对照表文件。 back 文档： 一份代码对照表文件目录 一批代码对照表的存储文件 一份关于代码结构及编码规则的说明等。 back 2输出、输入设计： 两者在系统设计中占有重要地位，输出设计与输入设计的任务基本相似，即 确定输出/输入内容 选择输出/输入方式 输出/输入格式设计输出设计的详细步骤： 输入设计的详细步骤： back 输出设计的详细步骤： 确定输出内容： 选择输出方式： 输出

20、格式设计： back确定输出内容： 根据系统说明书中规定的新系统的功能、数据流的定义，特别是有关输出报表的调查分析结果来进行，应确定的内容包括： A）确定输出信息使用方面的要求： 包括使用者名称、使用目的、用途、输出频率、份数、有效期有保存方法等。 B）输出信息内容设计： 包括输出项目、位数及其数据形式等。 确定内容的原则： A）满足上级部门的要求；B）对本单位所需的输出，根据不同管理层次和业务性质，提供详细程度不同、内容有别的报表数据。back选择输出方式： 指实现输出要采用哪些设备和介质。 可供选择的输出设备和介质如P83 表 5-2 常用计算机输出设备与介质 设备介质用途特点 终端显示器

21、 打印机 磁盘机 绘图仪 介质 屏幕 打印机 磁盘 绘图纸 用途 显示数据、文本和图形 打印数据和报表 建立与转存磁盘文件 绘制图纸 特点 响应快、灵活、实现人机对话 便于保存、多份输出、费用低、低速 便于存取和更新，容量大、高速 图形输出、精度高 选择的根据： 信息的用途和信息量的大小 软硬件资源的能力 用户的要求back输出格式设计： A）简单组列式： B）表格式： C）多窗口关联式： D）坐标图式： backA）简单组列式： 把若干组有关的输出数据，按一定的饿顺序要求，在进行简单的组织之后显示在屏幕或打印出来。 特点：输出程序设计简单，输出内容直观、排列简单紧凑，适合于数据项不多而数据量

22、较大的场合，常作为核对、查阅用的输出格式。 backB）表格式： 用的最多的输出格式之一。 P84 图 5-6 表格的格式结构，分 表头：由标题、表头线、栏目构成。 表体：由若干行间线与行构成。 表尾：由表底线和表尾说明构成。 设计时必须根据输出数据项目的属性确定栏目的长度和行数，同时考虑版面的效果。设计工作量大。 back C）多窗口关联式： 用于屏幕输出，能够实现关联数据的实时动态响应，适合于基本信息查删改操作，是一种流行的输出风格。 特点：关联数据显示输出的实时性、动态性，操作简便，输出效果形象生动，但实现比较复杂。 backD）坐标图式： 是数据取值变化在坐标平面上反映出来的一种图示输

23、出格式，最常用的有：直方图和直线图。 P85 图 5-8 坐标图式输出示例 特点：直观，可以进行多项数据的比较和观察数据值变化的趋势，打印输出比较困难。 back输入设计的详细步骤： 设计应遵循的原则： 输入量尽量的少， 输入过程尽量简单方便， 对输入数据尽早进行校验以便使错误即使 得到纠正， 尽快将输入数据用确定的存储方式记录下来。 确定输入内容： 选择输入方式： 输入格式设计： 输入数据的校验： back 确定输入内容： 根据输出功能的要求来确定的，包括确定： 输入数据项名称、数据类型、位数和精度、数值范围及输入处理方式等。 back 选择输入方式： P86 表 5-3 常用计算机输入设备

24、与介质 设备 介质用途特点 终端控制台键盘 光学标记读出器 磁盘机 扫描仪 介质 键盘 输入卡上的光学标记 磁盘 图纸 特点 少量数据，直接人工输入或用于人机对话等 数据量大，成本低，高速，易于携带和保存 数据量大，成本低，高速，携带方便 图形图象数据的输入 选择的根据： 输入的数据量与频度 输入信息的来源与形式 输入速度和准确性的要求 检验方法与纠错能力 保密性、兼容性 可利用设备和费用等因素 back 输入格式设计： 介绍3种常用的输入格式。 A）简列式：把一组相关的输入数据项，按顺序排列为几列，输入时只要按顺序逐个地键入数据即可。 特点：简单、直观，易实现，适用于数据项不多的情况。B）表

25、格式：把一组输入的数据项排列成一张空白表的格式。 特点：符合人们日常操作习惯，设计时关键是去顶输入项的数量、长度，合理安排篇幅。 C）全屏编辑方式：利用数据库语言所提供的全屏编功能与二维表显示格式。 特点：操作方便、实时性高、编程简单，适合与专业使用，但由于直接打开数据库文件，要注意数据的安全性保护。 back输入数据的校验： A）输入数据出错的类型有：3种 数据内容的错误：原始数据抄写错误或录入时引起的数据本身的错误； 数据量的错误：数据丢失或重复而引起的数据不足或多余； 数据的延误：输入数据迟缓使处理推迟而产生的差错。 B）数据检验的方法：分人工检查和机器检查两大类，具体有10种： a）重

26、复检验：同一数据重复输入两遍，由计算机程序四动比较检验。 b）视觉检验：输入时，通过显示或打印与原始数据对照比较检验。 c）汇总校验：对输入的一批数据，用自动求和与人工求和对照比较检验。 d）数据类型校验：校验输入数据的类型与原始数据类型是否一致。 e）格式校验：检查数据记录中数据项的位数、位置是否与规定的格式一致。 f）逻辑校验：检查输入数据的取值是否合乎逻辑（即合理性校验）。g）界限校验：检查数据项输入值是否位于规定范围之内。h）记录计数校验：计算记录个数检查是否遗漏。i）平衡校验：检查相反数据项之间的取值是否平衡。j）对照校验：检查输入的数据是否与预先建立的基础数据文件的内容匹配。 ba

27、ck 3数据存储设计（文件或数据库设计）： 任务：数据组织：数据结构： 数据文件设计（指数据文件的组织或结构设计）方法和步骤： 数据库设计： back任务： 根据系统功能的需求（特别是数据存储的要求），决定数据组织形式和存储方法，以便获得最好的文件结构和文件组织方式。 分为：数据文件设计和数据库设计。 back数据组织： 是指数据单位按照某种形式结合起来，构成更高层次结构的机制，其基本单位是数据项。 back数据结构： 是指数据元素之间的联系形式和关系，不涉及数据元素的具体内容，而是表示它们之间的联系，可分为数据的物理结构和数据的逻辑结构。 以下是数据结构中用于描述数据元素间联系常用的三个概念

28、： 数据的逻辑结构： 数据的物理结构（存储结构）： 文件组织： back 结点：表征某一数据结构特点以及连接方式的基本单位称为这个结构的结点。 通常有多个域，按性质可分为两类： 信息域：储存数据元素本身信息的域。 地址域（指针域）：用来存储后继结 点位置（即存储地址）的域。指针：即地址域所存的地址。链：若干带指针结点的序列称为链。 back 例：结点： 数据信息指针信息域 地址域 数据的逻辑结构： 是指数据元素之间的逻辑关系，是数据在用户或程序员面前呈现的方式，是用户对数据的表示方式和存取方式。常用的逻辑结构有以下4种：顺序线性表： 链表： 树： 网络：是一种结点间可以任意联系的结构。 其它常

29、见的数据逻辑结构：栈、队列、串、数组、图、文件等。 back 顺序线性表： 是指数据的结构形式本质上是一维的线性关系，表中的元素用一组连续的存储单元存放，各元素之间的顺序完全由它的存储位置决定，而数据本身无需再提供与其它数据的连系。 特点：最简单、最易实现；增删需移动其它结点，适于数据不常变动的情形。 back 链表： 根据结点存储位置和指针设置的不同，可分为线性链表、循环链表、双向链表和多重链表等。 A）线性链表： B）循环链表： C）双向链表： D）多重链表： back A）线性链表： 链表中结点只设一个指针（指向后继结点），结点间是一维线性关系的结构，即单向链。 特点：结点的搜索是单向的

30、，且每次只能从链头开始。 back HA1A2 A3A4 B）循环链表： 把链中最后一个结点的指针指向起始结点，使链表构成一个环的结构。 特点：结点的搜索可以从链中任意一个被标识的结点开始，然后按单向进行查找。 back 标识结点 A1A2 A3A4 C）双向链表： 链表中每个结点不但有指向后继结点的指针，还有指向前趋结点的指针。 特点：对结点的搜索可从两个方向进行。 back HA1 A3 A4 A2 D）多重链表： 是一种有两个以上指针域的链表。 特点：可用于表示非线性结构。 back树： 描述数据元素之间层次关系的一种结构，可用多重链表来表示。 几个概念：子结点、父结点、根结点、叶结点

31、二叉树：只有二个枝以下的树。 特点：结构归整，存储方便，易查找。 back数据的物理结构（存储结构）： 是指数据元素及其关系在计算机存储器中的映射和体现。有两种形式：顺序存储结构：数据按其存储的先后次序放在物理介质上，结构紧凑，能节约空间，但查找困难，不易修改。随机存储结构：采取非顺序的方式（常用链接法）存放在物理介质上。 back 文件组织： 是指数据记录以某种数据结构方式在外存设备上的组织。 文件组织方式是指文件内部构造数据的方式，通常有以下5种文件组织方式：顺序文件： 索引文件： 直接存取文件： 索引链接文件： 多关键字文件： back 顺序文件： 是一种其记录按某个关键字的数据项的大小

32、次序（升/降序）排列的数据文件，其物理顺序和逻辑顺序是一致的。分为： 顺序介质顺序文件 随机介质顺序文件 按记录使用频率排序的顺序文件 back索引文件： 带有索引表的文件，其索引表列中有每个记录的关键字和相应的物理存储地址（即索引项），索引项是顺序排列的。分为： 索引顺序文件：数据文件本身有序。 索引非顺序文件：数据文件本身无序。 特点：保证地址的唯一性，存取机制简单可靠，索引表占据空间。 back 直接存取文件： 是把文件记录的键号作为记录存放的直接地址或相对地址的一种文件组织方式。分为： 直接地址法：键号作为直接地址。 相对键法：通过调用某种算法对键号进行计算 而求出相应的地址。 杂凑法

33、：利用杂凑函数把记录均匀分配到存储 区间，并将键号转换为相应记录的地址的方法。 特点：记录随机存放，插入记录方便，存取速度快，节省空间；记录无排序，无法按关键字的顺序存取。 back索引链接文件： 将索引法和链接法结合起来的文件组织方式。 back多关键字文件： 是指文件中不仅有主关键字，而且还有次关键字的多索引组织形式。分为： 多重表文件：具有相同次关键字的记录设 指针构成链表。 倒排文件：具有相同次关键字的记录不 设指针相连。 特点：组织形式复杂，不易更新，适合于多索引检索且记录更新少的文件，检索速度快。 back 数据文件设计（指数据文件的组织或结构设计）方法和步骤： 主要内容：确定文件

34、的结构和与之相联系的组织方式。以文件在信息处理中的作用分为6类文件： A）主文件：存放固定半固定数据的文件、系统中频繁使用的文件、存放其它文件的基本数据的文件。 B）事务文件（工作文件）：为了对主文件进行增删改而设置的。 C）参考文件：专门存放性质特殊的非正常数据的文件。 D）索引文件：为提高检索速度或代替手工检索而设计的。 E）暂存文件：暂时存放某些数据，当数据处理完毕后，此类文件无保留价值。 F）后备文件：某些重要文件的副本，或可生成易受破坏的文件的原始文件。 文件设计的基本方法：依据是数据字典中对数据存储的描述。 分4步： A）确定文件名：符合OS的规定，易记忆。 B）确定记录格式：包括

35、4件事： 确定主关键字 确定变量名（给每个数据项命名） 确定各数据项的数据类型 确定每一数据项的长度 C）确定文件长度：包括3件事： 确定记录长度：考虑系统发展，预留空间 确定记录总数 计算文件长度：记录长度*记录总数 D）确定文件的组织形式：根据主文件的记录数、操作频繁度考虑。 E）写文件说明书，包括内容：把文件名、逻辑结构、组织方式等加以说明。 文件设计中应该考虑的7个因素：A）文件间的接口：文件间数据的相互关系，数据间的协调组织。B）文件记录的键：根据文件记录的组成及存取要求，确定键。C）文件的处理方式：由用途决定，有 批处理方式 实时处理方式 混合处理方式 D）文件的更新方式：估计记录

36、插入和删改的频度和更新要求。E）文件存取时间：按业务处理的需要决定。F）文件保留时间：确定文件保留的期限，文件更换的时间及方式。G）文件的保密性：根据用户的要求。 back 数据库设计： 是指在现有数据库管理系统上建立数据库的过程。内容有：数据库的概念结构设计： 数据库的逻辑结构设计： 数据库的物理结构设计： back数据库的概念结构设计：目标是反映全组织信息需求的整体数据库概念结构（概念模式）。概念模式必须独立与计算机的人和数据模型，不受特定DBMS的限制，不考虑计算机软硬件技术细节。 在需求分析阶段得到的DFD对数据的动态运动轨迹进行了描述，DD定义了数据本身的静态特征，但他们反映的仅是应

37、用需求，并无反映出数据之间的本质联系（即数据的内在特征）。 描述概念结构的工具：E-R图（E-R模型、实体联系模型） 概念结构设计过程的三步骤: 本过程应形成的文档： back描述概念结构的工具：E-R图（E-R模型、实体联系模型） E-R图的四要素： A)实体（型）-用矩形框表示，框内标注实体名称。 B)属性用椭圆形表示，并用连线与实体连接起来。 C)实体间的联系用菱形框表示，框内标注联系名称，并用连线将菱形框分别与有关实体相连，并在连线上注明联系类型。 联系的类型有三类：1:1、1:N、M:N D)实体子类用双边矩形框表示，用带小圆圈的直线联系子类与超类。 子类具有继承性，即超类上所定义的

38、属性都被子类继承，而且自类允许有自己的属性。 back 概念结构设计过程的三步骤: A)设计局部E-R图： B)综合成初步E-R图： C)优化成基本E-R图： back A)设计局部E-R图： 任务是根据DFD和DD中相关数据，设计出各项应用的局部E-R图。具体完成以下3件事： a)确定实体和属性：按照DFD的数据存储内容来定义实体及其属性，后再进行必要的调整；进行每个实体内部的数据分析，根据语义（属性间的联系）分析各个实体属性间的函数依赖，确定能够唯一标识实体的候选关键字和主关键字。 b)确定联系类型： 依据需求分析的结果，考察任意两个实体类型间是否存在联系，并确定联系的类型。 确定联系时应

39、注意两点： 不要丢掉联系的属性 尽量取消冗余的联系（即取消可从其它联系导出的联系） c)画出局部E-R图 back B)综合成初步E-R图： 将所有的局部E-R图综合成全局概念结构，不仅要支持所有的局部E-R模式，而且必须合理地表示一个完整、一致的数据库概念结构。 分两个步骤： a)局部E-R图的合并： 从确定公共实体类型出发，先两两合并，最后再加入独立的局部结构。 b)消除冲突：合并时必须解决的主要问题。冲突有三种类型： 属性冲突：域的冲突、取值精度或度量单位的冲突 命名冲突：包括属性名、实体名、联系名之间的同名异义或异名同义。 结构冲突：同一个对象在不同的局部 E - R 图 中 有 不

40、同 的 表 示 。 消除前两种冲突可通过协商，统一规定基本数据名称与性质，消除结构冲突比较麻烦，具体调整手段可考虑以下3种： 对同一试题的属性取各个分E-R图相同实体 属性的并集。 根据综合应用的需要，把属性转为实体，或 把实体变为属性。 实体联系要根据应用语句进行综合调整。 建立综合性的全局E-R图并不是简单地把各个局部E-R图从形式上合并起来，而是化解冲突产生一个能够被全系统所有用户共同理解和接受的统一概念模式。 backC)优化成基本E-R图： 初步E-R图是全局和整体概念模式，但不一定是最优的，需要经过仔细分析找出潜在的数据冗余，在根据应用需要确定是否消除。 可分为两步骤： a)消除冗

41、余属性：若一属性可通过其它属性值推导出来，则视其为冗余。 b)消除冗余联系：若一联系可通过其它实体间的联系推导出来，也是冗余。 back 本过程应形成的文档： 整个组织的综合E-R图及有关说明 经过修订、充实的DD back数据库的逻辑结构设计： 将数据组织成一个和 计 算 机 提 供 的DBMS所采用的数据模型相符合的形式，是将概念结构转换为DBMS支持下的数据模型的过程。这个过程需要考虑到具体DBMS的性能，具体色数据模型的特点，这里仅讨论如何将经过优化的综合的E-R图转换成为关系模型。 逻辑设计过程分三个具体步骤完成：初始关系模式设计：规范化处理：模式评价与修正： 文档：全局逻辑数据库结

42、构（即一组符合一定规范的关系模式组成的饿关系数据库模型）。 back 初始关系模式设计： 从经过优化的E-R图导出初始关系模式。转换的原则有五个： A)一个实体型转换为一个关系模式，实体的属性就是关系的属性，实体的关键字就是关系的关键字。 B)一个1:1的联系转为一个关系，每个实体的关键字都是关系候选关键字。C)一个1:N的联系转为一个关系,多方实体的关键字是关系的关键字。D)一个M:N的联系转为一个关系,联系中各实体关键字的组合组成关系的关键字。E)具有相同关键字的关系可以合并. back规范化处理： 运用关系规范化理论，逐一考查初始关系模式，分析函数依赖，逐级进行规范，一般到达3NF或BC

43、NF的要求就足够了。 关系规范化理论的四个范式： A）1NF：在关系模式中，每个属性值都是不可再分的最小数据单位。 B）2NF：在关系模式中，所有非主属性都完全函数依赖与任意一个候选关键字。 主属性：包含在任意一个候选关键字中的属性。 非主属性：不包含在任何候选关键字中的属性。 函数依赖：在关系模式中，所有具体关系的属性间满足如下约束： 对于X的每一个具体值，Y有唯一的具体值与之对应，则称Y函数依赖于X，记作X-Y。 完全函数依赖：设X-Y是关系模式的一个函数依赖，若存在X的真子集X，使得X-Y成立，则成Y部分依赖于X，记作 X P Y，否则，称Y完全依赖于X，记作X F Y。 根据函数依赖的

44、定义，则有以下3个规律：在一关系模式中， a)若属性X、Y有1:1联系，则相互函数依赖，记作XY。 b)若属性X、Y是1:N联系，则存在函数依赖Y-X，但X-Y。 c)若属性X、Y是M:N联系，则X与Y之间不存在任何函数依赖。 例：关系模式选课SC1(SNO,CNO,GRADE,CREDIT)中各属性分别代表学号、课程号、成绩、学分。依语义分析，关键字是(SNO,CNO)，(SNO,CNO)-GRADE，CNO-CREDIT，因此(SNO,CNO) P CREDIT是部分函数依赖。因此分解为两个关系模式：S C 1 ( S N O , C N O , G R A D E ) 、C 2 ( C

45、N O , C R E D I T ) C）3NF：在关系模式中，所有非主属性对任何候选关键字都不存在传递依赖。 非平凡的函数依赖：在关系模式中，若X-Y，并且Y不是X的子集，则称X-Y是非平凡的函数依赖。传递依赖：在一关系模式中，若存在非平凡函数依赖X-Y，Y-Z，而Y-X，则称Z传递依赖于X。 例：关系模式S1(SNO,SNAME,DNO,DNAME,LOCATION)各属性分别代表学号、姓名、所在系号、系名、系地址。 依语义分析，关键字是SNO，SNO- D N O ， D N O - - S N O ， D N O -LOCATION，因此SNO-LOCATION是依赖传递。因此分解为

46、两个关系模式： S(SNO,SNAME,DNO)、D(DNO,DNAME,LOCATION) D）BCNF：在关系模式中，所有属性（包括主属性和非主属性）对任何候选关键字都不存在传递依赖。 例：有关系模式配件管理WPE(WNO,PNO,ENO,QNT)各属性分别表示仓库号、配件号、职工号和数量。依语义分析，候选关键字是(WNO,PNO)和(ENO,PNO)两个，由于(ENO,PNO)-ENO且ENO-(ENO,PNO)，而ENO-WNO，因此(ENO,PNO) P WNO且是传递依赖。故分解为两个关系模式：管理EP(ENO,PNO,QNT)，关键字是(ENO,PNO)、工作EW(ENO,WNO

47、)，关键字是ENO back模式评价与修正： 关系规范化是手段而不是目的，数据库设计的目的是最终满足应用需求。因此，数据库的逻辑结构必须经过模式评价与修正。 评价的目的：检查所设计的数据库模式是否满足用户的功能要求，效率如何，确定需要加以修正的部分。 模式评价主要包括功能和性能两个方面：功能性修正有可能需要回溯返工，若性能性修正，则可采用对模式的合并与分解方法来解决。 back 数据库的物理结构设计： 指对于给定的逻辑数据模型选取一个最适合应用环境的物理结构的过程。 任务：是为了有效地实现逻辑模式，确定所采取的存储策略。以逻辑设计的结果作为输入，结合具体DBMS的特点与存储设备特性进行设计，选

48、定数据库在物理设备上的存储结构和存取方法。 在网状和层次系统中物理设计部分比较复杂，而关系系统总相对简单，重点考虑以下3个方面的问题： 确定文件中记录数据的组织方式： 重点放在索引的选择上，多索引可以改变检索的性能，但增加了索引空间消耗和索引维护开销。确定文件的类型及其存放路径。确定文件的多版本管理准则。 文档：物理结构设计说明书。 back 4其它设计： 在这部分中主要讨论的是人机对话和系统可靠性方面的有关设计。对话设计：即人机界面的设计，任务主要包括确定对话的方式、内容和格式。系统的可靠性设计： back 对话设计：即人机界面的设计，任务主要包括确定对话的方式、内容和格式。对话方式：主要依赖于人与机器交互信息的设备。 常用的方式有： 键盘屏幕方式 鼠标屏幕方式 文字与语音识别 其中，屏幕是最常用的人机对话媒介，下面主要就屏幕设计进行讨论。 有几种常用的屏幕格式：P93 图5-13、图5-14 P94 图5-15 A）菜单式：通常用在功能调度模块或程序中用作简单的功能项目选择。 B）Y/N问答式：通常用在输入