数据库设计方法

1、数据库设计内容综述内容综述l数据库技术是信息资源开发、管理和服务的最有效的手段。数据库设计是信息系统开发和建设中的核心技术。l数据库建设的规模、数据库信息量的大小和使用频度已成为衡量国家信息化程度的重要标志之一。l数据库设计通常分为六个阶段：需求分析阶段、概念结构设计阶段、逻辑结构设计阶段、数据库的物理设计、数据库的实施、数据库的运行和维护。数据库设计概述数据库设计概述l数据库设计：对于一个给定的应用环境，构造最优的数据库模式，建立数据库及其应用系统，使之能够有效地存储数据，满足各种用户的应用需求。 l数据库设计的特点：l硬件、软件和管理的结合l结构（数据）设计和行为（处理）设计结合数据库设计

2、人员应具备的知识数据库设计人员应具备的知识l数据库的基本知识和数据库设计技术l计算机科学的基础知识和程序设计的方法和技巧l软件工程的原理和方法l应用领域的知识 数据库设计的基本步骤：数据库设计的基本步骤：l需求分析阶段l概念结构设计阶段l逻辑结构设计阶段l数据库物理设计阶段l数据库实施阶段l数据库运行和维护阶段数据库设计的生命周期数据库设计的生命周期需求分析需求分析l需求分析的任务：通过详细调查现实世界要处理的对象（组织、部门、企业等），充分了解原系统（手工系统或计算机系统）工作概况，明确用户的各种需求，然后在此基础上确定新系统的功能。l新系统必须充分考虑今后可能的扩充和改变，不能仅仅按当前应

3、用需求来设计数据库。主要任务主要任务:1.分析用户活动，产生业务流程图2.确定系统研究范围3.分析用户活动所涉及的数据，产生数据流图4.分析系统数据，产生数据字典调查用户需求的具体步骤调查用户需求的具体步骤首先调查组织机构情况然后调查各部门的业务活动情况协助用户明确对新系统的各种要求确定新系统的边界常用的调查方法常用的调查方法跟班作业开调查会请专人介绍。询问设计调查表请用户填写查阅记录结构化分析方法结构化分析方法lStructured Analysis，简称SA方法。l从最上层的系统组织机构入手，采用自顶向下、逐层分解的方式分析系统。 数据流图数据流图lData Flow Diagram，简称

4、DFD图。l数据流图表达数据和处理过程的关系。数据字典数据字典lData Dictionary，简称DD。l数据字典是系统中各类数据描述的集合，是进行详细的数据收集和数据分析后的主要成果。l数据字典通常包括五个部分：l数据项：不可分的数据单位l数据结构：数据之间的关系l数据流：数据结构在系统内传输的路径l数据存储：数据结构保存的地方l处理过程：数据处理的功能和处理要求概念结构分析概念结构分析l将需求分析得到的用户需求抽象为信息结构即概念模型的过程就是概念结构设计。 l概念结构设计是整个数据库设计的关键所在。l描述概念模型的用力工具是E-R模型。概念结构设计的方法：概念结构设计的方法：l自顶向下

5、：首先定义全局概念结构的框架，然后逐步细化。l自底向上：首先定义各局部应用的概念结构，然后将它们集成起来，得到全局概念结构。l逐步扩张：首先定义最重要的核心概念结构，然后向外扩充，以滚雪球的方式逐步生成其他概念结构，直至总体概念结构。l混合策略：将自顶向下和自底向上相结合，用自顶向下策略设计一个全局概念结构的框架，以它为骨架集成由自底向上策略中设计的各局部概念结构。 例：例：l比较常用的方法是：自底向上法。l通常分为两步：1.抽象数据并设计局部视图2.集成局部视图，得到全局的概念结构例：例：l概念结构设计的第一步是对需求分析阶段收集的数据进行抽象，形成实体、实体的属性，标识实体的码，确定实体之

6、间的联系类型，设计分E-R图。l具体步骤：l选择局部应用l逐一设计分E-R图例：例：l学籍管理局部应用的分E-R图 ：例：例：l课程管理局部应用的分E-R图 ：例：例：l集成局部E-R图时需要分两步：1)合并：解决分E-R图之间的冲突，将分E-R图合并生成初步E-R图。2)修改与重构：消除不必要的冗余，生成基本E-R图。l各分E-R图之间的冲突主要有三类：属性冲突、命名冲突和结构冲突。l消除冗余主要采用分析方法。例：学生管理系统的基本例：学生管理系统的基本E-R图图例：例：公司车队信息系统的公司车队信息系统的ERER模型模型 图 公司车队信息系统的ER模型部门车队司机车辆开销维修公司调用报销拥

7、有聘用保险2保险1M1NN1NNNN11保险公司1N维修逻辑结构设计逻辑结构设计l逻辑结构设计的任务：把概念结构设计好的基本E-R图转换为与选定的DBMS产品所支持的数据模型相符合的逻辑结构。l设计逻辑结构一般分三步进行：l将概念结构转换为一般的关系、网状、层次模型 l将转化来的关系、网状、层次模型向特定DBMS支持下的数据模型转换 l对数据模型进行优化 逻辑结构设计逻辑结构设计转化为转化为一般数一般数据模型据模型转化为特转化为特定定DBMS支持下的支持下的据模型据模型 优化模优化模型型概念结概念结构设计构设计数据库数据库物理设计物理设计基本基本E-R图图转换规转换规则则特定特定DBMS的的特

8、点与限特点与限制制优化方优化方法如规法如规范化理范化理论论逻辑逻辑模型模型ER模型到关系模型的转换实例模型到关系模型的转换实例职工工号姓名年龄性别领导1N职工（工号，姓名，年龄，性别，经理工号） ER模型到关系模型的转换实例模型到关系模型的转换实例仓库商品商店仓库号仓库名地址数量商店号商品名商品号商店名日期进货MNP仓库（仓库号，仓库名，地址）商店（商店号，商店名）商品（商品号，商品名）进货（商店号，商品名，仓库号，日期，数量） 6.5: 数据库的物理设计数据库的物理设计l数据库物理设计的任务：为一个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（存储结构与存取方法）。l数据库的物理设计通

9、常分为两步： l确定数据库的物理结构 l对物理结构进行评价，评价的重点是时间和空间效率 数据库物理设计数据库物理设计确定数确定数据库的据库的物理结物理结构构评价数据评价数据库的物理库的物理结构结构逻辑结逻辑结构设计构设计数据库数据库实施实施物理物理模型模型逻辑逻辑模型模型数据库的物理设计的内容和方法数据库的物理设计的内容和方法l选择物理数据库设计所需参数l 数据库查询事务l查询的关系l 查询条件所涉及的属性l 连接条件所涉及的属性l 查询的投影属性 数据库的物理设计的内容和方法数据库的物理设计的内容和方法l选择物理数据库设计所需参数l数据更新事务l被更新的关系l每个关系上的更新操作条件所涉及的

10、属性l 修改操作要改变的属性值l 每个事务在各关系上运行的频率和性能要求确定数据库的存储结构确定数据库的存储结构l数据库物理结构的内容l1. 确定数据的存放位置和存储结构l 关系l 索引l 聚簇l 日志l 备份2. 确定系统配置确定系统配置lDBMS产品一般都提供了一些存储分配参数l 同时使用数据库的用户数l 同时打开的数据库对象数l 使用的缓冲区长度、个数l 时间片大小l 数据库的大小l 装填因子l 锁的数目l 等等评价物理结构评价物理结构l评价方法l定量估算各种方案l 存储空间l 存取时间l 维护代价l对估算结果进行权衡、比较，选择出一个较优的合理的物理结构l如果该结构不符合用户需求，则需

11、要修改设计数据库的实施数据库的实施l数据库实施阶段的任务：使用DBMS提供的数据定义语句和其他应用程序将逻辑设计和物理设计的结果描述出来，成为DBMS可以接受的源代码，再经过调试产生目标模式，组织数据入库。l数据库实施主要包括以下工作： l用DDL定义数据库结构 l组织数据入库 l编制与调试应用程序 l数据库试运行 数据库实施数据库实施定义数定义数据库结据库结构构数据数据装载装载 数据库数据库试运行试运行数据库物数据库物理设计理设计数据库运数据库运行和维护行和维护物理物理模型模型编制与编制与调试应调试应用程序用程序数据库数据库系统系统数据库的运行与维护数据库的运行与维护l数据库投入运行标志着开发任务的基本完成和维护工作的开始，但是并不意味着设计过程的终结 。l在数据库运行阶段，对数据库经常性的维护工作主要是由DBA完成的，它包括：数据库的转储和恢复数据库的安全性、完整性控制数据库性能的监督、分析和改进数据库的重组织和重构造小结小结数据处理需求分析数据字典数据流图、数据字典中处理过程的描述概念结构