计算机辅助设计第三章讲稿(二)

计算机辅助设计第三章讲稿(二)第一页，共33页。3.3数据的存储与管理

重点批示：一、文件

是数据管理的一种形式，它能独立于应用程序单独存储。具体地说，文件是记录的集合。·

文件的组织方法

·

和排序

二、数据库

是一种能较好地解决共享问题的数据处理方法。·

数据库的特点

·

数据库管理系统

·

数据库的数据·

工程数据库

·

新一代数据库

第二页，共33页。文件的组织方法

同一文件的逻辑结构可以有多种物理组织方法。

组织方法概念说明

顺序文件

物理顺序与逻辑顺序一致的文件。

磁带就是典型的顺序存储器。

索引文件

带有一包括关键字和存放地址索引表的文件。

索引文件的索引项必须按关键字顺序排列，文件本身可以按顺序排列或不按顺序排列，前者称为索引顺序文件，后者称为非索引顺序文件。直接存取文件

（随机文件）

采用一种算法将记录的关键字转化为一个近乎随机的数，根据这个数确定记录在存储器上的位置，以便存取。

直接存取文件通常是利用杂凑法组织的。第三页，共33页。文件的查找顺序查找法从第一条记录开始，逐个查询，若找到欲查数值，则查找成功；否则查找失败。该法简单，但效率分查找法）·

先将文件记录按关键字顺序排列。·

再将查找范围中点处关键字KM与K待查记录关键字比较，应为下列三种情况：

a)K<KM，确定待查记录在文件前半区域。

b)K=KM，确定该记录就是待查记录。

c)K>KM，确定待查记录在文件后半区。·

若为情况b)，则查找成功；若为情况c)或a)，则在确定的区域中再次顺序查找，或逐次折半查找。第四页，共33页。分块查找法

与折半查找法类似，只是要先将按关键字排好顺序的文件划分为大于2的若干块；再将待查关键字依次与各块的最大关键字比较，确定查找范围；然后顺序查找。文件的排序选择排序

以升序排列为例，在所有的记录中选出关键字最小的记录，将它与第一个记录交换，然后，在第二个记录到最后一个记录中重复上述的操作。冒泡排序

以升序排列为例，顺序比较相邻记录的关键值，若后者比前者小，则交换位置。否则，位置不变。经过数轮比较和交换，较小的数向前移动，较大的数向后移动，就像水中的气泡一点点冒出水面，故而得名。插入排序

仍以升序为例，首先假定第一个记录的位置是适合的，然后取出第二个记录与第一个记录进行关键字比较。若小于，则插到前面，否则，位置不变；再取第三个数据与前面的各记录进行关键字比较，将其插入到前面有序记录的适合位置上；依此类推，直到完成排序。

第五页，共33页。数据库的特点定义：数据库技术是三种数据管理技术之一，是在人工管理，文件管理技术上发展起来的数据管理技术。

特点说明复杂的数据模型

即在描述数据的同时，也描述数据之间的联系，即数据结构化。数据共享性好，冗余度低

数据库从整体观点处理数据，面向系统，因而弹性大，使用灵活，实现了数据共享。数据具有独立性

数据可独立于程序存在，应用程序也不必随数据结构的变化而修改。数据具有安全性和完整性

数据库系统提供数据的控制功能，保护数据，防止不合理使用；保证数据的确定性、有效性和相容性，即数据的完整性。第六页，共33页。数据库系统构成

组成部分功能硬件

支持数据库管理系统、应用程序运行的设备环境。软件

支持数据库管理系统运行的软件环境。包括支持DBMS的操作系统、宿主语言系统、数据库管理系统以及应用程序。（数据库软件系统层次如下图）数据库管理员（DataBaseAdministrator，简称DBA）

负责数据库系统的建成，维护和协调工作的专门人员。数据库

是由DBMS建立、运用、管理及维护的通用化的、综合性的数据集合。第七页，共33页。第八页，共33页。数据库管理系统（二）数据库管理系统的功能第九页，共33页。数据库管理系统的组成

第十页，共33页。数据库管理系统（三）模型

在数据库系统中，用户看到的数据与计算机中存放的数据并不是一一映像的关系，而是存在着三个层次：层次说明外模型

用户使用的数据视图。这是一种局部的逻辑数据视图，它表示用户所理解的实体、实体属性和实体间的联系。外模型有多个，处于系统的外部。概念模型

数据库系统的全局逻辑视图。它代表了整个系统的抽象实体、实体属性和实体间的联系。概念模型只有一个，属于系统的概念层。内模型

物理数据存储的模型。亦只有一个，处于系统的内层，也是最低层。第十一页，共33页。数据模式

用DBMS中的DDL精确定义上述模型就成为模式。对于不同层次的模型，也有相应的模式：外模式（子模式）；概念模式（模式）；内模式（物理模式）

请参看：DBMS各模式之间的关系图

第十二页，共33页。第十三页，共33页。数据库管理系统（四）数据库的层次:以子模式为框架的数据库是用户数据库；

以模式为框架的数据库是概念数据库；

以物理模式为框架的数据库是物理数据库。

第十四页，共33页。不同层次数据库之间的关系：第十五页，共33页。数据库的数据模型（一）层次模型

用树性结构表示实体之间连系的模型称为层次模型，它能描述一对多的关系。层次模型必须满足两个条件：只有一个根结点。根以外的其他节点有且只有一个父节点。

第十六页，共33页。网状模型

网状模型必须满足两个条件：·

可以有两个以上结点无父点。·

至少有一个结点有多于一个父结点。第十七页，共33页。数据库的数据模型（二）关系模型

这是一种用二维表结构表示实体之间联系的模型，能描述多对多的关系。一个二维表就成为一个关系：第十八页，共33页。作为一个“关系”的二维表，必须满足如下条件：·

表中每一列必须是基本数据项，而不是组合项。·

表中每一列必须具有相同的数据类型。·

表中的每一列必须有一个唯一的属性名。·

表中不应有内容相同的行。·

行与列的顺序均不影响表中所表示的信息含义。第十九页，共33页。工程数据库（一）工程数据库管理系统

简称EDBMS(EngineeringDataBaseManagementSystem)，其功能是针对工程数据的特点而设置的。工程数据库管理系统功能特点·

能描述复杂的数据模型，保存相关语义信息。·

支持模式的动态定义和修改，不需重新编译和数据重载。·

支持工程长事务的处理。·

能存储和管理各种类型数据，并支持图形标准件的相互转化，具有多库协调管理能力。·

具有版本管理功能。·

支持程序控制和交互操作两种工作方式。·

具有分布式数据库处理能力，支持多用户工作环境。第二十页，共33页。工程数据库（二）工程数据库管理系统的开发方法

·

以商用DBMS为底层支撑环境，使用数据操纵语言嵌入宿主语言，建立更加简洁、良好的人机界面和外围管理结构，扩充所需的各种功能，从而达到适用于CAD/CAM工程环境的目的。

·

分析、拆解商用DBMS原代码，按EDBMS要求修改原组织结构、概念模式、扩充强化功能。

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开发通用的工程数据库管理系统，按EDBMS的规范化设计标准，将工程应用的特殊需求融于DBMS内部，从无到有地开发EDBMS。工程数据库的发展趋势

新型化智能化巨型化工具化分布式集成化

第二十一页，共33页。新一代数据库技术分布式数据库

数据库技术与分布处理技术相结合产生了分布式数据库（DistributeDatabase）。它是由一组分布在不同场地计算机中的数据组成，这组数据具有物理分布性、逻辑整体性、分布独立性和场地自制能力。

所谓物理分布性，即数据库中的数据分布在计算机网络的不同场地计算机上。所谓逻辑整体性，即数据库中的数据虽然物理分布，但逻辑相关，是相互联系的整体。所谓独立分布，即分布透明性，在用户来看，整个数据库系统仍是一个集中的数据库，不关心数据物理位置分布的细节，分布的实现完全由系统完成。所谓场地自制能力，即系统网络中的每个节点具有独立处理能力，可以执行局部应用，同时也能通过网络执行全局应用。

分布式数据库能够适应部门分布的组织结构，降低通信代价，提高响应速度；能提高系统的可靠性和可用性，一个场地的故障不会引起整个系统崩溃；有利于充分利用数据库资源，提高现有集中式数据库的利用率；便于扩展处理能力和系统规模

第二十二页，共33页。主动数据库

数据库技术和人工智能技术相结合产生了主动数据库（ActiveDatabase）。它是相对传统数据库的被动性而言的，能根据应用系统的当前状况，主动适时地作出反应，执行某些操作向用户提供相关信息。

主动数据库强调主动性、快速性和智能性，其主要目标是提供对紧急情况的及时反应能力，同时提高数据库管理系统的模块化程度。通常采用的方法是在数据库系统中嵌入ECA（事件-条件-动作）规则，设置触发器，在某一事件发生时引发数据库管理系统检测数据库当前状态，只要条件满足，就触发规定动作的执行。第二十三页，共33页。多媒体数据库

数据库技术与多媒体技术相结合产生了多媒体数据库技术（Multi-mediaDatabase）。它支持管理复杂的多媒体数据。

多媒体数据库在数据对象、数据类型、数据结构、数据模型、应用对象以及处理方式上都与传统数据库有较大差异，它存储处理的是现实世界中复杂的多媒体表现形式，包括动态的视频；它面向应用，强调媒体间的独立性，重视媒体对象的物理表现和交付方式。

多媒体数据库是计算机技术以及相关技术发展的结果，尤其是在数据表现形式空前丰富的情况下，多媒体数据的管理与应用就变得越来越迫切。第二十四页，共33页。面向对象数据库

数据库技术与面向对象程序设计的结合产生了面向对象数据库（ObjectOrientedDatabase）。它是指对象的集合、行为、状态和联系均以面向对象数据模型来定义。

面向对象数据库为定义和操作对象间的联系提供了用户界面，应用程序员无须显示编程后管理这些联系。它支持如：Oid、实例、类、层次、继承、封装及消息传递等面向对象概念。第二十五页，共33页。

一、软件开发的演化过程

个人编程时代

（1946年～50年代末）

软件作坊时代（60年代初～60年代末）

软件工程时代（70年代以后）第二十六页，共33页。软件开发的演化过程

这一阶段的程序设计是一种个体化的行为，且由于硬件容量小，速度低，机时昂贵，使得程序设计的目标确定在节省资源和缩短机时上，根本谈不上系统化的软件开发方法，编制出的程序也不作为商品出售。

软件开发成为一种新型的社会职业。但由于软件作坊的开发方式没有改变，依然是个体的或小组的思维方式，使得软件的任务延误，质量不可靠，甚至无法维护，软件的发展远远落后于硬件的发展，极大地限制了计算机的功能发挥和实际应用，“软件危机”产生了。

为了摆脱软件生产的落后的“手工方式”，大幅度改进软件产品质量，提高软件生产率，软件行业又在80年代明确提出“软件工程支撑环境”的基本思想，力图把软件工程领域的各种方法技术都形成支撑系统和工具，即程序设计不再要求程序员从头到尾，逐字逐句的编写，而是可以直接从支撑环境中调用各个所需的“组件”。第二十七页，共33页。

定义：软件从形成概念开始，经过开发、使用和不断补增修正，直到最终被淘汰的整个过程。

方法：软件工程强调使用生存周期方法学，即将生存周期分为若干个既相互区别又相互联系的阶段：

二、软件生存周期

第二十八页，共33页。可行性研究与计划阶段—要做什么

需求分析阶段—必须做什么----5%

设计阶段—确定设计方案（概要设计、详细设计）---10%

实现阶段–

完成源程序编码、编译和无语法错误的程序

测试阶段—总装测试和确认测试，检查审阅文档，成果评价—10%

运行与维护阶段—扩充、修改（改正性。适应性、完善性、预防性）67%

第二十九页，共33页。三、软件工程规范

规范说明《计算机软件开发规范》

（GB8566-88）

详细规定软件开发过程的各个阶段即每一阶段的任务、实施步骤、实施要求、完成指标及交付文档。《计算机软件产品开发文件编制指南》（GB8567-88）

详细规定软件开发过程中应该产生的文档种类、数目和文档的编制形式、编制内容。《计算机软件需求说明编制指南》（GB9385-88）

详细规定软件需求说明的内容和质量。编写所需的背景和表达方式，列出编制大纲。《计算机软件测试文件编制规范》（GB9386-88）

详细规定一组测试文件的种类、数目、书写格式、内容及各自作用。《计算机软件质量保证计划规范》（GB/T12504-90）

详细规定在制定软件质量保证计划时应遵循的基本要求，列出了编制大纲。《计算机软件配置管理计划规范》（GB/T12505-90）

详细规定软件配置管理计划的目次、章节内容等统一要求。《软件工程术语》

（GB/T11457）

详细列举了软件工程中的常用术语定义、说明、英文译名等信息。第三十页，共33页。软件文档

按照《计算机软件产品开发文件编制指南》（GB8567-88）规定，整个软件生存周期应该提供十四种标准文档。软件生存周期各阶段中的文档编制如下：

可行性研究与计划开发阶段需求分析阶段设计阶段实现阶段测试阶段运行与维护

阶段可行性研究报告----------

项目开发计划--------------------