MySQL数据库应用项目教程 教案 项目3 设计数据库 教案

项目名称项目三设计数据库教学内容数据库设计的方法、基本步骤，数据库设计过程中的各级模式；需求分析的任务、方法，数据字典，数据流程图；概念结构设计的方法、步骤；E-R图的实体和属性；E-R图向关系模型的转换遵循的原则；物理结构设计的内容、方法、步骤。授课时间授课学时教学目标学习目标1.掌握数据库设计的基本步骤。2.掌握概念结构设计的方法和步骤。3.掌握数据库物理设计的内容和方法。技能目标1.会绘制简单的信息管理系统的数据流程图。2.会绘制简单的信息管理系统的E-R图。3.会将E-R图转换为对应的关系模型。素养目标1.尊重知识产权,尊重劳动成果,并养成劳动习惯。2.合理表达个人需求,并与他人进行有效沟通。学情分析通过对本项目的学习，了解数据库设计的方法、基本步骤，数据库设计过程中的各级模式；了解需求分析的任务、方法，数据字典，数据流程图。掌握概念结构设计的方法、步骤；E-R图的实体和属性。熟悉E-R图向关系模型的转换遵循的原则，物理结构设计的内容、方法、步骤。教学方法学生通过课前预习、查阅资料，课堂上紧跟着老师的思路，对老师的演示要熟记，课后练习提升、反思总结等方法进行本章节的学习，有电脑条件的学生可以根据在课堂上所学习的内容，反复的操作实践验证；实训课上要加强训练，不懂的问题及操作过程，及时的向老师询问或是同学之间相互讨论。教学媒介教材、配套的PPT课件、多媒体教案等 教学过程教学环节教学内容教学引入在数据库领域中,通常把使用数据库的各类信息系统称为数据库应用系统。例如，以数据库为基础的各种管理信息系统、办公自动化系统、地理信息系统、电子政务系统、电子商务系统等。数据库设计是指对于一个给定的应用环境,构造(设计)、优化数据库逻辑模式和物理结构，并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，包括信息管理要求和数据操作要求。数据库设计的目标是，为用户和各种应用系统提供一个信息基础设施和高效的运行环境。高效的运行环境是指数据库数据的存取效率、数据库存储空间的利用率、数据库系统运行管理的效率等都满足用户的需求。教授新知一、明确教学目标二、教学内容“设计数据库”3.1初始数据库设计3.1.1认识数据库设计数据库设计应与应用系统设计相结合。在整个数据库设计过程中要把数据库结构设计和数据处理的设计密切结合起来。1.数据库设计的方法新奥尔良(NewOrleans)方法基于E-R模型的设计方法3NF的设计方法面向对象的数据库设计方法统一建模语言(UnifiedModelingLanguage,UML)方法2.数据库设计的基本步骤按照结构化系统设计的方法,考虑数据库及其应用系统开发的全过程，将数据库设计分为六个阶段。关于数据特性的设计描述3.数据库设计过程中的各级模式数据库设计的不同阶段形成数据库的各级模式3.1.2需求分析1.需求分析的任务(1)信息要求。(2)处理要求。(3)安全性与完整性要求。2.需求分析的方法3.数据字典数据字典通常包括数据项、数据结构、数据流、数据存储和处理过程。(1)数据项。(2)数据结构。(3)数据流。(4)数据存储。(5)处理过程。3.1.3数据流程图数据流程图有两个特征:抽象性和概括性。一般采用分层的数据流程图，分层的数据流程图有：顶层图、中层图、底层图数据流程图包括：外部实体、处理过程数据流、数据存储3.2探索概念结构设计3.2.1概念结构设计概念结构设计就是将需求分析得到的用户需求抽象为信息结构，即概念模型。1.概念结构设计的方法自顶向下。先定义全局概念模型的E-R图框架,再逐步细化。自底向上。先定义各局部应用的概念模型的E-R图,然后将它们集成，得到全局概念模型的E-R图。逐步扩张。先定义最重要的核心概念模型的E-R图,然后向外扩充,以“滚雪球”的方式逐步生成其他概念模型的E-R图。混合策略。该方法采用自顶向下和自底向上相结合的方法,先采用自顶向下的方法定义全局概念模型的E-R图框架,再采用自底向上的方法设计各个局部概念概念模型的E-R图。2.概念结构设计的步骤若采用自底向上的方法设计概念模型,则可分为两步：(1)数据抽象,设计局部E-R图,即设计用户视图。(2)各局部E-R图形成全局E-R图,即视图集成。3.数据抽象概念模型是对现实世界的一种数据抽象。一般有以下两种数据抽象方式。(1)分类(2)聚集3.2.2绘制E-R图1.局部E-R图设计可根据以下两条准则来划分实体和属性。(1)实体具有描述信息,而属性没有。即属性必须是不可再分的数据项,不能再由另一些属性组成。(2)属性不能与其他实体具有联系,联系只能发生在实体之间。2.全局E-R图设计视图集成有以下两种方式。(1)多元集成法(2)二元集成法3.合并局部E-R图,生成初步E-R图合并局部E-R图的关键是合理消除各局部E-R图中的冲突。各局部E-R图中的冲突主要有以下三种:属性冲突、命名冲突、结构冲突3.3探索实现设计3.3.1E-R图向关系模型的转换E-R图所表示的概念模型可以转换成具体的数据库管理系统所支持的数据模型,如网状模型、层次模型或关系模型。1.初始关系模式设计将E-R图转换为关系模型就是将实体、属性及其联系转换成关系模式。在转换中要遵循以下原则。(1)一个实体转换为一个关系模式,实体的属性就是关系的属性,实体的码就是关系的码。(2)一个联系转换为一个关系模式,与该联系相连的各实体的码以及联系的属性均转换为该关系的属性。2.数据模型优化的方法(1)确定范式级别。(2)实施规范化处理。3.模式评价与改进(1)模式评价。①功能评价。②性能评价。(2)模式改进。①合并。②分解。3.3.2物理结构设计1.物理结构设计的内容和方法通过设计优化的物理数据库结构,使得在数据库上运行的各种事务的响应时间小、存储空间利用率高、事务吞吐率大。首先，对要运行的事务进行详细分析,获得物理数据库设计所需要的参数。其次，要充分了解所用的关系数据库管理系统的内部特征,特别是系统提供的存取方法和存储结构。对于关系数据库物理结构设计的内容主要包括:为关系模式选择存取方法,以及设计关系、索引等数据库文件的物理存储结构。2.关系模式存取方法的选择常用的存取方法有：索引方法(目前主要是B+树索引方法)、聚簇方法、hash方法(1)索引存取方法的选择。出现如下三种情况时可考虑建立索引。①一个(或一组)属性经常作为查询条件出现。②一个属性经常作为最大值和最小值等聚集函数的参数。③一个(或一组)属性经常在连接操作的连接条件中出现。(2)聚簇存取方法的选择。通常在以下情况下建立聚簇。①对经常在一起进行连接操作的关系建立聚簇。②如果一个关系的一组属性经常出现在相等的比较条件中，则此单个关系可建立聚簇。③如果一个关系的一个(或一组)属性上的值重复率很高,则此单个关系可建立聚簇。(3)hash存取方法的选择。选择hash存取方法的规则:如果一个关系的属性主要出现在等值连接条件中或等值比较选择条件中,而且满足下列条件之一,则此关系可以选择hash存取方法。①如果一个关系的大小可预知,而且不变。②如果关系的大小动态改变,但是数据库管理系统提供了动态hash存取方法。3.物理结构设计的步骤数据库在物理设备上的存储结构与存取方法称为数据库的物理结构,它依赖于给定的计算机系统。(1)确定物理结构。存储记录结构的设计、访问方法的设计、数据存放位置的设计、系统配置的设计、(2)评价物理结构。课堂小结本项目主要讲述了：(1)数据库设计的方法和基本步骤。(2)在数据库设计中需求分析的实施