《關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)》PPT課件.pptVIP

數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)概述 設(shè)計(jì)方法和步驟數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的需求分析數(shù)據(jù)庫(kù)概念設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行與維護(hù) 第5章關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) 5 1數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)概述 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)是信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和建設(shè)的重要組成部分 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)是指為一個(gè)給定的應(yīng)用環(huán)境建立數(shù)據(jù)庫(kù)的過(guò)程 其設(shè)計(jì)目標(biāo)是要建立一個(gè)能正確反映給定的信息應(yīng)用需求 能被某個(gè)現(xiàn)有的DBMS所接受并能使系統(tǒng)具有較好性能的關(guān)系數(shù)據(jù)模型 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)步驟 5 1 1數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法 1 直觀(guān)設(shè)計(jì)法直觀(guān)設(shè)計(jì)法也叫手工試湊法 早期用于設(shè)計(jì)一些小型系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) 依賴(lài)于設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)和技巧 缺乏科學(xué)理論和工程方法的支持 不適應(yīng)信息管理發(fā)展的需要 2 規(guī)范設(shè)計(jì)法規(guī)范設(shè)計(jì)法是運(yùn)用軟件工程的思想和方法 以各種設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和規(guī)程 進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的方法 規(guī)范設(shè)計(jì)法從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)仍然是手工設(shè)計(jì)方法 其基本思想是過(guò)程迭代和逐步求精 新奧爾良 NewOrleans 方法是規(guī)范設(shè)計(jì)法中比較著名的一種方法 它將數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)分為四個(gè)階段 需求分析 概念設(shè)計(jì) 邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì) 后經(jīng)改進(jìn) 分為六個(gè)階段 數(shù)據(jù)庫(kù)需求分析 數(shù)據(jù)庫(kù)概念設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施和數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行與維護(hù) 常用規(guī)范方法 1 基于E R模型的數(shù)據(jù)庫(kù)概念設(shè)計(jì) 其基本思想是在需求分析的基礎(chǔ)上 用E R圖來(lái)構(gòu)造一個(gè)反映現(xiàn)實(shí)世界實(shí)體之間聯(lián)系的信息模式 它是數(shù)據(jù)庫(kù)概念設(shè)計(jì)階段廣泛采用的方法 2 基于3NF 第三范式 的數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯設(shè)計(jì) 該方法是結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法 其基本思想是在需求分析的基礎(chǔ)上 確定數(shù)據(jù)庫(kù)模式中的全部屬性和屬性間的依賴(lài)關(guān)系 將它們組織在一個(gè)單一的關(guān)系模式中 然后再分析模式中不符合3NF的約束條件 將其進(jìn)行投影分解 規(guī)范成若干個(gè)3NF關(guān)系模式的集合 它是關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中邏輯階段可以采用的一種有效方法 3 基于視圖的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法 先從分析各個(gè)應(yīng)用的數(shù)據(jù)著手 其基本思想是為每個(gè)應(yīng)用建立自己的視圖 然后再把這些視圖匯總起來(lái)合并成整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的概念模式 3 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法是利用一些專(zhuān)門(mén)的CASE軟件工具來(lái)支持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)過(guò)程 數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)化設(shè)計(jì)法是指數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)整個(gè)過(guò)程完全由計(jì)算機(jī)完成 常用軟件 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的特點(diǎn) 1 反復(fù)性 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)不可能一氣呵成 需要反復(fù)推敲和修改才能完成 2 試探性 與解決一般問(wèn)題不同 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的結(jié)果經(jīng)常不是唯一的 所以設(shè)計(jì)的過(guò)程通常是一個(gè)試探的過(guò)程 數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)結(jié)果很難達(dá)到非常滿(mǎn)意的效果 常常為了達(dá)到某些方面的優(yōu)化而降低另一方面的性能 3 分步進(jìn)行 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)常常由不同的人員分階段進(jìn)行 為使整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)變得條理清晰 目的明確 必須在每一步分段把關(guān) 逐級(jí)審查 保證數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的質(zhì)量和進(jìn)度 5 1 2數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)步驟 前四個(gè)步驟為數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì) 后兩個(gè)步驟為數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的實(shí)施 運(yùn)行與維護(hù) 1 需求分析 了解和分析用戶(hù)的應(yīng)用需求 包括信息需求和處理需求 進(jìn)行需求收集和分析 并以數(shù)據(jù)流圖 數(shù)據(jù)字典等形式加以描述 2 概念設(shè)計(jì) 把需求分析階段得到的用戶(hù)需求進(jìn)行綜合 歸納和抽象 形成一個(gè)獨(dú)立于具體DBMS的概念數(shù)據(jù)模型 3 邏輯設(shè)計(jì) 按照一組轉(zhuǎn)換規(guī)則 將概念設(shè)計(jì)階段產(chǎn)生的概念模型轉(zhuǎn)換為某個(gè)DBMS支持的邏輯數(shù)據(jù)模型 4 物理設(shè)計(jì) 是為邏輯模型選取一個(gè)最適合應(yīng)用環(huán)境的物理結(jié)構(gòu) 包括存取結(jié)構(gòu)和存取方法 5 數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施 設(shè)計(jì)人員運(yùn)用DBMS提供的數(shù)據(jù)庫(kù)語(yǔ)言及其宿主語(yǔ)言 根據(jù)邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)的結(jié)果建立數(shù)據(jù)庫(kù) 編制與調(diào)試應(yīng)用程序 組織數(shù)據(jù)入庫(kù) 并進(jìn)行試運(yùn)行 6 數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行與維護(hù) 數(shù)據(jù)庫(kù)試運(yùn)行后 即可投入正式運(yùn)行 數(shù)據(jù)庫(kù)在運(yùn)行期間應(yīng)不斷地對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià) 調(diào)整與修改 5 2數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的需求分析 目標(biāo) 給出應(yīng)用領(lǐng)域中數(shù)據(jù)項(xiàng) 數(shù)據(jù)項(xiàng)之間的關(guān)系和數(shù)據(jù)操作任務(wù)的詳細(xì)定義 為數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的概念設(shè)計(jì) 邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ) 為優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)提供可靠依據(jù) 需求分析是整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)過(guò)程的基礎(chǔ) 決定了以后各步設(shè)計(jì)的速度與質(zhì)量 5 2 1需求分析的方法 在用戶(hù)的積極配合下 通過(guò)查閱文檔 面談 觀(guān)察業(yè)務(wù)操作 問(wèn)卷調(diào)查等手段來(lái)收集用戶(hù)的信息內(nèi)容和處理要求 1 結(jié)構(gòu)化分析方法 StructuredAnalysis SA 用于需求分析的方法有多種 主要方法有自頂向下和自底向上兩種 其中自頂向下的結(jié)構(gòu)分析方法 簡(jiǎn)稱(chēng)SA方法 是一種簡(jiǎn)單實(shí)用的方法 SA方法從最上層的系統(tǒng)組織機(jī)構(gòu)入手 采用逐層分解的方式分析系統(tǒng) 用數(shù)據(jù)流圖描述系統(tǒng) 處理過(guò)程的處理邏輯常借助判定表或判定樹(shù)來(lái)描述 而系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)則是借助數(shù)據(jù)字典來(lái)描述 2 數(shù)據(jù)流圖 DataFlowDiagram DFD 數(shù)據(jù)流圖從數(shù)據(jù)傳遞和加工的角度 來(lái)刻畫(huà)數(shù)據(jù)流從輸入到輸出的移動(dòng)變換過(guò)程 當(dāng)系統(tǒng)比較復(fù)雜時(shí) 可以采用分層描述的方法 在處理功能逐步分解的同時(shí) 它們所用的數(shù)據(jù)也逐級(jí)分解 形成若干層次的數(shù)據(jù)流圖 數(shù)據(jù)流圖表達(dá)了數(shù)據(jù)和處理過(guò)程的關(guān)系 3 數(shù)據(jù)字典 數(shù)據(jù)字典是結(jié)構(gòu)化分析方法的核心 數(shù)據(jù)字典是對(duì)所有與系統(tǒng)相關(guān)的數(shù)據(jù)元素的一個(gè)有組織的列表 以及精確的 嚴(yán)格的定義 使得用戶(hù)和系統(tǒng)分析員對(duì)于輸入 輸出 存儲(chǔ)成分和中間計(jì)算結(jié)果有共同的理解 數(shù)據(jù)字典把不同的需求文檔和分析模型緊密地結(jié)合在一起 與各模型的圖形表示配合 能清楚地表達(dá)數(shù)據(jù)處理的要求 概括地說(shuō) 數(shù)據(jù)字典的作用是對(duì)DFD中出現(xiàn)的被命名的圖形元素的確切解釋 通常數(shù)據(jù)字典包含的信息有 名稱(chēng) 別名 含義 類(lèi)型 何處使用 如何使用 補(bǔ)充信息等 4 判定表和判定樹(shù) 它們都是描述加工的圖形工具 適合描述問(wèn)題處理中具有多個(gè)判斷 而且每個(gè)決策與若干條件有關(guān) 在使用判定樹(shù)或判定表時(shí) 應(yīng)該從問(wèn)題的文字描述中分清哪些是判定條件 哪些是判定的決策規(guī)則 再構(gòu)造判定表或樹(shù) 5 2 2需求分析的任務(wù) 通過(guò)詳細(xì)調(diào)查現(xiàn)實(shí)世界要處理的對(duì)象 組織 部門(mén) 企業(yè)等 充分了解原系統(tǒng) 手工系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 工作概況 明確用戶(hù)的各種需求 然后在此基礎(chǔ)上確定新系統(tǒng)的功能 調(diào)查的重點(diǎn)是 數(shù)據(jù) 和 處理 通過(guò)調(diào)查 收集和分析 獲得用戶(hù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)業(yè)務(wù)需求 數(shù)據(jù)需求 處理需求 最后編寫(xiě)需求分析說(shuō)明書(shū) 1 確定業(yè)務(wù)需求 業(yè)務(wù)需求包括業(yè)務(wù)的流程 組成業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù) 對(duì)數(shù)據(jù)的處理以及一些規(guī)則 例5 1 教務(wù)管理系統(tǒng)的業(yè)務(wù)需求分析 1 了解業(yè)務(wù)流程2 明確組成業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù) 建立數(shù)據(jù)字典3 明確數(shù)據(jù)處理任務(wù)4 明確業(yè)務(wù)規(guī)則 數(shù)據(jù)字典片段舉例 表5 2教務(wù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)字典中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 表5 3教務(wù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)字典中的數(shù)據(jù)項(xiàng) 2 確定數(shù)據(jù)需求 數(shù)據(jù)需求是指用戶(hù)需要一個(gè)信息系統(tǒng)最終能夠提供的所有數(shù)據(jù) 通過(guò)分析制作數(shù)據(jù)流圖 例5 2 教務(wù)管理系統(tǒng)的頂層數(shù)據(jù)流圖 3 確定處理需求 處理需求通常是指用戶(hù)要求應(yīng)用軟件系統(tǒng)能夠提供的所有功能 根據(jù)業(yè)務(wù)需求以及數(shù)據(jù)需求可以進(jìn)一步確定處理需求 處理需求可用系統(tǒng)功能模塊圖表示 例5 3 教務(wù)管理系統(tǒng)的功能模塊圖 4 編寫(xiě)需求分析說(shuō)明書(shū) 需求分析階段最后是編寫(xiě)系統(tǒng)分析報(bào)告 通常稱(chēng)為需求規(guī)范說(shuō)明書(shū) 需求規(guī)范說(shuō)明書(shū)是對(duì)需求分析階段的一個(gè)總結(jié) 編寫(xiě)系統(tǒng)分析報(bào)告是一個(gè)不斷反復(fù) 逐步深入與完善的過(guò)程 系統(tǒng)分析報(bào)告應(yīng)包括如下內(nèi)容 系統(tǒng)概況 系統(tǒng)的目標(biāo) 范圍 背景 歷史和現(xiàn)狀 系統(tǒng)的原理和技術(shù) 對(duì)原系統(tǒng)的改善 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)與子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)說(shuō)明 系統(tǒng)功能說(shuō)明 數(shù)據(jù)處理概要 工程體制和設(shè)計(jì)階段劃分 系統(tǒng)方案及技術(shù) 經(jīng)濟(jì) 功能和操作上的可行性 5 3數(shù)據(jù)庫(kù)概念設(shè)計(jì) 將需求分析得到的用戶(hù)需求抽象為信息結(jié)構(gòu)即概念模型的過(guò)程就是概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 它是整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵 概念結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是 能真實(shí) 充分地反映現(xiàn)實(shí)世界 包括事物和事物之間的聯(lián)系 能滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)數(shù)據(jù)的處理要求 易于理解 可以用它和用戶(hù)交換意見(jiàn) 用戶(hù)的積極參與是數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵 易于修改 當(dāng)應(yīng)用環(huán)境和應(yīng)用要求改變時(shí) 容易對(duì)概念模型修改和擴(kuò)充 易于向關(guān)系數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換 概念結(jié)構(gòu)是各種數(shù)據(jù)模型的共同基礎(chǔ) 它比數(shù)據(jù)模型更獨(dú)立于機(jī)器 更抽象 從而更加穩(wěn)定 5 3 1概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法與步驟 以需求分析為基礎(chǔ) 通常采用自底向上的方法進(jìn)行概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 按照這種方法 概念結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)可按下面步驟進(jìn)行 5 3 2數(shù)據(jù)抽象與局部視圖的設(shè)計(jì) 1 數(shù)據(jù)抽象E R模型是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的一種抽象 所謂抽象是對(duì)實(shí)際的人 物 事和概念 抽取人們關(guān)心的共同特性并用各種概念精確地加以描述 組成了某種模型 分類(lèi) 定義某一類(lèi)概念作為現(xiàn)實(shí)世界中一組對(duì)象的類(lèi)型 聚集 定義某一類(lèi)型的組成成分 概括 定義類(lèi)型之間的一種子集聯(lián)系 分類(lèi) 聚集 概括 2 局部視圖 局部E R圖 設(shè)計(jì)1 確定局部視圖的設(shè)計(jì)范圍 根據(jù)系統(tǒng)情況 在多層的數(shù)據(jù)流圖中選擇一個(gè)適當(dāng)層次的數(shù)據(jù)流圖 讓這組圖中每一部分對(duì)應(yīng)一個(gè)局部應(yīng)用 然后以這一層次的數(shù)據(jù)流圖為出發(fā)點(diǎn) 設(shè)計(jì)局部視圖 通常以中層數(shù)據(jù)流圖作為設(shè)計(jì)局部視圖的依據(jù) 教務(wù)管理系統(tǒng)的第1層數(shù)據(jù)流圖 學(xué)籍管理 選課管理 2 確定實(shí)體及實(shí)體的主關(guān)鍵字 區(qū)分實(shí)體與屬性的一般原則 第一 實(shí)體一般需要描述信息 而屬性不需要 例如 學(xué)生需要描述屬性 學(xué)號(hào) 姓名 性別等 所以學(xué)生是實(shí)體 而性別是屬性 第二 多值的屬性可考慮作為實(shí)體 例如 教師的職務(wù)是一個(gè)多值的屬性 即一個(gè)教師可能擔(dān)任多個(gè)職務(wù) 此時(shí) 職務(wù)可以考慮作為一個(gè)獨(dú)立的實(shí)體 否則數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)系中將會(huì)出現(xiàn)大量的空值 3 定義實(shí)體間的聯(lián)系 4 給實(shí)體及聯(lián)系加上描述屬性 例5 6 教務(wù)管理系統(tǒng)中的主要實(shí)體 從各個(gè)子系統(tǒng)分析 確定以下實(shí)體 學(xué)生 班級(jí) 專(zhuān)業(yè) 優(yōu)異生 學(xué)籍變動(dòng) 課程 教師等 3 E R圖設(shè)計(jì)原則 1 真實(shí)性原則 是指E R圖必須能真實(shí)地反映客觀(guān)世界的狀況 真實(shí)是建立描述客觀(guān)現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ) 是成功的前提 2 避冗余原則 是要求在描述客觀(guān)現(xiàn)實(shí)的一個(gè)事物時(shí)只能在一個(gè)地方出現(xiàn) 冗余將會(huì)增加信息的存儲(chǔ)空間 另外還將造成數(shù)據(jù)的不一致性 3 合適性原則 是指在描述某個(gè)事物時(shí) 選擇實(shí)體 聯(lián)系 還是屬性哪個(gè)較合適 例5 9 教務(wù)管理系統(tǒng)中的局部E R圖 5 3 3視圖集成 1 視圖集成概述視圖集成可分為局部視圖集成和新老視圖集成 局部視圖集成是指對(duì)新設(shè)計(jì)的各局部視圖進(jìn)行集成 而新老視圖集成是指原來(lái)已存在的集成視圖與新增加的局部視圖進(jìn)行集成 不管是哪一種集成 都會(huì)存在各種沖突 例如 命名沖突 結(jié)構(gòu)沖突 度量沖突以及值域沖突等 2 視圖集成的策略 1 二元集成 是一種兩兩集成方式 即每次集成的視圖數(shù)為2 優(yōu)點(diǎn)是每個(gè)集成步驟上分析比較過(guò)程簡(jiǎn)單化 缺點(diǎn)是集成操作的總的次數(shù)較多 2 多元集成 多元集成是一種集成視圖數(shù)大于2的集成方式 3 視圖集成的步驟 1 預(yù)集成階段 確定總的集成策略 包括視圖集成的優(yōu)先次序 一次集成的視圖數(shù)以及初始集成序列等 對(duì)視圖進(jìn)行分析比較 識(shí)別數(shù)據(jù)對(duì)象間的語(yǔ)義 揭示和解決沖突 為下一階段視圖的集成奠定基礎(chǔ) 2 集成階段 集成階段的主要任務(wù)是歸并和重構(gòu)視圖 最后得到一個(gè)統(tǒng)一的全局實(shí)體 應(yīng)該滿(mǎn)足以下要求 第一 完整性和正確性 第二 最小化 第三 可理解性 4 新老數(shù)據(jù)模式的集成新老數(shù)據(jù)模式的集成可有兩種情況 第一 一個(gè)單位已建立了若干面向單項(xiàng)應(yīng)用的獨(dú)立數(shù)據(jù)庫(kù) 集成工作包括單個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的集成和擴(kuò)充的數(shù)據(jù)模式的集成 第二 已建立了在一定范圍內(nèi)支持多項(xiàng)應(yīng)用的綜合數(shù)據(jù)庫(kù) 數(shù)據(jù)模式已是一個(gè)經(jīng)過(guò)集成的數(shù)據(jù)模式 這時(shí)再和擴(kuò)充模式進(jìn)行集成時(shí) 應(yīng)盡量地向原有模式靠攏 以使原應(yīng)用程序基本不變 對(duì)所有局部視圖集成后便形成了一個(gè)整體的數(shù)據(jù)庫(kù)概念結(jié)構(gòu) 確保滿(mǎn)足下列條件 整體概念結(jié)構(gòu)內(nèi)部必須具有一致性 不存在各種沖突 整體概念結(jié)構(gòu)能準(zhǔn)確地反映原各局部視圖結(jié)構(gòu) 包括屬性 實(shí)體及實(shí)體間的聯(lián)系 整體概念結(jié)構(gòu)能滿(mǎn)足需要分析階段所確定的所有需求 例5 10 教務(wù)管理系統(tǒng)的概念視圖 5 4數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯設(shè)計(jì) 在概念設(shè)計(jì)所獲得的E R圖的基礎(chǔ)上 定義和優(yōu)化關(guān)系模式 形成數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與系統(tǒng)最終選用的DBMS有關(guān) 5 4 1數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯設(shè)計(jì)過(guò)程 1 數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯設(shè)計(jì)過(guò)程主要任務(wù)是在概念設(shè)計(jì)所獲得的E R圖的基礎(chǔ)上 首先利用一些轉(zhuǎn)換規(guī)則得到一組初始關(guān)系模式集 然后用關(guān)系規(guī)范化理論對(duì)關(guān)系模式進(jìn)行優(yōu)化 以獲得優(yōu)良的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) 最后結(jié)合所采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的具體特性完成數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯設(shè)計(jì) 2 E R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換 1 實(shí)體到關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換一般來(lái)說(shuō) 對(duì)于E R圖中的每一個(gè)實(shí)體 在關(guān)系模式中建立一個(gè)與其同名且具有相同屬性集的關(guān)系 而關(guān)系的關(guān)鍵字就對(duì)應(yīng)實(shí)體的關(guān)鍵字 2 聯(lián)系到關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換對(duì)于兩個(gè)實(shí)體的一對(duì)一聯(lián)系 可將聯(lián)系本身自帶的屬性與任何一個(gè)實(shí)體的關(guān)鍵字一起合并到另一個(gè)實(shí)體之中 例5 11 一對(duì)一聯(lián)系的轉(zhuǎn)換 班級(jí)和班長(zhǎng)實(shí)體聯(lián)系 對(duì)于兩個(gè)實(shí)體的一對(duì)多聯(lián)系 可將聯(lián)系本身自帶的屬性與一方實(shí)體的關(guān)鍵字一起合并到多方實(shí)體之中 例5 12 一對(duì)多聯(lián)系的轉(zhuǎn)換 學(xué)生和班級(jí)實(shí)體聯(lián)系 對(duì)于兩個(gè)實(shí)體的多對(duì)多聯(lián)系 可直接轉(zhuǎn)換成一個(gè)關(guān)系模式 即用三個(gè)關(guān)系模式來(lái)描述 其屬性包括聯(lián)系本身自帶的所有屬性和兩個(gè)相關(guān)實(shí)體的鍵碼 其主鍵由兩個(gè)相關(guān)實(shí)體的主鍵組合構(gòu)成 例5 13 多對(duì)多聯(lián)系的轉(zhuǎn)換 學(xué)生和課程實(shí)體聯(lián)系 3 關(guān)系模式的優(yōu)化關(guān)系模式是對(duì)關(guān)系結(jié)構(gòu)的描述 它設(shè)計(jì)得好壞 將直接影響數(shù)據(jù)庫(kù)的完整性 冗余性和可操作性 數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)不能簡(jiǎn)單用對(duì)與錯(cuò)來(lái)衡量 優(yōu)化就是對(duì)已建立的數(shù)據(jù)模型進(jìn)行適當(dāng)修改和調(diào)整 使其更規(guī)范 合理并且滿(mǎn)足信息系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)需求 關(guān)系數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化通常以規(guī)范化理論為指導(dǎo) 5 4 2數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范化 關(guān)系模式的規(guī)范化理論包括一系列范式 NormalForms 簡(jiǎn)記為NF 高一級(jí)范式所需要的條件包含了低一級(jí)范式所需要的條件 如一個(gè)關(guān)系模式需要滿(mǎn)足第三范式 則其必須滿(mǎn)足第一范式和第二范式的條件 所謂關(guān)系模式的規(guī)范化是將一個(gè)低一級(jí)范式的關(guān)系模式 通過(guò)模式分解轉(zhuǎn)換為高一級(jí)范式的過(guò)程 對(duì)于大部分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō) 第三范式已足夠使用 關(guān)系模式的規(guī)范化的三個(gè)范式 1 第一范式 1NF 如果關(guān)系 表 中的每一分量都是不可分的 則稱(chēng)該關(guān)系 表 滿(mǎn)足1NF 2 第二范式 2NF 包含在任意一個(gè)候選關(guān)鍵字中的屬性稱(chēng)為主屬性 否則稱(chēng)為非主屬性 如果一個(gè)表是1NF且所有非主屬性完全依賴(lài)于某一個(gè)候選關(guān)鍵字 則稱(chēng)該表是2NF 第二范式主要用于有組合關(guān)鍵字的表 也就是主關(guān)鍵字是由兩個(gè)或多個(gè)屬性組合而成的表 主關(guān)鍵字是單屬性且滿(mǎn)足1NF條件的表一定是2NF的表 3 第三范式 3NF 如果一個(gè)表是2NF 且表中任意非主屬性都不傳遞依賴(lài)于某一個(gè)候選關(guān)鍵字 則該表是3NF的 三個(gè)范式的應(yīng)用舉例 非1NF表 3NFA B C D E 非1NF表 非2NF表 非3NF表 A B C D E 5 4 3關(guān)系模式的設(shè)計(jì)原則 在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中 關(guān)系模式是根據(jù)有關(guān)實(shí)體屬性及其相互聯(lián)系等方面的內(nèi)容轉(zhuǎn)換構(gòu)成的 然后進(jìn)行規(guī)范化 確定滿(mǎn)足用戶(hù)預(yù)定要求條件的適當(dāng)規(guī)范化的一組關(guān)系模式 因此關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)要以關(guān)系規(guī)范化理論為基礎(chǔ) 充分考慮關(guān)系模型的數(shù)據(jù)完整性規(guī)則 下面以實(shí)例討論數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的一些具有指導(dǎo)性的原則 1 一個(gè)表應(yīng)該滿(mǎn)足1NF 并根據(jù)信息系統(tǒng)需要相對(duì)完整 合理地表達(dá)實(shí)體集的屬性 在需求分析時(shí)對(duì)信息準(zhǔn)確把握 抽象出系統(tǒng)所關(guān)注的實(shí)體集的屬性 并以合適的數(shù)據(jù)類(lèi)型來(lái)描述 針對(duì)系統(tǒng)需求 只選擇與系統(tǒng)相關(guān)的屬性 屬性的數(shù)據(jù)類(lèi)型定義要合理 因?yàn)椴煌臄?shù)據(jù)類(lèi)型表達(dá)能力不同 帶來(lái)的系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo) 存儲(chǔ)空間 處理速度等 也不一樣 合理地選擇屬性的數(shù)據(jù)類(lèi)型描述還會(huì)給應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)帶來(lái)便利 例5 17 學(xué)生表中學(xué)號(hào)和年齡的表達(dá) 學(xué)號(hào) 整數(shù)還是字符 年齡 整數(shù)還是日期型 性別 表達(dá) 姓名 字符串長(zhǎng)度 2 表結(jié)構(gòu)中不含含義類(lèi)似的重復(fù)字段 表中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)含義相類(lèi)似的字段 比如多個(gè)聯(lián)系電話(huà) 多個(gè)聯(lián)系人等 為了將來(lái)程序處理方便 最好不分列多個(gè)相似字段 例5 18 不含含義相似的字段 通訊錄表中聯(lián)系方式的表達(dá) 3 保持實(shí)體獨(dú)立性 表的每一列均依賴(lài)主關(guān)鍵字 而不是依賴(lài)主關(guān)鍵字的部分字段 即滿(mǎn)足2NF 實(shí)體中存在依賴(lài)部分主關(guān)鍵字段的屬性 會(huì)造成數(shù)據(jù)的反復(fù)存儲(chǔ) 帶來(lái)數(shù)據(jù)冗余 更為嚴(yán)重的是它容易造成數(shù)據(jù)的不一致 例5 19 保持實(shí)體的獨(dú)立性 選課表分解為課程表和成績(jī)表 4 保持實(shí)體的獨(dú)立性 表中不存在傳遞依賴(lài) 即每一列均直接依賴(lài)主關(guān)鍵字 即滿(mǎn)足3NF 傳遞依賴(lài)是指字段間接依賴(lài)主關(guān)鍵字 會(huì)造成數(shù)據(jù)冗余和數(shù)據(jù)不一致 例5 20 保持實(shí)體的獨(dú)立性 學(xué)生表分解為學(xué)生表和班級(jí)表 即滿(mǎn)足3NF 5 最好不在數(shù)據(jù)庫(kù)中存放計(jì)算值 例5 21 不存放計(jì)算值 選課表中的平均成績(jī) 數(shù)據(jù)庫(kù)中應(yīng)存放基礎(chǔ)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù) 客戶(hù)需要的匯總計(jì)算結(jié)果最好不要和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)存放到一起 容易造成與真實(shí)信息不一致 6 最好為每個(gè)表定義主關(guān)鍵字 實(shí)施保證關(guān)系完整性的各種約束 主關(guān)鍵字不是必須的 但最好為每個(gè)表定義主關(guān)鍵字 因?yàn)樗鼤?huì)為數(shù)據(jù)維護(hù)和表結(jié)構(gòu)管理帶來(lái)很多好處 實(shí)施保證關(guān)系完整性的各種約束對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的意義非常重大 7 要根據(jù)實(shí)際問(wèn)題需要 運(yùn)用關(guān)系模式設(shè)計(jì)原則和關(guān)系規(guī)范化理論 在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該盡量遵守?cái)?shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范化理論和設(shè)計(jì)原則 以實(shí)現(xiàn)較優(yōu)秀的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) 但這些原則只是指導(dǎo)性的 不是絕對(duì)要求的 在某些應(yīng)用中 規(guī)范化程度高的關(guān)系模式不一定是最合適的關(guān)系模式 要根據(jù)實(shí)際情況確定 違反原則的需求舉例 簡(jiǎn)化應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)的需求 對(duì)于簡(jiǎn)單的系統(tǒng) 非規(guī)范化的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)可能會(huì)使數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序簡(jiǎn)單化 提高查詢(xún)效率的需求 為了支持快速查找可以事先將匯總結(jié)果算好存放到數(shù)據(jù)庫(kù)中 再例如 對(duì)于歷史信息的轉(zhuǎn)儲(chǔ) 主要用于查詢(xún)匯總等應(yīng)用 可以將規(guī)范化程度較高的關(guān)系模式合并為規(guī)范化低的關(guān)系 從而提高查詢(xún)響應(yīng)效率 減少數(shù)據(jù)修改量的需求 高規(guī)范化意味著關(guān)系間的聯(lián)系比較多 數(shù)據(jù)約束多 因此在進(jìn)行修改操作時(shí)可能會(huì)涉及多表的數(shù)據(jù)修改 低規(guī)范化的表將更多屬性歸并到較少的表中 可減少數(shù)據(jù)修改量 例5 22 教務(wù)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯結(jié)構(gòu) 1 T Student學(xué)生表 存儲(chǔ)學(xué)生基本信息 2 T Class表 存儲(chǔ)班級(jí)基本情況 3 T Major表 存儲(chǔ)專(zhuān)業(yè)設(shè)置的基本情況 4 T Course表 存儲(chǔ)開(kāi)設(shè)課程的基本情況 5 T Grade表 存儲(chǔ)學(xué)生選課及成績(jī) 5 5數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)庫(kù)的物理設(shè)計(jì)是對(duì)已確定的邏輯數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 利用DBMS所提供的方法 技術(shù) 以較優(yōu)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)存取路徑 合理的數(shù)據(jù)存放位置以及存儲(chǔ)分配 設(shè)計(jì)出一個(gè)高效的 可實(shí)現(xiàn)的物理數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu) 1 數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)的要求 1 對(duì)要運(yùn)行的事務(wù)進(jìn)行詳細(xì)分析 獲得選擇物理數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)所需要的參數(shù) 2 要充分了解所用DBMS的內(nèi)部特征 特別是系統(tǒng)提供的存取方法和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) 3 對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)事務(wù) 需要得到如下信息 查詢(xún)的關(guān)系 查詢(xún)條件所涉及的屬性 聯(lián)接條件所涉及的屬性 查詢(xún)的投影屬性 4 對(duì)于數(shù)據(jù)更新事務(wù) 需要得到如下信息 被更新的關(guān)系 每個(gè)關(guān)系上的更新操作條件所涉及的屬性 修改操作要改變的屬性值 2 關(guān)系模式存取方法的選擇 1 索引存取方法的選擇如果一個(gè) 或一組 屬性經(jīng)常在查詢(xún)條件中出現(xiàn) 則考慮在這個(gè) 或這組 屬性上建立索引 或組合索引 如果一個(gè)屬性經(jīng)常作為最大值和最小值等聚集函數(shù)的參數(shù) 則考慮在這個(gè)屬性上建立索引 如果一個(gè) 或一組 屬性經(jīng)常在聯(lián)接操作的聯(lián)接條件中出現(xiàn) 則考慮在這個(gè) 或這組 屬性上建立索引 2 聚簇存取方法的選擇為了提高某個(gè)屬性 或?qū)傩越M 的查詢(xún)速度 把這個(gè)或這些屬性 稱(chēng)為聚簇碼 上具有相同值的元組集中存放在連續(xù)的物理塊稱(chēng)為聚簇 3 數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的確定確定數(shù)據(jù)庫(kù)物理結(jié)構(gòu)主要是指確定數(shù)據(jù)的存放位置和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) 包括確定關(guān)系 索引 聚簇 日志 備份等的存儲(chǔ)安排和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)以及確定系統(tǒng)配置等 4 物理結(jié)構(gòu)的評(píng)價(jià)物理設(shè)計(jì)過(guò)程需要對(duì)時(shí)間 空間效率 維護(hù)代價(jià)和各種用戶(hù)要求進(jìn)行權(quán)衡 其結(jié)果可以產(chǎn)生多種方案 在實(shí)施數(shù)據(jù)庫(kù)前 對(duì)這些方案進(jìn)行細(xì)致的評(píng)價(jià) 以選擇一個(gè)較優(yōu)的方案作為數(shù)據(jù)庫(kù)的物理結(jié)構(gòu) 評(píng)價(jià)物理數(shù)據(jù)庫(kù)的方法完全依賴(lài)于所選用的DBMS 主要是從定量估算各種方案的存儲(chǔ)空間 存取時(shí)間和維護(hù)代價(jià)入手 對(duì)估算結(jié)構(gòu)進(jìn)行權(quán)衡 比較 選出較優(yōu)方案 5 6數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施 數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施階段主要做兩項(xiàng)工作 1 應(yīng)用程序的編制與調(diào)試 定義數(shù)據(jù)庫(kù) 建立實(shí)際數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu) 編制與調(diào)試應(yīng)用程序 2 數(shù)據(jù)的加載及數(shù)據(jù)庫(kù)試運(yùn)行 可先使用模擬數(shù)據(jù) 如由手工生成或用隨機(jī)數(shù)發(fā)生器生成 測(cè)試數(shù)據(jù)應(yīng)盡可能覆蓋需求分析階段所需的各種數(shù)據(jù) 功能測(cè)試 實(shí)際運(yùn)行應(yīng)用程序 執(zhí)行對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的各種操作 測(cè)試應(yīng)用程序的各種功能是否符合應(yīng)用要求 性能測(cè)試 測(cè)量系統(tǒng)的性能指標(biāo) 分析是否符合設(shè)計(jì)目標(biāo) 5 7數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行與維護(hù) 數(shù)據(jù)庫(kù)試運(yùn)行合格后 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)工作基本完成 即可投入正式運(yùn)行 在數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行期間 由數(shù)據(jù)庫(kù)管理員 DBA 來(lái)維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)經(jīng)常性工作 維護(hù)內(nèi)容包括 數(shù)據(jù)庫(kù)的轉(zhuǎn)儲(chǔ)和恢復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性 完整性控制數(shù)據(jù)庫(kù)性能的監(jiān)督 分析和改進(jìn)數(shù)據(jù)庫(kù)的調(diào)整數(shù)據(jù)庫(kù)的重組和重構(gòu) 數(shù)據(jù)庫(kù)的調(diào)整 重組以及重構(gòu) 數(shù)據(jù)庫(kù)的調(diào)整 包括調(diào)整數(shù)據(jù)模式 調(diào)整索引和聚簇 調(diào)整數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行環(huán)境以及調(diào)整數(shù)據(jù)庫(kù)參數(shù) 目的是提高系統(tǒng)性能 數(shù)據(jù)庫(kù)的重構(gòu) 主要是根據(jù)新環(huán)境調(diào)整數(shù)據(jù)庫(kù)的模式和內(nèi)模式 增加新的數(shù)據(jù)項(xiàng) 改變數(shù)據(jù)項(xiàng)的類(lèi)型 改變數(shù)據(jù)庫(kù)的容量 增加或刪除索引以及修改完整性約束條件 重構(gòu)是邏輯上的調(diào)整 數(shù)據(jù)庫(kù)的重組 是在數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行一段時(shí)間后 對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的物理組織進(jìn)行一次全面的調(diào)整 是物理存儲(chǔ)位置的調(diào)整 本章小結(jié)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)概述 設(shè)計(jì)方法和步驟數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的需求分析 數(shù)據(jù)流圖 數(shù)據(jù)字典 系統(tǒng)功能模塊圖 系統(tǒng)需求說(shuō)明書(shū)數(shù)據(jù)庫(kù)概念設(shè)計(jì) 概念設(shè)計(jì)步驟 數(shù)據(jù)抽象 E R圖設(shè)計(jì) 視圖集成數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯設(shè)計(jì) 邏輯設(shè)計(jì)過(guò)程 E R模型向關(guān)系模型轉(zhuǎn)換 關(guān)系模式的三個(gè)范式 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)原則數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì) 物理設(shè)計(jì)要求 索引的選擇 存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的確定數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施 編程調(diào)試 加載數(shù)據(jù)試運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行與維護(hù) 主要工作 數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)整 重組和重構(gòu) 補(bǔ)充實(shí)驗(yàn) 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)練習(xí) 學(xué)生課外科技活動(dòng)管理系統(tǒng) 需求描述 不同的科技活動(dòng)項(xiàng)目有不同的要求 人數(shù) 學(xué)生年級(jí) 相應(yīng)課程成績(jī) 學(xué)生報(bào)名選擇想?yún)⒓拥目萍蓟顒?dòng)項(xiàng)目 系統(tǒng)根據(jù)項(xiàng)目的要求和約束錄取同學(xué) 并進(jìn)行分組 完成活動(dòng)后指導(dǎo)教師給出成績(jī)和評(píng)語(yǔ) 學(xué)生可以查詢(xún)參加項(xiàng)目及得分情況 要求 1 數(shù)據(jù)流圖 功能模塊圖2 數(shù)據(jù)庫(kù)概念設(shè)計(jì)E R圖3 數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯設(shè)計(jì)圖 并說(shuō)明各表關(guān)系模式和詳細(xì)設(shè)計(jì) 完整性約束 作出關(guān)系圖提示 學(xué)生實(shí)體項(xiàng)目實(shí)體 實(shí)驗(yàn)九 信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)綜合實(shí)驗(yàn)中的部分設(shè)計(jì)文檔 實(shí)驗(yàn)作業(yè) P172頁(yè) 11 14題 MSVisio的使用 MSVisio是微軟Office套裝里的