第講數據庫設計需求分析概念結構設計學習教案

1、會計學1第講第講 數據庫設計需求數據庫設計需求(xqi)分析概念結構分析概念結構設計設計第一頁，共108頁。數據庫應用系統。n數據庫是信息系統的核心和基礎n數據庫是信息系統的各個部分能否緊密地結合在一起以及如何結合的關鍵所在n數據庫設計是信息系統開發(fā)和建設的重要組成部分第1頁/共108頁第二頁，共108頁。第2頁/共108頁第三頁，共108頁。n2）應用程序設計(shj)第3頁/共108頁第四頁，共108頁。輕重的n主要參加需求分析(fnx)和數據庫的運行維護n用戶積極參與帶來的好處n加速數據庫設計n提高數據庫設計的質量第4頁/共108頁第五頁，共108頁。第5頁/共108頁第六頁，共108頁

2、。第6頁/共108頁第七頁，共108頁。n設計一個完善的數據庫應用系統往往是上述六個階段的不斷反復。第7頁/共108頁第八頁，共108頁。n 邏輯結構設計階段n將概念結構轉換成具體的數據庫產品支持的數據模型，并對其模型進行優(yōu)化，形成數據庫邏輯模式。n根據用戶處理的要求、安全性考慮，在基本表上建立必要的視圖，形成數據的外模式第8頁/共108頁第九頁，共108頁。n編制與調試應用程序n組織數據入庫n并進行試運行n 數據庫運行和維護階段n正式運行，并不斷對其進行評價、調整和修改。第9頁/共108頁第十頁，共108頁。分析(fnx)系統需求設計概念結構設計邏輯結構優(yōu)化數據模型決策評價決策評價設計物理結

3、構決策評價實施數據庫使用維護數據庫6、數據庫運行(ynxng)和維護階段5、數據庫實施(shsh)階段4、數據庫物理結構設計階段3、邏輯結構設計階段1、系統需求分析階段2、概念結構設計階段第10頁/共108頁第十一頁，共108頁。設計設計階段階段設設 計計 描描 述述數數 據據處處 理理需求需求分析分析數據字典、全系統中數據項、數據字典、全系統中數據項、數據流、數據存儲的描述數據流、數據存儲的描述數據流圖和判定表（判定樹）、數據字典中處數據流圖和判定表（判定樹）、數據字典中處理過程的描述理過程的描述邏輯邏輯結構結構設計設計概念模型（概念模型（E-RE-R圖）圖） 數據字典數據字典系統說明書包括

4、：系統說明書包括：新系統要求、新系統要求、 方案和概圖方案和概圖反映新系統信息反映新系統信息 流的數據流圖流的數據流圖概念概念結構結構設計設計某種數據模型某種數據模型 關系關系 非關系非關系系統結構圖系統結構圖（模塊結構）（模塊結構）物理物理設計設計存儲安排存儲安排方法選擇方法選擇存取路徑建立存取路徑建立模塊設計模塊設計IPOIPO表表實施實施階段階段編寫模式編寫模式裝入數據裝入數據數據庫試運行數據庫試運行程序編碼、程序編碼、編譯聯結、編譯聯結、測試測試運行運行維護維護性能監(jiān)測、轉儲性能監(jiān)測、轉儲/ /恢復恢復數據庫重組和重構數據庫重組和重構新舊系統轉換、運行、維護（修正性、適應性、新舊系統轉

5、換、運行、維護（修正性、適應性、改善性維護）改善性維護）CreatLoadIPO表輸入：輸出：處理：分區(qū)1分區(qū)2Main()ifthenend第11頁/共108頁第十二頁，共108頁。段的設計，并影響到設計結果是否合理和實用第12頁/共108頁第十三頁，共108頁。第13頁/共108頁第十四頁，共108頁。第14頁/共108頁第十五頁，共108頁。第15頁/共108頁第十六頁，共108頁。至誤解用戶的需求。n新的硬件、軟件技術的出現也會使需求發(fā)生變化。n解決方法n設計人員必須采用有效的方法，與用戶不斷深入地進行交流，才能逐步得以確定用戶的實際需求第16頁/共108頁第十七頁，共108頁。第17

6、頁/共108頁第十八頁，共108頁。nn(4) 輸入輸出的部門第18頁/共108頁第十九頁，共108頁。n(2) 哪些活動由人工完成第19頁/共108頁第二十頁，共108頁。第20頁/共108頁第二十一頁，共108頁。n2. 響應時間n3. 安全性要求n4. 完整性要求n(4) 繪制數據流程圖n(5) 編制數據字典第21頁/共108頁第二十二頁，共108頁。(3) 漢字平臺n(4) 數據庫管理系統；(5) 網絡環(huán)境n6. 結構圖表n(1) 組織機構圖；(2) 組織間聯系圖；n(3) 各機構功能業(yè)務圖n7. 數據圖表n(1) 數據流程圖；(2) 功能模塊圖；(3) 數據字典第22頁/共108頁第

7、二十三頁，共108頁。第23頁/共108頁第二十四頁，共108頁。機的用戶建立數據庫環(huán)境下的共同概念，并對設計工作(gngzu)的最后結果共同承擔責任第24頁/共108頁第二十五頁，共108頁。n 請專人(zhunrn)介紹第25頁/共108頁第二十六頁，共108頁。n 查閱記錄n查閱與原系統(xtng)有關的數據記錄第26頁/共108頁第二十七頁，共108頁。第27頁/共108頁第二十八頁，共108頁。數據流數據流數據流數據流數據存儲數據存儲信息要求信息要求數據來源數據來源處理處理數據輸出數據輸出處理要求處理要求第28頁/共108頁第二十九頁，共108頁。成若干層次的數據流圖n數據流圖表達了

8、數據和處理過程的關系n（3）表達方法n處理過程：用判定表或判定樹來描述n數據：用數據字典來描述n3將分析結果再次提交給用戶，征得認可第29頁/共108頁第三十頁，共108頁。(shj)流從輸入到輸出的移動變換過程n是系統分析人員與用戶進行交流的手段和系統設計的主要依據之一第30頁/共108頁第三十一頁，共108頁。n邏輯意義上的數據存儲(cn ch)環(huán)節(jié)。n4）數據流n是描述系統信息處理功能有關的各種信息的載體，是各個加工環(huán)節(jié)進行處理和輸出的數據集合。第31頁/共108頁第三十二頁，共108頁。第32頁/共108頁第三十三頁，共108頁。從數據存貯引出的數據流可以理解為讀數據，雙向數據流可以理

9、解為修改數據；n數據源點或終點，表示(biosh)圖中出現數據的始發(fā)點或終止點，它在圖中的出現僅僅是一種符號，并不需要以軟件的形式進行設計和實現。第33頁/共108頁第三十四頁，共108頁。第34頁/共108頁第三十五頁，共108頁。n組通過進行進一步的需求調查，明確了該子系統的主要功能是進行學籍(xuj)管理和課程管理，包括學生報到、入學、畢業(yè)的管理，學生上課情況的管理。n參考數據庫系統原理教程P188第35頁/共108頁第三十六頁，共108頁。第36頁/共108頁第三十七頁，共108頁。第37頁/共108頁第三十八頁，共108頁。n若干個數據項可以組成一個(y )數據結構n數據字典通過對數

10、據項和數據結構的定義來描述數據流、數據存儲的邏輯內容。第38頁/共108頁第三十九頁，共108頁。n取值含義，與其他(qt)數據項的邏輯關系n取值范圍、與其他(qt)數據項的邏輯關系定義了數據的完整性約束條件第39頁/共108頁第四十頁，共108頁。n對數據結構的描述(mio sh)n數據結構描述(mio sh)數據結構名，含義說明，n組成:數據項或數據結構第40頁/共108頁第四十一頁，共108頁。n平均流量，高峰期流量n數據流來源是說明該數據流來自哪個過程n數據流去向是說明該數據流將到哪個過程去n平均流量是指在單位時間里的傳輸(chun sh)次數n高峰期流量則是指在高峰時期的數據流量第4

11、1頁/共108頁第四十二頁，共108頁。n流入的數據流：指出數據來源n流出的數據流：指出數據去向n數據量：每次存取多少數據，每天（或每小時、每周等）存取幾次等信息n存取方法：批處理 / 聯機處理；檢索 / 更新；順序檢索 / 隨機檢索第42頁/共108頁第四十三頁，共108頁。n輸入:數據流，輸出:數據流，n處理:簡要說明第43頁/共108頁第四十四頁，共108頁。少數據量）；響應時間要求等n處理要求是后面(hu mian)物理設計的輸入及性能評價的標準第44頁/共108頁第四十五頁，共108頁。提供依據。第45頁/共108頁第四十六頁，共108頁。數據項： 學號含義說明： 唯一標識每個學生別

12、名： 學生編號類型： 字符型長度： 8取值范圍： 00000000至99999999取值含義： 前兩位標別該學生所在年級，后六位按順序編號與其他數據項的邏輯關系：第46頁/共108頁第四十七頁，共108頁。數據結構： 學生含義說明：是學籍管理子系統的主體數據結構，定義了一個學生的有關信息組成： 學號，姓名，性別，年齡，所在系，年級第47頁/共108頁第四十八頁，共108頁。數據流： 體檢結果說明： 學生參加體格檢查的最終結果數據流來源： 體檢數據流去向： 批準組成： 平均流量： 高峰期流量： 第48頁/共108頁第四十九頁，共108頁。數據存儲： 學生登記表說明： 記錄學生的基本情況流入數據流

13、： 流出數據流： 組成： 數據量： 每年3000張存取方式： 隨機存取第49頁/共108頁第五十頁，共108頁。處理過程： 分配宿舍說明： 為所有新生分配學生宿舍輸入： 學生，宿舍，輸出： 宿舍安排處理： 在新生報到后，為所有新生分配學生宿舍。要求同一間宿舍只能安排同一性別的學生，同一個學生只能安排在一個宿舍中。每個學生的居住面積不小于3平方米。安排新生宿舍其處理時間應不超過15分鐘。第50頁/共108頁第五十一頁，共108頁。n收集將來應用所涉及的數據(shj)，設計者應充分考慮到可能的擴充和改變，使設計易于更改，系統易于擴充。n強調用戶的參與，這是數據(shj)庫應用系統設計的特點。第51

14、頁/共108頁第五十二頁，共108頁。概念概念設計設計階段階段需求分析階段需求分析階段熟悉(shx)業(yè)務活動明確(mngqu)用戶需求確定(qudng)系統邊界分析系統功能分析系統數據編寫分析報告調查機構情況數據數據字典字典DD數據數據流程圖流程圖DFD數據庫數據庫設計人員設計人員用戶用戶第52頁/共108頁第五十三頁，共108頁。n概念結構是各種數據模型的共同基礎，它比數據模型更獨立于機器、更抽象，從而更加穩(wěn)定。n概念結構設計是整個數據庫設計的關鍵第53頁/共108頁第五十四頁，共108頁?，F實世界現實世界機器世界機器世界信息世界信息世界需求分析需求分析概念結構設計概念結構設計第54頁/共1

15、08頁第五十五頁，共108頁。用要求改變時，容易對概念模型修改和擴充。n（4）易于向關系(gun x)、網狀、層次等各種數據模型轉換。第55頁/共108頁第五十六頁，共108頁。n首先(shuxin)定義最重要的核心概念結構，然后向外擴充，以滾雪球的方式逐步生成其他概念結構，直至總體概念結構n混合策略n將自頂向下和自底向上相結合，用自頂向下策略設計一個全局概念結構的框架，以它為骨架集成由自底向上策略中設計的各局部概念結構。第56頁/共108頁第五十七頁，共108頁。n第1步：抽象數據并設計局部(jb)視圖n第2步：集成局部(jb)視圖，得到全局概念結構第57頁/共108頁第五十八頁，共108頁

16、。邏輯邏輯設計設計階段階段概念設計階段概念設計階段合并(hbng)取消沖突修改(xigi)重構消除冗余數據數據(shj)字典字典DD數據數據流程圖流程圖DFD需求需求分析分析階段階段抽象數據設計局部視圖局部局部E-R圖圖初步初步E-R圖圖總總E-R圖圖第58頁/共108頁第五十九頁，共108頁。第59頁/共108頁第六十頁，共108頁。n 逐一設計分E-R圖n將局部應用中所用的數據從數據字典中抽取出來，參照(cnzho)數據流圖，標定局部應用中的實體、實體的屬性、標識實體的碼，確定實體之間的聯系及其類型。并對其進行必要的調整。第60頁/共108頁第六十一頁，共108頁。n以此為出發(fā)點，設計分E

17、-R圖。第61頁/共108頁第六十二頁，共108頁。不太復雜，因此可以它們入手設計學生管理子系統的分E-R圖。如果局部應用比較復雜，則可以從更下層的數據流圖入手。第62頁/共108頁第六十三頁，共108頁。屬性、標識實體的碼n確定實體之間的聯系及其類型（1:1，1:n，m:n）第63頁/共108頁第六十四頁，共108頁。n屬性：n對象類型的組成成分(chng fn)可以抽象為實體的屬性。組成成分(chng fn)與對象類型之間是“is part of的關系。n例：學號、姓名、專業(yè)、年級等可以抽象為學生實體的屬性。其中學號為標識學生實體的碼。第64頁/共108頁第六十五頁，共108頁。實體的一個

18、屬性，表明一個學生屬于哪個系；而在另一種環(huán)境中，由于需要(xyo)考慮一個系的系主任、教師人數、學生人數、辦公地點等，這時它就需要(xyo)作為實體了。第65頁/共108頁第六十六頁，共108頁。n符合上述兩條特性的事物一般作為屬性對待。n現實世界中的事物凡能夠作為屬性對待的，應盡量作為屬性。第66頁/共108頁第六十七頁，共108頁。(sht)之間有聯系，根據準則，這時把職稱作為實體(sht)來處理會更合適些。第67頁/共108頁第六十八頁，共108頁。屬性(shxng)準則進行必要的調整。第68頁/共108頁第六十九頁，共108頁。而一個學生只能屬于一個班級，因此班級與學生之間也是1:n的

19、聯系。n班主任與學生之間存在指導聯系，一個班主任要教多名學生，而一個學生只對應一個班主任，因此班主任與學生之間也是1:n的聯系。n而學生和他自己的檔案材料之間，班級與班主任之間都是1:1的聯系。第69頁/共108頁第七十頁，共108頁。第70頁/共108頁第七十一頁，共108頁。用，其中有用的部分已轉入學生檔案材料中，因此這里就不必作為實體了。第71頁/共108頁第七十二頁，共108頁。第72頁/共108頁第七十三頁，共108頁。數n班主任：職工號，姓名，性別，n是否為優(yōu)秀班主任n宿舍：宿舍編號(bin ho)，地址，人數n其中有下劃線的屬性為實體的碼。第73頁/共108頁第七十四頁，共108

20、頁。第74頁/共108頁第七十五頁，共108頁。n教科書：書號，書名，價錢n教室：教室編號(bin ho)，地址，容量第75頁/共108頁第七十六頁，共108頁。n(j chn)較關鍵的兩個局部視圖）n以后每次將一個新的局部視圖集成(j chn)進來第76頁/共108頁第七十七頁，共108頁。邏輯邏輯設計設計階段階段概念設計階段概念設計階段合并(hbng)取消沖突修改重構消除冗余抽象數據設計局部視圖局部局部E-R圖圖初步初步E-R圖圖基本基本E-R圖圖第77頁/共108頁第七十八頁，共108頁。各個局部應用所面向的問題不同；由不同的設計人員(rnyun)進行設計各個分E-R圖之間必定會存在許多

21、不一致的地方第78頁/共108頁第七十九頁，共108頁。第79頁/共108頁第八十頁，共108頁。n通常用討論、協商(xishng)等行政手段加以解決第80頁/共108頁第八十一頁，共108頁。(yngyng)）以出生日期形式表示學生的年齡，而另一些部門（即局部應用(yngyng)）用整數形式表示學生的年齡。（屬性域沖突）n例3：n學生的身高，有的以米為單位，有的以厘米為單位，有的以尺為單位。（屬性取值單位沖突）第81頁/共108頁第八十二頁，共108頁。n實體級、聯系級上。其中屬性的命名沖突更為常見。n命名沖突的解決方法n通過討論、協商(xishng)等行政手段加以解決第82頁/共108頁第

22、八十三頁，共108頁。書稱為課本n有的部門(bmn)則把教科書稱為教材n異名同義（一義多名）第83頁/共108頁第八十四頁，共108頁。n“課程”在某一局部應用中被當作實體n在另一局部應用中則被當作屬性第84頁/共108頁第八十五頁，共108頁。取各分E-R圖中屬性的并集，再適當設計屬性的次序。第85頁/共108頁第八十六頁，共108頁。貌，學號）n合并后n學生（學號，姓名(xngmng)，出生日期，政治面貌，所在系，n年級，性別，平均成績）第86頁/共108頁第八十七頁，共108頁。n例2：n在局部應用X中E1與E2發(fā)生聯系，而在局部應用Y中E1、E2、E3三者之間有聯系。第87頁/共108

23、頁第八十八頁，共108頁。(E-R)1(E-R)2(E-R)12合并兩個合并兩個(lin )分分 E-R 圖時的綜合圖時的綜合第88頁/共108頁第八十九頁，共108頁。度上屬于異名同義，可以應將學籍管理中的班主任實體與課程管理中的教師實體統一稱為教師。n統一后教師實體的屬性構成為：n教師：職工號，姓名，性別，職稱，n是否為優(yōu)秀班主任第89頁/共108頁第九十頁，共108頁。學生之間的教學聯系n可以將這兩種聯系綜合為教學聯系。n指導聯系實際上可以包含在教學聯系之中。第90頁/共108頁第九十一頁，共108頁。n在兩個局部E-R圖中，學生實體屬性組成及次序都存在差異，應將所有屬性綜合，并重新調整次序。n假設調整結果為：n學生：學號，姓名，出生日期，年齡，n所在系，年級，平均成績n解決上述沖突后，學籍管理分E-R圖與課程管理分E-R圖合并(hbng)為下圖所示形式：第91頁/共108頁第九十二頁，共108頁。第92頁/共108頁第九十三頁，共108頁。邏輯邏輯設計設計階段階段概念設計階段概念設計階段合并(hbng)取消沖突修改重構消除冗余抽象數據設計局部視圖局部局部E-R圖