第五章：數(shù)據(jù)庫設(shè)計

1、第五章 數(shù)據(jù)庫設(shè)計一. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計概述2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系2什么是數(shù)據(jù)庫設(shè)計？一. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計概述 數(shù)據(jù)庫設(shè)計概念 對于給定的應(yīng)用環(huán)境，構(gòu)造（設(shè)計）優(yōu)化的數(shù)據(jù)庫邏輯模式和物理模式結(jié)構(gòu)，并據(jù)此建立數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)，使之能有效地存儲和管理數(shù)據(jù)，滿足各種用戶的應(yīng)用需求。2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系3一. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計概述 用戶需求 信息管理要求 指在數(shù)據(jù)庫中應(yīng)該存儲和管理哪些數(shù)據(jù)對象 數(shù)據(jù)操作要求 對數(shù)據(jù)庫需要進行哪些操作2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系4一. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計概述 數(shù)據(jù)庫設(shè)計目標 為用戶和各種應(yīng)用系統(tǒng)提供一個信息基礎(chǔ)設(shè)施和高效率的運行環(huán)

2、境2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系5一. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計概述 數(shù)據(jù)庫設(shè)計的特點 數(shù)據(jù)庫建設(shè)的基本規(guī)律 三分技術(shù)，七分管理，十二分基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 結(jié)構(gòu)（數(shù)據(jù)）設(shè)計和行為（處理）設(shè)計相結(jié)合2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系6一. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計概述 數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法 新奧爾良法 基于E-R模型的數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法 3NF的設(shè)計方法 OOL2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系7二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計步驟 參與人員 系統(tǒng)分析員 數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員 應(yīng)用開發(fā)人員 數(shù)據(jù)庫管理人員 用戶代表2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系8二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計步驟 六個階段： 需求分析（最困難、最耗時，了解用戶需求

3、） 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計（形成概念模型，設(shè)計關(guān)鍵） 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計（將概念模型轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)模型）2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系9二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計步驟 六個階段： 物理結(jié)構(gòu)設(shè)計（確定存儲結(jié)構(gòu)和存取方法） 數(shù)據(jù)庫實施（建庫、編程、試運行） 數(shù)據(jù)庫運行和維護（正式運行、評價、維護）2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系10二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計步驟 1.需求分析： 通過調(diào)查明確用戶需求 信息要求 處理要求 安全性和完整性要求 抽象為數(shù)據(jù)流圖和數(shù)據(jù)字典2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系11二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計步驟 1.需求分析： 具體步驟 首先調(diào)查組織機構(gòu)情況 然后調(diào)查各部門的業(yè)務(wù)活動情況 協(xié)

4、助用戶明確對新系統(tǒng)的各種要求 確定新系統(tǒng)的邊界2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系12二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計步驟 2.概念結(jié)構(gòu)設(shè)計設(shè)計E-R圖 特點： 能真實、充分地反映現(xiàn)實世界 易于理解 易于修改 易于轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)模型2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系13二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計步驟 2.概念結(jié)構(gòu)設(shè)計數(shù)據(jù)庫設(shè)計的關(guān)鍵 步驟 設(shè)計局部E-R圖 設(shè)計綜合全局E-R圖2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系14二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計步驟-概念結(jié)構(gòu)設(shè)計 例：學籍管理局部應(yīng)用中主要涉及的實體包括學生、宿舍、班級、教師、課程。那么，這些實體之間的聯(lián)系又是怎樣的呢？2022-6-8福州大學陽光學院計算機工

5、程系15二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計步驟-概念結(jié)構(gòu)設(shè)計 聯(lián)系 宿舍-學生 1：n 班級-學生 1：n 課程-教師 1：1 學生-課程 m：n2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系16二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計步驟-概念結(jié)構(gòu)設(shè)計2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系17宿舍學生住宿1 1n n宿舍號學號姓名管理1n 設(shè)計局部E-R圖二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計步驟-概念結(jié)構(gòu)設(shè)計2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系18班級屬于1 1n n班級號學號姓名成立時間 設(shè)計局部E-R圖學生二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計步驟-概念結(jié)構(gòu)設(shè)計2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系19學生學習m mn n學號課程號課程名姓名 設(shè)計局部

6、E-R圖課程成績二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計步驟-概念結(jié)構(gòu)設(shè)計2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系20教師講授1 11 1工號課程號課程名姓名 設(shè)計局部E-R圖課程二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計步驟2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系21教師講授1 11 1工號課程號課程名姓名課程學生學習m m學號成績n n班級屬于1 1n n班級號學號姓名成立時間管理1n宿舍住宿n n宿舍號1 1綜合局部E-R圖二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計步驟-概念結(jié)構(gòu)設(shè)計 沖突 屬性沖突 命名沖突 結(jié)構(gòu)沖突2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系22二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計步驟 3.邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計將概念模型（ER圖轉(zhuǎn)換成邏輯模型） ER圖轉(zhuǎn)換成關(guān)系

7、模型的原則 實體轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式 實體的屬性作為關(guān)系模式的屬性2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系23二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計步驟 3.邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計將概念模型（ER圖轉(zhuǎn)換成邏輯模型） ER圖轉(zhuǎn)換成關(guān)系模型的原則 實體的碼即為關(guān)系模式的碼 聯(lián)系轉(zhuǎn)換時遵循聯(lián)系轉(zhuǎn)換的原則2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系24二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計步驟-邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計 聯(lián)系轉(zhuǎn)換原則 1:n （含1:1） 把“1”方實體的主碼放在“n”方實體中作為外碼；若聯(lián)系有屬性也放入“n”方作為屬性2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系25二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計步驟-邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計 聯(lián)系轉(zhuǎn)換原則 m:n 獨立成一個關(guān)系模式，雙方實體

8、的主碼合并作為該關(guān)系模式的主碼；雙方實體的主碼分別為該關(guān)系模式的外碼；若聯(lián)系有屬性，則作為該關(guān)系模式的屬性 2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系26二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計步驟-邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計 聯(lián)系轉(zhuǎn)換原則 實體內(nèi)部1:n 在關(guān)系模式中新增加一個屬性，作為聯(lián)系該個體與其上級個體的外碼 實體內(nèi)部m:n 按m:n處理 三個以上實體間多元關(guān)系可轉(zhuǎn)換為一個關(guān)系模式 具有相同碼的關(guān)系模式可以合并2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系27二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計步驟-邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計 將ER圖轉(zhuǎn)換成關(guān)系模式 班級（班級號，成立時間） 學生（學號，姓名，班級號，宿舍號，班長） 教師（工號，姓名） 課程（課程號，課程

9、名，教師號） 宿舍（宿舍號） 學習（學號，課程號，成績）2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系28二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計步驟-邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計 數(shù)據(jù)模式的優(yōu)化 規(guī)范化處理 優(yōu)點：消除異常 逆規(guī)范化 設(shè)計用戶模式2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系29二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計步驟 4.物理結(jié)構(gòu)設(shè)計 從數(shù)據(jù)庫的邏輯模式出發(fā)，設(shè)計一個可實現(xiàn)的、有效的物理數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu) 主要任務(wù) 確定文件組織、分塊技術(shù)、緩沖區(qū)大小及管理方式、數(shù)據(jù)庫存儲器上的分布等2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系30二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計步驟物理結(jié)構(gòu)設(shè)計 設(shè)計步驟 確定數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu) 對物理結(jié)構(gòu)進行評價。評價的重點是時間和空間效率20

10、22-6-8福州大學陽光學院計算機工程系31二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計步驟物理結(jié)構(gòu)設(shè)計 設(shè)計方法 索引法 聚簇法 Hash法2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系32二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計步驟 5.數(shù)據(jù)庫的實施 參與人員 數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員 應(yīng)用程序設(shè)計人員 用戶等2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系33二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計步驟數(shù)據(jù)庫的實施 步驟 數(shù)據(jù)載入 編程、調(diào)試應(yīng)用程序 數(shù)據(jù)庫的試運行2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系34二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計步驟數(shù)據(jù)庫的使用和維護 主要工作 數(shù)據(jù)庫的安全性控制 數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)儲和恢復(fù) 數(shù)據(jù)庫性能監(jiān)控、分析與改進 數(shù)據(jù)庫的重組和重構(gòu)2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系35二. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計步驟數(shù)據(jù)庫的使用和維護 數(shù)據(jù)庫重組 改善并改變數(shù)據(jù)庫物理存儲結(jié)構(gòu)的過程 數(shù)據(jù)庫重構(gòu) 改變數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)的過程2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系36三、綜合練習 學生運動會管理系統(tǒng)需求分析有如下描述 若干個班級,每個班屬性包括:班級號、班級名、專業(yè)、人數(shù)。 每個班級有一個體育委員，負責本班本次運動會的組織工作 每個班級有若干運動員,運動員只能屬于一個班,運動員屬性包括:運動員號、姓名、性別、年齡2022-6-8福州大學陽光學院計算機工程系37三、綜合練習 學生運動會管理系統(tǒng)需求分析有如下描述 有若干比賽項目,屬性包括:項目號、名