數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)

南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院1本章主要講解內(nèi)容數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述

系統(tǒng)需求分析

數(shù)據(jù)庫概念結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫物理結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫實(shí)施和維護(hù)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院2

2.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院32.1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)是：對(duì)于給定的應(yīng)用環(huán)境，建立一個(gè)性能良好的、能滿足不同用戶使用要求的、又能被選定的DBMS所接受的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模式。按照該數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模式建立的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)能夠完整地反映現(xiàn)實(shí)世界中信息及信息之間的聯(lián)系；能夠有效地進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；能夠方便地執(zhí)行各種數(shù)據(jù)檢索和處理操作；并且有利于進(jìn)行數(shù)據(jù)維護(hù)和數(shù)據(jù)控制管理的工作。

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要有：數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)特性設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫的行為特性設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫的物理模式設(shè)計(jì)。在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)特性的設(shè)計(jì)起著關(guān)鍵作用，行為特性設(shè)計(jì)起著輔助作用。將數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)特性設(shè)計(jì)和行為特性設(shè)計(jì)結(jié)合起來，相互參照，同步進(jìn)行，才能較好地達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。

南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院42.1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容1．?dāng)?shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)特性設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)特性是指數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)特征。由于數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)特性是靜態(tài)的，一般情況下不會(huì)輕易變動(dòng)，因此數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)特性設(shè)計(jì)又稱為數(shù)據(jù)庫的靜態(tài)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)特性設(shè)計(jì)過程是：先將現(xiàn)實(shí)世界中的事物、事物間的聯(lián)系用E-R圖表示，再將各個(gè)分E-R圖匯總，得出數(shù)據(jù)庫的概念結(jié)構(gòu)模型，最后將概念結(jié)構(gòu)模型轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)模型表示。

南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院52.1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容2．?dāng)?shù)據(jù)庫的行為特性設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫的行為特性設(shè)計(jì)是指確定數(shù)據(jù)庫用戶的行為和動(dòng)作，并設(shè)計(jì)出數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)、功能結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖，確定數(shù)據(jù)庫的子模式。數(shù)據(jù)庫用戶的行為和動(dòng)作是指數(shù)據(jù)查詢和統(tǒng)計(jì)、事物處理及報(bào)表處理等操作，這些都要通過應(yīng)用程序表達(dá)和執(zhí)行。由于用戶行為總是更新數(shù)據(jù)庫內(nèi)容的存取數(shù)據(jù)操作，用戶行為特性是動(dòng)態(tài)的，所以數(shù)據(jù)庫的行為特性設(shè)計(jì)也稱為數(shù)據(jù)庫的動(dòng)態(tài)特性設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)庫行為特性的設(shè)計(jì)步驟是：將現(xiàn)實(shí)世界中的數(shù)據(jù)及應(yīng)用情況用數(shù)據(jù)流程圖和數(shù)據(jù)字典表示，并詳細(xì)描述其中的數(shù)據(jù)操作要求（即操作對(duì)象、方法、頻度和實(shí)時(shí)性要求）；確定選和系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)；確定系統(tǒng)的功能模塊結(jié)構(gòu)；確定數(shù)據(jù)庫的子模式；確定系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖。

南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院62.1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容3．?dāng)?shù)據(jù)庫的物理模式設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫的物理模式設(shè)計(jì)要求：根據(jù)庫結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性（即數(shù)據(jù)庫應(yīng)用處理要求），在定的DBMS環(huán)境下，把數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)模型加以物理實(shí)現(xiàn)，從而得出數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)模式存取方法。

南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院72.1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題

1．進(jìn)行數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮計(jì)算機(jī)硬件、軟件的實(shí)際情況⑴數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的硬件條件是基礎(chǔ)⑵數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)軟件是軟件環(huán)境⑶數(shù)據(jù)庫用戶的技術(shù)水平和管理水平是關(guān)鍵2．?dāng)?shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使結(jié)構(gòu)特性設(shè)計(jì)和行為特性設(shè)計(jì)緊密結(jié)合數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程是一種自上而下的、逐步逼近設(shè)計(jì)目標(biāo)的過程。數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和行為設(shè)計(jì)分離設(shè)計(jì)、相互參照、反復(fù)探尋的過程。南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院82.1.3數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本方法數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)應(yīng)分6個(gè)階段進(jìn)行：需求分析概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫實(shí)施數(shù)據(jù)庫運(yùn)行與維護(hù)在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的不同階段上，實(shí)現(xiàn)的具體方法有基于E-R模型的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法、基于3NF（第3范式）的設(shè)計(jì)方法、基于抽象語法規(guī)范的設(shè)計(jì)方法等。

南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院92.1.4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟

1．需求分析階段需求分析是數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的第一步，也是最困難、最耗時(shí)間的一步。需求分析的任務(wù)是準(zhǔn)確了解并分析用戶對(duì)系統(tǒng)的需要和要求，弄清系統(tǒng)要達(dá)到的目標(biāo)和實(shí)現(xiàn)的功能。需求分析是否做得充分與準(zhǔn)確，決定著在其上構(gòu)建數(shù)據(jù)庫大廈的速度與質(zhì)量。如果需求分析做不好，會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的性能，甚至?xí)?dǎo)致整個(gè)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)返工。2．概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是整個(gè)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。在概念結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)者要對(duì)用戶需求進(jìn)行綜合、歸納和抽象，形成一個(gè)獨(dú)立于具體計(jì)算機(jī)和DBMS的概念模型。

南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院102.1.4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟3．邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是將概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為某個(gè)DBMS所支持的數(shù)據(jù)模型，并將其性能進(jìn)行優(yōu)化。4．?dāng)?shù)據(jù)庫物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段數(shù)據(jù)庫物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是為邏輯數(shù)據(jù)模型選取一個(gè)最適合應(yīng)用環(huán)境的物理結(jié)構(gòu)，包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)位置、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和存取方法。5．?dāng)?shù)據(jù)庫實(shí)施階段在數(shù)據(jù)庫實(shí)施階段中，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員要運(yùn)用DBMS提供的數(shù)據(jù)操作語言和宿主語言，根據(jù)數(shù)據(jù)庫的邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)的結(jié)果建立數(shù)據(jù)庫，編制與調(diào)試應(yīng)用程序，組織數(shù)據(jù)入庫并進(jìn)行系統(tǒng)試運(yùn)行。6．?dāng)?shù)據(jù)庫運(yùn)行和維護(hù)階段數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)經(jīng)過試運(yùn)行后即可投入正式運(yùn)行。在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運(yùn)行過程中，必須不斷地對(duì)其結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行評(píng)價(jià)、調(diào)整和修改。南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院112.1.4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟設(shè)計(jì)階段設(shè)

計(jì)

描

述數(shù)

據(jù)處

理需求分析數(shù)據(jù)字典、全系統(tǒng)中數(shù)據(jù)項(xiàng)、數(shù)據(jù)流、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的描述數(shù)據(jù)流程圖和判定表（判定樹）、數(shù)據(jù)字典中處理過程的描述概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概念模型（E-R）圖、數(shù)據(jù)字典系統(tǒng)說明書包括：l）新系統(tǒng)要求、方案和概念圖；

2）反映新系統(tǒng)信息流的數(shù)據(jù)流程圖邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)某種數(shù)據(jù)模型：關(guān)系或非關(guān)系模型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖（模塊結(jié)構(gòu)）物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存儲(chǔ)安排、方法選擇、存取路徑建立模塊設(shè)計(jì)、

IPO表實(shí)施階段編寫模式、裝入數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫試運(yùn)行程序編碼、編譯連接、測試運(yùn)行維護(hù)性能監(jiān)測、轉(zhuǎn)儲(chǔ)/恢復(fù)、數(shù)據(jù)庫重組和重構(gòu)新舊系統(tǒng)轉(zhuǎn)換、運(yùn)行、維護(hù)（修正性、適應(yīng)性、改善性維護(hù)）南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院122.1.4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院132.1.4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程中：需求分析階段，設(shè)計(jì)者的中心工作是弄清并綜合各個(gè)用戶的應(yīng)用需求；概念設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)者要將應(yīng)用需求轉(zhuǎn)換為與計(jì)算機(jī)硬件無關(guān)的、與各個(gè)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)產(chǎn)品無關(guān)的概念模型（即E-R圖）；邏輯設(shè)計(jì)階段，要完成數(shù)據(jù)庫的邏輯模式和外模式的設(shè)計(jì)工作，即系統(tǒng)設(shè)計(jì)者要先將E-R圖轉(zhuǎn)換成具體的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品支持的數(shù)據(jù)模型，形成數(shù)據(jù)庫邏輯模式，然后根據(jù)用戶處理的要求、安全性的考慮建立必要的數(shù)據(jù)視圖，形成數(shù)據(jù)的外模式；在物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，要根據(jù)具體使用的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的特點(diǎn)和處理的需要進(jìn)行物理存儲(chǔ)安排，并確定系統(tǒng)要建立的索引，得出數(shù)據(jù)庫的內(nèi)模式。南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院14

2.2系統(tǒng)需求分析南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院152.2系統(tǒng)需求分析

所謂的需求分析就是分析用戶的要求。在需求分析階段，系統(tǒng)分析員將分析結(jié)果用數(shù)據(jù)流程圖和數(shù)據(jù)字典表示。需求分析的結(jié)果是否能夠準(zhǔn)確地反映用戶的實(shí)際要求，將直接影響到后面各個(gè)階段的設(shè)計(jì)，并影響到系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是否合理和實(shí)用。

南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院163.2.1需求分析的任務(wù)和方法需求分析的主要任務(wù)是：詳細(xì)調(diào)查現(xiàn)實(shí)世界要處理的對(duì)象（組織、部門、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)）的概況和發(fā)展前景；明確用戶的各種需求；收集支持系統(tǒng)目標(biāo)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及其處理方法；確定新系統(tǒng)的功能和邊界。

南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院173.2.1需求分析的任務(wù)和方法1．系統(tǒng)需求調(diào)查的內(nèi)容調(diào)查是系統(tǒng)需求分析的重要手段，只有通過對(duì)用戶的調(diào)查研究，才能得出需要的信息。調(diào)查的目的是獲得數(shù)據(jù)庫所需數(shù)據(jù)情況和數(shù)據(jù)處理要求。調(diào)查的具體內(nèi)容有以下3方面。1）數(shù)據(jù)庫中的信息內(nèi)容：數(shù)據(jù)庫中需存儲(chǔ)哪些數(shù)據(jù)，它包括用戶將從數(shù)據(jù)庫中直接獲得或者間接導(dǎo)出的信息的內(nèi)容和性質(zhì)。需求分析時(shí)，不僅要考慮過去、現(xiàn)在的數(shù)據(jù)，還要考慮將來應(yīng)用所涉及的數(shù)據(jù)，充分考慮到可能的擴(kuò)充和改變。2）數(shù)據(jù)處理內(nèi)容：用戶要完成什么數(shù)據(jù)處理功能；用戶對(duì)數(shù)據(jù)處理響應(yīng)時(shí)間的要求；數(shù)據(jù)處理的工作方式（是批處理還是聯(lián)機(jī)處理）。3）數(shù)據(jù)安全性和完整性要求：數(shù)據(jù)的保密措施和存取控制要求；數(shù)據(jù)自身的或數(shù)據(jù)間的約束限制。南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院183.2.1需求分析的任務(wù)和方法2．系統(tǒng)需求的調(diào)查步驟數(shù)據(jù)分析階段，任何調(diào)查研究沒有用戶的積極參與是寸步難行的，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該和用戶充分交流，幫助不熟悉計(jì)算機(jī)的用戶建立數(shù)據(jù)庫環(huán)境下的概念，并對(duì)設(shè)計(jì)工作的最后結(jié)果承擔(dān)共同的責(zé)任。因此，用戶的參與是設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫不可缺少的環(huán)節(jié)。調(diào)查用戶需求的具體步驟如下。1）了解管理對(duì)象的組織機(jī)構(gòu)情況：在系統(tǒng)分析時(shí)，要對(duì)管理對(duì)象所涉及的行政組織機(jī)構(gòu)進(jìn)行了解，弄清所設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與哪些部門相關(guān)，這些部門以及下屬各個(gè)單位的聯(lián)系和職責(zé)是什么。2）了解相關(guān)部門的業(yè)務(wù)活動(dòng)情況：各部門需要輸入和使用什么數(shù)據(jù)；在部門中是如何加工處理這些數(shù)據(jù)的；各部門需要輸出什么信息；輸出到什么部門；輸出數(shù)據(jù)的格式是什么。3）確定新系統(tǒng)的邊界：哪些功能現(xiàn)在就由計(jì)算機(jī)完成；哪些功能將來準(zhǔn)備讓計(jì)算機(jī)完成；哪些功能或活動(dòng)由人工完成。由計(jì)算機(jī)完成的功能就是新系統(tǒng)應(yīng)該實(shí)現(xiàn)的功能。南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院193.2.1需求分析的任務(wù)和方法3．系統(tǒng)需求調(diào)查的方法計(jì)算機(jī)工作人員應(yīng)當(dāng)在熟悉了相關(guān)部門的業(yè)務(wù)后，協(xié)助用戶提出對(duì)新系統(tǒng)的各種要求。這些要求包括：信息要求、處理要求、安全性與完整性要求等。在系統(tǒng)需求調(diào)查中，用戶的積極參與配合是做好調(diào)查的關(guān)鍵。做需求調(diào)查時(shí)，往往需要同時(shí)采用上述多種方法。1）跟班作業(yè)：數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)人員親身參加業(yè)務(wù)工作，深人了解業(yè)務(wù)活動(dòng)情況，才能比較準(zhǔn)確地理解用戶的需求。2）開調(diào)查會(huì)：通過與用戶座談的方式了解業(yè)務(wù)活動(dòng)情況及用戶需求。座談會(huì)或調(diào)查會(huì)的參加者可以互相討論、啟發(fā)和補(bǔ)充。3）請(qǐng)專人介紹：對(duì)于某些業(yè)務(wù)活動(dòng)的重要環(huán)節(jié)，可以請(qǐng)業(yè)務(wù)熟練的專家或用戶介紹業(yè)務(wù)專業(yè)知識(shí)和業(yè)務(wù)活動(dòng)情況，設(shè)計(jì)人員從中了解并詢問相關(guān)問題。4）詢問：對(duì)某些調(diào)查中的問題，可以找專人詢問。5）請(qǐng)用戶填寫設(shè)計(jì)調(diào)查表：數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)人員可以提前設(shè)計(jì)一個(gè)合理的、詳細(xì)的業(yè)務(wù)活動(dòng)及數(shù)據(jù)要求調(diào)查表，并將此表發(fā)給相關(guān)的用戶。用戶根據(jù)表中的要求，經(jīng)過認(rèn)真思考、充分準(zhǔn)備后填寫表中的內(nèi)容。如果調(diào)查表設(shè)計(jì)得合理，則這種方法很有效，用戶也易于接受。6）查閱數(shù)據(jù)記錄：調(diào)查中還需要查閱與原系統(tǒng)有關(guān)的數(shù)據(jù)記錄，包括賬本、檔案或文獻(xiàn)等。南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院203.2.1需求分析的任務(wù)和方法4．系統(tǒng)需求分析方法調(diào)查了解用戶的需求以后，需要進(jìn)一步分析和表達(dá)用戶的需求。分析和表達(dá)用戶需求的方法很多，常用的有結(jié)構(gòu)化分析方法（StructureAnalysis，簡稱SA方法），它是一種簡單實(shí)用的方法。SA方法從最上層的系統(tǒng)組織機(jī)構(gòu)入手，采用自頂向下、逐層分解的方式分析系統(tǒng)。SA方法把任何一個(gè)系統(tǒng)都抽象為如下圖的形式。南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院213.2.1需求分析的任務(wù)和方法南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院223.2.1需求分析的任務(wù)和方法上圖給出的只是最高層次的抽象系統(tǒng)概貌。要反映更詳細(xì)的內(nèi)容，可將一個(gè)處理功能分解為若干子功能，每個(gè)子功能還可以繼續(xù)分解，直到把系統(tǒng)工作過程表示清楚為止。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)流程圖。數(shù)據(jù)流程圖表達(dá)了數(shù)據(jù)和處理過程之間的關(guān)系。在結(jié)構(gòu)化分析方法中，處理過程的處理邏輯常常用判定表或判定樹來描述。數(shù)據(jù)字典（DataDictionary，簡稱DD）則是對(duì)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的詳盡描述。對(duì)用戶需求進(jìn)行分析與表達(dá)后，必須把分析結(jié)果提交給用戶，取得用戶的認(rèn)可。南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院233.2.2數(shù)據(jù)字典及其表示

數(shù)據(jù)字典是各類數(shù)據(jù)描述的集合，它是進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)分析后所獲得的主要成果。數(shù)據(jù)字典在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)中占有很重要的地位。數(shù)據(jù)字典通常包括以下5個(gè)部分。1.數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)據(jù)項(xiàng)是不可再分的數(shù)據(jù)單位。它的描述為：數(shù)據(jù)項(xiàng)＝{數(shù)據(jù)項(xiàng)名，含義說明，別名，類型，長度，取值范圍，與其他數(shù)據(jù)項(xiàng)的邏輯關(guān)系}。其中：“取值范圍”和“與其他數(shù)據(jù)項(xiàng)的邏輯關(guān)系”兩項(xiàng)定義了數(shù)據(jù)的完整性約束條件，它們是設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)完整性檢驗(yàn)功能的依據(jù)。南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院243.2.2數(shù)據(jù)字典及其表示

2.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的描述為：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)＝{數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)名，含義說明，組成，{數(shù)據(jù)項(xiàng)或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)}}。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)反映了數(shù)據(jù)之間的組合關(guān)系。一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以由若干個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)組成，也可以由若干個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成，或由若干數(shù)據(jù)項(xiàng)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)混合組成。南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院253.2.2數(shù)據(jù)字典及其表示

3.數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在系統(tǒng)內(nèi)傳輸?shù)穆窂?。?shù)據(jù)流的描述通常為：數(shù)據(jù)流={數(shù)據(jù)流名，說明，流出過程，流入過程，組成：{數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)}，平均流量，高峰期流量}。其中，“流出過程”說明該數(shù)據(jù)流來自哪個(gè)過程；“流入過程”說明該數(shù)據(jù)流將到哪個(gè)過程去；“平均流量”是指在單位時(shí)間（每天、每周、每月等）里傳輸?shù)拇螖?shù)；“高峰期流量”則是指在高峰時(shí)期的數(shù)據(jù)流量。南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院263.2.2數(shù)據(jù)字典及其表示

3.數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在系統(tǒng)內(nèi)傳輸?shù)穆窂健?shù)據(jù)流的描述通常為：數(shù)據(jù)流={數(shù)據(jù)流名，說明，流出過程，流入過程，組成：{數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)}，平均流量，高峰期流量}。其中，“流出過程”說明該數(shù)據(jù)流來自哪個(gè)過程；“流入過程”說明該數(shù)據(jù)流將到哪個(gè)過程去；“平均流量”是指在單位時(shí)間（每天、每周、每月等）里傳輸?shù)拇螖?shù)；“高峰期流量”則是指在高峰時(shí)期的數(shù)據(jù)流量。南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院273.2.2數(shù)據(jù)字典及其表示

4.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是數(shù)據(jù)及其結(jié)構(gòu)停留或保存的地方，也是數(shù)據(jù)流的來源和去向之一。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)可以是手工文檔、手工憑單或計(jì)算機(jī)文檔。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的描述通常為：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)＝{數(shù)據(jù)存儲(chǔ)名，說明，編號(hào)，輸入的數(shù)據(jù)流，輸出的數(shù)據(jù)流，組成：{數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)}，數(shù)據(jù)量，存取頻度，存取方式}。其中：“數(shù)據(jù)量”說明每次存取多少數(shù)據(jù)；“存取頻度”指每小時(shí)或每天或每周存取幾次、每次存取多少數(shù)據(jù)等信息；“存取方式”指是批處理還是聯(lián)機(jī)處理，是檢索還是更新，是順序檢索還是隨機(jī)檢索等；“輸入的數(shù)據(jù)流”要指出其數(shù)據(jù)的來源處；“輸出的數(shù)據(jù)流”要指出其數(shù)據(jù)去向處。

南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院283.2.2數(shù)據(jù)字典及其表示

5.處理過程處理過程的具體處理邏輯一般用判定表或判定樹來描述。數(shù)據(jù)字典中只需要描述處理過程的說明性信息，通常包括以下內(nèi)容：處理過程＝{處理過程名，說明，輸入：{數(shù)據(jù)流}，輸出：{數(shù)據(jù)流}，處理：{簡要說明}}。其中：“簡要說明”中主要說明該處理過程用來做什么（不是怎么做）及處理頻度要求，如單位時(shí)間里處理多少事務(wù)、多少數(shù)據(jù)量、響應(yīng)時(shí)間要求等。

南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院293.2.2數(shù)據(jù)字典及其表示

數(shù)據(jù)字典是關(guān)于數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的描述，即對(duì)元數(shù)據(jù)的描述。數(shù)據(jù)字典是在需求分析階段建立，在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程中不斷修改、充實(shí)、完善的。需求和分析階段收集到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)用數(shù)據(jù)字典和一組數(shù)據(jù)流程圖（DataFlowDiagram,簡稱DFD）表達(dá)，它們是下一步進(jìn)行概念設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)字典能夠?qū)ο到y(tǒng)數(shù)據(jù)的各個(gè)層次和各個(gè)方面進(jìn)行精確和詳盡的描述，并且把數(shù)據(jù)和處理有機(jī)地結(jié)合起來，可以使概念結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)變得相對(duì)容易。南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院302.2系統(tǒng)需求分析南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院312.2系統(tǒng)需求分析要強(qiáng)調(diào)兩點(diǎn)。1)需求分析階段的一個(gè)重要而困難的任務(wù)是收集將來應(yīng)用所設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分考慮到可能的擴(kuò)充和改變，使設(shè)計(jì)易于更改，系統(tǒng)易于擴(kuò)充。2)必須強(qiáng)調(diào)用戶的參與，這是數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)和廣泛的用戶有密切的聯(lián)系，許多人要使用數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)和建立又可能對(duì)更多人的工作環(huán)境產(chǎn)生重要影響。因此用戶的參與是數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)不可分割的一部分。在數(shù)據(jù)分析階段，任何調(diào)查研究沒有用戶的積極參與是寸步難行的。設(shè)計(jì)人員應(yīng)該和用戶取得共同的語言，幫助不熟悉計(jì)算機(jī)的用戶建立數(shù)據(jù)庫環(huán)境下的共同概念，并對(duì)設(shè)計(jì)工作的最后結(jié)果承擔(dān)共同的責(zé)任。南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院32

2.3數(shù)據(jù)庫概念結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院332.3數(shù)據(jù)庫概念結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

概念結(jié)構(gòu)件計(jì)是將系統(tǒng)需求分析得到的用戶需求抽象為信息結(jié)構(gòu)的過程。概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的結(jié)果是數(shù)據(jù)庫的概念模型。數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)中應(yīng)十分重視概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，它是整個(gè)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院342.3.1概念結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及設(shè)計(jì)方法

1.概念結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)概念結(jié)構(gòu)獨(dú)立于數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)和支持?jǐn)?shù)據(jù)庫的DBMS，其主要特點(diǎn)如下。1）概念模型是現(xiàn)實(shí)世界的一個(gè)真實(shí)模型：概念模型應(yīng)能真實(shí)、充分地反映現(xiàn)實(shí)世界，能滿足用戶對(duì)數(shù)據(jù)的處理要求。2）概念模型應(yīng)當(dāng)易于理解：概念模型只有被用戶理解后，才可以與設(shè)計(jì)者交換意見，參與數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)。3）概念模型應(yīng)當(dāng)易于更改：由于現(xiàn)實(shí)世界（應(yīng)用環(huán)境和應(yīng)用要求）會(huì)發(fā)生變化，這就需要改變概念模型，易于更改的概念模型有利于修改和擴(kuò)充。4）概念模型應(yīng)易于向數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換：概念模型最終要轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)模型。設(shè)計(jì)概念模型時(shí)應(yīng)當(dāng)注意，使其有利于向特定的數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換。南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院352.3.1概念結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及設(shè)計(jì)方法

2.概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法概念模型是數(shù)據(jù)模型的前身，它比數(shù)據(jù)模型更獨(dú)立于機(jī)器、更抽象，也更加穩(wěn)定。概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法有4種。l）自頂向下的設(shè)計(jì)方法：首先定義全局概念結(jié)構(gòu)的框架，然后逐步細(xì)化為完整的全局概念結(jié)構(gòu)。2）自底向上的設(shè)計(jì)方法：首先定義各局部應(yīng)用的概念結(jié)構(gòu)，然后將它們集成起來，得到全局概念結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法。3）逐步擴(kuò)張的設(shè)計(jì)方法：首先定義最重要的核心概念結(jié)構(gòu)，然后向外擴(kuò)充，生成其他概念結(jié)構(gòu)，直至完成總體概念結(jié)構(gòu)。4）混合策略設(shè)計(jì)的方法：采用自頂向下與自底向上相結(jié)合的方法，首先用自頂向下策略設(shè)計(jì)一個(gè)全局概念結(jié)構(gòu)的框架，然后以它為骨架，通過自底向上策略設(shè)計(jì)各局部概念結(jié)構(gòu)，其方法如圖所示。南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院362.3.1概念結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及設(shè)計(jì)方法

南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院372.3.1概念結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及設(shè)計(jì)方法

南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院382.3.1概念結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及設(shè)計(jì)方法

南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院392.3.1概念結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及設(shè)計(jì)方法

南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院402.3.1概念結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及設(shè)計(jì)方法

3.概念結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)步驟按照上圖所示的概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法，概念結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)可分為兩步：第一步是抽象數(shù)據(jù)，并設(shè)計(jì)局部視圖；第二步是集成局部視圖，得到全局的概念結(jié)構(gòu)。南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院412.3.2數(shù)據(jù)抽象與局部視圖設(shè)計(jì)

概念結(jié)構(gòu)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、事和概念進(jìn)行人為處理，抽取所關(guān)心的共同特性，忽略非本質(zhì)的細(xì)節(jié)，并把這些特性用各種概念精確地加以描述，這些概念組成了某種模型。1．三種數(shù)據(jù)抽象方法⑴分類(Classification)

定義某一類概念作為現(xiàn)實(shí)世界中一組對(duì)象的類型，這些對(duì)象具有某些共同的特性和行為。分類抽象了對(duì)象值和型之間的“成員”的語義。在E-R模型中，實(shí)體集就是這種抽象。

南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院422.3.2數(shù)據(jù)抽象與局部視圖設(shè)計(jì)

⑵聚集(Aggregation)

定義某一類型的組成部分，它抽象了對(duì)象內(nèi)部類型和對(duì)象內(nèi)部“組成部分”的語義。若干屬性的聚集組成了實(shí)體型。

南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院432.3.2數(shù)據(jù)抽象與局部視圖設(shè)計(jì)

⑶概括(Generalization)

定義了類型之間的一種子集聯(lián)系，它抽象了類型之間的“所屬”的語義。例如，學(xué)生是一個(gè)實(shí)體型，本科生、研究生也是實(shí)體型。本科生、研究生均是學(xué)生的子集。把學(xué)生超類(Superclass)，本科生、研究生稱為學(xué)生的子類(Subclass)。

在E-R模型中用雙豎邊的矩形框表示子類，用直線加小圓圈表示超類--子類的聯(lián)系。概括的一個(gè)重要性質(zhì)是繼承性。繼承性指子類繼承超類中定義的所有抽象。

南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院442.3.2數(shù)據(jù)抽象與局部視圖設(shè)計(jì)南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院452.3.2數(shù)據(jù)抽象與局部視圖設(shè)計(jì)

2．設(shè)計(jì)分E-R圖概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是利用抽象機(jī)制對(duì)需求分析階段收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、組織（聚集），形成實(shí)體集、屬性和碼，確定實(shí)體集之間的聯(lián)系類型（一對(duì)一、一對(duì)多或多對(duì)多的聯(lián)系），進(jìn)而設(shè)計(jì)分E-R圖。南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院462.3.2數(shù)據(jù)抽象與局部視圖設(shè)計(jì)⑴設(shè)計(jì)分E-R圖的具體做法1）選擇局部應(yīng)用。選擇局部應(yīng)用是根據(jù)系統(tǒng)的具體情況，在多層的數(shù)據(jù)流程圖中選擇一個(gè)適當(dāng)層次的數(shù)據(jù)流程圖，作為設(shè)計(jì)分E-R圖的出發(fā)點(diǎn)，并讓數(shù)據(jù)流程圖中的每一部分都對(duì)應(yīng)一個(gè)局部應(yīng)用。選擇好局部應(yīng)用之后，就可以對(duì)每個(gè)局部應(yīng)用逐一設(shè)計(jì)分E-R圖了。2）設(shè)計(jì)分E-R圖。在設(shè)計(jì)分E-R圖前，局部應(yīng)用的數(shù)據(jù)流程圖應(yīng)已經(jīng)設(shè)計(jì)好，局部應(yīng)用所涉及的數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)也已經(jīng)收集在相應(yīng)的數(shù)據(jù)字典中了。在設(shè)計(jì)分E-R圖時(shí)，要根據(jù)局部應(yīng)用的數(shù)據(jù)流程圖中標(biāo)定的實(shí)體集、屬性和碼，并結(jié)合數(shù)據(jù)字典中的相關(guān)描述內(nèi)容，確定E-R圖中的實(shí)體、實(shí)體之間的聯(lián)系。南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院472.3.2數(shù)據(jù)抽象與局部視圖設(shè)計(jì)⑵實(shí)體和屬性的區(qū)別實(shí)際上，實(shí)體和屬性之間并不存在形式上可以截然劃分的界限。但是，在現(xiàn)實(shí)世界中具體的應(yīng)用環(huán)境常常對(duì)實(shí)體和屬性作了大體的自然的劃分。例如在數(shù)據(jù)字典中，“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”、“數(shù)據(jù)流”、“數(shù)據(jù)存儲(chǔ)”都是若干屬性的聚合，它體現(xiàn)了自然劃分意義。設(shè)計(jì)E-R圖時(shí)，可以先從自然劃分的內(nèi)容出發(fā)定義雛形的E-R圖，再進(jìn)行必要的調(diào)整。南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院482.3.2數(shù)據(jù)抽象與局部視圖設(shè)計(jì)為了簡化E-R圖，在調(diào)整中應(yīng)當(dāng)遵循的一條原則：現(xiàn)實(shí)世界的事物能作為屬性對(duì)待的盡量作為屬性對(duì)待。在解決這個(gè)問題時(shí)應(yīng)當(dāng)遵循以下兩條基本準(zhǔn)則：1）“屬性”不能再具有需要描述的性質(zhì)。“屬性”必須是不可分割的數(shù)據(jù)項(xiàng)，不能包含其他屬性。也就是說，屬性不能是另外一些屬性的聚集。2）“屬性”不能與其他實(shí)體具有聯(lián)系。在E-R圖中所有的聯(lián)系必須是實(shí)體間的聯(lián)系，而不能有屬性與實(shí)體之間的聯(lián)系。

南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院492.3.2數(shù)據(jù)抽象與局部視圖設(shè)計(jì)南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院502.3.3視圖的集成各子系統(tǒng)的局部E-R圖設(shè)計(jì)好以后，下一步就是要將所有的局部E-R圖綜合成一個(gè)系統(tǒng)的總E-R圖。一般說來，視圖集成可以有兩種方式：多個(gè)局部E-R圖一次集成，如圖2-11(a)所示；逐步集成，用累加的方式一次集成兩個(gè)局部E-R圖，如圖2-11(b)所示。第一種方法比較復(fù)雜，做起來難度較大。第二種方法每次只集成兩個(gè)局部E-R圖，可以降低復(fù)雜度。南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院512.3.3視圖的集成南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院522.3.3視圖的集成每次集成局部E-R圖時(shí)都需要分兩步走

①合并。解決各局部E-R圖之間的沖突，將各局部E-R圖合并起來生成初步E-R圖。②修改和重構(gòu)。消除不必要的冗余，生成基本E-R圖。南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院532.3.3視圖的集成1．合并分E-R圖，生成初步E-R圖各個(gè)局部應(yīng)用所面向的問題不同，且通常是由不同的設(shè)計(jì)人員進(jìn)行局部視圖設(shè)計(jì)，這就導(dǎo)致各個(gè)局部E-R圖之間必定會(huì)存在許多不一致的地方，這稱之為沖突。因此，合并局部E-R圖時(shí)并不能簡單地將各個(gè)局部E-R圖畫到一起，而是必須著力消除各個(gè)局部E-R圖中的不一致，以形成能為全系統(tǒng)中所有用戶共同理解和接受的統(tǒng)一的概念模型。合理消除各局部E-R圖的沖突是合并局部E-R圖的主要工作與關(guān)鍵所在。南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院542.3.3視圖的集成⑴屬性沖突①屬性域沖突，即屬性值的類型、取值范圍或取值集合不同。例如零件號(hào)，有的部門把它定義為整數(shù)，有的部門把它定義為字符型。不同的部門對(duì)零件號(hào)的編碼也不同。又如年齡，某些部門以出生日期形式表示職工的年齡，而另一些部門用整數(shù)表示職工的年齡。②屬性取值單位沖突。例如，零件的重量有的以公斤為單位，有的以斤為單位，有的以克為單位。③屬性沖突理論上好解決，但實(shí)際上需要各部門討論協(xié)商，解決起來并非易事。南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院552.3.3視圖的集成⑵命名沖突①同名異義，即不同意義的對(duì)象在不同的局部應(yīng)用中具有相同的名字。②異名同義（一義多名），即同一意義的對(duì)象在不同的局部應(yīng)用中具有不同的名字。如對(duì)科研項(xiàng)目，財(cái)務(wù)科稱為項(xiàng)目，科研處稱為課題，生產(chǎn)管理處稱為工程。命名沖突可能發(fā)生在實(shí)體、聯(lián)系一級(jí)上，也可能發(fā)生在屬性一級(jí)上。其中屬性的命名沖突更為常見。處理命名沖突通常也像處理屬性沖突一樣，需要通過討論、協(xié)商等行政手段加以解決。南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院562.3.3視圖的集成⑶結(jié)構(gòu)沖突①同一對(duì)象在不同應(yīng)用中具有不同的抽象。例如，職工在某一局部應(yīng)用中被當(dāng)作實(shí)體，而在另一局部應(yīng)用中則被當(dāng)作屬性。解決方法通常是把屬性變換為實(shí)體或把實(shí)體變換為屬性，使同一對(duì)象具有相同的抽象。②同一實(shí)體在不同局部E-R圖中所包含的屬性個(gè)數(shù)和屬性排列次序不完全相同。解決方法是根據(jù)應(yīng)用的語義對(duì)實(shí)體聯(lián)系的類型進(jìn)行綜合或調(diào)整。南京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院572.3.3視圖的集成例如，圖中零件與產(chǎn)品之間存在多對(duì)多的聯(lián)系——“構(gòu)成”，產(chǎn)品、零件與供應(yīng)商三者之間還存在多對(duì)多的聯(lián)系——“供應(yīng)”，這兩個(gè)聯(lián)系互相不能包含，在合并兩個(gè)局部E-R圖時(shí)就應(yīng)把它們綜合起來。南京理工大學(xué)