数据库技术及应用第7章数据库系统的设计方法

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1、第7章数据库系统的设计方法7.1数据库系统设计概述7.2系统需求分析7.3概念结构的设计7.4数据库逻辑结构的设计7.5数据库物理结构的设计7.6数据库的实施和维护7.7数据库应用系统的设计习题77.1数据库系统设计概述7.1.1数据库系统设计的内容数据库系统设计的内容主要包括数据库的结构特性设计、数据库的行为特性设计和数据库的物理模式设计。1.数据库的结构特性设计数据库的结构特性是指数据库的逻辑结构特征。由于数据库的结构特性是静态的，一般情况下不会轻易变动，因此数据库的结构特性设计又称为数据库的静态结构设计。数据库的结构特性

2、设计过程如下：①将现实世界中的事物、事物间的联系用E-R图表示。②将各个分E-R图汇总，得出数据库的概念结构模型。③将概念结构模型转化为数据库的逻辑结构模型。2.数据库的行为特性设计数据库的行为特性设计是指确定数据库用户的行为和动作，并设计出数据库应用系统的系统层次结构、功能结构和系统数据流图，确定数据库的子模式。数据库行为特性的设计步骤为：①将现实世界中的数据及应用情况用数据流程图和数据字典表示，并详细描述其中的数据操作要求(即操作对象、方法、频度和实时性要求)。②确定系统层次结构。③确定系统的功能模块结构。④确定数据库的子

3、模式。⑤确定系统数据流图。3.数据库的物理模式设计数据库的物理模式设计要求是：根据库结构的动态特性(即数据库应用处理要求)，在选定的DBMS环境下，把数据库的逻辑结构模型加以物理实现，从而得出数据库的存储模式和存取方法。7.1.2数据库系统设计应注意的问题1.应考虑到计算机硬件、软件和干件的实际情况在进行数据库设计时，应当考虑三方面的内容：(1)数据库系统的硬件条件。(2)数据库管理系统和数据库应用系统开发软件的特点。(3)数据库用户的技术水平和管理水平。2.应使结构特性设计和行为特性设计紧密结合数据库的设计过程是一种自上而下

4、的、逐步逼近设计目标的过程。数据库的设计过程是结构设计和行为设计分离设计、相互参照、反复探寻的过程。图7-1所示为数据库设计的过程图。图7-1数据库设计过程7.1.3数据库设计的基本方法现实世界的信息结构复杂且应用环境多种多样，在很长一段时间内，数据库设计是采用手工试凑法进行的。手工试凑法设计数据库与设计人员的经验和水平有直接关系，它更像是一种技艺而不是工程技术。7.1.4数据库系统设计的基本步骤图7-2所示为数据库设计的步骤和各个阶段应完成的基本任务，下面就具体内容进行介绍。图7-2数据库设计的步骤1.需求分析阶段需求分析是

5、数据库设计的第一步，也是最困难、最耗时间的一步。2.概念结构设计阶段概念结构设计是整个数据库设计的关键。在概念结构的设计过程中，设计者要对用户需求进行综合、归纳和抽象，形成一个独立于具体计算机和DBMS的概念模型。3.逻辑结构设计阶段数据逻辑结构设计的主要任务是将概念结构转换为某个DBMS所支持的数据模型，并将其性能进行优化。4.数据库物理设计阶段数据库物理设计的主要任务是为逻辑数据模型选取一个最适合应用环境的物理结构，包括数据存储位置、数据存储结构和存取方法。5.数据库实施阶段在数据库实施阶段中，系统设计人员要运用DBMS提

6、供的数据操作语言和宿主语言，根据数据库的逻辑设计和物理设计的结果建立数据库、编制与调试应用程序、组织数据入库并进行系统试运行。6.数据库运行和维护阶段数据库应用系统经过试运行后即可投入正式运行。在数据库系统运行过程中，必须不断地对其结构性能进行评价、调整和修改。表7-1数据库结构设计过程的各个阶段及描述表7-1中有关处理特性的设计描述、设计原理、设计方法、工具等具体内容，在软件工程和信息系统设计等其他相关课程中有详细介绍。这里主要讨论有关数据特性的问题，包括数据特性的描述、如何参照处理特性、完善数据模型设计等问题。在图7-3中

7、描述了数据库结构设计不同阶段要完成的不同级别的数据模式。图7-3数据库的各级模式7.2系统需求分析7.2.1需求分析的任务和方法1.系统需求调查的内容调查是系统需求分析的重要手段，只有通过对用户的调查研究，才能得出需要的信息。调查的目的是获得数据库所需数据情况和数据处理要求。调查的具体内容有以下三方面：(1)数据库中的信息内容。(2)数据处理内容。(3)数据安全性和完整性要求。2.系统需求的调查步骤调查用户需求的具体步骤是：①了解现实世界的组织机构情况。②了解相关部门的业务活动情况。(3)确定新系统的边界。3.系统需求调查的方

8、法计算机工作人员应当在熟悉了现实世界的业务后，协助用户提出对新系统的各种要求。在系统需求调查过程中，可以根据不同的问题和条件，使用不同的调查方法。4.系统需求分析方法调查了解了用户的需求以后，需要进一步分析和表达用户的需求。SA方法从最上层的系统组织机构入手，采用自顶向下、逐