第12章数据库设计

商系）这些属性组合起来表征了一个学生。 属性有型和值之分。属性型就是属性名及其取 值类型，属性值就是属性在其值域中所取的具 体值。 如，学生实体中“姓名”属性，“姓名”和取 值字符类型就是其型，而“张勇”则是其值。
（3）实体标识符。能够唯一标识一个实体的属性集 称为实体标识符，也称为关键码，简称码或键。
3、数据库的物理结构设计 选用库文件的组织形式、 存储介质的分配 存取路径的选择等。

大多数物理设计因素都由于DBMS处理了，留给设 计人员控制的因素已经很少了。
五、概念模型
P116
模型是现实世界特征的模拟和抽象，例如一
架飞机模型使人一眼望去就能联想到真实的 飞机。 在数据库技术中，用模型的概念描述数据库 的结构与语义，对现实世界进行抽象。 能表示实体类型及实体间联系的模型称为 “数据模型”（data model）。它是用来抽象、 表示和处理现实世界的数据和信息的工具。
（7）实体联系 实体内部的联系通常指的是组成实体的各属 性之间的联系。 实体之间的联系通常是指不同实体集之间的 联系。 建立概念模型的一个主要任务就是要确定实 体之间的联系。
①一对一联系

如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中至多 有一个实体与之联系；反之亦然，则称实体集A与 实体集B具有一对一联系，记为1:1。
数据库设计
一、信息系统与数据库技术的关系
1.信息处理


信息处理（也称数据处理）是指对信息的输入、存 储、加工、传输和输出等活动的总和。
信息处理的基本目的是从大量的、杂乱无章的、持 久的、共享的数据中抽取并推导出对某些特定的应 用有价值、有意义的信息，借以作为决策的依据。 如何很好地组织、管理这种大量的、杂乱无章的、 持久的、共享的数据是人类一直在探索、研究的课 题。
编制和维护应用软件所需成本相对增加
处理方式：联机实时处理业务增多
数据管理技术进入数据库技术阶段的标志：
IMS系统：由IBM公司1968年研制成功，是一个典型的 层次数据库系统，是第一个数据库系统的商用产品。 70年代广泛地应用于商业、金融等系统。 DBTG报告：DBTG报告是由美国数据系统语言协会于 1969年提出，这份报告对数据库和数据操作的环境建 立了标准的规范，确定并建立了数据库系统的许多概念、 方法和技术。根据DBTG报告实现的DBTG系统是一种 网状数据库系统。20世纪70~80年代被广泛应用。 E.F.Codd的文章：1970年，他发表了题为“大型共享 数据库数据的关系模型”的论文，提出了“关系模型” 的概念，奠定了关系数据库的理论基础。
于管理
硬件：磁盘、磁鼓等直接存取的存储设备 软件：操作系统（其中：文件管理系统）、
高级语言
处理方式：批处理、联机实时处理
文件管理系统——专门管理数据的软件 在文件管理系统中，按一定的规则将数据
组织成为一个文件，应用程序通过文件管
理系统对文件中的数据进行存取和加工。
文件管理系统是应用程序和数据文件之间
（DataBase Management System, DBMS）

数据库管理系统是介于用户和操作系统之间的一 层数据管理软件，它为数据库的建立、运行和维 护提供了统一的管理和控制。 它由计算机软件生产厂家按商品软件出版。如 ORACLE公司的Oracle系统、SYBASE公司的 Sybase系统、Microsoft公司的SQL Server系统 以及MySQL、Access、Visual Foxpro等。 DBMS是数据库系统的核心，其功能的强弱是衡 量数据库系统性能优劣的主要指标。
应用程序1
应用程序2
数据库 管理 系统
数据库
应用程序3
数据库管理阶段应用程序与数据库的关系
特点：
数据结构化 较高的数据独立性 数据共享 方便的用户接口 较强的数据控制能力
三、数据库系统的构成
管理系统
数据库在计算机系统中的位置

数据库系统（DBS，DataBase System）是 一个计算机应用系统，由支持数据库运行的硬件、 数据库、数据库管理系统、应用软件、数据库管 理员和用户组成。
用户要求分析 概念结构设计 逻辑结构设计 物理结构设计
系统分析 详细调查 系统分析 逻辑设计 系统设计 系统设计
系 统 开 发 步 骤
1.数据库的概念结构设计
概念结构设计应在系统分析阶段进行。 其任务是根据用户需求设计数据库的概念数
据模型（简称概念模型）。
它独立于任何物理设备。 概念模型是从用户角度看到的数据库,它可用
5、数据库管理员
数据库管理员（DataBase
Administrator，DBA）是控制数据 整体结构的一组人员，负责数据库系 统的正常运行，承担创建、监控和维 护数据库结构的责任。
6、用户
系统分析员 数据库开发人员
数据库设计人员
用户
应用程序员
终端用户
数据库系统
四、数据库设计
数据库设计的任务是：把存在于现行系统中
实体集A 实体集B
如班级与班长，乘客与车票等均是一对一联系。
②一对多联系

如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中有N 个实体（N≥0）与之联系；反之，对于实体集B中 的每一个实体，实体集A中至多只有一个实体与之 联系，则称实体集A与实体集B有一对多联系，记 为1:N。
实体集A 实体集B
如班级对学生，产品对零件等。
因此概念模型具有较强的语义表达能力，能
够方便、直接地表达应用中的各种语义知识， 便于用户理解。
1．基本概念 （1）实体。现实世界中的客观事物在信息世界中称 为实体（Entity）。 （2）属性。实体所具有的某一特性称为属性。 一个实体可以由若干个属性来刻画。
例如（20061202304，张勇，男，1988/7，工

信息处理一般需要借助信息系统来实现。
各类信息系统虽然在管理层次上不同，而且
结构也干差万别，但它们所要解决的问题其 实只有两个，即
如何管理数据 如何对数据进行加工
这两个问题贯穿了整个信息系统。
因此，按照一定格式和要求存储起来的数据
是信息系统中的重要资源，数据组织和管理 是信息系统的重要内容。
通过综合抽象，用适当的工具进行描述。
因为这是从用户角度看到的数据库，所以称
之为数据库的概念模型。
数据库概念模型的设计可以用本书第六章介
绍的E-R图或基于范式理论的方法进行。
概念模型用于对信息世界建模，是现实世界
到信息世界的第一层抽象。
在数据库系统的开发过程中，概念模型作为
与用户进行交流的语言，成为数据库设计人 员进行数据库设计的有力工具。
E-R模型表示。
2、数据库的逻辑结构设计 逻辑结构设计是将概念结构设计阶段完成的概念模
型转换成能被选定的数据库管理系统(DBMS)支持
的数据模型。


数据模型可以由实体联系模型（E-R模型）转换而
来,也可以用基于第三范式(3NF)的方法来设计。 接着是用DBMS提供的数据描述语言DDL定义数据 模型。
数据模型主要分为两类：

一是独立于计算机系统的数据模型，完全不涉及信 息在计算机中的表示，只是用来描述某个特定组织 所关心的信息结构，这类模型称为“概念数据模 型”，简称“概念模型”。 另一个是直接面向数据库的逻辑结构。这类模型直 接与DBMS有关，称为“逻辑数据模型”，又称为 “结构数据模型”，简称“数据模型”。
的成百上千项数据以最优的方式组织起来， 以高度统一和集中的方式向企业的经营与决 策者提供各种综合信息。
数据库设计的步骤包括用户需求分析、概念
结构设计、逻辑结构设计和物理结构设计四 个阶段。

当数据库设计被应用到管理信息系统开发中时，这 四步工作已与系统开发的阶段融为一体，
数 据 库 设 计 步 骤
的桥梁。
应用程序1 应用程序2 … 应用程序n … 文件 管理 系统
数据组1 数据组2 … 数据组n …
文件管理阶段应用程序与数据的关系
这时期的数据管理呈以下特点 ：
数据可以长期保存
数据由文件系统管理
文件系统把数据组织成相互独立的数据文件，
利用按文件名访问、按记录进行存取的管理 技术，可以对文件进行修改、插入和删除的 操作。
数据不保存
数据由应用程序管理
应用程序既要设计数据的逻辑结构，还要设
计物理结构，包括存储结构、存取方法以及 输入方式等。
数据不共享
数据不具独立性
应用程序1和数据组1
应用程序2和数据组2
应用程序3和数据组3
人工管理阶段应用程序和数据的关系
2、文件管理阶段（50年代后期到60年代中期）
背景：计算机不仅用于科学计算，还大量用
2、数据管理技术
从20世纪60年代末，数据管理（处理）的研究
极大地促进了计算机应用向各行各业的渗透， 同时，数据管理技术也成为计算机科学技术中 最为活跃和应用最为广泛的研究领域。
自从数据库技术出现以来，管理信息系统开始用数
据库存储企业信息，数据库成了管理信息系统的核 心，数据库设计成了系统分析与设计的关键，数据 库设计效率。
（4）域。属性的取值范围称为该属性的域。 （5）实体型。具有相同属性的实体必然具有 共同的特征和性质。
用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同 类实体，称为实体型。
例如，学生（学号，姓名，性别，出生年份，
系别，入学时间）就是一个实体型。
（6）实体集。同型实体的集合称为实体集。
例如，全体学生就是一个实体集。
数据库系统的组成
1、数据库（DataBase, DB）
数据库是长期存储在计算机存贮介质上，有
一定组织形式、可共享的数据集合。