第18讲数据库设计(一)
数据库设计概念
数据库设计概念在当今数字化的时代，数据成为了企业和组织运营的核心资产。
无论是处理客户信息、管理库存，还是分析业务趋势，都离不开高效可靠的数据库。
而数据库设计，就是构建这些数据存储和管理系统的关键环节。
那么，什么是数据库设计呢？简单来说，数据库设计就是根据用户的需求，在选定的数据库管理系统基础上，建立一个合适的数据模型，并对其进行优化，以实现高效的数据存储、检索和更新。
数据库设计并非一蹴而就的过程，它通常包括需求分析、概念设计、逻辑设计和物理设计等多个阶段。
需求分析是数据库设计的第一步，也是最为关键的一步。
在这个阶段，设计师需要与用户进行充分的沟通，了解他们的业务流程、数据需求以及对系统的期望。
这就好比盖房子之前要知道住户的生活习惯和需求一样。
比如，一个电商网站需要存储用户的个人信息、购物订单、商品详情等数据；而一个医院的信息系统则需要管理患者的病历、诊断结果、用药记录等。
只有明确了这些需求，才能为后续的设计工作提供坚实的基础。
在完成需求分析后，就进入了概念设计阶段。
这时候，设计师要运用抽象的思维，将现实世界中的业务对象和关系转化为概念模型。
常用的概念模型工具是 ER 图（实体关系图）。
通过 ER 图，可以清晰地表示出实体（如用户、商品、订单等）之间的关系（如购买、包含等）。
这个阶段不考虑具体的数据库实现细节，主要是为了建立一个对业务的整体理解。
接下来是逻辑设计。
逻辑设计是将概念模型转化为数据库管理系统所支持的逻辑模型。
常见的逻辑模型有关系模型、层次模型和网状模型，其中关系模型是目前应用最为广泛的。
在关系模型中，数据被组织成一张张二维的表格，通过主键和外键来建立表与表之间的联系。
比如，在电商数据库中，“用户表”和“订单表”可以通过“用户ID”这个主键和外键进行关联，从而能够查询到每个用户的订单信息。
物理设计则是根据所选用的数据库管理系统和硬件环境，来确定数据库的存储结构和访问方式。
这包括选择合适的数据类型、索引的创建、表的分区等。
数据库设计基础入门
数据库设计基础入门第一章：数据库及其基本概念数据库是指按照特定的数据结构组织、存储和管理数据的集合。
数据库设计是指为某个特定的应用领域或系统，在满足预期需求的前提下，构建和组织数据库的过程。
数据库设计的目标是通过合理的数据结构和数据关系，实现数据的高效存储、快速检索和有效更新。
1.1 数据库的特点与优势数据库具有数据集中存储、数据共享、数据独立性、数据安全性等特点。
相比传统的文件系统方式，数据库的优势体现在数据完整性、可靠性、可扩展性和高性能等方面。
1.2 数据模型与数据库模型数据模型是描述现实世界中数据的方式，常用的数据模型包括层次模型、网状模型和关系模型等。
数据库模型是在数据模型基础上实现的数据库系统，常见的数据库模型包括层次模型、网状模型、关系模型和面向对象模型等。
1.3 关系数据库的基本概念关系数据库是基于关系模型的数据库，关系模型使用表格的形式表示数据之间的关系。
关系数据库的基本概念包括表、行、列、主键和外键等。
表由行和列组成，行代表记录，列代表属性，主键用于唯一标识每个记录，外键用于建立数据之间的关联。
第二章：数据库设计过程2.1 数据库设计的步骤数据库设计的一般步骤包括需求分析、概念设计、逻辑设计和物理设计。
需求分析阶段主要确定数据库的需求和功能。
概念设计阶段通过建立E-R图来表示实体和实体间的关系。
逻辑设计阶段将概念模型转化为关系模型。
物理设计阶段则选择适当的存储结构，并进行性能优化与安全控制。
2.2 实体关系模型实体关系模型是常用的数据库设计工具，用于描述实体间的关系和属性。
在实体关系模型中，实体用矩形框表示，属性用椭圆形表示，关系用菱形框表示。
2.3 数据库规范化数据库规范化是一种优化数据库设计的方法，通过将一个大的关系模式划分为多个小的关系模式来减少数据冗余和提高数据的一致性。
数据库规范化的常用范式包括第一范式（1NF）、第二范式（2NF）和第三范式（3NF）等。
第三章：数据库设计工具3.1 数据库设计工具的选择数据库设计工具是进行数据库设计的重要辅助工具，常用的数据库设计工具有ERwin、PowerDesigner和MySQL Workbench等。
数据库设计
概念结构设计
概念模型
一对一联系（1：1）
两个实体型之间的联系
一对多联系（1：n） 多对多联系（m：n）
E-R模型（Entity-Relationship）
厂长号 姓 名 厂 长
1
供应商
m
年 龄
仓库号
地 点 仓 库
1
面 积
供应数Leabharlann 量n p项 目 职
1
零 件 工
n
管理
1
存放
n
工 厂 厂 号 厂 名 厂 址 货 号
对数据对象需要进行 那些操作如：增、删 数据库中应该存储 和管理那些数据对象
数据库建设的基本规律（设计特点） 数据库建设的基本规律（设计特点）是“三分技术， 三分技术， 七分管理，十二分基础数据” 七分管理，十二分基础数据”。
2、数据库设计的步骤
概念结构设计阶段 逻辑结构设计阶段 数据库实施阶段 数据库运行和维护阶段
概念模型可以看成是现实世界到机器世界的一个过渡的中间层次。 他是独立于机器的信息结构，真实地反映现实世界中事物与事物 之间的关系。 基本概念： 实体（Entity）：客观存在的并且可以相互区别的事物称为实体。 （客观实体可以视具体的人、事、物，也可以是抽象的概念等。） 属性（Attribute）：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。） 码/关键字（Key）：唯一标识实体的属性集称为码。（例如：学 号是学生实体的码） 实体型（Entity Type）：具有相同属性的实体的抽象。 联系（Relationship）：在现实世界中，事物内部以及事物之间是 有联系的，这些联系在信息世界中反映为实体（型）内部以及实 体（型）之间的联系。
什么是数据库设计,阐述程序设计的基本结构
数据库设计是指根据特定的需求和约束条件，设计数据库结构和布局的过程。
数据库设计包括确定数据存储结构、定义数据关系和约束条件等方面。
一个良好的数据库设计可以提高数据存取效率、保证数据一致性、完整性和安全性。
下面我们将从以下几个方面阐述数据库设计的基本概念和程序设计的基本结构。
一、数据库设计的基本概念1.1 数据库设计的目标数据库设计的目标是建立一个能够满足用户需求的数据库，通过合理的数据组织和存储结构，实现数据的高效访问和管理。
同时要考虑数据的完整性、一致性和安全性。
1.2 数据库设计的步骤数据库设计包括需求分析、概念设计、逻辑设计和物理设计等步骤。
需求分析阶段确定用户需求和功能要求；概念设计阶段建立数据模型和关系模式；逻辑设计阶段将概念模型转换为逻辑结构；物理设计阶段确定存储结构、索引和存取方法。
1.3 数据库设计的原则数据库设计的原则包括适应性、一致性、完整性、性能和安全性。
设计时要考虑系统的可扩展性和灵活性，保证数据的一致性和完整性，提高系统的性能和安全性。
二、程序设计的基本结构2.1 程序设计的目标程序设计的目标是根据特定的需求和功能要求，设计出满足用户需求的程序。
程序设计要考虑程序的可维护性、可扩展性、可重用性和性能等方面。
2.2 程序设计的步骤程序设计包括需求分析、概要设计、详细设计、编码和测试等步骤。
需求分析阶段确定用户需求和功能要求；概要设计阶段建立系统的结构和模块之间的关系；详细设计阶段详细描述各模块的算法和数据结构；编码阶段将设计转换为程序代码；测试阶段对程序进行测试和调试。
2.3 程序设计的基本结构程序设计的基本结构包括顺序结构、选择结构和循环结构。
顺序结构是程序从上到下依次执行；选择结构根据条件执行不同的分支；循环结构根据条件反复执行一段程序。
数据库设计是建立一个满足用户需求的高效、安全、一致、完整的数据库，包括需求分析、概念设计、逻辑设计和物理设计等步骤。
程序设计是根据用户需求和功能要求，设计出满足用户需求的程序，包括需求分析、概要设计、详细设计、编码和测试等步骤，其中包括顺序结构、选择结构和循环结构。
数据库的设计ppt课件PPT课件
提高数据存储效率
通过合理设计数据库结构，可以减少 数据冗余，提高数据存储效率。
保障数据安全性
数据库设计可以制定合理的数据访问 权限和控制策略，保障数据的安全性 。
支持业务应用
数据库是业务应用的基础，良好的数 据库设计可以支持业务应用的稳定运 行和扩展。
数据库设计目标与原则
满足用户需求
根据用户需求，设计符合业务逻辑和规则的数据库结构。
保障数据完整性
通过设定合理的约束条件，确保数据的完整性和准确性。
数据库设计目标与原则
• 提高系统性能：优化数据库性能，提高数据查询、插入、 更新等操作的速度和效率。
数据库设计目标与原则
一致性原则
保持数据库结构的一致性和标准化， 避免出现不一致或冲突的设计。
完整性原则
确保数据的完整性和准确性，设定必 要的约束条件和验证规则。
要点一
实时监控
要点二
历史数据分析
通过专业工具实时监控数据库性能指标，如响应时间、吞 吐量等。
对历史性能数据进行分析，找出性能瓶颈和优化方向。
数据库性能监控及调优措施
SQL优化
优化查询语句，提高查询效率。
VS
索引优化
合理创建和使用索引，减少数据库查询时 间。
数据库性能监控及调优措施
配置调整
调整数据库配置参数，如内存分配、连接池 大小等，以适应应用需求。
数据导入与导出策略
数据导入与导出策略
查询导出
根据特定条件查询并导出所需数据。
定期导出
设定定时任务，定期导出数据库中的数据。
格式转换
将数据转换为其他格式，如CSV、Excel等，以满足不同需求。
数据库备份与恢复方案
完全备份
数据库设计介绍
数据库设计介绍数据库是存储和管理数据的工具。
无论是数据分析、数据挖掘还是软件开发，数据库都是必不可少的。
因此，数据库设计也变得越来越重要。
在本文中，我们将介绍数据库设计的概念、步骤以及一些最佳实践。
一、数据库设计概念数据库设计是指为一个特定的应用程序设计数据库结构的过程。
这个结构包括数据表、字段、关系、索引和约束。
对于一个复杂的应用程序，数据库设计可能需要多个表，并且这些表之间需要建立关系。
一个好的数据库设计应该具备以下特点：1. 数据库应该能够存储所需的数据，并且无需重复存储。
2. 数据库应该能够提供快速的数据访问和查询。
3. 数据库的结构应该能够尽可能地避免数据冗余和不一致。
4. 数据库应该能够支持应用程序的需求，并且易于扩展。
二、数据库设计步骤1. 需求分析在设计数据库之前，我们需要了解应用程序的需求。
这包括需要存储哪些数据、数据的类型和数据之间的关系。
我们需要与应用程序的开发人员和业务人员合作，以确保我们理解他们的需求。
2. 概念设计在概念设计阶段，我们需要考虑数据模型和数据之间的关系。
我们需要设计数据表、字段和关系，并使用ER图来表示它们。
在这个阶段，我们不需要考虑具体的数据库平台或实现细节。
3. 逻辑设计在逻辑设计阶段，我们需要将概念设计转换为逻辑模型。
我们需要考虑具体的数据库平台，并为每个数据表选择合适的数据类型。
我们还需要定义索引和约束，以确保数据的完整性和一致性。
4. 物理设计在物理设计阶段，我们需要将逻辑模型转换为具体的数据库实现。
我们需要创建数据库和数据表，并定义表之间的关系。
我们还需要定义索引和约束，并为每个表选择适当的存储引擎和分区策略。
5. 实施和测试在实施和测试阶段，我们需要将数据库部署到生产环境中，并对其进行测试。
我们需要确保数据库能够满足应用程序的需求，并且能够处理高并发和大数据量的情况。
三、数据库设计最佳实践1. 始终进行需求分析在设计数据库之前，始终进行需求分析。
数据库设计介绍
数据库设计介绍一、什么是数据库设计数据库设计是指在开发一个新的数据库系统或者对现有数据库系统进行修改时，按照一定的原则和方法，确定数据库的结构、组织和关系的过程。
数据库设计是数据库系统开发的关键环节，它直接影响到数据库的性能、可靠性和可扩展性。
二、数据库设计的重要性好的数据库设计可以提高系统的性能和可靠性，减少数据冗余和冗杂，提高数据的一致性和完整性。
数据库设计的重要性主要体现在以下几个方面：1. 数据的一致性和完整性数据库设计的目标之一是保证数据的一致性和完整性。
通过合理的数据结构设计、约束条件和触发器等措施，可以有效地避免数据的冗余和不一致性，确保数据的质量和准确性。
2. 数据的可靠性和安全性数据库设计要考虑数据的可靠性和安全性。
通过合理的权限设置、数据加密和备份等措施，可以保护数据的安全，并确保系统在故障情况下能够快速恢复。
3. 系统的性能和可扩展性数据库设计对系统的性能和可扩展性有重要影响。
通过合理的数据结构设计、索引和查询优化等措施，可以提高系统的响应速度和吞吐量，同时也方便系统的扩展和升级。
4. 开发和维护的效率好的数据库设计可以提高开发和维护的效率。
通过合理的数据模型设计和规范化的数据库结构，可以降低开发工作量，减少代码冗余，提高代码的可读性和可维护性。
三、数据库设计的步骤和方法数据库设计的过程通常包括以下几个步骤：1. 需求分析需求分析是数据库设计的第一步，通过与用户的沟通和了解，明确系统的功能需求和数据需求。
在需求分析阶段，需要定义系统的实体、属性和关系，确定数据的来源和去向。
2. 概念设计概念设计是数据库设计的第二步，通过建立概念模型，描述系统的逻辑结构和关系。
在概念设计阶段，需要进行实体-关系模型（ER模型）的建模，标识实体、属性、关系和约束条件。
3. 逻辑设计逻辑设计是数据库设计的第三步，通过将概念模型转换为逻辑模型，确定数据库的结构和组织方式。
在逻辑设计阶段，需要进行关系模式的设计，确定表的结构、字段和主键等。
数据库设计教程
数据库设计教程第一章：数据库设计简介在现代社会中，数据是无处不在的。
无论是企业的销售数据、个人的社交数据，还是医疗机构的病人信息，都需要进行有效的管理和组织。
而数据库设计就是为了满足这种需求而存在的，它是建立和组织数据的过程。
第二章：数据库设计的重要性数据库设计是软件开发中非常重要的一环。
一个良好的数据库设计可以提高数据的存储效率、数据查询效率，并在数据有变动时能够方便地进行维护和更新。
同时，合理的数据库设计还能够降低数据冗余、提高数据的一致性和完整性。
第三章：数据库设计的步骤1.需求收集：了解用户的需求，明确数据库中需要存储哪些数据。
2.概念设计：使用实体-关系模型(ER Model)来表示数据之间的关系，并建立数据模型。
3.逻辑设计：将概念模型转换为关系模型，确定数据库中的表结构和表之间的关系。
4.物理设计：根据具体数据库管理系统的要求，对逻辑设计进行优化，包括选择合适的数据类型、索引应用以及分区策略等。
5.实施和维护：根据设计完成数据库的搭建，并定期对数据库进行维护和优化。
第四章：实体-关系模型实体-关系模型是数据库设计的一种工具，它通过实体、关系和属性的概念来描述数据之间的关系。
在实体-关系模型中，实体代表现实中的一个事物，关系代表实体之间的联系，属性是描述实体和关系的特征。
第五章：关系模型关系模型是数据库设计中最常用的一种数据模型。
在关系模型中，数据以表的形式组织，并通过主键和外键来建立表之间的关系。
关系模型的优势在于它的简洁性和易于理解，同时也适用于大多数实际应用中的数据组织需求。
第六章：规范化规范化是数据库设计中的一个重要概念，它通过将表拆分成更小的部分来减少数据的冗余，并确保数据的一致性和完整性。
常用的规范化形式包括第一范式、第二范式和第三范式。
规范化的目标是提高数据查询的效率和数据更新的灵活性。
第七章：索引设计索引是数据库中用于加快数据查询速度的一种数据结构。
合理地设计和使用索引可以提高数据查询效率，但过多或不正确的索引设计可能会导致性能下降。
数据库设计教程
数据库设计教程数据库设计是指根据应用程序的需求，对数据库进行结构化设计、表设计、字段设计、关系建立等一系列工作的过程。
一个好的数据库设计可以提高系统的性能、可扩展性和可维护性，对于保障数据的完整性和安全性也非常重要。
首先，数据库设计需要根据应用程序的需求进行需求分析。
需求分析是数据库设计的第一步，通过对应用程序的功能、数据流程、数据关系等进行分析，了解系统的需求，为数据库的结构化设计提供指导。
其次，数据库设计需要进行概念设计。
概念设计是对数据库的整体结构和逻辑关系进行设计，包括确定实体、属性和关系的概念结构，通过实体-属性-关系图来表示数据库的逻辑结构。
在概念设计中，需要考虑数据的完整性、一致性和准确性，选择合适的数据类型、主键、外键等来保证数据的质量。
然后，在概念设计的基础上，进行逻辑设计。
逻辑设计是将概念结构转换为数据库管理系统（DBMS）所支持的数据库模型，如关系模型、层次模型、网状模型等。
在逻辑设计中，需要根据应用程序的查询需求、事务处理需求等来选择合适的数据库模型，建立逻辑结构和数据关系。
接下来，进行物理设计。
物理设计是根据逻辑设计的结果，将数据库模型映射到具体的存储结构中。
物理设计包括确定数据存储的方式、索引的设计、数据存储的分布和存取控制等。
物理设计的目标是提高数据库的性能和存储效率，减少数据存取的时间和空间。
最后，进行实施和维护。
实施是将数据库设计的结果转换为实际的数据库系统，包括数据库的创建、表的创建、数据导入等。
维护是在数据库系统运行过程中对数据库进行管理和优化，包括定期备份、日志记录、性能监控和故障恢复等。
在数据库设计的过程中，需要考虑一些常见的原则和技术。
例如，遵循范式规则来减少数据的冗余和保证数据的一致性；使用适当的数据类型和索引来提高查询效率；合理设计表的关系和约束条件来保持数据的完整性等。
总之，数据库设计是一个复杂的工程，需要根据应用程序的需求，进行需求分析、概念设计、逻辑设计、物理设计、实施和维护等一系列步骤来完成。
数据库设计原理教程
数据库设计原理教程数据库是存储和组织数据的系统，而数据库设计则是确定数据库的结构和组织方式的过程。
良好的数据库设计能够提高系统的性能、数据的完整性和可用性。
本教程将介绍数据库设计的基本原理和步骤，帮助您了解如何设计有效和高效的数据库。
1. 数据库设计概述数据库设计是一个系统工程，它包括以下几个主要步骤：1.1 数据需求分析：明确数据库所需存储的数据类型、关系和规模。
1.2 概念ual设计：将需求转化为概念ual模型，以物理独立的方式描述数据和关系。
1.3 逻辑设计：将概念模型转化为逻辑模型，确定数据的组织结构、约束和操作。
1.4 物理设计：将逻辑模型转化为物理模型，选择数据库管理系统和优化存储结构。
1.5 实施和运行：创建数据库并进行数据导入、控制访问和维护等操作。
2. 数据需求分析在进行数据库设计之前，首先需要明确数据需求。
数据需求分析是根据业务需求确定数据类型、关系和规模的过程。
下面是几个关键问题需要考虑：- 数据类型：确定需要存储的数据类型，如文本、数字、日期等。
- 数据关系：确定数据之间的关系，如一对一、一对多、多对多等关系。
- 数据规模：确定数据库所需存储的数据量估计，以便选择适当的数据库管理系统。
3. 概念ual设计概念ual设计是将数据需求转化为概念模型的过程。
概念模型使用实体-联系模型表示数据和关系。
以下是一些常用的概念ual设计方法：- UML（统一建模语言）：使用UML类图表示实体、属性和关系。
- ER模型（实体联系模型）：使用实体、属性和联系图表示数据和关系。
- EER模型（增强ER模型）：在ER模型的基础上增加了继承、聚集和多值等扩展特性。
4. 逻辑设计逻辑设计是将概念模型转化为逻辑模型的过程。
逻辑模型定义了数据的组织结构、约束和操作。
以下是一些常用的逻辑设计方法：- 关系模型：使用关系表表示数据和关系，使用外键定义关联。
- 范式理论：通过分解关系表达到消除冗余和提高数据完整性的目的。
数据库设计课件
03 数据库概念设计
2024/1/27
18
概念设计的目标与任务
01
目标
02
确定组织或企业的数据和信息需求。
2024/1/27
03
建立一个反映这些需求的概念模型。
19
概念设计的目标与任务
为逻辑设计打下基础。
任务
进行需求收集和分析。
2024/1/27
20
概念设计的目标与任务
定义和描述应用领域涉及的数据对象。
灰盒测试
结合黑盒和白盒测试，对数据库进行全面测试
44
数据库的维护与管理
要点一
数据的备份与恢复
定期备份数据库，确保数据安全；在数据出现问题时，能 够及时恢复数据
要点二
数据库性能优化
通过对数据库性能进行监控和分析，找出性能瓶颈，进行 优化2024/1/2745数据库的维护与管理
• 数据库安全管理：加强对数据库的访问控制和安全审计，确保数据库安全
2024/1/27
测试数据库性能和稳定性
42
数据库的试运行与测试
2024/1/27
01
试运行的内容
02
对数据库进行各种操作，包括数据的增删改查等
03
模拟实际业务场景，进行压力测试和性能测试
43
数据库的试运行与测试
2024/1/27
黑盒测试
通过输入数据和预期结果，验证数据库功能的正确性
白盒测试
对数据库内部结构和代码进行测试，确保数据库的稳定性和性能
多对多联系
创建一个新的关系模式，将参与联系的实体的主 键作为新关系的属性，同时加入联系本身的属性
2024/1/27
30
数据模型的优化与调整
数据库设计基础
数据库设计基础数据库设计是构建一个有效、可靠、高效的数据库系统的关键步骤。
它涉及到对数据的组织、存储和管理，以满足特定应用程序的需求。
本文将介绍数据库设计的基础知识和步骤。
一、需求分析在数据库设计之前，我们首先需要进行需求分析。
这包括收集和理解应用程序的功能和业务需求、用户需求以及数据的特点和规模。
通过仔细分析这些需求，我们可以确定数据库所需的实体、属性和关系，从而为后续设计提供指导。
二、概念设计概念设计是数据库设计的第一步，它主要通过实体-关系图(ER 图)来表示应用程序的需求和数据之间的关系。
在概念设计中，我们将应用程序中的实体抽象为数据库中的表，属性抽象为表中的列，实体之间的关系抽象为表之间的关联。
在进行概念设计时，需要考虑以下几个方面：1. 实体的识别与定义：确定应用程序中的实体，并定义实体的属性。
2. 实体之间的关系：分析实体之间的关系，并在 ER 图中表示。
3. 约束和规则：定义数据的约束和规则，如主键、唯一键、外键等。
4. 数据的完整性：保证数据的完整性，防止数据冗余和不一致。
5. 性能和扩展性：考虑数据库的性能和扩展性，以便满足未来的需求。
三、逻辑设计逻辑设计是将概念设计转化为可被计算机理解的模型和结构。
在逻辑设计中，我们将概念设计转化为关系模型，并进行规范化处理以消除冗余和不一致。
逻辑设计的主要步骤包括：1. 关系模型的转换：将概念设计中的实体、属性和关系转化为关系模型中的表、列和关联。
2. 规范化处理：通过规范化处理来消除冗余和不一致，提高数据库的性能和可维护性。
3. 索引设计：根据应用程序的查询需求，设计合适的索引来提高查询效率。
4. 完整性约束：定义数据的完整性约束，如主键、外键、约束等。
四、物理设计物理设计是将逻辑设计转化为实际的数据库实现。
在物理设计中，我们决定如何组织和存储数据，以及如何提高数据库的性能和可用性。
物理设计的关键步骤包括：1. 存储结构设计：确定数据的存储结构，如表空间、数据文件、日志文件等。
数据库设计
视图设计
确定视图的名称和含义 。
01
02
考虑视图的安全性和权 限控制，确保只有授权 用户能够访问视图。
03
04
定义视图的SQL语句， 指定需要查询的数据和 条件。
定期评估视图的效果， 根据需要进行调整和优 化。
05
物理设计
存储介质选择
磁盘阵列
提供高可靠性、高性能的 数据存储解决方案，适用 于大型数据库系统。
可维护性原则
设计易于维护和扩展的数据库 结构，降低维护成本和风险。
设计流程
需求分析
收集用户需求，分析数据特点和使用 场景。
02
概念设计
建立概念模型，描述数据实体及其关 系。
01
03
逻辑设计
将概念模型转换为逻辑模型，确定数 据结构、数据类型和约束条件。
实施与维护
根据设计结果创建数据库，编写应用 程序并进行测试，后续进行数据库的 维护和优化。
02
定期备份数据库，以防止数据丢 失或损坏。
监控数据库安全事件，如异常登 录、数据泄露等，及时采取应对 措施。
03
定期更新和升级DBMS，以修复 安全漏洞和增强安全性。
04
THANKS
感谢观看
备份数据库的事务日志，以便在发生故障时能够恢复到某个时 间点，适用于对数据完整性要求较高的场景。
06
数据库实施与维护
数据库建立与初始化
选择合适的数据库管理系 统（DBMS），如 MySQL、Oracle、SQL Server等。
设计数据库模式，包括表 、字段、索引、约束等。
ABCD
安装和配置DBMS，包括 设置数据库实例、配置内 存和存储等。
数据库设计
目录
1数据库设计概述
1数据库设计概述1 数据库设计概述数据库设计是指对于一个给定的应用环境，构造最优的数据库模式，建立数据库及其应用系统，使之能够有效地存储数据。
数据库设计的基本步骤：数据库各阶段设计描述2 概念结构设计在早期的数据库设计，在需求分析阶段后，就直接进行逻辑结构设计。
由于此时既要考虑现实世界信息的联系与特征，又要满足特定的数据库系统的约束要求，因而对于客观世界的描述受到一定的限制。
同时，由于设计时要同时考虑多方面的问题，也使设计工作变得十分复杂。
1976年P.P.S.Chen提出在逻辑结构设计之前先设计一个概念模型，并提出了数据库设计的实体--联系方法(Entity--RelationshipApproach)。
这种方法不包括深的理论，但提供了一个简便、有效的方法，目前成为数据库设计中通用的工具。
使用E-R模型来进行概念模型的设计通常分两步进行，首先是建立局部概念模型，然后综合局部概念模型，成为全局概念模型。
2.1 E-R模型基本符号实体的表示：用长方形联系的表示：用菱形，1:1、1:n 、(m:1)、(m:n)属性的表示：用椭圆形E-R图具有以下几个特性：一个联系集合可以定义在两个或两个以上的实体集合上，例如老师--学生--课程的联系集合S-T-C，就是定义在三个实体上。
一个联系集合也可以定义在一个实体集合上，例如零件下又分有子零件，每个零件又可由m个子零件组成，每个子零件又可组合成n 个零件。
对于给定的实体集合，可以定义一个以上的联系集合，例如工程项目--工人可以定义两个联系集合，其中一个表示工程项目和工人的联系，另一个表示工程项目和工人中的工程项目负责人的联系。
前者是n:m的联系，后者是1:1的联系。
实体联系图可以表示一个实体类型对另一个实体类型的存在的依赖性，例如工人这一实体下反映其被抚养者的关系，就是依赖关系，这种联系用箭头表示，说明抚养者这个实体的存在取决于工人中的相应的那个实体。
2.2 初步E-R图设计在数据分析的基础上，就可以着手设计概念结构。
数据库设计
数据库设计
数据库设计是指对于一个数据管理系统的设计。
它是一个数据和数据相关的元素（例如数据库、表、列、键等）的组织和定义过程。
一个好的数据库设计能够提高数据管理的效率和数据访问的性能，从而为用户提供更好的数据服务。
在数据库设计过程中，首先需要根据需求进行需求分析，了解用户的数据需求和业务流程。
然后根据需求分析的结果，确定数据的实体、属性和关系，进行数据建模。
数据建模是将现实世界的实体和关联转化为数据库中的表和关系的过程。
常用的数据建模方法有实体-关系模型（ERM）和关系数据库设计。
在进行数据库设计时，需要考虑以下几个方面：
1. 数据库的范围和目标：确定数据库所需存储的数据的范围和目标，包括数据的种类、数量和关系等。
2. 数据库的结构和模式：根据数据建模的结果，确定数据库的结构和模式。
结构包括数据库、表、列、键等元素的组织方式，模式则是指这些元素的定义和属性。
3. 数据库的规范和约束：确定数据库的规范和约束，包括数据类型、长度、格式等限制条件，以及键、索引和约束等的定义。
4. 数据库的性能和安全性：考虑数据库的性能和安全性，例如合理地选择数据库管理系统（DBMS）、调整数据库的参数、
使用适当的索引和视图等。
5. 数据库的扩展性和可维护性：保证数据库的扩展性和可维护性，即能够方便地进行数据库的扩展和修改，以满足用户的变化需求。
总之，数据库设计是一个复杂的过程，需要综合考虑多个方面的因素。
一个好的数据库设计能够提高数据管理的效率和数据访问的性能，为用户提供良好的数据服务。
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第18讲 数据库设计（一）
需求分析
• 需求分析的方法
– 数据字典
• 数据项：不可再分的数据单位。 • 数据项描述＝｛数据项名，数据项含义说明，别名 ，数据类型，长度，取值范围，取值含义，与其他 数据项的逻辑关系｝
第18讲 数据库设计（一）
需求分析
• 需求分析的方法
– 数据字典
【例】以‚准考证号‛数据项为例 数据项： 准考证号 含义说明：唯一标识每个考生 类型：字符型 长度：9 取值范围：000000000-999999999 取值含义：前三位标别该考生所在学校，后六位按 顺序编号 与其他数据项的逻辑关系：
第18讲 数据库设计（一）
概念设计
• E-R模型
– 实体及其属性图。
运动队 运动员
‘运动员’与 ‘运动项目’ 共享一个‘编 号’属性
运动项目
编号
名称
队名
主教练
姓名
性别
年龄
× 编号 √
‘运动员’与‘运动项目’ 分别拥有自己的‘编号’ 属性
【注】每个实体集（联系）可以有多个属性，但每个 属性只能隶属于一个实体集（联系）
需求分析
• 需求分析的方法
– 数据字典
【例】以‚考生名册‛为例 数据存储：考生名册 说明：记录考生的基本情况 流入数据流：…… 流出数据流：…… 组成： …… 数据量：每年30000张 存取频度：…… 存取方式：随机存取
第18讲 数据库设计（一）
需求分析
• 需求分析的方法
– 数据字典
• 处理过程：一般用判定表或判定树描述。数据字典 中只描述处理过程的说明性信息。 • 处理过程描述＝｛处理过程名，说明，输入:｛数据 流｝，输出:｛数据流｝, 处理:｛简要说明｝｝
第18讲 数据库设计（一）
需求分析
• 需求分析的方法
– 数据字典
• 数据流：数据结构在系统内传输的路径。 • 数据流描述＝｛数据流名，说明，数据流来源， 数据流去向，组成:｛数据结构｝，平均流量，高 峰期流量｝
第18讲 数据库设计（一）
需求分析
• 需求分析的方法
– 数据字典
【例】以‚合格报名单‛数据流为例 数据流：合格报名单 说明：考生报名单处理结果 数据流来源：检查报名单 数据流去向：编准考证号 组成： …… 平均流量： …… 高峰期流量：……
概念设计
概念设计
将需求分析得到的用户需求抽象为概念模
型的过程就是概念结构设计。是整个数据库设
计的关键。
第18讲 数据库设计（一）
概念设计
全局概念模型
细化
局部概念模型
概念模型设计的方法 自顶向下
局部概念模型
集成
全局概念模型
自底向上
由里向外
混合法
其他概念模型 核心概念模型
自顶向下
全局概念模型框架
实现对数据库查询、更新和数据处理的相关应用程序.
1. 实现读者借书、还书等功能的程序。 2. 实现图书、读者信息查询和更新功能的程序。
这些程序还需为最终的用户提供了友好的图形用户界 面（GUI）。
第18讲 数据库设计（一）
数据库设计概述
• 数据库设计
– 对于一个给定的应用环境，构造（设计）优 化的数据库逻辑模式和物理结构，并据此建立 数据库及其应用系统，使之能够有效地存储和 管理数据，满足各种用户的应用需求，包括信 息管理要求和数据操作要求。
第18讲 数据库设计（一）
需求分析
某考务系统的数据流图
第18讲 数据库设计（一）
需求分析
某考务系统的0层数据流图
第18讲 数据库设计（一）
需求分析
某考务系统的1层数据流图
第18讲 数据库设计（一）
需求分析
• 需求分析的方法
– 数据字典
• 系统中各类数据描述的集合，是进行详细的数据收 集和数据分析所获得的主要结果。 • 数据字典有五类条目：数据项、数据结构、数据流 、数据存储、处理过程。
第18讲 数据库设计（一）
需求分析
需求分析阶段收集到的基础数据（用 数据字典来表达）和一组数据流程图 （DFD）是数据库设计中概念设计的 基础。
第18讲 数据库设计（一）
数据库设计
• • • • • • 数据库设计概述 需求分析 概念设计 逻辑设计 物理设计 数据库的实施与维护
第18讲 数据库设计（一）
第18讲 数据库设计（一）
需求分析
• 需求分析的方法
– 数据字典
• 数据存储：数据结构停留或保存的地方，也是数据 流的来源和去向之一。以各类文档呈现。 • 数据存储描述＝｛数据存储名，说明，编号，流入 的数据流，流出的数据流，组成:｛数据结构｝，数 据量，存取频度，存取方式｝
第18讲 数据库设计（一）
实体联系方法用E-R图来描述现实世界的概念模型 E-R方法也称为E-R模型
第18讲 数据库设计（一）
概念设计
• E-R模型
– E-R图描述实体
• 学员(姓名，学号，年龄，性别，专业，入学时间）
用矩形表示实体集 用无向线段 把实体与其 属性连接
学员
用椭圆表示 实体的属性
入学时间
学号
姓名
年龄
性别
专业
第18讲 数据库设计（一）
数据库设计概述
主要任务：它在
需求分析的基础 上，进行综合， 归纳和抽象，形 成一个独立于具 体的DBMS的概念 模型
第18讲 数据库设计（一）
数据库设计概述
主要任务：把概 念结构转化为某 个具体的数据库 管理系统支持的 数据模型，并对 其进行优化
第18讲 数据库设计（一）Leabharlann 自底向上局部概念模型
第18讲 数据库设计（一）
概念设计
概念模型的设计步骤
基本E-R模型（总体E-R模型） 自 底 向 上
消除冗余
视图集成
初步E-R模型
合并，消除冲突
局部E-R模型（分E-R模型）
用户视图
第18讲 数据库设计（一）
概念设计
• 数据库领域被广泛采用的概念模型描述方法 ——实体联系方法(Entity-Relationship Approach)
《数据库原理与应用》
第9章 数据库设计（一）
第18讲 数据库设计（一）
数据库设计
• • • • • • 数据库设计概述 需求分析 概念设计 逻辑设计 物理设计 数据库的实施与维护
第18讲 数据库设计（一）
数据库设计概述
设计图书管理系统：
数据库（存放了读者信息、图书信息、读者借还书信 息等）
– 分析和表达用户需求的方法：SA（Structured Analysis,SA）
第18讲 数据库设计（一）
需求分析
• 需求分析的方法
– 数据流图
• 表达数据和处理过程的关系
数据流图的基本成分
第18讲 数据库设计（一）
需求分析
• 需求分析的方法
– 数据流图
• 数据流 – 由数据组成，表示数据的流向，数据流都需要命 名，数据流的名称反映了数据流的含义。 • 数据处理 – 指对数据的逻辑处理，也就是数据的变换。 • 数据存储 – 表示数据保存的地方，即数据存储的逻辑描述。
第18讲 数据库设计（一）
需求分析
• 需求分析的方法
– 数据字典
【例】以‚编准考证号‛处理过程为例 处理过程：编准考证号 说明： 为所有考生编准考证号 输入： 合格的报名单 输出： 准考证 处理：根据考生的合格的报名单，编制准考证。按照 报名单上的学校信息，生成准考证号的前三位，然后随机 编号，得到该考生的准考证号，同时根据报名单记录考生 信息，生成准考证。
程的教学任务，相同的课程可由不同教员任课，学员
可以选修本专业开设的若干门课程，同一门课程，学 员可自主选择授课教员。每个学员选修每门课程有相 应的成绩。
第18讲 数据库设计（一）
概念设计
• E-R模型的设计步骤：
1. 抽取实体与实体的属性并画实体的E-R图
2. 抽取联系与联系上的属性并画联系的E-R图
例：用E-R图表示如下的概念模型。
涉及的实体有：
(1)运动队 属性有：队名、主教练
(2)运动员 属性有：编号、姓名、性别、年龄 (3)运动项目 属性有：编号、名称
这些实体之间的联系有：
(1)运动队与运动员之间是一对多的属于联系。
(2)运动员与运动项目之间是多对多的参加联系，并且， 运动员参加项目取得名次和成绩。
第18讲 数据库设计（一）
数据库设计
• • • • • • 数据库设计概述 需求分析 概念设计 逻辑设计 物理设计 数据库的实施与维护
第18讲 数据库设计（一）
需求分析
• 需求分析的任务
– 是通过详细调查现实世界要处理的对象（组织 ，部门，企业等），充分了解原系统（手工系 统或计算机系统）的工作概况，明确用户需求 ，然后在此基础上，确定新系统的功能。 – 新系统必须充分考虑今后可能的扩充和改变， 不能仅仅按当前的应用需求来设计数据库
– 学校中有若干系，每个系有一名系主任。每个系管理 若干个班级和教研室，每个班由若干名学员组成，每
个教研室由若干名教员构成。每个教员承担几门课程
的教学任务，相同的课程可由不同教员任课，学员可 以选修本专业开设的若干门课程，同一门课程，学员 可自主选择授课教员。每个学员在读期间只有考试通 过才能取得相应学分。
第18讲 数据库设计（一）
需求分析
• 需求分析的任务
– 调查的重点是‚数据‛和‚处理‛，通过调查 、收集与分析，获得用户对数据库如下要求：
• 信息要求 • 处理要求 • 安全性和完整性要求
第18讲 数据库设计（一）
需求分析
• 需求分析的方法
调查用户需求的步骤