第23～25讲 数据库设计(需求分析、概念结构设计)11汇编
数据库数据库设计需求分析
6．数据库运行与维护阶段
– 这一阶段主要是收集和记录实际系统运行的数据，数据库运 行的记录用来提高用户要求的有效信息，用来评价数据库系 统的性能，进一步调整和修改数据库。在运行中，必须保持 数据库的完整性，并能有效地处理数据库故障和进行数据库 恢复。在运行和维护阶段，可能要对数据库结构进行修改或 扩充。
概念设计 逻辑设计 物理设计
用户业务活动分析
功能模型 事务设计 程序说明
子模式设计
加载试验数 据 性能考核 否 满 意? 加载数据 运行和维护
应用程序设计
程序编码调试
是
图6.2 数据库设计 的全过程
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8
数据库设计方法简述
数据库设计方法目前可分为四类
– 直观设计法 – 规范设计法 – 计算机辅助设计法 – 自动化设计法
现代数据库的设计的特点是强调结构设 计与行为设计相结合，是一种“反复探 寻，逐步求精”的过程。首先从数据模 型开始设计，以数据模型为核心进行展 开，数据库设计和应用系统设计相结合， 建立一个完整、独立、共享、冗余小、 安全有效的数据库系统。 图6.2给出了数据库设计的全过程。
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7
现实世界 数据分析
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规范设计法的步骤详述
2.概念结构设计阶段
–概念设计是把用户的信息要求统一到一个 整体逻辑结构中，此结构能够表达用户的 要求，是一个独立于任何DBMS软件和硬件 的概念模型。
3．逻辑结构设计阶段
–逻辑设计是将上一步所得到的概念模型转 换为某个DBMS所支持的数据模型，并对其 进行优化。
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规范设计法的步骤详述
概念结构设 计 逻辑结构设 计 物理设计
某种数据模型 关系模型 存储安排 存取方法选择 存取路径建立 编写模式 装入数据 数据库试运行 性能测试，转储/恢复数据库 重组和重构
数据库数据库设计需求分析
返回 9
规范设计法——新奥尔良法
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基于E-R模型数据库设计方法
基于E-R模型的数据库设计方法是由 P.P.S.chen于1976年提出的数据库设计 方法，其基本思想是在需求分析的基础 上，用E-R（实体—联系）图构造一个 反映现实世界实体之间联系的企业模式， 然后再将此企业模式转换成基于某一特 定的DBMS的概念模式。
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返回 12
基于3NF的数据库设计方法
其具体设计步骤分为五个阶段： (1)设计企业模式，利用规范化得到的3NF关 系模式画出企业模式； (2)设计数据库的概念模式，把企业模式转 换成DBMS所能接受的概念模式，并根据概 念模式导出各个应用的外模式； (3)设计数据库的物理模式（存储模式）； (4)对物理模式进行评价； (5) 实现数据库。
数据库设计
概述与需求分析
返回 1
数据库设计概述
数据库设计的任务、内容和特点
数据库设计的任务
数据库设计是指根据用户需求研制数据库结构的过程， 具体地说，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，使之能有效地 存储数据，满足用户的信息要求和处理要求。
也就是把现实世界中的数据，根据各种应用处理的要求 ，加以合理地组织，满足硬件和操作系统的特性，利用 已有的DBMS来建立能够实现系统目标的数据库。
它包括数据库的概念设计、逻辑设计和物理设计。 数据库模式是各应用程序共享的结构，是静态的、稳
数据库设计ppt课件
• 课程 • 开课教师 • 开课地点 • 选课学期
– 教室信息：教室号和座位数
学籍管理系统需求分析
• 数据完整性约束
– Id号唯一 – 注册的学生数目不能大于该课程的最大人数 – 在相同时间，不能为一个教员指派两门课程 – 相同的时间，一个教室不能有两门课程 – 若学生选修一门课程，若该课程有预备课程则学生
程序编码、 编译联结、 测试
Main( ) …… if…… then …… end
运 行 、 性能监测、转储/恢复
维护
数据库重组和重构
新旧系统转换、运行、维护（修正性、 适应性、改善性维护）
需求分析
• 需求分析就是分析用户的需要与要求
– 需求分析是设计数据库的起点 – 需求分析的结果是否准确地反映了用户的实际要求，
E-R集成冲突
• 两类命名冲突
– 同名异义：不同意义的对象在不同的局部应用中具 有相同的名字 例，局部应用A中将教室称为房间 局部应用B中将学生宿舍称为房间
– 异名同义（一义多名）：同一意义的对象在不同的 局部应用中具有不同的名字 例，有的部门把教科书称为课本 有的部门则把教科书称为教材
E-R集成冲突
3. 概括（Generalization）（子类）
– 它抽象了类型之间的“is subset of”的语义 – 概括有一个很重要的性质：继承性。
ER集成的两种方式
• 一次集成
• 一次集成多个分E-R图 • 通常用于局部视图比较简单时
• 逐步累积式（P224图6.25(b)）
• 首先集成两个局部视图（通常是比较关键 的两个局部视图）
• 混合策略
Байду номын сангаас
数据库设计：需求分析
第五章数据库设计数据库设计的基本过程:1.需求分析阶段：综合各个用户的应用需求2.概念设计阶段：形成独立于机器特点，独立于各个DBMS产品的概念模式(E-R图)3.逻辑设计阶段：首先将E-R图转换成具体的数据库产品支持的数据模型，如关系模型，形成数据库逻辑模式;然后根据用户处理的要求、安全性的考虑，在基本表的基础上再建立必要的视图(View)，形成数据的外模式4.物理设计阶段：根据DBMS特点和处理的需要，进行物理存储安排，建立索引，形成数据库内模式本章重要介绍前三个阶段。
5.1需求分析需求分析阶段是数据库设计的基础，是数据库设计的第一步，也是其他设计阶段的依据，是最为困难、最耗费时间的阶段。
1.需求分析的任务（1）信息要求了解用户将从数据库中获得信息的内容、性质，数据库应用系统用到的所有基础信息类型及其联系，了解用户希望从数据库中获得那些类型的信息，数据库中需要储存哪些数据。
（2）处理要求了解用户希望数据库应用系统对数据进行什么处理，对各种数据处理的响应时间的要求，对各种数据处理方式的要求等。
（3）安全性要求了解用户对数据库中存放的信息的安全保密要求，哪些信息是需要保密的，哪些信息是不需要保密的。
（4）完整性要求了解哟你还希望数据库中存放的信息满足什么样的约束条件，什么样的信息在数据库中才是正确的数据。
2.需求分析具体做法（1）调查数据库应用系统所涉及的用户的各部门的组成情况，各部门的职责，各部门的业务及其流程。
（2）了解用户对数据库应用系统的各种要求，包括信息要求、处理要求、安全性和完整性要求。
（3）深入分析用户的各种需求。
（4）分析系统数据。
数据库设计的基本过程:1.需求分析阶段：综合各个用户的应用需求2.概念设计阶段：形成独立于机器特点，独立于各个DBMS产品的概念模式(E-R图)3.逻辑设计阶段：首先将E-R图转换成具体的数据库产品支持的数据模型，如关系模型，形成数据库逻辑模式;然后根据用户处理的要求、安全性的考虑，在基本表的基础上再建立必要的视图(View)，形成数据的外模式4.物理设计阶段：根据DBMS特点和处理的需要，进行物理存储安排，建立索引，形成数据库内模式。
数据库设计概述
数据库设计概述⽬录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，满⾜各种⽤户的应⽤需求，包括信息需求和处理需求。
信息需求:表⽰⼀个单位所需要的数据及其结构，该部分的数据库设计是将应⽤系统所要⽤到的所有信息描述成实体、属性及实体间的联系，主要⽤来描述数据之间的联系。
处理需求:表⽰⼀个单位需要经常进⾏的数据处理，该部分的数据库设计是将要进⾏的数据处理描述为操作的优先次序、操作执⾏的频率和场合，主要⽤来描述操作与数据之间的联系。
信息需求表达了对数据库的内容及结构的要求，是静态要求，处理需求表达了基于数据库的数据处理要求，是动态要求。
由于数据库系统的复杂性及其与环境联系的密切性，使得数据库设计成为⼀个困难、复杂和费时的过程。
⼤型数据库设计和实施涉及多学科的综合与交叉，是⼀项开发周期长、耗资巨⼤、风险较⾼的⼯程，因此，⼀个从事数据库设计的专业⼈员⾄少应该具备以下4个⽅⾯的技术和知识：数据库的基本知识和数据库设计技术。
计算机科学的基础知识和程序设计的⽅法和技巧。
软件⼯程的原理和⽅法。
应⽤领域的知识。
数据库设计的任务数据库系统的设计主要包括数据库的结构特性设计以及数据库的⾏为特性设计。
设计数据库的结构特性，是为特定应⽤环境构造出最优的数据模型。
设计数据库的⾏为特性，是建⽴满⾜各种⽤户对数据库应⽤需求的功能模型。
设计数据库系统，⾸先应进⾏结构设计，数据库结构设计是否合理，直接影响到系统中各个处理过程的性能和质量。
另⼀⽅⾯，结构特性⼜不能与⾏为特性分离，静态的结构特性的设计与动态的⾏为特性的设计分离，会导致数据与程序不易结合，增加数据库设计的复杂性。
数据库设计的原则不依赖性原则:指数据库系统对各种原始成果数据的格式和内容进⾏存储和管理，对数据的存储和管理不依赖于某个特定的软件系统。
开放性原则:指系统不限定数据的存储格式，即原则上能存储任意格式的数据，在系统中，数据的存储位置、存储⽅法、数据格式等对系统管理者来说是透明的和开放的，原则上没有数据⿊匣⼦。
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。
数据库课程设计+详解+答案
1.需求分析系统需求分析：随着互联网的发展，计算机的软硬件不断的更新迭代，这时计算机已经可以管理超大规模的数据，文件系统远远不能满足各种应用的需求，数据库使得数据实现了结构化存储，数据更容易被共享。
数据库管理系统既便于数据的集中管理，控制冗余，提高数据的利用率和一致性，又利于应用程序的开发和维护。
随着高校学生人数越来越多，课程越来越丰富，学生多老师少，迫切需要一个数据库管理系统来管理、存取大量的信息，则建立一个学生毕业设计选题系统具有非常大的实际应用意义。
我们知道计算机具有运算速度快，处理能力强等特点。
因此，为了保证学校信息的流畅，工作高效，学生毕业设计选题系统应运而生。
这不但能使教务人员从复杂的管理中解脱出来，而且对于推动教学的发展也起到非常重要的作用。
系统功能需求分析：教师和学生进行双向选择，即学生可选择相应的毕业设计题目，教师也可选择学生。
1）教师：1.1 教师可以增加毕业设计题目，人数，及要求。
1.2 教师可录取报名的学生，查看学生的详细信息如学生的基本信息等内容。
1.3针对不同的用户，可进行相关的统计、查询可查看报自己的学生人数，基本信息等。
2）学生：2.1 可浏览教师的毕业设计题目及教师的简介等内容。
2.2 可查看自己的个人信息（基本信息）。
2.3 可以报毕业设计题目，每人限报两个，第一选题志愿和第二选题志愿。
3）管理员3.1 可对每个教师、学生进行统计分析与维护。
2.概念设计（E-R图）根据需求分析结果，学生、教师、管理员、题目、班级、专业、学院等可建模为基本实体集。
各基本实体集的属性定义如下：1.学生（Student）实体集。
其属性有：学号（studentNo）、（studentName）、性别（sex）、出生日期（birthday）、籍贯（native）、民族（nation）等。
2.教师（Teacher）实体集。
其属性有：教师编号（teacherNo）、（teacherName）、性别（sex）、学位（degree）等。
需求分析(数据库课程设计)全解
《信息系统分析与设计》
1
教学内容
需求分析的任务、步骤；需求分析必须遵循的基 本原则；需求分析的方法；数据流图和数据字典的运 用；结构化语言、判定表和判定树的使用；E-R模型、 层次方框图、IPO图和Warnier图的使用；需求分析文 档和需求分析评审等。
教学要求
1．熟练掌握：数据流图和数据字典的运用；结构 化语言、判定表和判定树的使用。 2．一般掌握：需求分析的任务、步骤；需求分析 必须遵循的基本原则；需求分析的方法；E-R模型、 层次方框图、IPO图和Warnier图的使用。 ３．了解：需求分析文档和需求分析评审。
《信息系统分析与设计》
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1.2 需求分析的难点
需求分析的难点主要体现在以下几个方面:
（1）问题的复杂性
（2）交流障碍 （3）不完备性和不一致性 （4）需求易变性
《信息系统分析与设计》
4
通过以下做法可以大大克服上述困难： （1）项目的参与者（包括软件设计开发人员和用户等） 必须在需求分析过程中加强沟通和协调。一方面，软件设 计人员应尽量使用通俗的语言与用户进行交流；另一方面， 用户应积极主动地配合软件设计人员的工作。 （2）为了保证需求分析阶段能够提出完整、准确的系 统逻辑模型，开发人员必须花费足够的时间，全面了解用 户的需要，绝不能在需求模糊的情况下仓促进行系统的设 计和编程。根据国外的统计资料表明，在典型环境下开发 系统，需求分析阶段的工作量大约要占到整个系统开发工 作量的20%左右。 （3）使用一些有效的需求分析方法（如结构化分析方 法等）及自动化工具(如CASE工具)来进行需求分析。
《信息系统分析与设计》
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一、 需求分析概述 1.1 需求分析的任务和目的 需求分析的基本任务是要准确回答“系统必须做什么？”这 个问题。 需求分析的具体任务包括： 1.确定对系统的综合要求 对系统的综合要求主要包括功能要求、性能要求、运行要求 和其他要求等四个方面。 2.分析系统的数据要求 由系统的信息流归纳抽象出系统要求的数据以及数据的逻辑 关系。 3.导出目标系统的详细逻辑模型 通过以上二项分析的结果导出目标系统的详细逻辑模型。 4.修正项目开发计划，编写用户手册概要。 5.编写系统需求规格说明书，并提交审查。
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
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一、 数据库设计概述
1、 数据库设计的特点 、 2、 数据库设计方法 、 3、 数据库设计的基本步骤 、 4、 数据库设计过程中的各级模式 、
1、 数据库设计的特点 、
数据库建设的基本规律 三分技术，七分管理，十二分基础 数据 管理 数据库建设项目管理 企业（即应用部门）的业务管理 基础数据 收集、入库 更新新的数据 结构（数据）设计和行为（处理） 结构（数据）设计和行为（处理）设计 相结合 将数据库结构设计和数据处理设计 密切结合
数据分析 概念模型设计 逻辑数据库设计 物理数据库设计 子模式设计
建立数据库
现实世界
功能分析 功能模型 功能说明
事务设计 程序说明 应用程序设计 程序编码调试
结构和行为分离的设计
一、 数据库设计概述
1、 数据库设计的特点 、 2、 数据库设计方法 、 3、 数据库设计的基本步骤 、 4、 数据库设计过程中的各级模式 、
需求分析的重点
2、 需求分析的方法 、
调查需求： 调查需求：
基本步 骤
⑴ 调查组织机构情况； ⑵ 调查各部门的业务活动情况； ⑶ 在熟悉业务活动的基础上，协助用户明确对 新系统的各种要求； ⑷ 确定新系统的边界。 (1)跟班作业； (2)开调查会； (3)请专人介绍； (4)询问； (5)设计调查表请用户填写； (6)查阅记录。
2、 数据库设计方法 、
手工与经验相结合方法 设计质量与设计人员的经验和水平有直接关系； 数据库运行一段时间后常常不同程度地发现各种问题，增加了维 护代价。 规范设计法 基本思想：过程迭代和逐步求精； 新奥尔良（New Orleans）方法 将数据库设计分为若干阶段和步骤 基于E-R模型的数据库设计方法 概念设计阶段广泛采用 3NF（第三范式）的设计方法 逻辑阶段可采用的有效方法 ODL（Object Definition Language）方法 面向对象的数据库设计方法 计算机辅助设计 ORACLE Designer 2000 SYBASE PowerDesigner
数据库设计概念结构设计PPT课件
选择局部应用
• 选择局部应用 通常以中层数据流图作为设计分E-R图的依据。原因： • 高层数据流图只能反映系统的概貌 • 中层数据流图能较好地反映系统中各局部应用的子系统组成 • 低层数据流图过细
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逐一设计分E-R图
• 任务 标定局部应用中的实体、属性、码，实体间的联系 将各局部应用涉及的数据分别从数据字典中抽取出来，参照数据流图，标定各局部应用中的实体、实体的 属性、标识实体的码，确定实体之间的联系及其类型（1:1，1:n，m:n）
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局部视图设计
•
设计分E-R图的步骤:
1. 选择局部应用
2. 逐一设计分E-R图
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局部视图设计
• 选择局部应用 ¤ 需求分析阶段，已用多层数据流图和数据字典描述了整个系统。 ¤ 设计分E-R图首先需要根据系统的具体情况，在多层的数据流图中选择一个适当层次的数据流图，让这 组图中每一部分对应一个局部应用，然后以这一层次的数据流图为出发点，设计分E-R图。
基本E-R图
初步E-R图
分析
规范化理论
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视图的集成
• 合并分E-R图，生成初步E-R图
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视图的集成
• 合并分E-R图，生成初步E-R图 • 各分Ｅ－Ｒ图存在冲突 • 各个局部应用所面向的问题不同 • 由不同的设计人员进行设计
• 各个分E-R图之间必定会存在许多不一致的地方 • 合并分E-R图的主要工作与关键所在：合理消除各分E-R图的冲突
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视图的集成
• 集成局部E-R图的步骤
• 1. 合并 • 2. 修改与重构
分E-R图
简述数据库设计的主要步骤
简述数据库设计的主要步骤数据库设计是指根据特定需求和目标，创建数据库的过程。
它涉及到多个步骤，从需求分析到最终的数据库实现。
下面将详细介绍数据库设计的主要步骤。
1. 需求分析数据库设计师需要与用户或相关利益相关者进行沟通，了解他们的需求和目标。
这个步骤是非常重要的，因为只有充分理解需求，才能设计出满足用户期望的数据库。
2. 概念设计在概念设计阶段，数据库设计师将需求转化为概念模型。
概念模型是对现实世界的抽象表示，它使用实体、属性和关系来描述数据之间的逻辑关系。
常用的概念模型包括实体关系模型（ERM）和统一建模语言（UML）。
3. 逻辑设计逻辑设计是在概念设计的基础上，将概念模型转化为具体的数据库模式。
在这个阶段，数据库设计师将实体、属性和关系映射到数据库表和列，并定义表之间的关系和约束。
逻辑设计通常使用关系模型，如关系数据模型（RDM）。
4. 物理设计物理设计是将逻辑模型转化为实际的数据库实现的过程。
在这个阶段，数据库设计师需要选择合适的数据库管理系统（DBMS），并根据其特性来优化数据库的性能和可扩展性。
物理设计还涉及索引、分区、存储和安全等方面的决策。
5. 数据库实施数据库实施是将物理设计中定义的数据库结构和约束实际创建在DBMS中的过程。
这包括创建表、列、索引和其他数据库对象，并加载数据到数据库中。
数据库实施还涉及权限管理和安全设置。
6. 数据库测试在数据库实施完成后，需要对数据库进行测试，以确保其功能和性能符合预期。
测试可以包括功能测试、性能测试、安全测试等。
测试的目的是发现并修复可能存在的问题，以确保数据库的稳定和可靠。
7. 数据库维护数据库维护是数据库设计的最后一步，它包括监控数据库的性能、备份和恢复数据、优化查询和处理数据库故障等方面的工作。
数据库维护是确保数据库持续可用和高效运行的关键。
数据库设计涉及到需求分析、概念设计、逻辑设计、物理设计、数据库实施、数据库测试和数据库维护等多个步骤。
数据库设计-需求分析
第六章 数据库设计
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数据字典是关于数据库中数据的描述，即元数据，而不 是数据本身。数据字典有助于数据的管理和控制，为设计人 员和数据库管理员在数据库设计、实现和运行阶段控制有关 数据提供依据。 学生学籍管理子系统 子系统涉及很多数据项，其中“学号”数据项可以如下描 述： 数据项： 学号 含义说明：唯一标识每个学生 别名： 学生编号 类型： 字符型 长度： 8 取值范围：00000000至99999999 取值含义：前两位标别该学生所在年级，后六位按顺序编号 与其他数据项的逻辑关系：
第六章 数据库设计
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(4)数据存储 数据存储是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。对数据存储的描述通常包括以下内容： 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，存取方 式｝ 其中数据量是指每次存取多少数据，每天（或每小时、 每周等）存取几次等信息。存取方法包括是批处理，还是联 机处理；是检索还是更新；是顺序检索还是随机检索等。另 外，流入的数据流要指出其来源，流出的数据流要指出其去 向。
第六章 数据库设计 5
图6-4
学校管理高层数据流图
第六章 数据库设计 6
学籍管理
第六章 数据库设计 7
学籍管理
第六章 数据库设计 8
学籍管理
第六章 数据库设计 9
学籍管理
第六章 数据库设计 10
第六章 数据库设计
11
3.数据字典 对数据库设计来讲，数据字典是进行数据收集和数据分 析所获得的主要成果。数据字典是各类数据描述的集合。 数据字典通常包括数据项、数据结构、数据流、数据存 储和处理过程五个部分。 (1)数据项 数据项是不可再分的数据单位。对数据项的描述通常包 括以下内容： 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｝ 其中取值范围、与其他数据项的逻辑关系定义了数据的 完整性约束条件，是设计数据检验功能的依据。 第六章 数据库设计 12
数据库设计(需求分析报告)
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2． 学生图书借阅管理子系统的需求分析
➢ 首先，根据对学生图书借阅管理系统的要求，我们可以先得 到:图书、读者和管理员三个客观存在的实体。
➢ 其次，分析它们之间的关系与各自的功能，1）管理员与书 之间存在着名为“登记”联系，图书馆需要处理新买的图书， 包括添加、删除等，管理员可以负责登记多本图书；2）管 理员与读者之间也存在名为“注册”的联系，因为一个管理 员可以负责注册多名读者（读者的信息）；3）管理员、读 者、书之间存在着借阅联系，一名读者可以借阅多本图书， 一个管理员可以办理多次借阅，一本书可以被多个读者借阅。 至此，学生借阅管理子系统的需求分析应包括：
的借阅情况，查询指定的图书信息。
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一） 需求分析 （2：系统功能描述）
❖ （2） 功能描述：
❖ ● 管理员信息管理：
管理员可以实现增加，修改，查找，删除读者 信息，维护指定所有读者信息；管理员可以负责登 记多本图书，维护所有的图书信息；为读者办理借 阅图书手续。
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一） 需求分析 （2：系统功能描述）
❖ （2） 功能描述：
❖ ● 班级选课：
❖
在指定班级必修课功能中，以课表形式列出班级所有必 修课的课程信息，实现为一个班级增加或删除必修课的功能。
每个班级都有选课的学分限制，不允许学生选择课程的 总学分超过所在班级的选课最大学分限制，而当退出选课功 能时，如果选取课程总学分未达到所在班级选课最小学分限 制则给出警告信息（因为学生可以多次进入选课界面选课）。
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一） 需求分析 （2：系统功能描述）
❖ （2） 功能描述：
数据库设计
1.1 需求分析
将信息进行抽丝剥茧，找出问题的关键并简 洁的表述出来。Eg：教学管理系统
1.2 数据库设计
1.2.1 概念结构设计（ E-R 图到表和表结构） 实体集“学生”和实体集“课程”之间存在“选课”的关系，通常把这类关系 称为“联系”，将实体集及实体集联系的图称为E-R模型。E-R模型的表示方法为： (1) 实体集采用矩形框表示，框内为实体名； (2) 实体的属性采用椭圆框表示，框内为属性名，并用无向边与其相应实体集 连接；
1.2.3 物理结构设计
数据库在物理设备上的存储结构与存取方法称为数据库的物理结构。数据库的 物理结构设计通常分为2步： (1) 确定数据库的物理结构，在关系数据库中主要指存取方法和存储结构； (2) 对物理结构进行评价，评价的重点是时间和空间效率。
实例
作业
第1章 数据库
1.1数据模型 1.2 数据库设计
1.3 数据库应用系统
数据模型
数据模型描述了在数据库中结构化和操纵数据的方法，模型 的结构部分规定了数据如何被描述（例如树、表等）。模型 的操纵部分规定了数据的添加、删除、显示、维护、 打印、 查找、选择、排序和更新等操作。
常用数据库模型的分类： 1层次模型 2网状模型 3关系模型 4 面向对象模型
1.2.2 逻辑结构设计（ E-R 图到关系模式）
1．（1 : 1）联系的E-R图到关系模式的转换 对于（1 : 1）的联系既可单独对应一个关系模式，也可以不单独对应一个关系 模式。 (1) 联系单独对应一个关系模式，则由联系属性、参与联系的各实体集的主码
属性构成关系模式，其主码可选参与联系的实体集的任一方的主码。
(3) 实体间的联系采用菱形框表示，联系以适当的含义命名，名字写在菱形框
数据库设计方法简述
数据库设计方法简述一、需求分析需求分析是数据库设计的第一步，主要任务是明确用户需求，包括数据存储需求、数据操作需求、数据安全性需求等。
在这一阶段，需要深入了解业务场景，与用户进行充分沟通，获取详细的需求信息。
二、概念设计概念设计是根据需求分析的结果，对现实世界的事物进行抽象，并转化为数据模型的过程。
这一阶段的主要目标是形成完整、一致的概念模型，便于用户理解和操作。
常用的概念模型工具有实体-关系图（ER图）等。
三、逻辑设计逻辑设计是将概念模型转化为关系模型的过程，以适应用户的逻辑操作和查询。
这一阶段需要考虑数据库的逻辑结构、数据之间的关系以及数据完整性约束等问题。
通过逻辑设计，可以将概念模型转换为具体的数据库表结构。
四、物理设计物理设计是确定数据库物理结构的过程，包括存储结构、索引策略、文件组织等方面。
这一阶段需要结合数据库管理系统的特点和性能要求，优化数据库的物理结构，提高数据访问速度和系统性能。
五、实施与维护实施是将设计好的数据库结构转换为实际的数据库系统。
在这个过程中，需要完成数据导入、表结构的创建、索引的建立等操作。
维护则包括数据的备份与恢复、性能监控与优化等，以确保数据库系统的正常运行和持续改进。
六、数据模型数据模型是数据库设计的核心，用于描述数据的组织结构和关系。
常见的数据模型有层次模型、网状模型和关系模型等。
关系模型是目前最广泛使用的数据模型，它以二维表的形式表示数据关系，具有简单、灵活的特点。
七、关系规范化关系规范化是为了解决关系数据库中的数据冗余和更新异常问题而发展的一套理论和技术。
通过将关系分解为满足一定范式要求的小关系，可以消除冗余并确保数据的完整性。
常见的范式有第一范式（1NF）、第二范式（2NF）、第三范式（3NF）等。
规范化过程有助于提高数据库设计的性能和可维护性。
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▪ 解决方法
设计人员必须采用有效的方法，与用户不断深入地 进行交流，才能逐步得以确定用户的实际需求
6.2.2 需求分析的方法
▪ ① 调查清楚用户的实际需求并进行初步分析 ▪ ② 与用户达成共识 ▪ ③ 进一步分析与表达这些需求
① 调查与初步分析用户需求
数据库系统原理
第6章 数据库设计
6.1 数据库设计的步骤
▪ 什么是数据库设计
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，满足各种用户的应用需求（信息需求和 处理要求）
在数据库领域内，常常把使用数据库的各类系统统 称为数据库应用系统。
▪ 数据库是信息系统的核心和基础
在数据库设计中也是举足轻重的 主要参加需求分析和数据库的运行维护 用户积极参与带来的好处
▪ 加速数据库设计 ▪ 提高数据库设计的质量
参加设计的人员（续）
▪ 3. 程序员
在系统实施阶段参与进来，负责编制程序
▪ 4. 操作员
在系统实施阶段参与进来，准备软硬件环境
数据库分析设计人员应具备的知识
▪ 数据库结构设计(静态)
1）逻辑数据库设计
▪ 局部逻辑结构 ▪ 全局逻辑结构
2）物理数据库设计
▪ 存储结构
▪ 数据库行为设计(动态)
1）数据的装载 2）应用程序设计
参加设计的人员
▪ 1. 数据库分析设计人员
数据库设计的核心人员 自始至终参与数据库设计 其水平决定了数据库系统的质量
▪ 2. 用户
② 需求分析的重点
▪ 需求分析的重点是调查、收集与分析用户在数据管理中 的信息要求、处理要求、安全性与完整性要求。
▪ 信息要求
用户需要从数据库中获得信息的内容与性质 由信息要求可以导出数据要求，即在数据库中需存储哪些数据
▪ 处理要求
对处理功能的要求 对处理的响应时间的要求 对处理方.1 需求分析的任务
▪ ① 需求分析的任务 ▪ ② 需求分析的重点 ▪ ③ 需求分析的难点
① 需求分析的任务
▪ 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）工作概况，明 确用户的各种需求
▪ 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 仅仅按当前应用需求来设计数据库
▪ 计算机技术 ▪ 数据库技术 ▪ 软件工程知识 ▪ 应用领域的知识
数据库设计的过程(六个阶段)
▪ ① 需求分析阶段 ▪ ② 概念结构设计阶段 ▪ ③ 逻辑结构设计阶段 ▪ ④ 数据库物理设计阶段 ▪ ⑤ 数据库实施阶段 ▪ ⑥ 数据库运行和维护阶段
设计一个完善的数据库应用系统往往 是上述六个阶段的不断反复。
编写模式
分区1
……
装入数据
数据库试运行
分区2
性能监测、转储/恢复 数据库重组和重构
设计描述
处理
数据流图和判定表（判定树）、数据字典中处 理过程的描述
系统说明书包括： ①新系统要求、
方案和概图 ②反映新系统信息
流的数据流图 系统结构图 （模块结构）
模块设计 IPO表
IPO表…… 输入： 输出： 处理：
▪ ① 需求分析阶段
综合各个用户的应用需求，是整个设计过程的基础 需求分析做的不好，可能会导致整个数据库设计失败
▪ ② 概念结构设计阶段
是整个数据库设计的关键 通过对用户需求进行综合、归纳与抽象，形成一个独
立于具体DBMS的概念模型
▪ ③ 逻辑结构设计阶段
将概念结构转换成具体的数据库产品支持的数据模型， 并对其模型进行优化，形成数据库逻辑模式。
根据用户处理的要求、安全性考虑，在基本表上建立 必要的视图，形成数据的外模式
▪ ④ 数据库物理设计阶段
为逻辑数据模型选取合适的物理结构。根据DBMS 特点和处理的需要，进行物理存储安排，建立索引， 形成数据库内模式。
▪ ⑤ 数据库实施阶段
运用DBMS提供的数据语言、工具及宿主语言，根 据逻辑设计和物理设计的结果
4、数据库物理结构设计阶段 5、数据库实施阶段 6、数据库运行和维护阶段
设计 阶段
数据
需求 数据字典、全系统中数据项、 分析 数据流、数据存储的描述
概念模型（E-R图）
逻辑 结构 设计
数据字典
概念 结构 设计
某种数据模型 关系
非关系
物理 设计
实施 阶段
运行 维护
存储安排 方法选择 存取路径建立
Creat…… Load……
▪ 1) 调查组织机构情况
(1) 该组织由哪些部门组成 (2) 各部门的职责和任务
▪ 2) 调查各部门的业务活动情况
(1) 各部门输入输出的数据和格式 (2) 所需的表格和卡片 (3) 如何加工处理这些数据 (4) 输入输出的部门
▪ 建立数据库 ▪ 编制与调试应用程序 ▪ 组织数据入库 ▪ 并进行试运行
▪ ⑥ 数据库运行和维护阶段
正式运行，并不断对其进行评价、调整和修改。
分析系统需求
设计概念结构
数
设计逻辑结构
据
库
优化数据模型
设
决策评价
计
设计物理结构
步
骤
决策评价
实施数据库
决策评价
使用维护数据库
1、系统需求分析阶段 2、概念结构设计阶段 3、逻辑结构设计阶段
程序编码、 编译联结、 测试
Main( ) …… if…… then …… end
新旧系统转换、运行、维护（修正性、适应性、 改善性维护）
6.2 需求分析
▪ 需求分析就是分析用户的需要与要求
需求分析是设计数据库的起点
需求分析的结果是否准确地反映了用户的实际 要求，将直接影响到后面各个阶段的设计，并 影响到设计结果是否合理和实用
数据库是信息系统的各个部分能否紧密地结合在一 起以及如何结合的关键所在
数据库设计是信息系统开发和建设的重要组成部分
数据库设计目标
▪ 按照应用的要求、工作环境要求，在DBMS 支持下，对其结构（数据）设计和行为（处 理）设计，从而设计出一个结构合理、使用 方便、效率较高的数据库及其应用系统。
数据库设计的内容
▪ 新系统的功能必须能够满足用户的信息要求、处理要求、 安全性与完整性要求。
③ 需求分析的难点
▪ 确定用户最终需求的难点
用户缺少计算机知识，开始时无法确定计算机究竟 能为自己做什么，不能做什么，因此无法一下子准 确地表达自己的需求，他们所提出的需求往往不断 地变化。
设计人员缺少用户的专业知识，不易理解用户的真 正需求，甚至误解用户的需求。