数据库设计概念 需求分析 概念结构设计 逻辑结构设计 数据库
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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。
2020/10/21
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6.1.1 数据库和信息系统 6.1.2 数据库设计的特点 6.1.3 数据库设计方法简述 6.1.4 数据库设计的基本步骤
2020/10/21
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6.1.1 数据库和信息系统
数据库是信息系统的核心和基础
第6章 数据库设计
• 数据库设计概念 • 需求分析 • 概念结构设计 • 逻辑结构设计 • 数据库的物理设计 • 数据库的实施和维护
2020/10/21
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1
6.1 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，满足各种用户的应用 需求（信息要求和处理要求）。
将数据库设计分为四个阶段
分析用户要求 ◆ 需求分析 ◆ 概念设计
设计实现 ◆ 逻辑设计
S.B.Yao方法
◆ 物理设计
信息分析和定义 物理数据库设计
将数据库设计分为五个步骤
I.R.Palmer方法
把数据库设计当成一步接一步的过程
计算机辅助设计
ORACLE Designer 2000
SYBASE PowerDesigner
⒍ 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进行评价、调
整与修改。
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。
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设计 阶段
需求 分析 概念 结构 设计
逻辑 结构 设计
物理 设计
设计描述 数据
处理
数据字典、全系统中数据项、 数据流、数据存储的描述 概念模型（E-R图）
手工试凑法
– 设计质量与设计人员的经验和水平有直接关系 – 缺乏科学理论和工程方法的支持，工程的质量难以保证 – 数据库运行一段时间后常常又不同程度地发现各种问题，增加
了维护代价
规范设计法
– 手工设计方法 – 基本思想：过程迭代和逐步求精
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规范设计法中的典型方法
新奥尔良（New Orleans）方法
数据字典
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
某种数据模型
关系
非关系
系统结构图 （模块结构）
存储安排 方法选择 存取路径建立
……
分区1 分区2
模块设计 IPO表
IPO表…… 输入： 输出： 处理：
实施 阶段
编写模式 装入数据 数据库试运行
– 把信息系统中大量的数据按一定的模型组织起来 – 提供存储、维护、检索数据的功能 – 使信息系统可以方便、及时、准确地从数据库中获得所
需的信息
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
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6.1.2 数据库设计的特点
4. 操作员
– 在系统实施阶段参与进来，准备软硬件环境
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⒈ 需求分析阶段
准确了解与分析用户需求（包括数据与处理），是整个设计 过程的基础，是最困难、最耗费时间的一步。
用户需求的收集和分析，结果得到数据字典描述的数据需求 和数据流图描述的处理需求。
2. 概念结构设计阶段
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，可以用E-R图 表示。
数据库建设是硬件、软件和干件的结合
三分技术，七分管理，十二分基础数据 技术与管理的界面称之为“干件”
数据库设计应该与应用系统设计相结合
结构（数据）设计：设计数据库框架或数据库结构 行为（处理）设计：设计应用程序、事务处理等
结构和行为分离的设计
传统的软件工程忽视对应用中数据语义的分析和抽象，只要 有可能就尽量推迟数据结构设计的决策
⒋ 数据库物理设计阶段
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 存储结构、存取方法，形成内模式）。
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⒌ 数据库实施阶段
运用DBMS提供的数据语言（例如SQL）及其宿主语言（例 如
C），根据逻辑设计和物理设计的结果： ★ 建立数据库 ★ 编制、调试应用程序 ★ 组织数据入库 ★ 进行试运行
Creat…… Load……
运202行0/10/、21 性能监测、转储/恢复 h
维护
数据库重组和重构
程序编码、 编译联结、 测试
Main( ) …… if…… then …… end
新旧系统转换、运行、维护（16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
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⒊ 逻辑结构设计阶段
将概念结构转换为某个DBMS所支持的数据模型（例如关 系模型），并对其进行优化。
• 首先将E-R图转换成具体的数据库产品支持的数据模型，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。
2020/10/21
hBiblioteka Baidu
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6.1.4 数据库设计的基本步骤
数据库设计是一项涉及多学科的综合性技术，是一项庞大的工程项目。
⒈ 需求分析阶段 2. 概念结构设计阶段 ⒊ 逻辑结构设计阶段 ⒋ 数据库物理设计阶段
⒌ 数据库实施阶段
⒍ 数据库运行和维护阶段
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数据库设计的准备工作：选定参加设计的人员
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
– 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 – 用户积极参与可加速数据库设计，提高数据库设计的质量
3. 程序员
– 在系统实施阶段参与进来，负责编制程序
早期的数据库设计致力于数据模型和建模方法研究，忽视了
对行为的设计
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6
现实世界
数据分析 概念模型设计 逻辑数据库设计
功能分析 功能模型 功能说明
事务设计
物理数据库设计
程序说明
子模式设计
应用程序设计
建立数据库
程序编码调试
图6.1 结构和行为分离的设计
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6.1.3 数据库设计方法简述
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6.1.1 数据库和信息系统 6.1.2 数据库设计的特点 6.1.3 数据库设计方法简述 6.1.4 数据库设计的基本步骤
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6.1.1 数据库和信息系统
数据库是信息系统的核心和基础
第6章 数据库设计
• 数据库设计概念 • 需求分析 • 概念结构设计 • 逻辑结构设计 • 数据库的物理设计 • 数据库的实施和维护
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6.1 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，满足各种用户的应用 需求（信息要求和处理要求）。
将数据库设计分为四个阶段
分析用户要求 ◆ 需求分析 ◆ 概念设计
设计实现 ◆ 逻辑设计
S.B.Yao方法
◆ 物理设计
信息分析和定义 物理数据库设计
将数据库设计分为五个步骤
I.R.Palmer方法
把数据库设计当成一步接一步的过程
计算机辅助设计
ORACLE Designer 2000
SYBASE PowerDesigner
⒍ 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进行评价、调
整与修改。
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。
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设计 阶段
需求 分析 概念 结构 设计
逻辑 结构 设计
物理 设计
设计描述 数据
处理
数据字典、全系统中数据项、 数据流、数据存储的描述 概念模型（E-R图）
手工试凑法
– 设计质量与设计人员的经验和水平有直接关系 – 缺乏科学理论和工程方法的支持，工程的质量难以保证 – 数据库运行一段时间后常常又不同程度地发现各种问题，增加
了维护代价
规范设计法
– 手工设计方法 – 基本思想：过程迭代和逐步求精
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规范设计法中的典型方法
新奥尔良（New Orleans）方法
数据字典
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
某种数据模型
关系
非关系
系统结构图 （模块结构）
存储安排 方法选择 存取路径建立
……
分区1 分区2
模块设计 IPO表
IPO表…… 输入： 输出： 处理：
实施 阶段
编写模式 装入数据 数据库试运行
– 把信息系统中大量的数据按一定的模型组织起来 – 提供存储、维护、检索数据的功能 – 使信息系统可以方便、及时、准确地从数据库中获得所
需的信息
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
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6.1.2 数据库设计的特点
4. 操作员
– 在系统实施阶段参与进来，准备软硬件环境
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⒈ 需求分析阶段
准确了解与分析用户需求（包括数据与处理），是整个设计 过程的基础，是最困难、最耗费时间的一步。
用户需求的收集和分析，结果得到数据字典描述的数据需求 和数据流图描述的处理需求。
2. 概念结构设计阶段
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，可以用E-R图 表示。
数据库建设是硬件、软件和干件的结合
三分技术，七分管理，十二分基础数据 技术与管理的界面称之为“干件”
数据库设计应该与应用系统设计相结合
结构（数据）设计：设计数据库框架或数据库结构 行为（处理）设计：设计应用程序、事务处理等
结构和行为分离的设计
传统的软件工程忽视对应用中数据语义的分析和抽象，只要 有可能就尽量推迟数据结构设计的决策
⒋ 数据库物理设计阶段
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 存储结构、存取方法，形成内模式）。
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⒌ 数据库实施阶段
运用DBMS提供的数据语言（例如SQL）及其宿主语言（例 如
C），根据逻辑设计和物理设计的结果： ★ 建立数据库 ★ 编制、调试应用程序 ★ 组织数据入库 ★ 进行试运行
Creat…… Load……
运202行0/10/、21 性能监测、转储/恢复 h
维护
数据库重组和重构
程序编码、 编译联结、 测试
Main( ) …… if…… then …… end
新旧系统转换、运行、维护（16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
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⒊ 逻辑结构设计阶段
将概念结构转换为某个DBMS所支持的数据模型（例如关 系模型），并对其进行优化。
• 首先将E-R图转换成具体的数据库产品支持的数据模型，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。
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hBiblioteka Baidu
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6.1.4 数据库设计的基本步骤
数据库设计是一项涉及多学科的综合性技术，是一项庞大的工程项目。
⒈ 需求分析阶段 2. 概念结构设计阶段 ⒊ 逻辑结构设计阶段 ⒋ 数据库物理设计阶段
⒌ 数据库实施阶段
⒍ 数据库运行和维护阶段
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数据库设计的准备工作：选定参加设计的人员
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
– 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 – 用户积极参与可加速数据库设计，提高数据库设计的质量
3. 程序员
– 在系统实施阶段参与进来，负责编制程序
早期的数据库设计致力于数据模型和建模方法研究，忽视了
对行为的设计
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现实世界
数据分析 概念模型设计 逻辑数据库设计
功能分析 功能模型 功能说明
事务设计
物理数据库设计
程序说明
子模式设计
应用程序设计
建立数据库
程序编码调试
图6.1 结构和行为分离的设计
2020/10/21
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6.1.3 数据库设计方法简述