第六章 数据库设计理论及实例

第六章数据库设计理论及实例

本章主要内容

•数据库设计的概念。

•一个完善的数据库具有的特点。•数据库的设计方法。

•数据库设计的基本步骤。

•数据库设计是开发一个好的数据库应用系统的基础，是数据库应用的核心。

•数据库设计是利用现有的数据库管理系统为具体的应用对象构造合适的数据库模式，建立数据库及其应用系统，使之能有效地收集、存储、操作和管理数据，满足企业中各类用户应用需求。

•从本质上讲，数据库设计的过程是将数据库系统与现实世界密切地、有机地、协调一致地结合起来的过程。

6.1数据库设计理论

• 6.1.1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，提供一个最优数据模型与处理模式的逻辑设计，和一个数据库存储结构与存取方法的物理设计，建立起既能反映现实世界信息间联系又能被某个数据库管理系统所接受，同时能实现系统目标的数据库，使之能有效地存储数据，满足各种用户的应用需求。

•一个设计完善的数据库应具有以下特点：–能准确表示业务数据。

–使用方便，易于维护。

–在合理的时间内能响应用户的操作。

–数据库结构便于改进。

–需要以后花费在维护数据库上的时间较少。

–能够确保数据的安全。

–冗余数据最少或不存在。

6.1.2数据库设计方法

•设计人员经过十余年的努力探索，提出了各种数据库设计方法。这些方法运用软件工程的思想和方法，给出了各种设计准则和规程，这些都属于规范法设计方法。

•规范法设计中著名的有新奥尔良(New Orleans)方法，它将数据库设计分为4个阶段：需求分析(分析用户需求)、概念设计(信息分析和定义)、逻辑设计(设计实现)和物理设计(物理数据库设计)。

•其后，许多科学家进行了改进，认为数据库设计应分为6个阶段进行：需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计、物理结构设计、数据库实施和数据库运行与维护。

6.2数据库设计的基本步骤

6.2.1需求分析

•需求分析简单说来就是分析用户的要求。

•需求分析是设计数据库的起点。

•需求分析的任务就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，明确用户的各种需求，然后在此基础上确定新系统的功能。

•调查的重点是“数据”和“处理”，通过调查、收集和分析，获取用户对数据库的要求：

–信息要求，即在数据库中需要存储哪些数据。

–处理要求，指用户要完成的处理功能，包括对处理的响应时间及处理方式。

–安全与完整性要求。

•调查了解用户需求后，还需要进一步分析和表达用户的需求。

•在众多的分析方法中，结构化分析方法(Structure Analysis，简称SA)是一种简单实用的方法，SA方法从最高层的系统组织机构入手，采用自顶向下、逐层分解的方式分析系统。SA方法把任何一个系统都抽象为如下形式。

•1．数据流图

数据流图(Data Flow Diagram，简记为DFD)是从“数据”和“对数据的加工”两方面表达数据处理系统工作过程的一种图形表示法，是一种表达系统功能的描述方式，具有直观、易于被用户和软件人员双方都能理解等特点。

DFD有四个基本成分：数据流(用箭头表示)，加工或处理(用圆圈表示)，文件(用双线表示)和外部实体(数据流的源点或终点，用方框表示)。

•2．数据字典

数据字典是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最主要成果，在数据库设计中占有很重要的地位。

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5个部分，其中数据项是数据的最小组成单位，若干个数据项可以组成一个数据结构，数据字典通过对数据项和数据结构的定义来描述数据流和数据存储的逻辑内容。

•（1）数据项

–数据项是数据的最小单位，对数据项的描述，通常包括数据项名、含义、别名、类型、长度、取值范围和与其它数据项的逻辑关系。

•（2）数据结构

–数据结构反映了数据之间的组合关系。一个数据结构可以由若干个数据项组成，也可以由若干个数据结构组

成，或有若干个数据项和数据结构混合组成。它包括数据结构名、含义及组成该数据结构的数据项名或数据结构名。

•（3）数据流

–数据流可以是数据项，也可以是数据结构，表示某一加

工处理过程的输入或输出数据。对数据流的描述应包括

数据流名、说明、流出的加工名、流入的加工名以及组

成该数据流的数据结构或数据项。

•（4）数据存储

–数据存储是处理过程中要存储的数据，它可以是手工凭

证、手工文档或计算机文档。对数据存储的描述应包括：数据存储名、说明、输入数据流、输出数据流、数据量

(每次存取多少数据)、存取频度(单位时问内存取次数)和

存取方式(是批处理，还是联机处理；是检索，还是更

新；是顺序存取，还是随机存取)。

•（5）加工过程

–对加工处理的描述包括加工过程名、说明、输入数据流、输出数据流，并简要说明处理工作、频度要求、数据量

及响应时间等。

6.2.2概念结构设计

•将需求分析得到的用户需求抽象为信息结构（即概念模型）的过程就是概念结构设计。

•概念结构设计的目标是产生反映企业信息需求的整体数据库概念结构，即概念模型。

•1．概念结构设计的特点和方法

–（1）概念模型的特点

•应真实、充分地反映现实世界中事物和事物之间的联系，有丰

富的语言表达能力，能表达用户的各种需求，包括描述现实世

界中各种对象及其复杂的联系、用户对数据对象的处理要求。

•应简洁、明晰，独立于机器、容易理解，方便数据库设计人员

与应用人员交换意见，使用户能参与到数据库的设计工作中。

•应易于更改，当应用环境和应用要求改变时，容易对概念模型

修改和补充。

•应很容易向关系、层次或网状等各种数据模型转换，易于从概

念模式导出与DBMS有关的逻辑模式。