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第五章：数据库设计 本章重点： (1) 数据库设计的概念； (2) 需求分析阶段的任务； (3) 概念结构设计阶段的任务与实现方法； (4) 逻辑结构设计阶段的任务与实现方法； (5) 物理结构设计阶段要考虑的任务； (6) 数据库的实现与维护。 ? （一）基本概念? （1）软件生存期：是指从软件的规划、研制、实现、投入运行后的维护，直到它被新的软件所取代而停止使用的整个期间。 （2）数据库系统的生存期：是指应用系统从开始规划、分析、设计、实现、投入运行及维护，直到它被新的系统取代而停止使用的整个期间。 （3）数据库设计的特点： “三分技术，七分管理，十二分基础数据”是数据库建设的基本规律。因此数据库设计的特点包括： ?????? ①数据库建设是硬件、软件和干件(技术与管理的界面)的结合； ?????? ②结构(数据)设计和行为(处理)设计的结合。 ? （4）数据库设计的方法：数据库设计应是一项工程技术，有科学的理论和方法作指导，否则，工程的质量难以保证，常常是数据库运行了一段时间不同程度地发生各种问题，增加了系统维护的代价，所以数据库设计有许多方法，常见的有： ??? ①视图模型化及视图汇总设计法； ??? ②关系模式设计法； ??? ③新奥尔良(New Orleans)方法； ??? ④基于E—R模型的数据库设计方法； ??? ⑤基于3NF的设计方法； ??? ⑥基于抽象语法规范的设计方法； ??? ⑦计算机辅助设计方法。 ??????? 总之，一个好的数据库设计方法应该能在合理的期限内，以合理的工作量产生一个有合理利用价值的数据结构。 ??? (5)数据库设计的基本步骤：按照规范的设计方法，将数据库设计分为六个阶段： ??? ①需求分析； ??? ②概念结构设计； ??? ③逻辑结构设计； ??? ④物理结构设计； ??? ⑤数据库实施； ??? ⑥数据库的运行和维护。 ??? 需要说明的是，数据库设计还包含了应用系统的设计过程。 ?? (二)需求分析 (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)的工作概况，明确用户需求，确定新系统的功能。 (2) 调查的重点： 是“数据”和“处理”，以获得用户对数据库的如下要求： ①信息要求：指用户需要从数据库中获得信息的内容与性质。通过信息要求可以导出数据要求； ②处理要求：指用户要完成什么处理功能，对处理的响应时间有什么要求。采用批处理还是联机处理方式； ③安全性和完整性要求； ④企业的环境特征：企业的规模与结构，部门的地理分布。 主管部门对机构的规定与要求，对系统费用／利益的限制。 (3) 调查的方法： ①跟班作业； ②开调查会； ③请专人介绍； ④设计调查表请用户填写； ⑤查阅原系统有关记录。 (4) 需求分析阶段生成的结果： 主要包括数据和处理两个方面。 ①数据：数据字典、全系统中的数据项、数据流、数据存储的描述；②处理：数据流图和判定表、数据字典中处理过程的描述。 (5)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。 (三)概念结构设计 (1)概念结构的主要特点 ??? ①能真实地反映现实世界，包括事物和相互之间的联系，能 ????? 满足用户对数据的处理要求，是现实世界的一个真实模型； ??? ②易于理解； ??? ③易于更改； ??? ④易于向关系、网状、层次等各种数据模型转换。 ??? 一般是通过ER模型来描述概念结构。 ?(2)概念结构设计有以下四种方法： ??? ①自顶向下； ??? ②自底向上； ??? ③逐步扩张； ??? ④混合策略。 ?(3)扩充的E—R图： ????? E—R模型是对现实世界的一种抽象。其主要成分是：实体、 ? 联系和属性。使用这三种成分，我们以可以建立许多应用环境的 ? E—R模型，但是还有一些特殊的语义，单用上述概念已无法表达 ? 清楚，因此引入了扩充的E—R模型概念。 ??? ①数据的抽象：对象之间两种基本联系：聚集和概括。前者 ???? 是“is—part—of联系，后者是is subset of联系。 ??? ②聚集：定义了某一类型的组成成分。在E—R模型中，若 ???? 干属性的聚集组成了实体型，这就是抽象。例如，学号、姓名、专业、班级组成了学生这个实体型。 ③概括：定义类型间的一种子集联系。它抽象了类型间的“is subset? of”的语义，例如：教师是一个实体型，教授、副教授、讲师也是实体型，但教授、副教授、讲师是教师的子集。通常将教师 称为超类，教授、副教授、讲师称为子类。 而且，子类用双竖边矩形框表示，用直线加小圆圈表示子类和超类之间的联系。 ④依赖联系：一个实体的存在必须以另一个实体存在为前提。通常将前者称为弱