第6章 数据库计.ppt

第6章　数据库设计 6.1 数据库设计概述 6.1.1 数据库设计的任务、内容和特点 一、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，使之能有效的存储数据，满足用户的信息要求和处理要求。 二、数据库设计的内容 1．数据库的结构设计 数据库的结构设计指是根据给定的应用环境，进行数据库的模式或子模式的设计。 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、稳定的，一经形成后通常情况下是不容易改变的，所以结构设计又称为静态模型设计。 2．数据库的行为设计 数据库的行为设计是指确定数据库用户的行为和动作。而在数据库系统中，用户的行为和动作指用户对数据库的操作，这些要通过应用程序来实现，所以数据库的行为设计就是应用程序的设计。 用户的行为总是使数据库的内容发生变化，所以行为设计是动态的，行为设计又称为动态模型设计。 三、数据库设计的特点 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。 6.1.2 数据库设计的步骤 按规范设计法可将数据库设计分为六个阶段： （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 （4）物理设计阶段 （5）数据库实施阶段 （6）数据库运行与维护阶段 6.1.3 数据库设计方法简述 直观设计法（手工试凑法） 规范设计法 计算机辅助设计法 常用的规范设计方法。 1．基于E-R模型的数据库设计方法 2．基于3NF的数据库设计方法 3．基于视图的数据库设计方法 除了以上三种方法外，规范化设计方法还有实体分析法、属性分析法和基于抽象语义的设计方法等。 规范设计法从本质上来说仍然是手工设计方法，其基本思想是过程迭代和逐步求精。 6.2 概念结构设计 6.2.1 概念模型的特点 语义表达能力丰富。 易于交流和理解。 (3) 易于修改和扩充。 (4) 易于向各种数据模型转换。 6.2.2 概念结构设计的方法与步骤 1．概念结构设计的方法 设计概念结构的E-R模型可采用四种方法。 自顶向下。 自底向上。 (3) 逐步扩张。 (4) 混合策略。 其中最常用的方法是自底向上。即自顶向下地进行需求分析，再自底向上地设计概念结构。 2．概念结构设计的步骤 自底向上的设计方法可分为两步： (1) 进行数据抽象，设计局部E-R模型，即设计用户视图。 (2) 集成各局部E-R模型，形成全局E-R模型，即视图的集成。 3．数据抽象与局部E-R模型设计 概念结构是对现实世界的一种抽象。 所谓抽象是对实际的人、物、事和概念进行人为处理，它抽取人们关心的共同特性，忽略非本质的细节，并把这些特性用各种概念精确地加以描述，这些概念组成了某种模型。 概念结构设计首先要根据需求分析得到的结果（数据流图、数据字典等）对现实世界进行抽象，设计各个局部E-R模型。 1 数据抽象 一般有两种数据抽象：分类和聚集。 ①分类（Classification） 分类定义某一类概念作为现实世界中一组对象的类型，将一组具有某些共同特性和行为的对象抽象为一个实体。对象和实体之间是“is member of”的关系。 例如，在教学管理中，“赵亦”是一名学生，表示“赵亦”是学生中的一员，她具有学生们共同的特性和行为。 ②聚集（Aggregation） 聚集定义某一类型的组成成份，将对象类型的组成成份抽象为实体的属性。组成成份与对象类型之间是“is part of”的关系。 例如，学号、姓名、性别、年龄、系别等可以抽象为学生实体的属性，其中学号是标识学生实体的主键。 2 局部E-R模型设计 数据抽象后得到了实体和属性，实际上实体和属性是相对而言的，往往要根据实际情况进行必要的调整。在调整中要遵循两条原则： ①实体具有描述信息，而属性没有。即属性必须是不可分的数据项，不能再由另一些属性组成。 ②属性不能与其他实体具有联系，联系只能发生在实体之间。 图6.1　系别作为一个属性或实体 图6.2　职称作为一个属性或实体 此外，我们可能会遇到这样的情况，同一数据项，可能由于环境和要求的不同，有时作为属性，有时则作为实体，此时必须根据实际情况而定。一般情况下，凡能作为属性对待的，应尽量作为属性，以简化E-R图的处理。 下面举例说明局部E-R模型设计。 在简单的教务管理系统中，有如下语义约束。 ①一个学生可选修多门课程，一门课程可为多个学生选修，因此学生和课程是多对多的联系； ②一个