第6章数据库设计
1 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 6.1.1.1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。 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
2 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 6.1.1.1 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。 ➢ 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
数据库设计的任务如图6.1所示。 信息需求 数据库 息需求 设计 处理需求 典型应用程序 DBM特性硬件和操作 系统特性 图6.1数据库设计的任务
3 数据库设计的任务如图6.1所示。 数据库 设 计 信息需求 处理需求 信息需求 典型应用程序 DBM特性 硬件和操作 系统特性 图6.1 数据库设计的任务
6.1.1.2数据库设计的内容 >数据库设计包括数据库的结构设计和数据库的 行为设计两方面的内容。 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
4 6.1.1.2 数据库设计的内容 ➢ 数据库设计包括数据库的结构设计和数据库的 行为设计两方面的内容。 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 6.1.1.3数据库设计的特点 在70年代末80年代初,人们为了研究数据库设计方法 学的便利,曾主张将结构设计和行为设计两者分离, 随着数据库设计方法学的成熟和结构化分析、设计方 法的普遍使用,人们主张将两者作一体化的考虑,这 样可以缩短数据库的设计周期,提高数据库的设计效 率
5 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。 6.1.1.3 数据库设计的特点 ➢ 在70年代末80年代初，人们为了研究数据库设计方法 学的便利，曾主张将结构设计和行为设计两者分离， 随着数据库设计方法学的成熟和结构化分析、设计方 法的普遍使用，人们主张将两者作一体化的考虑，这 样可以缩短数据库的设计周期，提高数据库的设计效 率
>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
6 ➢ 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
现实世界 数据分析 用户业务活动分析 概念设计 匚功能模型 逻辑设计 事务设计 物理设计 程序说明 子模式设计 应用程序设计 加载试验数据 程序编码调试 性能考核 否 满意 加载数据库 运行和维护 图6.2数据库设计的全过程
7 现实世界 数据分析 用户业务活动分析 概念设计 功能模型 逻辑设计 事务设计 物理设计 程序说明 子模式设计 应用程序设计 加载试验数据 程序编码调试 性能考核 满意 ? 是 否 加载数据库 运行和维护 图6.2 数据库设计的全过程
612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 算机辅助设计法和自动化设计法。 直观设计法也叫手工试凑法,它是最早使用的数据库设计方法。 这种方法依赖于设计者的经验和技巧,缺乏科学理论和工程原则 的支持,设计的质量很难保证,常常是数据库运行一段时间后又 发现各种问题,这样再重新进行修改,增加了系统维护的代价。 因此这种方法越来越不适应信息管理发展的需要。 为了改变这种情况,1978年10月,来自三十多个国家的数据库专 家在美国新奥尔良( New orleans)市专门讨论了数据库设计问 题,他们运用软件工程的思想和方法,提出了数据库设计的规范, 这就是著名的新奥尔良法,它是目前公认的比较完整和权威的 种规范设计法。新奥尔良法将数据库设计分成需求分析(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)。目前,常用的规范设计方法大 多起源于新奥尔良法,并在设计的每一阶段采用一些辅助方法来 具体实现。 下面简单介绍几种常用的规范设计方法
8 6.1.2 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 算机辅助设计法和自动化设计法。 ➢ 直观设计法也叫手工试凑法，它是最早使用的数据库设计方法。 这种方法依赖于设计者的经验和技巧，缺乏科学理论和工程原则 的支持，设计的质量很难保证，常常是数据库运行一段时间后又 发现各种问题，这样再重新进行修改，增加了系统维护的代价。 因此这种方法越来越不适应信息管理发展的需要。 ➢ 为了改变这种情况，1978年10月，来自三十多个国家的数据库专 家在美国新奥尔良（New Orleans）市专门讨论了数据库设计问 题，他们运用软件工程的思想和方法，提出了数据库设计的规范， 这就是著名的新奥尔良法，它是目前公认的比较完整和权威的一 种规范设计法。新奥尔良法将数据库设计分成需求分析（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）。目前，常用的规范设计方法大 多起源于新奥尔良法，并在设计的每一阶段采用一些辅助方法来 具体实现。 ➢ 下面简单介绍几种常用的规范设计方法
1.基于E-R模型的数据库设计方法 基于ER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 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。 2.基于3NF的数据库设计方法 ☆基于3NF的数据库设计方法是由 S. Atre提出的结构 化设计方法,其基本思想是在需求分析的基础上, 确定数据库模式中的全部属性和属性间的依赖关系, 将它们组织在一个单一的关系模式中,然后再分析 模式中不符合3NF的约束条件,将其进行投影分解, 规范成若干个3NF关系模式的集合。 >其具体设计步骤分为五个阶段
9 1．基于E-R模型的数据库设计方法 ❖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。 2．基于3NF的数据库设计方法 ❖基于3NF的数据库设计方法是由S·Atre提出的结构 化设计方法，其基本思想是在需求分析的基础上， 确定数据库模式中的全部属性和属性间的依赖关系， 将它们组织在一个单一的关系模式中，然后再分析 模式中不符合3NF的约束条件，将其进行投影分解， 规范成若干个3NF关系模式的集合。 ➢ 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
10 (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