数据库原理及应用数据库应用系统设计概述.pptx

数据库系统概论An Introduction to Database System第10章数据库应用系统设计概述 第1页/共58页教学目标：理解数据库应用系统设计步骤学会使用数据库设计步骤完成一个简单应用系统的设计学会整理数据库设计过程的文档第2页/共58页第10章数据库应用系统设计概述10.1数据库设计概述10.2数据库设计步骤10.3数据库设计10.4案例分析第3页/共58页10.1数据库设计概述10.1.1数据库系统设计内容10.1.2数据库设计特点第4页/共58页10.1.1数据库系统设计内容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。第5页/共58页10.1.1数据库系统设计内容结构特性设计通常是指数据库模式或数据库结构设计，它应该具有最小冗余的、能满足不同用户数据需求的、能实现数据共享的系统。数据库结构特性是静态的，应留有扩充余地，使系统容易改变。第6页/共58页10.1.1数据库系统设计内容行为特性设计是指应用程序、事物处理的设计。确定数据库用户的行为和动作。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。第7页/共58页10.1.2数据库设计特点数据库设计是一项综合性技术。“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。数据120%其他因素成功技术30%管理70%第8页/共58页10.1.2数据库设计特点数据库设计的特点是：硬件、软件和管理界面相结合。结构设计和行为设计相结合。第9页/共58页物理结构设计阶段实施阶段10.2数据库设计步骤需求分析阶段概念结构设计阶段逻辑结构设计阶段运行和维护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。第10页/共58页物理结构设计阶段实施阶段10.2数据库设计步骤需求分析阶段概念结构设计阶段逻辑结构设计阶段运行和维护阶段是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。第11页/共58页物理结构设计阶段实施阶段10.2数据库设计步骤需求分析阶段概念结构设计阶段逻辑结构设计阶段运行和维护阶段将概念结构转换为某个DBMS所支持的数据模型对其进行优化。第12页/共58页物理结构设计阶段实施阶段10.2数据库设计步骤需求分析阶段概念结构设计阶段逻辑结构设计阶段运行和维护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（包括存储结构和存取方法）第13页/共58页物理结构设计阶段实施阶段10.2数据库设计步骤需求分析阶段概念结构设计阶段逻辑结构设计阶段运行和维护阶段运用DBMS提供的数据语言、工具及宿主语言，根据逻辑设计和物理设计的结果建立数据库，编制与调试应用程序，组织数据入库，并进行试运行第14页/共58页物理结构设计阶段实施阶段10.2数据库设计步骤需求分析阶段概念结构设计阶段逻辑结构设计阶段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。第15页/共58页第16页/共58页10.3数据库设计10.3.1需求分析10.3.2概念结构设计10.3.3逻辑结构设计10.3.4物理设计10.3.5数据库实施10.3.6数据库运行和维护第17页/共58页10.3.1需求分析需求分析的任务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）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。新系统必须充分考虑今后可能的扩充和改变，不能仅仅按当前应用需求来设计数据库。第18页/共58页10.3.1需求分析1.收集需求信息信息需求信息需求 安全性与完整性要求安全性与完整性要求 用户需要从数据库中获得信息的内容与性质用户权限的限定和管理，数据完整性要求，服务器的安全管理需求处理需求处理需求 用户要求完成什么处理功能，对处理的响应时间有什么要求，处理方式是批处理还是联机处理在数据库中需要存储哪些数据新系统的功能需求往往不断地变化第19页/共58页10.3.1需求分析2.采取的步骤首先调查组织机构情况首先调查组织机构情况 1然后调查各部门的业务活动情况然后调查各部门的业务活动情况2协助用户明确对新系统的各种要求协助用户明确对新系统的各种要求 3确定新系统的边界确定新系统的边界 4第20页/共58页10.3.1需求分析3.常用的调查方法有：跟班作业开调查会请专人介绍询问问卷调查查阅记录第21页/共58页10.3.1需求分析4.分析整理：分析的过程是对所收集到的数据进行抽象的过程。例如：每年新生入学时学费基本信息的输入每年老生离校时学生基本信息的删除查询、打印学生的交费情况查询、打印降级生的交费情况进入学费管理系统的安全性条件设计第22页/共58页10.3.1需求分析5.分析整理的结果之一是制作数据流图。数据库设计中采用数据流图（DFD：DataFlowDiagram）来描述系统的功能。：数据及其流动方向，直线上方标明数据流名称：数据处理，圆圈内标明处理名称：数据流的终点和源点，方框内标明相应的名称：文件和数据存储，在其内标明相应名称 第23页/共58页10.3.1需求分析第24页/共58页练习飞机机票预订系统的功能是：旅行社把预订机票的旅客信息(姓名、年龄、单位、身份证号码、旅行时间、目的地等)输入机票预订系统。系统为旅客安排航班，打印出取票通知单(附有应交的账款)。旅客在飞机起飞的前一天凭取票通知单交款取票，系统检验无误，输出机票给旅客。第25页/共58页练习工厂的产品仓库管理员隶属于销售科领导，由七名职工组成，主要负责产品的出入库管理.库存帐务管理和统计报表，并且应当随时向上级部门和领导提供库存查询信息。为了防止超储造成产品库存积压，同时也为了避免产品库存数量不足而影响市场需求，库存管理员还应该经常提供库存报警数据（与储备定额相比较的超储量或不足数量）。产品入库管理的过程是，各生产车间随时将制造出来的产品连同填写好的入库单（入库小票）一起送至仓库。仓库人员首先进行检验，一是抽检产品的质量是否合格，二是核对产品的实物数量和规格等是否与入库单上的数据相符，当然还要校核入库单上的产品代码。检验合格的产品立即进行产品入库处理，同时登记产品入库流水帐。检验不合格的产品要及时退回车间。产品入库管理的过程是，仓库保管员根据销售科开出的有效产品出库单（出库小票）及时付货，并判明是零售出库还是成批销售出克，以便及时登记相应的产品出库流水帐。平均看来，仓库每天核收三十笔入库处理，而各种出库处理越五十笔。每天出入库结束后，记帐员就根据入库流水帐和出库流水帐按产品及规格分别进行累计，以便将本日内发生的累计数填入库存台帐第26页/共58页10.3.1需求分析6分析整理的第2个结果是数据字典数据字典（DD：DataDictionary）用于记载系统中的各种数据、数据元素以及它们的名字、性质、意义及各类约束条件，记录系统中用到的常量、变量、数组及其他数据单位，是系统开发与维护中不可缺少的重要文件。第一个需要掌握的文档。第27页/共58页10.3.1需求分析数据字典包含：数据流描述数据流描述 数据项描述数据项描述 定义数据流的组成，一般包含若干数据项，通常在数据流图的下方通过“说明”定义。一般包括名称、类型长度、允许范围等文件描述文件描述 定义文件的组成以及文件的组织方式交费数据学号姓名收费标准应交学费待交学费本次交款数据处理的描述数据处理的描述 Text in here说明数据处理的逻辑关系，即输入与输出之间的逻辑关系。同时，也要说明数据处理的触发条件、错误处理等问题。也叫数据结构第28页/共58页10.3.1需求分析请看案例第29页/共58页10.3.2概念结构设计概念结构的目标是将需求分析得到的用户需求抽象为数据库的概念结构，即概念模式。概念结构设计形成一个独立于具体DBMS的概念模型。描述概念模式的是ER图。第30页/共58页10.3.2概念结构设计设计概念结构通常有四类方法：自底向上逐步扩张混合策略自顶向下第31页/共58页10.3.2概念结构设计第32页/共58页10.3.2概念结构设计第33页/共58页10.3.2概念结构设计第34页/共58页10.3.2概念结构设计局部ER模型设计是从数据流图出发确定实体和属性，并根据数据流图中表示的对数据的处理、确定实体之间的联系。第35页/共58页10.3.2概念结构设计现实世界中一组具有某些共同特性和行为的对象就可以抽象为一个实体。对象和实体之间是“ismemberof”的关系。例如在学校环境中，可以把张三、李四、王五等对象抽象为学生实体。第36页/共58页10.3.2概念结构设计对象类型的组成成分可以抽象为实体的属性。组成成分与对象类型之间是“ispartof”的关系。例如学号、姓名、专业、年级等可以抽象为学生实体的属性。其中学号为标识学生实体的码。第37页/共58页10.3.2概念结构设计请看学籍管理分ER图、课程管理分ER图第38页/共58页10.3.2概念结构设计2.总体ER模型设计将各个局部ER图加以综合，使同一个实体只出现一次，便可产生总体ER图。集成局部E-R图时都需要两步：1)合并；2)修改与重构。第39页/共58页10.3.2概念结构设计各分E-R图之间的冲突主要有三类：属性冲突、命名冲突和结构冲突第40页/共58页10.3.2概念结构设计属性冲突属性域冲突，即属性值的类型、取值范围或取值集合不同。属性取值单位冲突。第41页/共58页10.3.2概念结构设计命名冲突同名异义。异名同义（一义多名）。第42页/共58页10.3.2概念结构设计结构冲突同一对象在不同应用中具有不同的抽象。例如“课程”在某一局部应用中被当作实体，而在另一局部应用中则被当作属性。同一实体在不同局部视图中所包含的属性不完全相同，或者属性的排列次序不完全相同。实体之间的联系在不同局部视图中呈现不同的类型。例如实体E1与E2在局部应用A中是多对多联系，而在局部应用B中是一对多联系；又如在局部应用X中E1与E2发生联系，而在局部应用Y中E1、E2、E3三者之间有联系。第43页/共58页10.3.2概念结构设计解决方法是根据应用的语义对实体联系的类型进行综合或调整下面我们来看看如何生成学校管理系统的初步E-R图请大家找一下里面的冲突有哪些。第44页/共58页10.3.4物理设计数据库的物理设计通常分为两步：确定数据库的物理结构对物理结构进行评价，评价的重点是时间和空间效率第45页/共58页10.3.4物理设计确定数据库的物理结构：（1）确定数据的存储结构（2）设计数据的存取路径（3）确定数据的存放位置第46页/共58页10.3.4物理设计对物理结构进行评价，评价的重点是时间和空间效率数据库物理设计过程中需要对时间效率、空间效率、维护代价和各种用户要求进行权衡，其结果可以产生多种方案，数据库设计人员必须对这些方案进行细致的评价，从中选择一个较优的方案作为数据库的物理结构。第47页/共58页10.3.5数据库实施定义数据库结构：确定了数据库的逻辑结构与物理结构后，就可以用所选用的DBMS提供的数据定义语言（DDL）来严格描述数据库结构第48页/共58页10.3.5数据库实施数据装载数据库结构建立好后，就可以向数据库中装载数据了。其步骤为：（1）筛选数据（2）转换数据格式（3）输入数据（4）校验数据第49页/共58页10.3.5数据库实施编制与调试应用程序数据库应用程序的设计应该与数据设计并行进行。在数据库实施阶段，当数据库结构建立好后，就可以开始编制与调试数据库的应用程序第50页/共58页10.3.5数据库实施数据库试运行应用程序调试完成，并且已有一小部分数据入库后，就可以开始数据库的试运行。数据库试运行也称为联合调试，第51页/共58页10.3.6数据库运行和维护数据库试运行结果符合设计目标后，数据库就可以真正投入运行了。数据库投入运行标着开发任务的基本完成和维护工作的开始，并不意味着设计过程的终结，由于应用环境在不断变化，数据库运行过程中物理存储也会不断变化，对数据库设计进行评价、调整、修改等维护工作是一个长期的任务，也是设计工作的继续和提高。第52页/共58页10.3.6数据库运行和维护数据库的转储和恢复定期对数据库和日志文件进行备份，以保证一旦发生故障，能利用数据库备份及日志文件备份，尽快将数据库恢复到某种一致性状态，并尽可能减少对数据库的破坏第53页/共58页10.3.6数据库运行和维护数据库的安全性、完整性控制DBA必须对数据库安全性和完整性控制负起责任。根据用户的实际需要授予不同的操作权限。另外，由于应用环境的变化，数据库的完整性约束条件也会变化，也需要DBA不断修正，以满足用户要求。第54页/共58页10.3.6数据库运行和维护数据库性能的监督、分析和改进目前许多DBMS产品都提供了监测系统性能参数的工具，DBA可以利用这些工具方便地得到系统运行过程中一系列性能参数的值。DBA应该仔细分析这些数据，通过调整某些参数来进一步改进数据库性能。第55页/共58页10.3.6数据库运行和维护数据库的重组织和重构造数据库运行一段时间后，由于记录的不断增、删、改，会使数据库的物理存储变坏，从而降低数据库存储空间的利用率和数据的存取效率，使数据库的性能下降。这时DBA就要对数据库进行重组织，或部分重组织（只对频繁增、删的表进行重组织）。第56页/共58页10.4案例分析考试日程管理系统.doc第57页/共58页谢谢您的观看！第58页/共58页