第六章系统设计优秀课件.ppt

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1、第六章系统设计第1页，本讲稿共155页内容:v第一节、系统设计的定义、目的、任务v第二节、系统设计的原则v第三节、系统设计的主要工具（重点）v第四节、系统设计的主要内容:（重点）v总体结构设计与详细设计v第五节、阶段性成果系统设计报告（说明书）（重点）第2页，本讲稿共155页第一节、系统设计的定义、目标和任务第一节、系统设计的定义、目标和任务一、定义：n将系统分析阶段提出的反映用户需求的逻辑方案转换成科学合理的、切实可行的物理（技术）方案。二、目标：设计系统的物理模型系统的逻辑模型系统的物理模型第3页，本讲稿共155页系统设计任务系统设计任务n 功能结构设计功能结构设计 n 网络结构设计网络结

2、构设计 n 物理配置方案物理配置方案 n n 代码设计代码设计 n 数据存储数据存储(数据库数据库)设计设计 n 模块划分模块划分 n 输入输出设计输入输出设计n 处理过程设计处理过程设计 n 系统设计文档系统设计文档一、一、总体设计二、详细设计第4页，本讲稿共155页系统设计的任务系统设计的任务系统设计的任务系统设计的任务总体设计总体设计总体设计总体设计(功能结构设计功能结构设计功能结构设计功能结构设计)系统总体设计是把总任务分解成为许多基本的、系统总体设计是把总任务分解成为许多基本的、具具体的任务体的任务决定每个模块的功能决定每个模块的功能将系统划分为模块将系统划分为模块决定模块的调用关系

3、决定模块的调用关系决定模块的界面，即模块间的数据传递决定模块的界面，即模块间的数据传递体现了结构化设计思想第5页，本讲稿共155页第二节、第二节、系统设计原则和依据原则：1.系统性原则n统一的信息代码、统一的数据组织方法、统一的设计规范和标准2.经济性原则3.可靠性原则n如安全保密性、检错及纠错能力、抗病毒能力、系统恢复能力等。n4.简单性原则5.灵活性原则系统容易修改和维护。第6页，本讲稿共155页系统设计的依据n1、系统分析报告（说明书,上一阶段已完成）n2、开发者的知识和经验（现行技术）n计算机软硬件技术nDBMS技术n数据通信技术n计算机网络技术第7页，本讲稿共155页第8页，本讲稿共

4、155页第三节、系统设计的方法和工具结构图结构图一组设计原则一组设计原则一组设计策略一组设计策略结构化设计SD：系统流图HIPO技术（分层输入处理输出）控制结构图第9页，本讲稿共155页结构化设计-SDn结构化思想是系统开发的重要思想。n结构化设计理论源于结构化程序设计SP。n结构化设计与结构化分析密不可分。n定义：n一个复杂系统可以看成由许多相对独立的部分组成,再将系统逐层划分（？），分解（？）为多个大小适当、功能明确、具有一定独立性的模块，便于用计算机语言描述和实现。n关键：运用一组标准的准则和工具第10页，本讲稿共155页n系统结构化设计方法主要有：nHIPO-层次结构nIPO-模块化结

5、构第11页，本讲稿共155页系统流图n系统流图是传统的描述工具，通常用它表达系统的执行过程。n绘制系统流图主要依据：n信息处理的步骤和内容；n每一步所涉及的物理过程；n各个步骤之间的物理和逻辑关系。第12页，本讲稿共155页HIPO技术（分层输入处理输出）nHIPO图是IBM公司于70年代中期推出的一种描述系统结构和模块内部处理功能的技术/工具。nHIPO技术由两部分组成：（1）HIPO图-层次结构图描述整个系统的设计结构以及各类模块之间的关系。（2）IPO图描述了某个特定模块内部的处理过程和输入/输出关系。例、赵乃真pp209、薛华成pp394395第13页，本讲稿共155页nIPO图的主体

6、是处理说明部分,该部分可采用：n流程图nN-S图n问题分析图n过程设计语言等工具进行描述第14页，本讲稿共155页控制结构图（赵乃真pp209）n又称系统结构图n是HIPO图的进一步发展:n不仅表示一个系统(功能模块)是层次分解关系n还表示了模块的调用关系以及模块间数据流及控制流信息的传递关系.n是结构化设计的另外一种重要图表工具.第15页，本讲稿共155页结构图的基本符号结构图的基本符号结构图的基本符号结构图的基本符号模块名称模块名称模块名称模块名称表示一个功能模块表示一个功能模块表示一个功能模块表示一个功能模块表示模块与模块之间的调用关系表示模块与模块之间的调用关系表示模块与模块之间的调用

7、关系表示模块与模块之间的调用关系表示模块与模块之间的数据传递关系表示模块与模块之间的数据传递关系表示模块与模块之间的数据传递关系表示模块与模块之间的数据传递关系表示模块与模块之间的控制信息传递关系表示模块与模块之间的控制信息传递关系表示模块与模块之间的控制信息传递关系表示模块与模块之间的控制信息传递关系表示判断关系表示判断关系表示判断关系表示判断关系表示循环关系表示循环关系表示循环关系表示循环关系第16页，本讲稿共155页结构图的关系结构图的关系结构图的关系结构图的关系 A A B B x,yx,yz z A A B B x,yx,yy,zy,z A A B B x,yx,yz zc c(1)

8、(1)(2)(2)(3)(3)第17页，本讲稿共155页 A A C C D D B B A A C C D D B B(4)(4)结构图的关系结构图的关系结构图的关系结构图的关系第18页，本讲稿共155页 A A C C D D B B A A C C D D B B(5)(5)结构图的关系结构图的关系结构图的关系结构图的关系第19页，本讲稿共155页nIPO图的特点：图的特点：n 在在IPO图中，输入、输出数据来源于数据词典。变图中，输入、输出数据来源于数据词典。变量说明是指模块内部定义的变量，与系统的其他部分量说明是指模块内部定义的变量，与系统的其他部分无关，仅由本模块定义、存贮和使用。

9、备注是对本模无关，仅由本模块定义、存贮和使用。备注是对本模块有关问题作必要的说明。块有关问题作必要的说明。n 开发人员不仅可以利用开发人员不仅可以利用IPO图进行模块设计，而且图进行模块设计，而且还可以利用它评价总体设计。用户和管理人员可利用还可以利用它评价总体设计。用户和管理人员可利用IPO图编写、修改和维护程序。因而，图编写、修改和维护程序。因而，IPO图是系统图是系统设计阶段的一种重要文档资料。设计阶段的一种重要文档资料。第20页，本讲稿共155页第四节、系统总体结构设计1、子系统划分/系统功能模块划分：划分子系统确定子系统的模块结构画出模块结构图。例子、库存管理系统结构图子系统划分网络

10、设计物理配置第21页，本讲稿共155页在这个过程中必须考虑以下几个问题：如何将一个系统划分成多个子系统；每个子系统如何划分成多个模块；如何确定子系统之间、模块之间传送的数据及其调用关系；如何评价并改进模块结构的质量。第22页，本讲稿共155页系统设计的任务系统设计的任务系统设计的任务系统设计的任务总体设计总体设计总体设计总体设计(功能结构设计功能结构设计功能结构设计功能结构设计)系统总体设计是把总任务分解成为许多基本的、系统总体设计是把总任务分解成为许多基本的、具体的任务具体的任务决定每个模块的功能决定每个模块的功能将系统划分为模块将系统划分为模块决定模块的调用关系决定模块的调用关系决定模块的

11、界面，即模块间的数据传递决定模块的界面，即模块间的数据传递体现了结构化设计思想第23页，本讲稿共155页n系统划分的原则系统划分的原则:1.子系统要具有相对独立性子系统要具有相对独立性2.要使子系统之间数据的依赖性尽量小要使子系统之间数据的依赖性尽量小3.子系统划分的结果应使数据冗余最小子系统划分的结果应使数据冗余最小4.子系统的设置应考虑今后管理发展的需要子系统的设置应考虑今后管理发展的需要5.子系统的划分应便于系统分阶段实现子系统的划分应便于系统分阶段实现第24页，本讲稿共155页方法一：按功能划分n按业务处理功能来划分n举例：nEX1、门诊看病：挂号、登记、叫号、就诊、付费、检查、取药n

12、EX2、学籍管理：第25页，本讲稿共155页方法二：U/C矩阵n参考薛华成书第26页，本讲稿共155页UC 矩矩 阵阵第27页，本讲稿共155页数据正确性分析数据正确性分析数据守恒原理（数据守恒原理（Principle of Data Conservation):数据必定有一个产生的源，而且必定有一个或数据必定有一个产生的源，而且必定有一个或多个用途。多个用途。在在UC矩阵中：矩阵中：每一个列只能有一个每一个列只能有一个C；每一个列至少有一个每一个列至少有一个U；不能出现空行或空列。不能出现空行或空列。第28页，本讲稿共155页系统功能划分与数据资源分布系统功能划分与数据资源分布（1）系统逻辑

13、功能的划分：）系统逻辑功能的划分：在求解后的在求解后的UC 矩阵中划出一个个的方块，矩阵中划出一个个的方块，每一个小方块即为一个子系统。每一个小方块即为一个子系统。划分时应注意：划分时应注意：沿对角线一个接一个地画，既不能重叠，沿对角线一个接一个地画，既不能重叠，又不能漏掉任何一个数据和功能；又不能漏掉任何一个数据和功能；小方块的划分是任意的，但必须将所有小方块的划分是任意的，但必须将所有 的的“C”元素都包含在小方块内。元素都包含在小方块内。第29页，本讲稿共155页子子 系系 统统 划划 分分第30页，本讲稿共155页数数 据据 联联 系系第31页，本讲稿共155页系统总体结构设计2、网络

14、结构设计n如何将各个子系统用局域网连接起来？n以后系统如何与外部系统连接？n目的：如何配置和选用一个网络产品。第32页，本讲稿共155页n解决三个问题：n（1）选择网络结构：如C/S、B/S?n（2）考虑联网布线和配件。n（3）划定网络各节点的级别、管理方式、数据读写的权限、选择相应的软件系统。第33页，本讲稿共155页第34页，本讲稿共155页第35页，本讲稿共155页硬件结构设计例（续）硬件结构设计例（续）-设计结果设计结果第36页，本讲稿共155页第37页，本讲稿共155页第38页，本讲稿共155页3、计算机物理系统配置方案设计n在进行总体设计时，还要进行计算机物理系统具体配置方案的设计

15、，要解决：计算机软硬件系统的配置通信网络系统的配置机房设备的配置等问题。计算机物理系统具体配置方案要经过用户单位和领导部门的同意才可进行实施。第39页，本讲稿共155页第五节、系统详细设计第五节、系统详细设计(重点重点)1、代码设计代码设计 2、数据库设计、数据库设计 3、输出设计、输出设计 4、输入设计、输入设计 5、人机界面设计、人机界面设计 6、处理过程设计、处理过程设计 7、安全保密设计、安全保密设计 8、编写程序设计说明书、编写程序设计说明书系统分析系统设计系统详细设计系统实施系统转换第40页，本讲稿共155页代码设计1.什么是代码?2.代码设计？3.代码的作用？4.代码设计的基本原

16、则5.代码的种类6.校验码设计7.代码设计的步骤第41页，本讲稿共155页一、代码设计1、代码？n代表事物名称、属性、状态的符号等。一般用数字、字母或它们的组合构成。2、代码设计？n计算机只能识别ASCII字符集中的256个基本字符和数字n基于计算机的信息系统设计前提条件把管理对象数字化或字符化。第42页，本讲稿共155页3 3、代码的作用、代码的作用 标识或鉴别：标识或鉴别：确定某个具体的对象。分类分类 排序、统计检索：排序、统计检索：特定含义或特定含义或对象状态的描述作用：同一对象所处状态 节省存储空间，提高运算速度节省存储空间，提高运算速度 提高系统的可靠性提高系统的可靠性 便于计算机识

17、别和处理便于计算机识别和处理第43页，本讲稿共155页例、职工编号、学号、合同编号、材料编码、会计科目代码等。例、开关的开、闭状态第44页，本讲稿共155页4、代码设计的基本原则、代码设计的基本原则n唯一性n避免二义性，唯一地标识每个人。n合理性原则n代码结构要与分类体系相适应；n简单性n能简单、明了，以便降低误码率，提高工作效率；第45页，本讲稿共155页n系统性n代码可以分组，并有一定的分组规则，从而在整个系统中使代码具有通用性和一致性；n稳定性原则n在一定时期内保持稳定；n可扩充性原则n留有余地便于今后扩充；第46页，本讲稿共155页代码设计的基本原则代码设计的基本原则n标准化n国际、国

18、家和行业的有关标准是代码设计的重要依据，应尽量采用已标准化的编码n便于识别和记忆n代码不仅要有逻辑含义，而且还应便于识别和记忆，对于一些容易混淆的字符和数字应少用；第47页，本讲稿共155页代码的种类代码的种类代码代码代码代码非含义码非含义码非含义码非含义码含义码含义码含义码含义码有序码有序码有序码有序码随机码随机码随机码随机码校验码校验码校验码校验码对照的对照的对照的对照的缩略的缩略的缩略的缩略的助记码助记码助记码助记码缩略码缩略码缩略码缩略码字母顺序码字母顺序码字母顺序码字母顺序码区间码区间码区间码区间码年代码年代码年代码年代码层次码层次码层次码层次码十进制码十进制码十进制码十进制码特征码

19、特征码特征码特征码第48页，本讲稿共155页5、代码的种类1）顺序码用连续的数字或字母代表编码对象。n如、性别：1-男性；2-女性n如、按字母顺序、按汉语拼音发音顺序、笔画顺序n优点：简短，定位方法简单，易于管理。n缺点：代码本身不能说明任何附加信息特征；且新加的代码只能列在最后，删除编码后将形成空号。第49页，本讲稿共155页有序码有序码-顺序码顺序码例：各系编码例：各系编码01 01 管理系管理系02 02 土木系土木系03 03 信息系信息系14 14 机电系机电系用一串连续的数字来代表系统中的客观实体或属性用一串连续的数字来代表系统中的客观实体或属性用一串连续的数字来代表系统中的客观实

20、体或属性用一串连续的数字来代表系统中的客观实体或属性 优点：简单、方便、易处理优点：简单、方便、易处理 缺点：不反映编码对象的特征缺点：不反映编码对象的特征例：人的性别代码例：人的性别代码（GB2261-80GB2261-80）1 1 男男2 2 女女第50页，本讲稿共155页2）层次码适用于线性分类体系按分类对象的从属、层次关系为排列顺序结构：XXXXXXXXX第一层码（大类）第二层码（中类）第三层码（小类）第51页，本讲稿共155页层次码层次码 例：关于某公司的组织机构的代码含义如下表在码的结构中，为数据项的各个属性各规定一个位置在码的结构中，为数据项的各个属性各规定一个位置在码的结构中，

21、为数据项的各个属性各规定一个位置在码的结构中，为数据项的各个属性各规定一个位置并使其排列符合一定层次关系并使其排列符合一定层次关系并使其排列符合一定层次关系并使其排列符合一定层次关系代码112代表总公司销售科广告组第52页，本讲稿共155页n优点：n有严格的隶属关系n代码结构简单明了n容量大n便于机器汇总n缺点：n代码结构弹性差n当层次较多时位数长，处理效率低。第53页，本讲稿共155页3）复合码n由两个或两个以上完整的、独立的代码组成n如：分类部分+标识部分n邮编：650051n身份证：530103198801276768云南昆明盘龙区出生年月日流水号第54页，本讲稿共155页n优点：n代码

22、结构有很大的柔性n易于扩大代码容量和调整对象的所属类别n代码的标识部分可用于不同的信息系统，便于若干个系统间的信息交换。第55页，本讲稿共155页6、校验码设计为什么使用校验码为什么使用校验码校验码的生成过程校验码的生成过程用校验码检验代码的过程用校验码检验代码的过程实例实例第56页，本讲稿共155页为什么使用校验码为什么使用校验码 当人们抄写、录入时，发生错误的可能性很大，如抄写当人们抄写、录入时，发生错误的可能性很大，如抄写当人们抄写、录入时，发生错误的可能性很大，如抄写当人们抄写、录入时，发生错误的可能性很大，如抄写错（错（错（错（12341234写成写成写成写成12351235）、移位

23、错（）、移位错（）、移位错（）、移位错（12341234记为记为记为记为12431243）、隔位）、隔位）、隔位）、隔位移位错（移位错（移位错（移位错（12341234记为记为记为记为14321432）等）等）等）等 为了检验输入代码的正确性，要在代码本体的基础为了检验输入代码的正确性，要在代码本体的基础为了检验输入代码的正确性，要在代码本体的基础为了检验输入代码的正确性，要在代码本体的基础上，再外加校验位上，再外加校验位上，再外加校验位上，再外加校验位 校验码是代码的一部分校验码是代码的一部分校验码是代码的一部分校验码是代码的一部分第57页，本讲稿共155页校验码的设计方法：n假设原编码为：

24、C1C2C3Cnn第一步：取权因子P1，P2，P3，Pnn第二步：对原编码的每一位加权求和n第三步：对和（S）取模（M）的余（R）nS/M=商余Rn第四步：将余数加到原编码的右边形成校验码。第58页，本讲稿共155页7、代码设计的步骤：确定代码对象：（1）姓名（2）单位（3）设备（4）项目（5）品种对象等考察是否已有标准代码：若国家标准局、某个行业对相应的事物已规定了标准代码，则遵循之；若无标准码，则设计要参考国际标准化组织、其他国家、其他部门及其单位的编码标准。定编码方法：根据代码的使用范围、使用时间，根据实际情况选择代码的类型和种类来定。考虑检错功能。编写代码表，并作详细说明，通知有关部门

25、学习。第59页，本讲稿共155页实 例以教学管理系统为例，根据系统分析阶段对系统的详细以教学管理系统为例，根据系统分析阶段对系统的详细以教学管理系统为例，根据系统分析阶段对系统的详细以教学管理系统为例，根据系统分析阶段对系统的详细调查结果，确定的编码对象如下表调查结果，确定的编码对象如下表调查结果，确定的编码对象如下表调查结果，确定的编码对象如下表第60页，本讲稿共155页实例设计实例设计1.1.学生学号学生学号学生学号学生学号 前前前前2 2位为学生的入学年份位为学生的入学年份位为学生的入学年份位为学生的入学年份 第第第第3 3、4 4位是专业顺序号位是专业顺序号位是专业顺序号位是专业顺序号

26、 第第第第5 5位是班级代号位是班级代号位是班级代号位是班级代号 第第第第6 6、7 7位是顺序号位是顺序号位是顺序号位是顺序号0107121901071219200810402162例1、例2、第61页，本讲稿共155页2.2.课程编码课程编码课程编码课程编码 课程编码由课程编码由课程编码由课程编码由 5 5位构成位构成位构成位构成 第第第第1 1位：表示课程位：表示课程位：表示课程位：表示课程大类号大类号大类号大类号 第第第第2 2，3 3位：表示课程位：表示课程位：表示课程位：表示课程中类号中类号中类号中类号，根据大类组编号为：，根据大类组编号为：，根据大类组编号为：，根据大类组编号为：

27、0 0：人文社科、体育、外语：人文社科、体育、外语：人文社科、体育、外语：人文社科、体育、外语0101政治政治政治政治 02 02 哲学哲学哲学哲学 03 03文学文学文学文学 04 04法律法律法律法律 05 05 历史历史历史历史 06 06文化文化文化文化0707社会学社会学社会学社会学 08 08英语英语英语英语 09 09日语日语日语日语 10 10俄语俄语俄语俄语 11 11德语德语德语德语 12 12 体育体育体育体育 13 13艺术艺术艺术艺术 14 14卫生卫生卫生卫生实例设计实例设计第62页，本讲稿共155页1 1：经济管理学科：经济管理学科：经济管理学科：经济管理学科01

28、01经济经济经济经济 02 02管理管理管理管理2 2：自然科学：自然科学：自然科学：自然科学0101数学数学数学数学 02 02物理（包括实验物理）物理（包括实验物理）物理（包括实验物理）物理（包括实验物理）03 03化学化学化学化学3 3：工程、技术：工程、技术：工程、技术：工程、技术0101机械工程机械工程机械工程机械工程 02 02电气技术电气技术电气技术电气技术 03 03电子技术与信息技术电子技术与信息技术电子技术与信息技术电子技术与信息技术 04 04热能动热能动热能动热能动力工程力工程力工程力工程 05 05计算机技术计算机技术计算机技术计算机技术 06 06自动化自动化自动化

29、自动化 07 07航海航海航海航海0808轮机工程轮机工程轮机工程轮机工程 09 09工工工工程力学程力学程力学程力学 10 10其他其他其他其他4 4：实践环节：实践环节：实践环节：实践环节0101毕业设计毕业设计毕业设计毕业设计 02 02课程设计课程设计课程设计课程设计 03 03各类实习各类实习各类实习各类实习 04 04公益劳动公益劳动公益劳动公益劳动 05 05军训军训军训军训 06 06其他其他其他其他实例设计实例设计第63页，本讲稿共155页 第第第第4 4 4 4，5 5 5 5位：表示课程中类号下的位：表示课程中类号下的位：表示课程中类号下的位：表示课程中类号下的课程顺序号

30、课程顺序号课程顺序号课程顺序号3.3.3.3.教师编号教师编号教师编号教师编号 采用工作证号，由采用工作证号，由采用工作证号，由采用工作证号，由 7 7 7 7位数字组成位数字组成位数字组成位数字组成 前前前前4 4 4 4位是年份，后位是年份，后位是年份，后位是年份，后3 3 3 3位是该年调进学校的教工顺序号位是该年调进学校的教工顺序号位是该年调进学校的教工顺序号位是该年调进学校的教工顺序号实例设计实例设计第64页，本讲稿共155页4.4.4.4.教室编号教室编号教室编号教室编号 由两个数据字段组成由两个数据字段组成由两个数据字段组成由两个数据字段组成 第第第第1 1 1 1个字段表示教室

31、所在个字段表示教室所在个字段表示教室所在个字段表示教室所在楼的编号楼的编号楼的编号楼的编号，可以采用，可以采用，可以采用，可以采用顺序码的编码方法顺序码的编码方法顺序码的编码方法顺序码的编码方法 第第第第2 2 2 2个字段表示个字段表示个字段表示个字段表示教室的房间号教室的房间号教室的房间号教室的房间号，如，如，如，如2 2 2 2楼楼楼楼1 1 1 1号为号为号为号为201201201201等等等等实例设计实例设计第65页，本讲稿共155页二、数据库设计n数据库设计是信息系统开发的核心之一.n数据库设计是在选定数据库管理系统基础上建立数据库的过程。除用户需求分析外，包括:n需求分析需求分析

32、n概念结构设计概念结构设计n逻辑结构设计逻辑结构设计n物理结构设计物理结构设计n四个阶段。第66页，本讲稿共155页数据库设计的步骤数据库设计的步骤用户需求分析用户需求分析概念结构设计概念结构设计逻辑结构设计逻辑结构设计物理结构设计物理结构设计数数据据库库设设计计步步骤骤系系统统开开发发步步骤骤系统分析系统分析(详细调查详细调查)系统分析系统分析(逻辑设计逻辑设计)系统设计系统设计系统设计系统设计数据库设计与系统开发阶段对照数据库设计与系统开发阶段对照第67页，本讲稿共155页需求收集和分析需求收集和分析设计概念结构设计概念结构设计逻辑结构设计逻辑结构数据模型优化数据模型优化设计物理结构设计物

33、理结构评价设计、性能预测评价设计、性能预测物理实现物理实现使用、维护数据库使用、维护数据库试验性运行试验性运行应用需求应用需求(数据、处理数据、处理)需求分析需求分析概念设计概念设计逻辑设计逻辑设计物理设计物理设计数据库实施数据库实施运行、维护运行、维护不满意不满意不满意不满意第68页，本讲稿共155页需求分析的任务需求分析的任务需求分析的任务需求分析的任务详细调查现实世界要处理的对象详细调查现实世界要处理的对象了解原系统工作概况了解原系统工作概况明确用户的各种需求明确用户的各种需求确定新系统的功能确定新系统的功能调查的重点是调查的重点是数据和处理数据和处理第69页，本讲稿共155页概念结构设

34、计概念结构设计概念结构设计概念结构设计数据抽象与局部视图设计数据抽象与局部视图设计视图集成视图集成将需求分析得到的用户需求将需求分析得到的用户需求抽象为信息结构抽象为信息结构设计的关键设计的关键设计的关键设计的关键合并分合并分E-R图，生成初步图，生成初步E-R 图；图；消除不必要的冗余，设计基本的消除不必要的冗余，设计基本的E-R图图第70页，本讲稿共155页逻辑结构的设计逻辑结构的设计逻辑结构的设计逻辑结构的设计概念结构概念结构基本基本E-R图图一般数据模型一般数据模型关系关系/网状网状/层次层次特定的特定的DBMS 支持支持下的数据模型下的数据模型优化的优化的数据模型数据模型转换规则转换

35、规则DBMS的特点的特点和限制和限制优化方法优化方法第71页，本讲稿共155页数据库的逻辑结构设计数据库的逻辑结构设计将概念结构设计完成的概念模型转换成能被选定的数将概念结构设计完成的概念模型转换成能被选定的数据库管理系统支持的数据模型据库管理系统支持的数据模型数据模型数据模型可由可由E-R模型转换而成模型转换而成可由可由3NF关系群转换而成关系群转换而成第72页，本讲稿共155页E-R模型转换为关系模型的规则模型转换为关系模型的规则每一个实体集对应于一个关系模式每一个实体集对应于一个关系模式*实体名实体名关系名关系名*实体属性实体属性关系属性关系属性实体间的联系一般对应于一个关系实体间的联系

36、一般对应于一个关系*联系名联系名关系名（不带属性的联系可以去掉）关系名（不带属性的联系可以去掉）实体和联系中的关键字对应的属性实体和联系中的关键字对应的属性关系模式的关关系模式的关键字键字数据库逻辑结构设计数据库逻辑结构设计第73页，本讲稿共155页转换成数据模型n供方单位（单位号、单位名、地址、联系人、邮编）供方单位（单位号、单位名、地址、联系人、邮编）n物资（物资代码、名称、规格、备注）物资（物资代码、名称、规格、备注）n库存（入库号、日期、货位、数量）库存（入库号、日期、货位、数量）n合同（合同号、数量、金额、备注）合同（合同号、数量、金额、备注）n结算（结算编号、用途、金额、经受人）结

37、算（结算编号、用途、金额、经受人）n购进（入库号、结算编号、数量、金额）购进（入库号、结算编号、数量、金额）n付款（结算编号、合同号、数量、金额）付款（结算编号、合同号、数量、金额）n订货（物资代码、单位号、合同号、数量、单价）订货（物资代码、单位号、合同号、数量、单价）第74页，本讲稿共155页数据库物理设计数据库物理设计数据库物理设计数据库物理设计确定数据库的物理结构确定数据库的物理结构对物理结构的评价对物理结构的评价数据库在物理设备上的数据库在物理设备上的存储结构与存取方法存储结构与存取方法评价重点是评价重点是时间和空间效率时间和空间效率第75页，本讲稿共155页数据库的实施和维护数据库

38、的实施和维护数据库的实施和维护数据库的实施和维护数据的载入数据的载入应用程序的编码和调试应用程序的编码和调试数据库的转储和恢复数据库的转储和恢复重组织不修改原设计的逻辑和物理结构重组织不修改原设计的逻辑和物理结构重构造修改数据库的模式和内模式重构造修改数据库的模式和内模式数据库的安全性、完整性控制数据库的安全性、完整性控制数据库的重组织与重构造数据库的重组织与重构造数据库性能的监督、分析和改造数据库性能的监督、分析和改造第76页，本讲稿共155页1、需求分析:n主要目标是借助DFD等工具完成信息的收集、整理、分析，并要求完整、准确。n需求分析的内容：数据的类型；格式；使用方式；n在系统的详细调

39、查阶段完成，并由数据字典中的数据项描述。第77页，本讲稿共155页2、概念结构设计：n根据用户需求设计数据库的概念数据模型(简称概念模型)。nE-R模型描述。n主要步骤：实体识别及主关键字确定；实体及其联系的分析第78页，本讲稿共155页第一：确定实体类和主关键字n设计关系数据库时，第一步就是确定各个实体类，以及在每个实体类中确定能唯一表示每一记录或事例的主关键字。n实体类是表示特定的人、地或物的概念。n在实体中，人们希望保存自己所需的信息，并且能用一个唯一的编码（称为主关键字）来识别这些信息。第79页，本讲稿共155页n主关键字是数据库的属性之一（在某些情况下是一组属性），它唯一地描述了一条

40、记录。对于大多数实体类而言，不能用它们的名字作为主关键字，因为名字有可能重复，比如，学号，用此ID号作为学生的主关键字。n在数据库设计过程中，常常把一条记录看成是一个实例，实例是实体类的具体表现形式，它可以被重复描述。n例如：所罗门企业供应链报告第80页，本讲稿共155页n识别实体类为：混凝土类型、原材料、供应商。n识别主关键字：n混凝土有两个字段n混凝土类型（concretetype）:1234n混凝土名称(typeDescription)n主关键字选择：混凝土类型第81页，本讲稿共155页n原材料有几个字段n原材料编号（rawMaterialID）n原材料名称（rawMaterialnam

41、e）n现有数量（QOH）n主关键字选择：原材料编号第82页，本讲稿共155页n供应商有两个字段n供应商编号（supplierID）n供应商姓名（supplierName）n主关键字选择：供应商编号第83页，本讲稿共155页第二：确定各实体类间的联系及规范化处理nE-R图n规范化处理第84页，本讲稿共155页3、逻辑结构设计n将概念模型转换成DBMS支持的数据模型。n重点：1NF、2NF、3NFn数据库的逻辑模型满足系统对数据的一致性、完整性和安全性等要求，在逻辑上能高效地支持各种数据库应用。n主要步骤：生成初始的关系数据库模式；数据库模式规范化，建立满足第三范式的关系模型；完整性和安全性的分析

42、及性能评价。第85页，本讲稿共155页逻辑结构设计与规范化n为什么需要数据的规范化形式？n由于应用的需要，一个投入运行的DB，随时都可能发生变化。n一般来说，修改一个处理逻辑要比修改一个数据存储结构容易。因此，在设计数据存储结构时通常遵守的一个原则是：尽可能提高数据组织的相对独立性，简化其结构，以降低数据的维护成本。第86页，本讲稿共155页规范化理论：（1NF、2NF、3NF）n关系看作是二维表，具有以下性质：n1、在任一列上，数据项应该具有同一个属性；n2、表中的行各不相同，即不允许有重复的组项出现；n3、一个表中的行的顺序无关紧要；n4、一个表中，每一列（属性）有不同的名称，列的顺序也无

43、关紧要。第87页，本讲稿共155页第一范式：1NF（firstnormalform）n规范化：指在一个数据结构中没有重复出现的项组。n1NF：n任何一个规范化的关系自动称为1NF。n练习：非规范化规范化第88页，本讲稿共155页表1（a）厂名生产情况（每月）产品名称数量F1P1P2P3P4300200400200F2P1P2300100F3P2200F4P2P3P4200300400第89页，本讲稿共155页表1（b）每月生产情况统计表厂名产品名称数量F1P1300F1P2200F1P3400F1P4200F2P1300F2P2100F3P2200F4P2200F4P3300F4P4400第9

44、0页，本讲稿共155页第二范式：2NF（secondnormalform）n每个表必须有一个且仅一个数据元素为主关键词，其它数据元素与主关键词一一对应。n或：该数据元素唯一地被主关键词所标识。n函数依赖的概念：在一个数据结构R中,如果数据元素B的取值依赖于A的取值，则称B函数依赖于A，或A决定B，用“AB”表示。第91页，本讲稿共155页练习：确定2NF职工号姓名级别工资学历毕业时间001张三技1083中专1957001张三技1083大学1968001张三技1083研究生1981002李四技1062大学1970表2（a）第92页，本讲稿共155页n分析：n职工号姓名、级别、工资n（职工号、学历

45、）毕业时间n问题：无关键字第93页，本讲稿共155页职工号姓名级别工资001张三技10 83002李四技10 62职工号学历毕业时间001中专1957001大学1968001研究生 1981002大学1970表2（b）表2（c）第94页，本讲稿共155页第三范式：3NF（Thirdnormalform）n注意：对于一个满足了2NF的数据结构来说，表中有可能存在某些数据元素的函数还依赖于其它非关键词数据元素的现象。n3NF：表中的所有数据元素不但要能够唯一地被关键词所标识，且它们之间还必须相互独立，不存在其它函数关系。n传递依赖：设A、B、C是同一个数据结构R中的三个数据元素，如果C函数依赖于B

46、，即BC,而B函数依赖于A，即AB,则有C依赖于A，即AC,称此依赖关系为“传递依赖”第95页，本讲稿共155页练习：确定3NFn分析表2（b）n要把技10级的工资改为97元，则所有技10级的职工工资都要修改。n问题：存在一种传递依赖：n职工号级别工资职工号姓名级别工资001张三技10 83002李四技10 62第96页，本讲稿共155页方法：n法一：设法取消A对B的函数关系，使A直接依赖于Cn法二：拆表、建表第97页，本讲稿共155页职工号姓名级别001张三技10级别工资表3（a）表3（b）第98页，本讲稿共155页4、物理结构设计n任务：在逻辑模型的基础上建立数据库的物理模型，即为数据模型

47、在设备上选定合适的存储结构和存取方法。n选择具体的数据库管理系统。n主要内容：根据系统安全性、使用的便捷性等要求划分数据库；在物理介质上创建数据库；根据逻辑模型创建数据库表，定义主键和外键；创建索引；创建视图；定义数据库管理员和用户并设置操作权限；制定数据的备份方案和恢复方案；第99页，本讲稿共155页5、关系数据结构的建立n在进行了数据基本结构的规范化重组后，还必须建立整体数据的关系结构。n建立关系数据结构涉及三方面的内容：n1）确定链接关系；n2）确定单一的父系记录结构；n3）建立整个数据库的关系结构。第100页，本讲稿共155页（1）链接关系的确定n在进行了上述数据规范化重组后，已经可以

48、确保每一个基本数据表（简称表）是规范的，但是这些单独的表并不能完整地反映事物，通常需要通过指标体系，整体指标数据才能完整全面地反映问题。n也就是说，在这些基本表的各字段中，所存储的是同一事物不同侧面的属性。第101页，本讲稿共155页n那么计算机系统是如何能知道哪些表中的哪些记录应与其他表中的哪些记录相对应，它们表示的是同一个事物呢？ni.e.:?表中的？记录应与n？表中的？记录相对应（同一事物）第102页，本讲稿共155页n目的：确定各表之间的数据记录关系。n方法：这种表与表之间的数据关系一般都是通过主或辅关键词之间的连接来实现。n因为在每个表中只有主关键词才能惟一地标识表中的这一记录值。第

49、103页，本讲稿共155页n例如：学号姓名班级专业8王红1计算机17李明2自动化学号课程分数8计算机科学导论8数学第104页，本讲稿共155页（2）确定单一的父子关系结构n即在所建立的各种表中消除多对多（m:n）的抽象。n只能多对一m:1,或一对多1：n.n设法使得所有表中记录之间的关系呈树状结构一主干发若干支干。n方法：E-R图第105页，本讲稿共155页例：姓名职工号职称教师授课课程教材编号课程名学时书名作者出版社M门课程N个教师K本教材.第106页，本讲稿共155页n多对多的关系：n一个教师可以讲授m门课程；n一门课程可以有n个教师来讲授；n同一门课程可以有k本教材供选用。n解决：？增设

50、一个中间表第107页，本讲稿共155页n在教师、课程、教材三个实体之间找到一个一对多的实体课表第108页，本讲稿共155页例：姓名职工号职称教师授课课程教材编号课程名学时书名作者出版社M门课程安排选用.课表111nk第109页，本讲稿共155页例2：实际工作中经常会项目表（基本表）项目号项目名项目承担单位所属部门项目设计单位设备引进单位技术消化单位项目审批单位合同表（基本表）合同号（主关键词）合同名签约日期甲方单位乙方单位合同金额经费来源支付方式一个项目里可能会有多个合同一个大型合同又可能涉及若干个项目第110页，本讲稿共155页解决方法：增设一个中间表项目号项目名B3894*D2839*A2