数据库应用系统.ppt

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1、第第4章章 数据库应用系统设计数据库应用系统设计4.1 数据库应用系统的开发方法数据库应用系统的开发方法 4.2 教务管理数据库系统的设计概述教务管理数据库系统的设计概述 4.3 教务管理系统的基本要求教务管理系统的基本要求 4.4 数据库的逻辑设计数据库的逻辑设计 4.5 逻辑设计的物理实现逻辑设计的物理实现4.6 设计数据完整性设计数据完整性 4.7 数据库服务器编程数据库服务器编程 4.8 设计完成后的表及表中的列设计完成后的表及表中的列 返回目录返回目录4.1 数据库应用程序的开发设计4.1.1 数据库应用系统开发的一般步骤数据库应用系统开发的一般步骤1.认真收集、分析用户需要2.分析

2、用户需要，编写用户需求说明书3.设计和建立数据库，设计系统功能4.编写程序5.调试、编写使用手册6.交给用户使用7.维护24.1.2 收集、分析用户需求收集、分析用户需求用户需要分析是非常重要的，它将关系到一个应用程序的成功和失败。因此，要使每一位参于新系统开发的人员都清楚用户的需求。在收集用户需求时要注意几点：注意与用户的交流；在用户纷繁复杂的意见中把握系统本质的需求；关注系统开发过程中需求的改变；在一个应用系统中，开发者需要收集以下三种不同的需求：功能需求数据需求性能需求34.1.3 设计和建立应用系统设计和建立应用系统设计和建立应用系统时,主要进行以下几个方面的工作:1.建立逻辑数据模型

3、;2.选择数据库管理系统并完成逻辑设计的物理实现;3.实现用户所需求的功能;4.制作能重复使用的构件;5.使用开发管理工具;6.指定用户角色和权限;7.提供一致的用户界面;8.在应用程序中要加入诊断功能;44.1.4 测试应用系统测试应用系统在应用程序开发的各个阶段都要进行测试。测试人员和测试内容的选择是很重要的。测试内容的选择可考虑以下几点：1.检验所建立的逻辑模型是否完整、准确；2.系统的用户界面、菜单结构和流程控制是否得到用户的认可；3.装载数据库的数据要有代表性，既要有继承性数据也要有新数据，用以验证数据模型、约束和容量假设；4.容错性测试，验证应用系统能否接受佥输入、拒绝无效输入和选

4、择，在输入规则的和不规则的测试数据后得到的结果是否和预期的一样；5.校验T-SQL程序单元、如视图、存储过程等数据库对象的预期性能；6.模拟不同的应用负载，以测试系统在不同负载下的性能。54.1.5 安装和实施应用程序安装和实施应用程序在应用系统安装和实施间应考虑以下几个问题：1.安装应用系统；2.对应用系统进行验收；3.用户培训；4.提供系统使用说明书及联机帮助；4.1.6 维护应用系统维护应用系统 P66本章首页本章首页本章首页本章首页64.2 教务管理数据库系统的设计概述教务管理数据库系统的主要功能是处理学生和教师的相关信息、进行成绩的管理、课程的安排、课表的生成与打印等。从大的方面说，

5、系统分为两个部分：一部分是提供原始数据信息的服务器的数据库系统的分析和设计；另一部分是进行数据处理的客户端应用程序的分析和设计。本课程主要讨论数据库系统的分析和设计。与数据库分析、设计相关的工作步骤工作步骤是：进行教务管理系统的需求分析；进行数据库的逻辑设计，即将用户需求转化为数据库的逻辑模型；逻辑模型的物理实现，在SQL上创建数据库、创建表及其他数据库对象；设计和实现数据库的完整性，即实现域完整性、实体完整性、参照完整性；对数据库服务器进行编程和管理；本章首页本章首页本章首页本章首页74.3 教务管理系统的基本要求存储、检索、维护有关学生的信息；存储、检索、维护有关教师的信息；存储、检索、维

6、护有关每个系的信息；存储、检索、维护有关每个班的信息；存储、检索、维护有关课程及使用教材的信息；存储、检索、维护有关课程安排的信息；打印每个学期每个班的课程表。本章首页本章首页本章首页本章首页84.4 数据库的逻辑设计数据库的逻辑设计是描述数据库的组织结构、生成数据库模式。数据库模式定义如下内容：存储什么信息、数据的组织、需要什么表、列的定义。推荐的方法是采用ERA模型。4.4.1 教务管理系统的教务管理系统的ERA模型模型ERA模型是实体（Entity）-关系（Relation）-属性（Attribute）模型。其作用是描述其组织的概念模型，ERA模型主要由实体、关系、属性3个组件组成。在E

7、RA模型中，实体一般用长方形表示，它在DB的逻辑设计中补转化为表。关系一般用菱形表示，在DB的逻辑设计中，关系是通过主键和外键来描述的，用于维护参照完整性，它也被转化为表。属性一般用椭圆形表示。在DB的逻辑设计中，属性被转化为表中的列或字段。经分析本系统存在如下实体：学生、教师、系、班级、课程、教材。各实体的相关属性分析见P67。9关系是实体和实体之间存在的某种联系。关系除了具有实体本身的某些属性外，还有一些自己的附加属性。如“学生”和“课程”是学习关系，本门课程的学习时间，考试成绩，是否取得学分等就是“学生”和“课程”的附加属性。“学生”、“课程”的ERA模型见P68图4-8。4.4.2 从

8、从ERA模型到逻辑数据库的转化模型到逻辑数据库的转化将ERA模型转化为逻辑数据库有两种方法：一种是采用ERWin、Power Design 这样的工具进行转化，另一种是手工的方法进行转化，这两种转化方法的原理是一样的。假设存在实体a和实体b，现将他们转化为表A和表B，它们的主键分别是Pa和Pb。实体a和实体b是一对一关系（1：1）：既可以将表A的主键Pa添加到表B中充当外键，也可以将表B中的主键Pb添加到表A中充当外键。实体a和实体b是一对多的关系（1：N）：必须把表A中的主键Pa添加到表B充当外键。10实体a和实体b是多对多的关系（M：N）：除了生成表A和表B外，还应该生成一张关系表。这个关

9、系表的列是：由表A的主键Pa+表B的主键Pb+关系自己的属性。4.4.3 逻辑设计的其他考虑逻辑设计的其他考虑在设计数据库时，应该首先考虑创建规范化的数据库。一般要求满足第三范式（3NF），即实体中所有一列必须完整依赖于整个主关键字而不是关键字的一部分。然后，再根据实际的编程难易程度，考虑降低规范化程度，确定数据库的结构。在实际的数据库管理系统设计过程中，有时会给某个表增加一个冗余列，其实，这个冗余列的值可以通过连接查询来获得。之所以增加这个冗余列是为了减少应用程序中两个表的连接，方便编程和加快整个程序的执行速度。规范化程度降低了，但系统的其他性能提高了。例如，可以在表student_cour

10、se中增加一列“学生姓名”，这一列是冗余的，但查询简单、方便了。本章首页本章首页本章首页本章首页114.5 逻辑设计的物理实现数据库最终是要存储在物理设备上的。对于给定的逻辑数据模型，选取一个最适合应用环境的物理结构的过程，你为数据库物理设计。或叫数据库的物理实现。这一步首先是根据数据库的结构、系统的大小、系统需要完成的功能及对系统的性能要求，决定选用哪个数据库管理系统。目前，数据库产品市场上比较好的产品有：Microsoft SQL Server、Oracle、IBM DB/2，SYBASE等。数据库的物理设计可分为两步：确定物理结构，在关系数据库中主要指存取方法和存储结构；评价物理结构，评

11、价的重点是时间和空间效率。124.5.1 确定物理结构确定物理结构设计人员必须深入了解给定的DBMS的功能，DBMS提供的环境和工具、硬件环境，特别是存储设备的特征。另一方面也要了解应用环境的具体要求，如各种应用的数据量、处理效率和响应时间等。只有“知已知彼”才能设计出较好的物理结构。1.存储记录结构的设计在物理结构中，数据的基本存取单位是存储记录。有了逻辑记录结构后，就可以设计存储记录结构，一个存储记录可以和一个或多个逻辑记录相对应。存储记录结构包括记录的组成、数据项的类型和长度，以及逻辑记录到存储记录的映射。某一类型的所有存储记录的集合称为“文件”。文件的存储记录可是定长的，也可以是变长的

12、。文件组织或文件结构是组成文件的存储记录的表示法。文件结构应该表示文件格式、逻辑次序、物理次序、访问路径、物理设备的分配。物理数据库就是指数据库中实际存储记录的格式、逻辑次序和物理次序、访问路径、物理设备的分配。132.访问方法的设计P174访问方法是为存储在物理设备上的数据提供存储和检索能力的方法。一个访问方法包括存储结构和检索机构两个部分。存储结构限定了可能访问的路径和存储记录；检索机构定义了每个应用的访问路径，但不涉及存储结构的设计和设备分配。存储结构是属性的集合，属性是数据项类型，可用作主键或辅助键。访问路径的设计分为主访问路径和辅访问路径的设计。主访问路径与初始记录 的装入有关，通常

13、是用主键来检索的；辅访问路径是通过辅助键的索引对存储记录重新进行内部链接。从而改变访问数据的入口。3.数据存放位置的设计P174为了提高系统的性能，应根据应用情况将数据易变的部分、稳定部分、经常存取部分和存取频率较低的部分分开存放。144.系统配置的设计DBMS产品一般都提供了一些系统配置变量、存储参数，供设计人员和DBA对数据库进行物理优化。系统为这些设置了初定值，但是这些值不一定适合每一种应用环境。要根据实际情况对这些数据重新赋；以满足新的要求。系统配置变量和参数很多，例如，同时使用数据库的用户数、同时打开数据库对象数、内存分配参数、缓冲区分配参数（使用缓冲区长度、个数）、存储分配参数、数

14、据库的大小、时间片的大小、锁的数目等，这些参数值影响存取时间和存储空间的分配，在物理设计时要根据应用环境确定这些参数值，以使系统的性能达到最优。本章首页本章首页本章首页本章首页154.6 设计数据完整性正确创建数据库后，需要考虑数据的完整性、数据的安全性等要求。数据的完整性主要指数据的正确性、有效性、相容性，强制实施数据完整性以确保数据库中的数据的质量。创建表时，应注意：表名惟一；列名惟一；数据行惟一；而且应该考虑列限制：列值非空；惟一性列值不允许改变SQL中，系统没有实现列限制，需要用户自己进行设计、实施。可以通过缺省、规则，编写触发器、存储过程来实现数据完整性的要求。在后面第6单中详细介绍

15、。本章首页本章首页本章首页本章首页164.7 数据库服务器编程在实现了数据完整性要求后，还应采用批、脚本、触发器、存储过程等方式来进行数据库服务器编程，实现自动管理，通过远程存储过程实现本地客户同远程服务器的通信。本章首页本章首页本章首页本章首页174.8设计完成后的表及表中的列教务管理系统经分析，需要P70P72页的若干张数据表。1.student 表2.department 表3.teacher 表4.class 表5.course 表6.book 表7.class_coursr 表8.student_course 表9.teacher_course_class表本章首页本章首页本章首页本章首页18