数据库系统设计.pptx

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1、第2章 数据库系统设计1.1 需求分析任务任务 方法方法 调查内容调查内容 通通过过详详细细调调查查，充充分分了了解解原原系系统统的的手手工工工工作作概概况况，明明确确用用户户的的各各种种需需求求，收收集集支支持持系系统统目目标标的的基基础础数数据据及及其其处处理理方方法法，在在此此基基础础上上确确定定新新系系统统的的功功能能。重重点点是是调调查查、收收集集与与分分析析用用户户在在数数据据管管理理中中的的信信息息需需求求、处处理理需求、安全性与完整性要求需求、安全性与完整性要求 自顶向下和自底向上自顶向下和自底向上 业务现状、信息流、外部要求业务现状、信息流、外部要求1功能设计 需求分析 成绩

2、管理系统功能设计2数据库设计数据库设计方法 概念结构设计 逻辑结构设计3系统实施数据库实现 系统编程 运行和维护4小结第1页/共33页第2章 数据库系统设计1.2 成绩管理系统功能设计 功能需功能需求分析求分析 功能设功能设计计 包包含含了了学学院院、系系部部、教教研研室室、专专业业、教教师师、学学生生、课课程程等等信信息息管管理理和和课课程程设设置、教学成绩信息管理的等方面。置、教学成绩信息管理的等方面。本本系系统统开开发发任任务务是是实实现现某某学学院院教教学学成成绩绩信信息息管管理理规规范范化化和和自自动动化化，系系统统的的用用户户有有学学院院领领导导、成成绩绩管管理理人人员员、班班主主

3、任、教师及学生等。任、教师及学生等。系系统统目目标标的的实实现现是是通通过过系系统统的的各各功功能能模模块块来来达达到到的的。由由于于每每个个系系统统功功能能又又可可以以划划分分为为若若干干个个具具体体的的功功能能模模块块，因因此此从从目目标标开开始始层层层层分分解解，直直到到每每个个子子功功能能模模块块只只执执行行一一个个具具体体的的任任务务。子子功功能能模模块块是是独独立立的，有明显的输入和输出信息。的，有明显的输入和输出信息。1功能设计 需求分析 成绩管理系统功能设计2数据库设计数据库设计方法 概念结构设计 逻辑结构设计3系统实施数据库实现 系统编程 运行和维护4小结第2页/共33页第2

4、章 数据库系统设计1.2成绩管理系统功能设计1功能设计 需求分析 成绩管理系统功能设计2数据库设计数据库设计方法 概念结构设计 逻辑结构设计3系统实施数据库实现 系统编程 运行和维护4小结第3页/共33页第2章 数据库系统设计2 数据库设计 数据库设计是指对于给定的硬件、软件环境，针对现应用问题，设计一个较优的数据模型，依据此模型建立数据库中表、视图等结构，并以此为基础构建数据库信息管理应用系统。1功能设计 需求分析 成绩管理系统功能设计2数据库设计数据库设计方法 概念结构设计 逻辑结构设计3系统实施数据库实现 系统编程 运行和维护4小结第4页/共33页第2章 数据库系统设计2.1 数据库设计

5、方法 要使数据库设计更加合理，就需要有效的指导原则，这种原则就称为数据库设计方法。通过分析、比较与综合各种常用的数据库规范设计方法，我们将数据库设计4个阶段：需求分析需求分析 概念结构设计概念结构设计 逻辑结构设计逻辑结构设计 物理设计物理设计1功能设计 需求分析 成绩管理系统功能设计2数据库设计数据库设计方法 概念结构设计 逻辑结构设计3系统实施数据库实现 系统编程 运行和维护4小结第5页/共33页第2章 数据库系统设计2.2 概念结构设计 自自顶顶向向下下：先定义全局概念模型，然后 再逐步细化。自自底底向向上上：先定义每个局部的概念结构，然后按一定的规则把它们集成起来，得到全局概念模型。混

6、混合合策策略略：将自顶向下和自底向上方法结合起来使用。先用自顶向下方法设计一个全局概念结构，再以它为框架用自底向上方法设计局部概念结构。策略策略 1功能设计 需求分析 成绩管理系统功能设计2数据库设计数据库设计方法 概念结构设计 逻辑结构设计3系统实施数据库实现 系统编程 运行和维护4小结 其中最常用的策略是自底向上策略，但无论采用哪种设计方法，一般都以最著名的“实体联系模型”为工具来描述概念结构。第6页/共33页第2章 数据库系统设计实体联系模型 实体对应于现实世界中可区别的客观对象或抽象概念。例如，在教学成绩管理系统中，主要的客观对象有学生、教师、课程实体，还有学院、系部、教研室、专业、班

7、级等8个实体。在ER图中用矩形框表示实体，并将实体名写在矩形框内。实体中的每一个具体的记录值，称之为实体的一个实例。实体实体 1功能设计 需求分析 成绩管理系统功能设计2数据库设计数据库设计方法 概念结构设计 逻辑结构设计3系统实施数据库实现 系统编程 运行和维护4小结第7页/共33页第2章 数据库系统设计实体联系模型 属性是实体或者联系具有的特征或性质。例如，学生实体的属性有：学号、姓名、性别、照片等。在ER图中，用椭圆形框表示属性，并将属性名写在椭圆形框内，并用连线将属性框与它所描述的实体联系起来。一个实体的所有实例都具有共同属性。属性的个数由用户对信息的需求决定。属性属性 1功能设计 需

8、求分析 成绩管理系统功能设计2数据库设计数据库设计方法 概念结构设计 逻辑结构设计3系统实施数据库实现 系统编程 运行和维护4小结第8页/共33页实体联系模型 一对一联系（1:1）实体中的每个实例在实体中至多有一个实例与之对应关联，反之亦然。一对多联系（1:n）实体中的每个实例在实体中至少有一个实例与之对应关联，反之实体中的每个实例在实体中最多有一个实例与之对应关联。联系是指不同实体之间的关系。在ER图中，用菱形框表示联系，并将联系名写在菱形框内，并用连线将联系框与它所描述的实体联系起来。联系也可以有自己的属性。联系联系联系类型联系类型1功能设计 需求分析 成绩管理系统功能设计2数据库设计数据

9、库设计方法 概念结构设计 逻辑结构设计3系统实施数据库实现 系统编程 运行和维护4小结第2章 数据库系统设计第9页/共33页多对多联系（m:n）实体中的每个实例在实体中至少有一个实例与之对应关联，反之亦然。实体联系模型联系类型联系类型 1功能设计 需求分析 成绩管理系统功能设计2数据库设计数据库设计方法 概念结构设计 逻辑结构设计3系统实施数据库实现 系统编程 运行和维护4小结第2章 数据库系统设计第10页/共33页自底向上策略的设计步骤数据抽象与局部ER图设计 概念结构是对现实世界的一种抽象，即对实际的人、物、事和概念进行人为处理，抽取所关心的特性，并把这些特性用各种概念准确地描述出来。自底

10、向上策略首先要根据需求分析的结果对现实世界的数据进行抽象，设计各个局部的ER图。每个实体都设计一个局部的ER图。集成全局ER图 把局部ER图集成全局ER图时，可经采用一次将所有的ER图集成在一起，也可以用逐步集成、进行累加的方式，一次只集成两个ER图，直到最后集成为一个全局ER图，这样实现起来比较容易些。1功能设计 需求分析 成绩管理系统功能设计2数据库设计数据库设计方法 概念结构设计 逻辑结构设计3系统实施数据库实现 系统编程 运行和维护4小结第2章 数据库系统设计第11页/共33页2.3 逻辑结构设计 逻辑结构设计的任务是把概念结构设计阶段产生的概念数据库模式变换为逻辑结构的数据库模式。即

11、把ER图转换为数据模型，这里以关系模型和关系数据库管理系统为基础来进一步讨论逻辑结构设计方法，逻辑结构设计一般包含两个步骤：将ER图转换为初始的关系数据库模式；对关系模式进行规范化处理。1功能设计 需求分析 成绩管理系统功能设计2数据库设计数据库设计方法 概念结构设计 逻辑结构设计3系统实施数据库实现 系统编程 运行和维护4小结第2章 数据库系统设计第12页/共33页将ER图转换为初始关系数据库模式 一个实体型转换为一个模式，实体的属性就是关系模式的属性，实体的键即为关系模式的键。对于实体间的联系，就要视1:1，1:N，M:N三种不同情况做不同的处理。一个1:1的联系，可以转换为一个独立的关系

12、模式，也可以与任意一端对应的关系模式合并。如果转换为一个独立的关系模式，则与该联系下连的各实体的键以及联系本身的属性均转换为关系的属性，每个实体的键均是该关系的键。如果是与某一端实体对应的关系模式合并，则需要在该关系模式的属性中加入另一个关系模式的键和联系本身的属性。转换应遵循如下原则 1功能设计 需求分析 成绩管理系统功能设计2数据库设计数据库设计方法 概念结构设计 逻辑结构设计3系统实施数据库实现 系统编程 运行和维护4小结第2章 数据库系统设计第13页/共33页1功能设计 需求分析 成绩管理系统功能设计2数据库设计数据库设计方法 概念结构设计 逻辑结构设计3系统实施数据库实现 系统编程

13、运行和维护4小结第2章 数据库系统设计将ER图转换为初始关系数据库模式 例如：校长与学校间存在1：1的联系，其ER图如图所示：第14页/共33页“任职”联系转换为一个独立的关系模式 学校（校名，地址，电话）校长（姓名，年龄，性别，职称）任职（校名，姓名（校长姓名），任职年月）“任职”联系与“学校”实体合并 学校（校名，地址，电话，姓名，任职年月）校长（姓名，年龄，性别，职称）1功能设计 需求分析 成绩管理系统功能设计2数据库设计数据库设计方法 概念结构设计 逻辑结构设计3系统实施数据库实现 系统编程 运行和维护4小结第2章 数据库系统设计将ER图转换为初始关系数据库模式 第15页/共33页 一

14、个1:N的联系，可以转换为一个独立的关系模式，也可以与N端对应的关系模式合并。如果转换为一个独立的关系模式，则与该联系相连的各实体转换成的关系模式的键以及联系本身的属性均转换为关系的属性，而关系的键为N端实体对应的关系模式的键。如果与N端对应的关系模式合并，则在N端实体转换的关系模式中加入1端实体转换成的关系模式的键和联系的属性。1功能设计 需求分析 成绩管理系统功能设计2数据库设计数据库设计方法 概念结构设计 逻辑结构设计3系统实施数据库实现 系统编程 运行和维护4小结第2章 数据库系统设计将ER图转换为初始关系数据库模式 第16页/共33页1功能设计 需求分析 成绩管理系统功能设计2数据库

15、设计数据库设计方法 概念结构设计 逻辑结构设计3系统实施数据库实现 系统编程 运行和维护4小结第2章 数据库系统设计将ER图转换为初始关系数据库模式 例如：教研室与教师间存在1：N的联系，其ER图如所示：第17页/共33页“任职”联系转换为一个独立的关系模式 教师（姓名，性别，年龄，职称）教研室（编号，名称，主任）任职（编号，姓名，职务）“任职”联系与N端实体合并 教师（姓名，性别，年龄，职称，编号，职务）教研室（编号，名称，主任）1功能设计 需求分析 成绩管理系统功能设计2数据库设计数据库设计方法 概念结构设计 逻辑结构设计3系统实施数据库实现 系统编程 运行和维护4小结第2章 数据库系统设

16、计将ER图转换为初始关系数据库模式 第18页/共33页 一个M:N的联系，则将该联系转换为一个独立的关系模式，其属性为两端实体类型的键加上联系类型的属性，而关系的键为两端实体的键的组合。关系数据库的优缺点关系模型与非关系模型不同，它是建立在严格的数学概念的基础上的 1功能设计 需求分析 成绩管理系统功能设计2数据库设计数据库设计方法 概念结构设计 逻辑结构设计3系统实施数据库实现 系统编程 运行和维护4小结第2章 数据库系统设计将ER图转换为初始关系数据库模式 第19页/共33页1功能设计 需求分析 成绩管理系统功能设计2数据库设计数据库设计方法 概念结构设计 逻辑结构设计3系统实施数据库实现

17、 系统编程 运行和维护4小结第2章 数据库系统设计将ER图转换为初始关系数据库模式 例如：学生与课程间存在M：N的联系，其ER图如图所示：第20页/共33页转换为三个关系模式 学生（学号，姓名，性别，年龄）课程（编号，名称，学分）教学成绩（学号，编号，分数）1功能设计 需求分析 成绩管理系统功能设计2数据库设计数据库设计方法 概念结构设计 逻辑结构设计3系统实施数据库实现 系统编程 运行和维护4小结第2章 数据库系统设计将ER图转换为初始关系数据库模式 第21页/共33页对关系模式进行规范化处理 所谓关系的规范化，是指一个低一级范式的关系模式，通过投影运算，转化为更高级别范式的关系模式的集合的

18、过程。我们把满足不同程度要求的关系模式称为不同的范式。一范式（1NF）设R是一个关系模式，如果R的每一属性都是不可分离的数据项，则R是第一范式。二范式（2NF）如果关系模式R是一范式，且R中每一非主属性完全函数依赖于R的主属性，则R是第二范式。三范式（3NF）如果关系模式R是二范式，且它的任何一个非主属性都不传递函数依赖于任何属性，则称R是第三范式。一个规范化的关系不能只满足一范式或二范式的要求，至少应当满足三范式的要求。1功能设计 需求分析 成绩管理系统功能设计2数据库设计数据库设计方法 概念结构设计 逻辑结构设计3系统实施数据库实现 系统编程 运行和维护4小结第2章 数据库系统设计第22页

19、/共33页关系规范化的基本思想：逐步消除数据依赖中不合适的部分，使关系模式达到一定程度的分离，即“一事一地”的模式设计原则，使概念单一化，即让一个关系描述一个概念、一个实体或者实体间的一种关系。1功能设计 需求分析 成绩管理系统功能设计2数据库设计数据库设计方法 概念结构设计 逻辑结构设计3系统实施数据库实现 系统编程 运行和维护4小结第2章 数据库系统设计对关系模式进行规范化处理第23页/共33页代码(编号)设计 代码(编号)是一组有序的易于计算机和人识别与处理的符号，具有鉴别、分类、排序三种功能。本系统代码设计表见教材。1功能设计 需求分析 成绩管理系统功能设计2数据库设计数据库设计方法

20、概念结构设计 逻辑结构设计3系统实施数据库实现 系统编程 运行和维护4小结第2章 数据库系统设计第24页/共33页教学成绩管理系统逻辑结构设计 教学成绩管理信息系统数据库中各个表格的设计结果如教材表格所示。每个表格表示在数据库中的一个表。1功能设计 需求分析 成绩管理系统功能设计2数据库设计数据库设计方法 概念结构设计 逻辑结构设计3系统实施数据库实现 系统编程 运行和维护4小结第2章 数据库系统设计第25页/共33页3 系统实施 数据库应用系统开发在确定系统总体框架(系统功能)和系统基础(数据库设计，数据库概念设计)之后，接下来进行应用系统的实施工作，包括数据库实现(数据库物理设计与实现)、

21、系统编程(菜单设计、输入界面设计、输出报表设计)、系统调试与运行、系统维护与评价工作。1功能设计 需求分析 成绩管理系统功能设计2数据库设计数据库设计方法 概念结构设计 逻辑结构设计3系统实施数据库实现 系统编程 运行和维护4小结第2章 数据库系统设计第26页/共33页3.1 数据库实现 数据库实现即数据库物理设计与实现。数据库物理设计是利用已确定的逻辑结构以及数据库管理系统提供的方法、技术，以较优的存储结构、较好的数据存取路径、合理的数据存储位置以及存储分配，设计出一个高效的、可实现的物理数据库结构。1功能设计 需求分析 成绩管理系统功能设计2数据库设计数据库设计方法 概念结构设计 逻辑结构

22、设计3系统实施数据库实现 系统编程 运行和维护4小结第2章 数据库系统设计第27页/共33页3.2 系统编程 编程语言局域网应用(C/S-客户/服务器结构)：Visual Basic、Visual Foxpro、Power Builder、Delphi和VB.net等。互联网应用(B/S-浏览器/服务器结构)：ASP、ASP.NET、PHP、Java等。1功能设计 需求分析 成绩管理系统功能设计2数据库设计数据库设计方法 概念结构设计 逻辑结构设计3系统实施数据库实现 系统编程 运行和维护4小结第2章 数据库系统设计第28页/共33页3.2 系统编程功能菜单：菜单是指总体功能控制机制，通常称为

23、系统菜单。如VB中菜单设计器，有关内容在学习VB时，请同学们注意掌握菜单设计技能。输入界面：输入界面是指屏幕输入格式。如VB中表单设计器，有关内容在学习VB时，请同学们注意掌握表单设计技能。输出界面：输出界面是指查询屏幕显示与报表输出，特别是报表输出。数据处理：数据库的查询（select）语句具有较强的统计 汇总计算功能。1功能设计 需求分析 成绩管理系统功能设计2数据库设计数据库设计方法 概念结构设计 逻辑结构设计3系统实施数据库实现 系统编程 运行和维护4小结第2章 数据库系统设计第29页/共33页3.3 运行和维护 系统的运行和维护包括系统的调试、测试、试运行、运行、维护、评价。系统测试

24、是指加载实际数据对系统进行测试运行，测试系统的性能指标是否符合设计目标。系统运行标志着开发工作的基本完成和维护工作的开始，只要数据库系统存在，就要不断地对它进行维护和调整。数据库运行阶段的维护工作主要有：（1）维护数据库的安全性与完整性。检查系统的安全是否受到侵犯，及时调整授权和密码，数据备份，以便发生故障时及时恢复。（2）监测并改善数据库的运行性能。对数据库的存储空间状况和响应时间进行分析评价，结合用户反应确定改进措施，实施数据库再构造、再组织。（3）及时发现并改正运行中的系统错误和不足。根据用户的要求对数据库系统现有功能进行调整和扩充。1功能设计 需求分析 成绩管理系统功能设计2数据库设计

25、数据库设计方法 概念结构设计 逻辑结构设计3系统实施数据库实现 系统编程 运行和维护4小结第2章 数据库系统设计第30页/共33页小结本章主要介绍了数据库系统设计的主要过程和方法，即功能设计（需求分析、成绩管理系统功能设计），数据库设计（数据库设计方法、概念结构设计、逻辑结构设计）系统实施（数据库实现、系统编程、运行和维护）。读者应在学习第14和15章教学成绩管理信息系统实现时对本章内容做进一步的理解。1功能设计 需求分析 成绩管理系统功能设计2数据库设计数据库设计方法 概念结构设计 逻辑结构设计3系统实施数据库实现 系统编程 运行和维护4小结第2章 数据库系统设计第31页/共33页第2章 数据库系统设计第32页/共33页感谢您的观看。第33页/共33页