数据库设计概念 需求分析 概念结构设计 逻辑结构设计 数据库

数据库设计概念数据库设计概念 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 数据库的物理设计数据库的物理设计 数据库的实施和维护数据库的实施和维护 数据库设计数据库设计 第第6章章2024/7/291l l数据库设计是指对于一个给定的应用环境，构造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，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，满足各种用户的应用使之能够有效地存储数据，满足各种用户的应用需求信息要求和处理要求。需求信息要求和处理要求。l l在数据库领域内，常常把使用数据库的各类系统在数据库领域内，常常把使用数据库的各类系统统称为数据库应用系统。统称为数据库应用系统。6.1 6.1 数据库设计数据库设计概述概述2024/7/2926.1.1 6.1.1 数据库和信息系统数据库和信息系统6.1.2 6.1.2 数据库设计的特点数据库设计的特点6.1.3 6.1.3 数据库设计方法简述数据库设计方法简述6.1.4 6.1.4 数据库设计的根本步骤数据库设计的根本步骤2024/7/2936.1.1 6.1.1 数据库和信息系统数据库和信息系统l l数据库是信息系统的核心和根底数据库是信息系统的核心和根底l l把信息系统中大量的数据按一定的模型组织起来把信息系统中大量的数据按一定的模型组织起来l l提供存储、维护、检索数据的功能提供存储、维护、检索数据的功能l l使信息系统可以方便、及时、准确地从数据库中获使信息系统可以方便、及时、准确地从数据库中获得所需的信息得所需的信息l l数据库是信息系统的各个局部能否紧密地结合在一数据库是信息系统的各个局部能否紧密地结合在一起以及如何结合的关键所在起以及如何结合的关键所在l l数据库设计是信息系统开发和建设的重要组成局部数据库设计是信息系统开发和建设的重要组成局部2024/7/2946.1.2 6.1.2 数据库设计的特点数据库设计的特点l l数据库建设是硬件、软件和干件的结合数据库建设是硬件、软件和干件的结合数据库建设是硬件、软件和干件的结合数据库建设是硬件、软件和干件的结合l l三分技术，七分管理，十二分根底数据三分技术，七分管理，十二分根底数据三分技术，七分管理，十二分根底数据三分技术，七分管理，十二分根底数据l l技术与管理的界面称之为技术与管理的界面称之为技术与管理的界面称之为技术与管理的界面称之为“干件干件干件干件l l 数据库设计应该与应用系统设计相结合数据库设计应该与应用系统设计相结合数据库设计应该与应用系统设计相结合数据库设计应该与应用系统设计相结合l l结构数据设计：设计数据库框架或数据库结构结构数据设计：设计数据库框架或数据库结构结构数据设计：设计数据库框架或数据库结构结构数据设计：设计数据库框架或数据库结构l l行为处理设计：设计应用程序、事务处理等行为处理设计：设计应用程序、事务处理等行为处理设计：设计应用程序、事务处理等行为处理设计：设计应用程序、事务处理等n n结构和行为别离的设计结构和行为别离的设计结构和行为别离的设计结构和行为别离的设计n n传统的软件工程无视对应用中数据语义的分析和抽象，传统的软件工程无视对应用中数据语义的分析和抽象，传统的软件工程无视对应用中数据语义的分析和抽象，传统的软件工程无视对应用中数据语义的分析和抽象，只要有可能就尽量推迟数据结构设计的决策只要有可能就尽量推迟数据结构设计的决策只要有可能就尽量推迟数据结构设计的决策只要有可能就尽量推迟数据结构设计的决策n n早期的数据库设计致力于数据模型和建模方法研究，无早期的数据库设计致力于数据模型和建模方法研究，无早期的数据库设计致力于数据模型和建模方法研究，无早期的数据库设计致力于数据模型和建模方法研究，无视了对行为的设计视了对行为的设计视了对行为的设计视了对行为的设计2024/7/296现实世界现实世界概念模型设计概念模型设计子模式设计子模式设计物理数据库设计物理数据库设计逻辑数据库设计逻辑数据库设计建立数据库建立数据库数据分析数据分析功能分析功能分析功能模型功能模型功能说明功能说明事务设计事务设计程序说明程序说明应用程序设计应用程序设计程序编码调试程序编码调试图图6.1 6.1 结构和行为别离的设计结构和行为别离的设计2024/7/2976.1.3 6.1.3 数据库设计方法简述数据库设计方法简述l l手工试凑法手工试凑法手工试凑法手工试凑法l l设计质量与设计人员的经验和水平有直接关系设计质量与设计人员的经验和水平有直接关系设计质量与设计人员的经验和水平有直接关系设计质量与设计人员的经验和水平有直接关系l l缺乏科学理论和工程方法的支持，工程的质量难以保证缺乏科学理论和工程方法的支持，工程的质量难以保证缺乏科学理论和工程方法的支持，工程的质量难以保证缺乏科学理论和工程方法的支持，工程的质量难以保证l l数据库运行一段时间后常常又不同程度地发现各种问题，数据库运行一段时间后常常又不同程度地发现各种问题，数据库运行一段时间后常常又不同程度地发现各种问题，数据库运行一段时间后常常又不同程度地发现各种问题，增加了维护代价增加了维护代价增加了维护代价增加了维护代价l l标准设计法标准设计法标准设计法标准设计法l l手工设计方法手工设计方法手工设计方法手工设计方法l l根本思想：过程迭代和逐步求精根本思想：过程迭代和逐步求精根本思想：过程迭代和逐步求精根本思想：过程迭代和逐步求精2024/7/298l 新奥尔良新奥尔良New OrleansNew Orleans方法方法l 将数据库设计分为四个阶段将数据库设计分为四个阶段l 需求分析需求分析 概念设计概念设计l 逻辑设计逻辑设计 物理设计物理设计l 方法方法l 将数据库设计分为五个步骤将数据库设计分为五个步骤l 方法方法l 把数据库设计当成一步接一步的过程把数据库设计当成一步接一步的过程标准设计法中的典型方法标准设计法中的典型方法p 计算机辅助设计计算机辅助设计 ORACLE Designer 2000 ORACLE Designer 2000 SYBASE SYBASE PowerDesignerPowerDesigner分析用户要求分析用户要求设计实现设计实现信息分析和定义信息分析和定义物理数据库设计物理数据库设计2024/7/2996.1.4 6.1.4 数据库设计的根本步骤数据库设计的根本步骤数据库设计是一项涉及多学科的综合性技术，是一项庞大的工程工程。数据库设计是一项涉及多学科的综合性技术，是一项庞大的工程工程。需求分析阶段需求分析阶段 2.2.概念结构设计阶段概念结构设计阶段 数据库物理设计阶段数据库物理设计阶段 数据库实施阶段数据库实施阶段 数据库运行和维护阶段数据库运行和维护阶段 逻辑结构设计阶段逻辑结构设计阶段2024/7/29101.1.1.1.数据库分析设计人员数据库分析设计人员数据库分析设计人员数据库分析设计人员数据库设计的核心人员数据库设计的核心人员数据库设计的核心人员数据库设计的核心人员自始至终参与数据库设计自始至终参与数据库设计自始至终参与数据库设计自始至终参与数据库设计其水平决定了数据库系统的质量其水平决定了数据库系统的质量其水平决定了数据库系统的质量其水平决定了数据库系统的质量数据库设计的准备工作：选定参加设计的人员数据库设计的准备工作：选定参加设计的人员2.2.2.2.用户用户用户用户在数据库设计中也是举足轻重的在数据库设计中也是举足轻重的在数据库设计中也是举足轻重的在数据库设计中也是举足轻重的主要参加需求分析和数据库的运行维护主要参加需求分析和数据库的运行维护主要参加需求分析和数据库的运行维护主要参加需求分析和数据库的运行维护用户积极参与可加速数据库设计，提高数据库设计的质量用户积极参与可加速数据库设计，提高数据库设计的质量用户积极参与可加速数据库设计，提高数据库设计的质量用户积极参与可加速数据库设计，提高数据库设计的质量3.3.3.3.程序员程序员程序员程序员在系统实施阶段参与进来，负责编制程序在系统实施阶段参与进来，负责编制程序在系统实施阶段参与进来，负责编制程序在系统实施阶段参与进来，负责编制程序4.4.4.4.操作员操作员操作员操作员在系统实施阶段参与进来，准备软硬件环境在系统实施阶段参与进来，准备软硬件环境在系统实施阶段参与进来，准备软硬件环境在系统实施阶段参与进来，准备软硬件环境2024/7/2911 需求分析阶段需求分析阶段 p 准确了解与分析用户需求包括数据与处理，是整个设计准确了解与分析用户需求包括数据与处理，是整个设计p 过程的根底，是最困难、最消耗时间的一步。过程的根底，是最困难、最消耗时间的一步。p 用户需求的收集和分析，结果得到用户需求的收集和分析，结果得到数据字典描述的数据需求数据字典描述的数据需求 和和数据流图描述的处理需求数据流图描述的处理需求。2.2.概念结构设计阶段概念结构设计阶段p 整个数据库设计的整个数据库设计的关键关键，通过对用户需求进行综合、归纳与，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抽象，形成一个独立于具体DBMSDBMS的的概念模型概念模型，可以用可以用E-RE-R图图 表示。表示。2024/7/2912 逻辑结构设计阶段逻辑结构设计阶段p 将概念结构转换为某个将概念结构转换为某个DBMSDBMS所支持的数据模型例如关系所支持的数据模型例如关系模型，并对其进行优化。模型，并对其进行优化。数据库物理设计阶段数据库物理设计阶段 p 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p 存储结构、存取方法，形成内模式。存储结构、存取方法，形成内模式。首先将首先将E-RE-R图转换成具体的数据库产品支持的数据模型，形成图转换成具体的数据库产品支持的数据模型，形成 数据库逻辑模式；数据库逻辑模式；然后根据用户处理的要求、平安性的考虑，在根本表的根底然后根据用户处理的要求、平安性的考虑，在根本表的根底 上再建立必要的视图上再建立必要的视图(View)(View)，形成数据的外模式。，形成数据的外模式。2024/7/2913 数据库实施阶段数据库实施阶段 p 运用运用DBMSDBMS提供的数据语言例如提供的数据语言例如SQLSQL及其宿主语言例如及其宿主语言例如p C C，根据逻辑设计和物理设计的结果：，根据逻辑设计和物理设计的结果：p 建立数据库建立数据库 编制、调试应用程序编制、调试应用程序p 组织数据入库组织数据入库 进行试运行进行试运行 数据库运行和维护阶段数据库运行和维护阶段 p 数据库应用系统经过试运行后即可数据库应用系统经过试运行后即可投入正式运行投入正式运行。p 在数据库系统运行过程中必须不断地对其进行在数据库系统运行过程中必须不断地对其进行评价、调评价、调整与修改整与修改。设计一个完善的数据库应用系统往往是上述六个阶设计一个完善的数据库应用系统往往是上述六个阶段的段的不断反复不断反复。2024/7/2914设设计计阶段阶段 设设 计计 描描 述述数数 据据处处 理理需需求求分析分析数数据据字字典典、全全系系统统中中数数据据项项、数据流、数据存储的描述数据流、数据存储的描述数数据据流流图图和和判判定定表表（判判定定树树）、数据字典中处理过程的描述数据字典中处理过程的描述 概念模型（概念模型（E-RE-R图）图）数据字典数据字典 系统说明书包括：系统说明书包括：新系统要求、方案和概图新系统要求、方案和概图 反映新系统信息流的数据流图反映新系统信息流的数据流图 某种数据模型某种数据模型 关系关系 非关系非关系系统结构图系统结构图（模块结构）（模块结构）存储安排存储安排方法选择方法选择存取路径建立存取路径建立模块设计模块设计IPOIPO表表实施实施阶段阶段编写模式编写模式装入数据装入数据数据库试运行数据库试运行程序编码、程序编码、编译联结、编译联结、测试测试运运 行行、维护维护 性能监测、转储性能监测、转储/恢复恢复 数据库重组和重构数据库重组和重构新新旧旧系系统统转转换换、运运行行、维维护护（修修正性、适应性、改善性维护）正性、适应性、改善性维护）概念概念结构结构设计设计逻辑逻辑结构结构设计设计物理物理设计设计 分区分区1 1 分区分区2 2Main()Main()ififthenthenendendCreatCreatLoadLoadIPOIPO表表输入：输入：输出：输出：处理：处理：2024/7/29166.2 6.2 需求分析需求分析l l需求分析就是分析用户的需要与要求需求分析就是分析用户的需要与要求pp 需求分析是设计数据库的需求分析是设计数据库的需求分析是设计数据库的需求分析是设计数据库的起点起点起点起点。pp 需需需需求求求求分分分分析析析析的的的的结结结结果果果果是是是是否否否否准准准准确确确确地地地地反反反反映映映映了了了了用用用用户户户户的的的的实实实实际际际际要要要要求求求求，将将将将直直直直接接接接影影影影响响响响到到到到后后后后面面面面各各各各个个个个阶阶阶阶段段段段的的的的设设设设计计计计，并并并并影影影影响响响响到到到到设计结果是否合理和实用。设计结果是否合理和实用。设计结果是否合理和实用。设计结果是否合理和实用。2024/7/29176.2.1 6.2.1 需求分析的任务需求分析的任务6.2.2 6.2.2 需求分析的方法需求分析的方法6.2.3 6.2.3 数据字典数据字典2024/7/29186.2.1 6.2.1 需求分析的任务需求分析的任务需需求求分分析析任任务务pp通过详细调查现实世界要处理的对象组织、部门、通过详细调查现实世界要处理的对象组织、部门、通过详细调查现实世界要处理的对象组织、部门、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企业等，充分了解原系统手工系统或计算机系统企业等，充分了解原系统手工系统或计算机系统企业等，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。工作概况，明确用户的各种需求。工作概况，明确用户的各种需求。工作概况，明确用户的各种需求。pp在此根底上确定新系统的功能。新系统必须充分考虑在此根底上确定新系统的功能。新系统必须充分考虑在此根底上确定新系统的功能。新系统必须充分考虑在此根底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今后可能的扩充和改变，不能仅仅按当前应用需求来今后可能的扩充和改变，不能仅仅按当前应用需求来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。设计数据库。设计数据库。设计数据库。2024/7/2919需需求求分分析析的的重重点点l l需求分析的重点是调查、收集与分析用户在数据管理需求分析的重点是调查、收集与分析用户在数据管理需求分析的重点是调查、收集与分析用户在数据管理需求分析的重点是调查、收集与分析用户在数据管理中的信息要求、处理要求、平安性与完整性要求。中的信息要求、处理要求、平安性与完整性要求。中的信息要求、处理要求、平安性与完整性要求。中的信息要求、处理要求、平安性与完整性要求。l l信息要求信息要求信息要求信息要求l l用户需要从数据库中获得信息的内容与性质用户需要从数据库中获得信息的内容与性质用户需要从数据库中获得信息的内容与性质用户需要从数据库中获得信息的内容与性质l l由用户的信息要求可以导出数据要求，即在数据库中由用户的信息要求可以导出数据要求，即在数据库中由用户的信息要求可以导出数据要求，即在数据库中由用户的信息要求可以导出数据要求，即在数据库中需要存储哪些数据需要存储哪些数据需要存储哪些数据需要存储哪些数据l l处理要求处理要求处理要求处理要求l l对处理功能的要求对处理功能的要求对处理功能的要求对处理功能的要求l l对处理的响应时间的要求对处理的响应时间的要求对处理的响应时间的要求对处理的响应时间的要求l l对处理方式的要求对处理方式的要求对处理方式的要求对处理方式的要求(批处理批处理批处理批处理/联机处理联机处理联机处理联机处理)l l新系统的功能必须能够满足用户的信息要求、处理要新系统的功能必须能够满足用户的信息要求、处理要新系统的功能必须能够满足用户的信息要求、处理要新系统的功能必须能够满足用户的信息要求、处理要求、平安性与完整性要求。求、平安性与完整性要求。求、平安性与完整性要求。求、平安性与完整性要求。2024/7/2920需需求求分分析析的的难难点点l l用户缺少计算机知识用户缺少计算机知识用户缺少计算机知识用户缺少计算机知识，开始时无法确定计算机究竟能为，开始时无法确定计算机究竟能为，开始时无法确定计算机究竟能为，开始时无法确定计算机究竟能为自己做什么，不能做什么，因此无法一下子准确地表达自己做什么，不能做什么，因此无法一下子准确地表达自己做什么，不能做什么，因此无法一下子准确地表达自己做什么，不能做什么，因此无法一下子准确地表达自己的需求，他们所提出的需求往往不断地变化。自己的需求，他们所提出的需求往往不断地变化。自己的需求，他们所提出的需求往往不断地变化。自己的需求，他们所提出的需求往往不断地变化。l l设计人员缺少用户的专业知识设计人员缺少用户的专业知识设计人员缺少用户的专业知识设计人员缺少用户的专业知识，不易理解用户的真正需，不易理解用户的真正需，不易理解用户的真正需，不易理解用户的真正需求，甚至误解用户的需求。求，甚至误解用户的需求。求，甚至误解用户的需求。求，甚至误解用户的需求。l l新的硬件、软件技术的出现也会使新的硬件、软件技术的出现也会使新的硬件、软件技术的出现也会使新的硬件、软件技术的出现也会使用户需求发生变化用户需求发生变化用户需求发生变化用户需求发生变化。pp设计人员必须采用有效的方法，与用户不断深入地进设计人员必须采用有效的方法，与用户不断深入地进设计人员必须采用有效的方法，与用户不断深入地进设计人员必须采用有效的方法，与用户不断深入地进行交流，才能逐步得以确定用户的实际需求。行交流，才能逐步得以确定用户的实际需求。行交流，才能逐步得以确定用户的实际需求。行交流，才能逐步得以确定用户的实际需求。解解决决方方法法2024/7/29216.2.2 6.2.2 需求分析的方法需求分析的方法l l调查清楚用户的实际需求并进行初步分析调查清楚用户的实际需求并进行初步分析调查清楚用户的实际需求并进行初步分析调查清楚用户的实际需求并进行初步分析l l与用户达成共识与用户达成共识与用户达成共识与用户达成共识l l进一步分析与表达用户需求进一步分析与表达用户需求进一步分析与表达用户需求进一步分析与表达用户需求2024/7/2922调查用户需求分析的具体步骤调查用户需求分析的具体步骤(1)(1)调查组织机构情况调查组织机构情况调查组织机构情况调查组织机构情况pp 组织部门的组成情况组织部门的组成情况组织部门的组成情况组织部门的组成情况pp 各部门的职责等各部门的职责等各部门的职责等各部门的职责等 调查各部门的业务活动情况调查各部门的业务活动情况调查各部门的业务活动情况调查各部门的业务活动情况(调查重点之一调查重点之一调查重点之一调查重点之一)。pp 各个部门输入和使用什么数据各个部门输入和使用什么数据各个部门输入和使用什么数据各个部门输入和使用什么数据pp 如何加工处理这些数据如何加工处理这些数据如何加工处理这些数据如何加工处理这些数据pp 输出什么信息输出什么信息输出什么信息输出什么信息pp 输出到什么部门输出到什么部门输出到什么部门输出到什么部门pp 输出结果的格式是什么输出结果的格式是什么输出结果的格式是什么输出结果的格式是什么2024/7/2923 在熟悉业务活动的根底上，协助用户明确对新系统的各在熟悉业务活动的根底上，协助用户明确对新系统的各在熟悉业务活动的根底上，协助用户明确对新系统的各在熟悉业务活动的根底上，协助用户明确对新系统的各种要求调查重点之二。种要求调查重点之二。种要求调查重点之二。种要求调查重点之二。信息要求信息要求信息要求信息要求 处理要求处理要求处理要求处理要求 完全性与完整性要求完全性与完整性要求完全性与完整性要求完全性与完整性要求调查用户需求分析的具体步骤调查用户需求分析的具体步骤(2)(2)对前面调查的结果进行初步分析，确定新系统的边界。对前面调查的结果进行初步分析，确定新系统的边界。对前面调查的结果进行初步分析，确定新系统的边界。对前面调查的结果进行初步分析，确定新系统的边界。pp 确定哪些功能由计算机完成或将来准备让计算机完成确定哪些功能由计算机完成或将来准备让计算机完成确定哪些功能由计算机完成或将来准备让计算机完成确定哪些功能由计算机完成或将来准备让计算机完成pp 确定哪些活动由人工完成确定哪些活动由人工完成确定哪些活动由人工完成确定哪些活动由人工完成由计算机完成的功能就是新系统应该实现的功能。由计算机完成的功能就是新系统应该实现的功能。2024/7/2924常用的调查方法常用的调查方法l l跟班作业跟班作业跟班作业跟班作业l l通过亲身参加业务工作了解业务活动的情况通过亲身参加业务工作了解业务活动的情况通过亲身参加业务工作了解业务活动的情况通过亲身参加业务工作了解业务活动的情况l l能比较准确地理解用户的需求，但比较耗时能比较准确地理解用户的需求，但比较耗时能比较准确地理解用户的需求，但比较耗时能比较准确地理解用户的需求，但比较耗时l l开调查会开调查会开调查会开调查会l l通过与用户座谈来了解业务活动情况及用户需求通过与用户座谈来了解业务活动情况及用户需求通过与用户座谈来了解业务活动情况及用户需求通过与用户座谈来了解业务活动情况及用户需求l l请专人介绍请专人介绍请专人介绍请专人介绍l l询问询问询问询问l l对某些调查中的问题，可以找专人询问对某些调查中的问题，可以找专人询问对某些调查中的问题，可以找专人询问对某些调查中的问题，可以找专人询问l l设计调查表请用户填写设计调查表请用户填写设计调查表请用户填写设计调查表请用户填写l l如果调查表设计合理，那么很有效，且易于为用户接受如果调查表设计合理，那么很有效，且易于为用户接受如果调查表设计合理，那么很有效，且易于为用户接受如果调查表设计合理，那么很有效，且易于为用户接受l l查阅记录查阅记录查阅记录查阅记录l l查阅与原系统有关的数据记录查阅与原系统有关的数据记录查阅与原系统有关的数据记录查阅与原系统有关的数据记录2024/7/2925进一步分析与表达用户需求进一步分析与表达用户需求l l常用方法常用方法常用方法常用方法l l自顶向下的结构化分析方法自顶向下的结构化分析方法自顶向下的结构化分析方法自顶向下的结构化分析方法Structured AnalysisStructured AnalysisStructured AnalysisStructured Analysis，简，简，简，简称称称称SASASASA方法方法方法方法l lSASASASA方法从最上层的系统组织机构入手，采用逐层分解的方法从最上层的系统组织机构入手，采用逐层分解的方法从最上层的系统组织机构入手，采用逐层分解的方法从最上层的系统组织机构入手，采用逐层分解的方式分析系统，并用数据流图方式分析系统，并用数据流图方式分析系统，并用数据流图方式分析系统，并用数据流图(DFD)(DFD)(DFD)(DFD)和数据字典和数据字典和数据字典和数据字典(DD)(DD)(DD)(DD)描述描述描述描述系统。系统。系统。系统。2024/7/29261 1 1 1首先把任何一个系统都抽象为：首先把任何一个系统都抽象为：首先把任何一个系统都抽象为：首先把任何一个系统都抽象为：信息要求信息要求处理要求处理要求数据流数据流数据流数据流数据存储数据存储数据来源数据来源处理处理数据输出数据输出2024/7/29272 2 2 2分解处理功能和数据分解处理功能和数据分解处理功能和数据分解处理功能和数据1 1 1 1分解处理功能分解处理功能分解处理功能分解处理功能将处理功能的具体内容分解为假设干子功能，再将每个子功将处理功能的具体内容分解为假设干子功能，再将每个子功将处理功能的具体内容分解为假设干子功能，再将每个子功将处理功能的具体内容分解为假设干子功能，再将每个子功能继续分解，直到把系统的工作过程表达清楚为止。能继续分解，直到把系统的工作过程表达清楚为止。能继续分解，直到把系统的工作过程表达清楚为止。能继续分解，直到把系统的工作过程表达清楚为止。2 2 2 2分解数据分解数据分解数据分解数据在处理功能逐步分解的同时，其所用的数据也逐级分解，形在处理功能逐步分解的同时，其所用的数据也逐级分解，形在处理功能逐步分解的同时，其所用的数据也逐级分解，形在处理功能逐步分解的同时，其所用的数据也逐级分解，形成假设干层次的数据流图成假设干层次的数据流图成假设干层次的数据流图成假设干层次的数据流图 数据流图表达了数据和处理过程的关系数据流图表达了数据和处理过程的关系数据流图表达了数据和处理过程的关系数据流图表达了数据和处理过程的关系3 3 3 3表达方法表达方法表达方法表达方法 处理过程：用判定表或判定树来描述处理过程：用判定表或判定树来描述处理过程：用判定表或判定树来描述处理过程：用判定表或判定树来描述 数据：用数据字典来描述数据：用数据字典来描述数据：用数据字典来描述数据：用数据字典来描述3 3 3 3将分析结果再次提交给用户，征得用户的认可。将分析结果再次提交给用户，征得用户的认可。将分析结果再次提交给用户，征得用户的认可。将分析结果再次提交给用户，征得用户的认可。2024/7/2928图书借阅管图书借阅管理系统理系统1 1学学 生生 数数 据据图图 书书 数数 据据图图 书书 库库 存存 数数 据据自顶向下方法举例自顶向下方法举例2024/7/2929借书处理系统1.1学生数据借书信息还书处理系统1.2还书信息图 书 库 存 数 据数据流图数据流图2024/7/2930细化的数据流图细化的数据流图学学 生生 数数 据据数数 据据 报报 告告出出 图图 书书变变 更更 库库 存存 量量借出借出 图书图书学生数据学生数据非非 法法 学学 生生数数 据据 报报 告告学生数据学生数据借书信息借书信息借借 书书数数 据据检检 查查1.1.21.1.2还书信息还书信息图书库图书库存量检存量检查查1.2.11.2.1修改库存修改库存状状 态态（入）（入）1.1.31.1.3现现 有有 库库 存存数数 据据变更库存量数据变更库存量数据插插 入入 借借数数 据据空空 缺缺 图图 书书现现 有有 库库 存存 数数 据据借借 出出 图图 书书 数数 据据数数 据据删除删除 /修改修改数据数据修改库存修改库存状状 态态（出）（出）1.2.21.2.2借借 出出 图图书书 数数 据据处处 罚罚 数数据据 报报 告告学学 生生 数数据据 检检 查查1.1.11.1.1借借 出出 图图 书书 数数 据据图图 书书 库库 存存 数数 据据2024/7/2931实例：假设我们要开发一个学校管理系统。实例：假设我们要开发一个学校管理系统。实例：假设我们要开发一个学校管理系统。实例：假设我们要开发一个学校管理系统。1 1 1 1经过可行性分析和初步需求调查，抽象出该系统最高层数经过可行性分析和初步需求调查，抽象出该系统最高层数经过可行性分析和初步需求调查，抽象出该系统最高层数经过可行性分析和初步需求调查，抽象出该系统最高层数据流图，该系统由据流图，该系统由据流图，该系统由据流图，该系统由教师管理子系统教师管理子系统教师管理子系统教师管理子系统、学生管理子系统学生管理子系统学生管理子系统学生管理子系统、后后后后勤管理子系统勤管理子系统勤管理子系统勤管理子系统组成，每个子系统分别配备一个开发小组。组成，每个子系统分别配备一个开发小组。组成，每个子系统分别配备一个开发小组。组成，每个子系统分别配备一个开发小组。2 2 2 2进一步细化各个子系统。进一步细化各个子系统。进一步细化各个子系统。进一步细化各个子系统。其中学生管理子系统开发小组通过进行进一步的需求调查，其中学生管理子系统开发小组通过进行进一步的需求调查，其中学生管理子系统开发小组通过进行进一步的需求调查，其中学生管理子系统开发小组通过进行进一步的需求调查，明确了该子系统的主要功能是进行明确了该子系统的主要功能是进行明确了该子系统的主要功能是进行明确了该子系统的主要功能是进行学籍管理学籍管理学籍管理学籍管理和和和和课程管理课程管理课程管理课程管理，包括学生报到、入学、毕业的管理，学生上课情况的管理。包括学生报到、入学、毕业的管理，学生上课情况的管理。包括学生报到、入学、毕业的管理，学生上课情况的管理。包括学生报到、入学、毕业的管理，学生上课情况的管理。通过详细的信息流程分析和数据收集后，生成该子系统的通过详细的信息流程分析和数据收集后，生成该子系统的通过详细的信息流程分析和数据收集后，生成该子系统的通过详细的信息流程分析和数据收集后，生成该子系统的数据流图。数据流图。数据流图。数据流图。需求分析举例需求分析举例2024/7/29326.2.3 6.2.3 数据字典数据字典 数据流图表达了数据和处理过程的关系。系统中的数据那么借数据流图表达了数据和处理过程的关系。系统中的数据那么借助数据字典助数据字典Data DictionaryData Dictionary来描述。来描述。l l数据字典的内容数据字典的内容数据字典的内容数据字典的内容l l数据项数据项数据项数据项l l数据结构数据结构数据结构数据结构l l数据流数据流数据流数据流l l数据存储数据存储数据存储数据存储l l处理过程处理过程处理过程处理过程l l 数据项是数据的最小组成单位数据项是数据的最小组成单位数据项是数据的最小组成单位数据项是数据的最小组成单位l l 假设干个数据项可以组成一个数据结构假设干个数据项可以组成一个数据结构假设干个数据项可以组成一个数据结构假设干个数据项可以组成一个数据结构l l 数据字典通过对数据项和数据结构的定义来描述数据流、数据字典通过对数据项和数据结构的定义来描述数据流、数据字典通过对数据项和数据结构的定义来描述数据流、数据字典通过对数据项和数据结构的定义来描述数据流、l l 数据存储的逻辑内容。数据存储的逻辑内容。数据存储的逻辑内容。数据存储的逻辑内容。2024/7/2933 1.1.数据项数据项 l l 数据项是不可再分的数据单位数据项是不可再分的数据单位数据项是不可再分的数据单位数据项是不可再分的数据单位l l 对数据项的描述对数据项的描述对数据项的描述对数据项的描述 数据项描述数据项名，数据项含义说明，别名，数据项描述数据项名，数据项含义说明，别名，数据项描述数据项名，数据项含义说明，别名，数据项描述数据项名，数据项含义说明，别名，数据类型，长度，取值范围，取值含数据类型，长度，取值范围，取值含数据类型，长度，取值范围，取值含数据类型，长度，取值范围，取值含 义，与其他数据项的逻辑关系义，与其他数据项的逻辑关系义，与其他数据项的逻辑关系义，与其他数据项的逻辑关系pp 取值范围、与其他数据项的逻辑关系定义了数据的完整取值范围、与其他数据项的逻辑关系定义了数据的完整取值范围、与其他数据项的逻辑关系定义了数据的完整取值范围、与其他数据项的逻辑关系定义了数据的完整性约束条件，是设计数据检验功能的依据。性约束条件，是设计数据检验功能的依据。性约束条件，是设计数据检验功能的依据。性约束条件，是设计数据检验功能的依据。2024/7/2934 2.2.数据结构数据结构 l l 数据结构反映了数据之间的组合关系。数据结构反映了数据之间的组合关系。数据结构反映了数据之间的组合关系。数据结构反映了数据之间的组合关系。l l 一个数据结构可以由假设干个数据项组成，也可以由一个数据结构可以由假设干个数据项组成，也可以由一个数据结构可以由假设干个数据项组成，也可以由一个数据结构可以由假设干个数据项组成，也可以由假设干个数据结构组成，或由假设干个数据项和数据假设干个数据结构组成，或由假设干个数据项和数据假设干个数据结构组成，或由假设干个数据项和数据假设干个数据结构组成，或由假设干个数据项和数据结构混合组成。结构混合组成。结构混合组成。结构混合组成。l l 对数据结构的描述对数据结构的描述对数据结构的描述对数据结构的描述l l 数据结构描述数据结构名，含义说明，数据结构描述数据结构名，含义说明，数据结构描述数据结构名，含义说明，数据结构描述数据结构名，含义说明，l l 组成组成组成组成:数据项或数据结构数据项或数据结构数据项或数据结构数据项或数据结构2024/7/2935 3.3.数据流数据流 l l 数据流是数据结构在系统内传输的路径。数据流是数据结构在系统内传输的路径。数据流是数据结构在系统内传输的路径。数据流是数据结构在系统内传输的路径。l l 对数据流的描述对数据流的描述对数据流的描述对数据流的描述l l 数据流描述数据流名，说明，数据流来源，数据流描述数据流名，说明，数据流来源，数据流描述数据流名，说明，数据流来源，数据流描述数据流名，说明，数据流来源，l l 数据流去向，组成数据流去向，组成数据流去向，组成数据流去向，组成:数据结构，数据结构，数据结构，数据结构，l l 平均流量，顶峰期流量平均流量，顶峰期流量平均流量，顶峰期流量平均流量，顶峰期流量l l 数据流来源是说明该数据流来自哪个过程数据流来源是说明该数据流来自哪个过程数据流来源是说明该数据流来自哪个过程数据流来源是说明该数据流来自哪个过程l l 数据流去向是说明该数据流将到哪个过程去数据流去向是说明该数据流将到哪个过程去数据流去向是说明该数据流将到哪个过程去数据流去向是说明该数据流将到哪个过程去l l 平均流量是指在单位时间每天、每周、每月等里的平均流量是指在单位时间每天、每周、每月等里的平均流量是指在单位时间每天、每周、每月等里的平均流量是指在单位时间每天、每周、每月等里的传输次数传输次数传输次数传输次数l l 顶峰期流量那么是指在顶峰时期的数据流量顶峰期流量那么是指在顶峰时期的数据流量顶峰期流量那么是指在顶峰时期的数据流量顶峰期流量那么是指在顶峰时期的数据流量2024/7/2936 4.4.数据存储数据存储 l l数据存储是数据结构停留或保存的地方，也是数据流的来数据存储是数据结构停留或保存的地方，也是数据流的来数据存储是数据结构停留或保存的地方，也是数据流的来数据存储是数据结构停留或保存的地方，也是数据流的来源和去向之一。源和去向之一。源和去向之一。源和去向之一。l l对数据存储的描述对数据存储的描述对数据存储的描述对数据存储的描述l l数据存储描述数据存储名，说明，编号，数据存储描述数据存储名，说明，编号，数据存储描述数据存储名，说明，编号，数据存储描述数据存储名，说明，编号，l l 流入的数据流流入的数据流流入的数据流流入的数据流 ，流出的数据流，流出的数据流，流出的数据流，流出的数据流 ，l l 组成组成组成组成:数据结构，数据量，存取方式数据结构，数据量，存取方式数据结构，数据量，存取方式数据结构，数据量，存取方式l l 流入的数据流：指出数据来源流入的数据流：指出数据来源流入的数据流：指出数据来源流入的数据流：指出数据来源l l 流出的数据流：指出数据去向流出的数据流：指出数据去向流出的数据流：指出数据去向流出的数据流：指出数据去向l l 数据量：每次存取多少数据，每天或每小时、每周等数据量：每次存取多少数据，每天或每小时、每周等数据量：每次存取多少数据，每天或每小时、每周等数据量：每次存取多少数据，每天或每小时、每周等存取几次等信息存取几次等信息存取几次等信息存取几次等信息l l 存取方法：批处理存取方法：批处理存取方法：批处理存取方法：批处理/联机处理；检索联机处理；检索联机处理；检索联机处理；检索/更新；顺序检索更新；顺序检索更新；顺序检索更新；顺序检索 /随机检索随机检索随机检索随机检索2024/7/2937 5.5.处理过程处理过程 l l处理过程的具体处理逻辑一般用判定表或判定树来描述。数处理过程的具体处理逻辑一般用判定表或判定树来描述。数处理过程的具体处理逻辑一般用判定表或判定树来描述。数处理过程的具体处理逻辑一般用判定表或判定树来描述。数据字典中只需要描述处理过程的说明性信息据字典中只需要描述处理过程的说明性信息据字典中只需要描述处理过程的说明性信息据字典中只需要描述处理过程的说明性信息l l处理过程说明性信息的描述处理过程说明性信息的描述处理过程说明性信息的描述处理过程说明性信息的描述处理过程描述处理过程名，说明，输入处理过程描述处理过程名，说明，输入处理过程描述处理过程名，说明，输入处理过程描述处理过程名，说明，输入:数据流，数据流，数据流，数据流，输出输出输出输出:数据流，处理数据流，处理数据流，处理数据流，处理:简要说明简要说明简要说明简要说明pp简要说明：主要说明该处理过程的功能及处理要求简要说明：主要说明该处理过程的功能及处理要求简要说明：主要说明该处理过程的功能及处理要求简要说明：主要说明该处理过程的功能及处理要求pp功能：该处理过程用来做什么功能：该处理过程用来做什么功能：该处理过程用来做什么功能：该处理过程用来做什么pp处理要求：处理频度要求如单位时间里处理多少事务，处理要求：处理频度要求如单位时间里处理多少事务，处理要求：处理频度要求如单位时间里处理多少事务，处理要求：处理频度要求如单位时间里处理多少事务，多少数据量；响应时间要求等多少数据量；响应时间要求等多少数据量；响应时间要求等多少数据量；响应时间要求等pp处理要求是后面物理设计的输入及性能评价的标准处理要求是后面物理设计的输入及性能评价的标准处理要求是后面物理设计的输入及性能评价的标准处理要求是后面物理设计的输入及性能评价的标准2024/7/29382024/7/2939“学号数据项学号数据项 ：数据项：学号数据项：学号 含义说明：唯一标识每个学含义说明：唯一标识每个学生生 别名：学生编号别名：学生编号 类型：字符型类型：字符型 长度：长度：8 8 取值范围：取值范围：0000000000000000至至 99999999 99999999 取值含义：前两位标别该学取值含义：前两位标别该学生生 所在年级，后六位按顺所在年级，后六位按顺序序 编号与其他数据项的逻编号与其他数据项的逻辑辑 关系：关系：“学生学生 数据结构数据结构 ：数据结构：学生数据结构：学生 含义说明：是学籍管理子系统含义说明：是学籍管理子系统的的 体数据结构，定义了一个体数据结构，定义了一个学学 生的有关信息生的有关信息 组组 成：成：学号，姓名，性别，学号，姓名，性别，年龄，所在系，年年龄，所在系，年级级 例：学生学籍管理子系统的数据字典。例：学生学籍管理子系统的数据字典。2024/7/2940数据流数据流“体检结果体检结果 ：数据流：体检结果数据流：体检结果 说说 明：明：学生参加体格检学生参加体格检查查 的最终结果的最终结果 数据流来源：体检数据流来源：体检 数据流去向：批准数据流去向：批准 组组 成：成：平均流量：平均流量：顶峰期流量：顶峰期流量：数据存储数据存储“学生登记表学生登记表 ：数据存储：学生登记表数据存储：学生登记表 说明：记录学生的根本情说明：记录学生的根本情况况 流入数据流：流入数据流：流出数据流：流出数据流：组成：组成：数据量：每年数据量：每年30003000张张 存取方式：随机存取存取方式：随机存取 2024/7/2941处理过程处理过程“分配宿舍分配宿舍 ：处理过程：分配宿舍处理过程：分配宿舍 说说 明：明：为所有新生分配学生宿舍为所有新生分配学生宿舍 输输 入：学生，宿舍，入：学生，宿舍，输输 出：宿舍安排出：宿舍安排 处处 理：理：在新生报到后，为所有新生分配学生宿舍。在新生报到后，为所有新生分配学生宿舍。要求同一间宿舍只能安排同一性别的学生，要求同一间宿舍只能安排同一性别的学生，同一个学生只能安排在一个宿舍中。每个同一个学生只能安排在一个宿舍中。每个 学生的居住面积不小于学生的居住面积不小于3 3平方米。安排新平方米。安排新生生 宿舍其处理时间应不超过宿舍其处理时间应不超过1515分钟。分钟。2024/7/29426.3 6.3 概念结构设计概念结构设计6.3.1 6.3.1 概念结构设计概述概念结构设计概述6.3.2 6.3.2 概念结构设计的方法与步骤概念结构设计的方法与步骤6.3.3 6.3.3 数据抽象与局部视图设计数据抽象与局部视图设计6.3.4 6.3.4 视图的集成视图的集成2024/7/29436.3.1 6.3.1 概念结构概念结构l l什么是概念结构设计什么是概念结构设计什么是概念结构设计什么是概念结构设计l l需求分析阶段描述的用户应用需求是现实世界的具体需需求分析阶段描述的用户应用需求是现实世界的具体需需求分析阶段描述的用户应用需求是现实世界的具体需需求分析阶段描述的用户应用需求是现实世界的具体需求求求求l l将需求分析得到的用户需求抽象为信息结构即概念模型将需求分析得到的用户需求抽象为信息结构即概念模型将需求分析得到的用户需求抽象为信息结构即概念模型将需求分析得到的用户需求抽象为信息结构即概念模型的过程就是概念结构设计的过程就是概念结构设计的过程就是概念结构设计的过程就是概念结构设计l l概念结构是各种数据模型的共同根底，它比数据模型更概念结构是各种数据模型的共同根底，它比数据模型更概念结构是各种数据模型的共同根底，它比数据模型更概念结构是各种数据模型的共同根底，它比数据模型更独立于机器、更抽象，从而更加稳定。独立于机器、更抽象，从而更加稳定。独立于机器、更抽象，从而更加稳定。独立于机器、更抽象，从而更加稳定。l l概念结构设计是整个数据库设计的关键概念结构设计是整个数据库设计的关键概念结构设计是整个数据库设计的关键概念结构设计是整个数据库设计的关键现实世界现实世界机器世界机器世界信息世界信息世界需求分析需求分析概念结构设计概念结构设计2024/7/2944l l概念结构设计的特点概念结构设计的特点概念结构设计的特点概念结构设计的特点l l1 1 1 1能真实、充分地反映现实世界，包括事物和事物之间能真实、充分地反映现实世界，包括事物和事物之间能真实、充分地反映现实世界，包括事物和事物之间能真实、充分地反映现实世界，包括事物和事物之间的联系，的联系，的联系，的联系，l l 能满足用户对数据的处理要求。是对现实世界的一个能满足用户对数据的处理要求。是对现实世界的一个能满足用户对数据的处理要求。是对现实世界的一个能满足用户对数据的处理要求。是对现实世界的一个真实模型。真实模型。真实模型。真实模型。l l2 2 2 2易于理解，从而可以用它和不熟悉计算机的用户交换易于理解，从而可以用它和不熟悉计算机的用户交换易于理解，从而可以用它和不熟悉计算机的用户交换易于理解，从而可以用它和不熟悉计算机的用户交换意见，用意见，用意见，用意见，用l l 户的积极参与是数据库的设计成功的关键。户的积极参与是数据库的设计成功的关键。户的积极参与是数据库的设计成功的关键。户的积极参与是数据库的设计成功的关键。l l3 3 3 3易于更改，当应用环境和应用要求改变时，容易对概易于更改，当应用环境和应用要求改变时，容易对概易于更改，当应用环境和应用要求改变时，容易对概易于更改，当应用环境和应用要求改变时，容易对概念模型修念模型修念模型修念模型修l l 改和扩充。改和扩充。改和扩充。改和扩充。l l4 4 4 4易于向关系、网状、层次等各种数据模型转换。易于向关系、网状、层次等各种数据模型转换。易于向关系、网状、层次等各种数据模型转换。易于向关系、网状、层次等各种数据模型转换。l l描述概念模型的工具描述概念模型的工具描述概念模型的工具描述概念模型的工具 E-RE-RE-RE-R模型模型模型模型2024/7/29456.3.2 6.3.2 概念结构设计的方法与步骤概念结构设计的方法与步骤设计概念结构的四类方法设计概念结构的四类方法设计概念结构的四类方法设计概念结构的四类方法自顶向下自顶向下自顶向下自顶向下 首先定义全局概念结构的框架，然后逐步细化首先定义全局概念结构的框架，然后逐步细化首先定义全局概念结构的框架，然后逐步细化首先定义全局概念结构的框架，然后逐步细化自底向上自底向上自底向上自底向上 首先定义各局部应用的概念结构，然后将它们集成起来，得首先定义各局部应用的概念结构，然后将它们集成起来，得首先定义各局部应用的概念结构，然后将它们集成起来，得首先定义各局部应用的概念结构，然后将它们集成起来，得到全局概念结构到全局概念结构到全局概念结构到全局概念结构逐步扩张逐步扩张逐步扩张逐步扩张 首先定义最重要的核心概念结构，然后向外扩充，以滚雪球首先定义最重要的核心概念结构，然后向外扩充，以滚雪球首先定义最重要的核心概念结构，然后向外扩充，以滚雪球首先定义最重要的核心概念结构，然后向外扩充，以滚雪球的方式逐步生成其他概念结构，直至总体概念结构的方式逐步生成其他概念结构，直至总体概念结构的方式逐步生成其他概念结构，直至总体概念结构的方式逐步生成其他概念结构，直至总体概念结构混合策略混合策略混合策略混合策略 将自顶向下和自底向上相结合，用自顶向下策略设计一个全将自顶向下和自底向上相结合，用自顶向下策略设计一个全将自顶向下和自底向上相结合，用自顶向下策略设计一个全将自顶向下和自底向上相结合，用自顶向下策略设计一个全局概念结构的框架，以它为骨架集成由自底向上策略中设计局概念结构的框架，以它为骨架集成由自底向上策略中设计局概念结构的框架，以它为骨架集成由自底向上策略中设计局概念结构的框架，以它为骨架集成由自底向上策略中设计的各局部概念结构。的各局部概念结构。的各局部概念结构。的各局部概念结构。2024/7/2946自顶向下策略自顶向下策略2024/7/2947自底向上策略自底向上策略2024/7/2948逐步扩张策略逐步扩张策略2024/7/2949l l常用策略常用策略pp自顶向下地进行需求分析自顶向下地进行需求分析pp自底向上地设计概念结构自底向上地设计概念结构l l自底向上设计概念结构的步骤自底向上设计概念结构的步骤pp第一步：抽象数据并设计局部视图第一步：抽象数据并设计局部视图pp第二步：集成局部视图，得到全局概念结构第二步：集成局部视图，得到全局概念结构2024/7/2950需求分析需求分析DFDDFDDDDD数据抽象、局部数据抽象、局部视图的设计视图的设计视图集成视图集成返回用户返回用户征求意见征求意见直到满意直到满意为止为止分分E-RE-R图图总总E-RE-R图图逻辑结构设计逻辑结构设计图图6.9 概念结构设计步骤概念结构设计步骤2024/7/29516.3.3 6.3.3 数据抽象与局部视图设计数据抽象与局部视图设计l l概念结构是对现实世界的一种抽象概念结构是对现实世界的一种抽象概念结构是对现实世界的一种抽象概念结构是对现实世界的一种抽象pp 从实际的人、物、事和概念中抽取所关心的共同特性，从实际的人、物、事和概念中抽取所关心的共同特性，从实际的人、物、事和概念中抽取所关心的共同特性，从实际的人、物、事和概念中抽取所关心的共同特性，忽略非本质的细节忽略非本质的细节忽略非本质的细节忽略非本质的细节pp 把这些特性用各种概念精确地加以描述把这些特性用各种概念精确地加以描述把这些特性用各种概念精确地加以描述把这些特性用各种概念精确地加以描述pp 这些概念组成了某种模型这些概念组成了某种模型这些概念组成了某种模型这些概念组成了某种模型三种常用的抽象三种常用的抽象 分类分类 聚集聚集 概括概括2024/7/29521.1.分类分类ClassificationClassification 定义某一类概念作为现实世界中一组对象的类型定义某一类概念作为现实世界中一组对象的类型 这些对象具有某些共同的