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1、第六章: 數(shù)據(jù)庫設(shè)計q數(shù)據(jù)庫設(shè)計概述q需求分析q概念結(jié)構(gòu)設(shè)計q邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計q數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計q數(shù)據(jù)庫的實施和維護(hù) 數(shù)據(jù)庫設(shè)計概述 數(shù)據(jù)庫設(shè)計是建立數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)的技術(shù)，是信息系統(tǒng)開發(fā)和建設(shè)中的核心技術(shù)，具體說，數(shù)據(jù)庫設(shè)計是指對于一個給定的應(yīng)用環(huán)境，構(gòu)造最優(yōu)的數(shù)據(jù)庫模式，建立數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)，使之能夠有效地存儲數(shù)據(jù)，滿足各種用戶的應(yīng)用需求。 數(shù)據(jù)庫設(shè)計概述q數(shù)據(jù)庫和信息系統(tǒng)q數(shù)據(jù)庫設(shè)計的特點q數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法的闡述q數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本步驟 數(shù)據(jù)庫和信息系統(tǒng) 從使用者角度看，信息系統(tǒng)是提供信息、輔助人們對環(huán)境進(jìn)行控制和進(jìn)行決策的系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫是信息系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)。它把信息系統(tǒng)中大量的數(shù)據(jù)庫按一定

2、的模型組織起來，提供存儲、維護(hù)、檢索數(shù)據(jù)的功能，使信息系統(tǒng)可以方便、及時、準(zhǔn)確地從數(shù)據(jù)庫中獲得所需的信息。 數(shù)據(jù)庫和信息系統(tǒng) 大型數(shù)據(jù)庫的設(shè)計和開發(fā)是一項龐大的工程，是涉及多學(xué)科的綜合性技術(shù)。對于從事數(shù)據(jù)庫設(shè)計的專業(yè)人員，應(yīng)具備多方面的技術(shù)知識。主要有 ：數(shù)據(jù)庫的基本知識和數(shù)據(jù)庫設(shè)計技術(shù)計算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ)知識和程序設(shè)計的方法和技巧軟件工程的原理和方法應(yīng)用領(lǐng)域的知識 數(shù)據(jù)庫設(shè)計的特點 數(shù)據(jù)庫設(shè)計既是一項涉及多學(xué)科的綜合性技術(shù)，又是一項龐大的工程項目。“三分技術(shù)，七分管理，十二分基礎(chǔ)數(shù)據(jù)”是數(shù)據(jù)庫建設(shè)是基本規(guī)律，這是有一定道理的。 數(shù)據(jù)庫設(shè)計應(yīng)該和應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計相結(jié)合，即整個設(shè)計過程中要把數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計

3、和對數(shù)據(jù)的處理設(shè)計密切結(jié)合起來。 數(shù)據(jù)庫設(shè)計的特點q傳統(tǒng)的軟件工程忽視對應(yīng)用中數(shù)據(jù)語義的分析和抽象，如結(jié)構(gòu)化設(shè)計和逐步求精的方法著重處理過程的特性，盡量推遲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計的決策，這種方法對于數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)是不妥的。 q早期的數(shù)據(jù)庫設(shè)計致力于數(shù)據(jù)庫模型和建摸方法研究，著重結(jié)構(gòu)設(shè)計而忽略了對行為的設(shè)計，即結(jié)構(gòu)設(shè)計與行為設(shè)計是分離的。如圖6.1所示： 現(xiàn)實世界 數(shù)據(jù)分析 概念模型設(shè)計 子模式設(shè)計 建立數(shù)據(jù) 功能分析 功能模型 功能說明 事務(wù)設(shè)計 程序說明 應(yīng)用程序設(shè)計 程序編碼調(diào)試 邏輯數(shù)據(jù)庫設(shè)計 物理數(shù)據(jù)庫設(shè)計圖6.1結(jié)構(gòu)和行為分離的設(shè)計 數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法的闡述q手工試湊法 這種方法與設(shè)計人員的經(jīng)驗和

4、水平有直接關(guān)系，缺 乏科學(xué)理論和工程方法的支持q規(guī)范設(shè)計法 運用軟件工程的思想和方法，提出了各種設(shè)計準(zhǔn)則和規(guī)程。其中有著名的新奧爾良法，將數(shù)據(jù)庫設(shè)計分為四個階段：需求分析、概念設(shè)計、邏輯設(shè)計和物理設(shè)計。還有S.B.Yao 和 I.R.Palmer 等方法。規(guī)范設(shè)計法的本質(zhì)仍是手工設(shè)計方法，基本思想是過程迭代和逐步求精。 總之，基于E-R模型的、基于3NF的、基于抽象語法規(guī)范的設(shè)計方法是在數(shù)據(jù)庫設(shè)計的不同階段上支持實現(xiàn)的具體技術(shù)和方法。 數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本步驟 按照規(guī)范設(shè)計的方法，考慮數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)全過程，將數(shù)據(jù)庫設(shè)計分為以下六個階段：q需求分析q概念結(jié)構(gòu)設(shè)計q邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計q物理結(jié)構(gòu)設(shè)計q

5、數(shù)據(jù)庫實施q數(shù)據(jù)庫運行和維護(hù) 具體步驟如圖6.2所示 需求收集和分析設(shè)計概念結(jié)構(gòu)設(shè)計邏輯結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型優(yōu)化設(shè)計物理結(jié)構(gòu)評價設(shè)計，性能預(yù)測物理實現(xiàn)試驗性運行 使用、維護(hù)數(shù)據(jù)庫 應(yīng)用需求(數(shù)據(jù),處理)轉(zhuǎn)換規(guī)則DBMS功能優(yōu)化方法應(yīng)用需求DNMS詳細(xì)特征需求分析階段概念設(shè)計階段邏輯設(shè)計階段物理設(shè)計階段 數(shù)據(jù)庫實施階段數(shù)據(jù)庫運行維護(hù)階段圖6.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本步驟q需求分析階段 進(jìn)行數(shù)據(jù)庫設(shè)計首先必須了解與分析用戶需求。需求分析是整個設(shè)計過程的基礎(chǔ)，是最困難、最耗費時間的一步。需求分析做得不好，甚至?xí)?dǎo)致整個數(shù)據(jù)庫設(shè)計返工重做。q概念結(jié)構(gòu)設(shè)計階段 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計是整個數(shù)據(jù)庫設(shè)計的關(guān)鍵，它通過對用戶需求進(jìn)

6、行綜合、歸納與抽象，形成一個獨立于具體DBMS的概念模型。q邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計階段 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計是將概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為某個DBMS所支持的數(shù)據(jù)模型，并對其進(jìn)行優(yōu)化 數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本步驟q 數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計階段 數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計是為邏輯數(shù)據(jù)模型選取一個最適合應(yīng)用環(huán)境的物理結(jié)構(gòu)q 數(shù)據(jù)庫實施階段 在實施階段，設(shè)計人員運用DBMS提供的數(shù)據(jù)語言及其宿主語言，根據(jù)邏輯設(shè)計和物理設(shè)計的結(jié)果建立數(shù)據(jù)庫，編制與調(diào)試應(yīng)用程序，組織數(shù)據(jù)入庫，并進(jìn)行試運行q 數(shù)據(jù)庫運行和維護(hù)階段 數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)經(jīng)過試運行后即可投入正式運行。在系統(tǒng)運行中必須不斷地對其進(jìn)行評價、調(diào)整與修改 數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本步驟數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計的不同階段形成數(shù)據(jù)庫的

7、各級模式。應(yīng)用1應(yīng)用2應(yīng)用3應(yīng)用4應(yīng)用要求應(yīng)用要求應(yīng)用要求應(yīng)用要求應(yīng)用3應(yīng)用1應(yīng)用2應(yīng)用4概念模式邏輯模式外模式外模式外模式外模式 綜合映象內(nèi)模式轉(zhuǎn)換映象 數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本步驟q需求分析階段，綜合各個用戶的應(yīng)用需求q概念結(jié)構(gòu)設(shè)計階段形成獨立于機(jī)器特點，獨立于各 個DBMS產(chǎn)品的概念模式，在本篇中即E-R圖q邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計階段將E-R圖轉(zhuǎn)換成具體的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品支持的數(shù)據(jù)模型，形成數(shù)據(jù)庫邏輯模式。然后根據(jù)用戶處理的要求、安全性的考慮，在基本表的基礎(chǔ)上再建立必要的視圖，形成數(shù)據(jù)的外模式q物理設(shè)計階段根據(jù)DBMS特點和處理的需要，進(jìn)行物理存儲安排，建立索引，形成數(shù)據(jù)庫內(nèi)模式 需求分析q需求分析的任務(wù)q需求

8、分析的方法q數(shù)據(jù)字典 需求分析的任務(wù) 需求分析的的任務(wù)是通過詳細(xì)調(diào)查現(xiàn)實世界要處理的 對象，充分了解原系統(tǒng)工作概況，明確用戶 的各種要求,然后在此基礎(chǔ)上新系統(tǒng)的功能。q信息要求：指用戶需要從數(shù)據(jù)庫中獲得信息的 內(nèi)容與性質(zhì)。q處理要求：指用戶要完成什么處理功能，對處 理的響應(yīng)時間有什么要求，處理方式是批處理 還是聯(lián)機(jī)處理q安全性與完整性要求 需求分析的方法進(jìn)行需求分析首先是調(diào)查清楚用戶的實際要求，具體步驟是：q調(diào)查組織機(jī)構(gòu)情況q調(diào)查各部門的業(yè)務(wù)活動情況q協(xié)助用戶明確對新系統(tǒng)的各種要求q確定系統(tǒng)的邊界 調(diào)查組織機(jī)構(gòu)情況熟悉業(yè)務(wù)活動明確用戶需求確定系統(tǒng)邊界數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員用戶DD DDDFD .需求分

9、析概念設(shè)計 需求分析的方法在調(diào)查過程中，可以根據(jù)不同的問題和條件，使用不同的調(diào)查方法。常用方法有：q跟班作業(yè)q開調(diào)查會q請專人介紹q詢問q設(shè)計調(diào)查表請用戶填寫q查閱記錄做需求調(diào)查時，往往需要同時采用上述多種方法。但必須有用戶的積極參與配合。 需求分析的方法調(diào)查了解了用戶的需求以后，還需要進(jìn)一步分析和表達(dá)用戶的需求。在眾多分析方法中結(jié)構(gòu)化分析方法(Structured Analysis，簡稱SA)是一種簡單實用的方法。它從最上層的系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)入手，采用自頂向下、逐層分解的方法分析系統(tǒng)。數(shù)據(jù)存儲 數(shù)據(jù)來源數(shù)據(jù)輸出處理數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流 數(shù)據(jù)字典數(shù)據(jù)流圖表達(dá)了數(shù)據(jù)和處理的關(guān)系，數(shù)據(jù)字典則是系統(tǒng)中各類數(shù)據(jù)描

10、述的集合，是進(jìn)行詳細(xì)是數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)分析所獲得的主要成果。q數(shù)據(jù)項q數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)q數(shù)據(jù)流q數(shù)據(jù)存儲q處理過程 數(shù)據(jù)項數(shù)據(jù)項是不可再分的數(shù)據(jù)單位。數(shù)據(jù)項描述數(shù)據(jù)項名，數(shù)據(jù)項含義名，別名，數(shù)據(jù)類型，長度，取值范圍，取值含義，與其它數(shù)據(jù)項的邏輯關(guān)系，數(shù)據(jù)項之間的聯(lián)系其中“取值范圍”、“與其它數(shù)據(jù)項的邏輯關(guān)系 ” 定義了數(shù)據(jù)的完整性約束條件，是設(shè)計數(shù)據(jù)檢驗功能的依據(jù)。 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)反應(yīng)了數(shù)據(jù)之間的組合關(guān)系。一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以由若干個數(shù)據(jù)項組成，也可以由若干個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成，或由它們組合而成。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)名，含義說明，組成：數(shù)據(jù)項或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在系統(tǒng)內(nèi)傳輸?shù)穆窂?。?shù)據(jù)流描述數(shù)據(jù)流

11、名，說明，數(shù)據(jù)流來源，數(shù)據(jù)流去向，組成：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，平均流量，高峰期流量其中“數(shù)據(jù)流來源”是說明該數(shù)據(jù)流來自哪個過程?！皵?shù)據(jù)流去向”是說明該數(shù)據(jù)流將到哪個過程去?！捌骄髁俊笔侵冈趩挝粫r間里的傳輸次數(shù)。“高峰期流量”則是指在高峰時期的數(shù)據(jù)流量。 數(shù)據(jù)存儲數(shù)據(jù)存儲是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)停留或保存的地方，也是數(shù)據(jù)流的來源和去向之一。它可以是手工文檔或手工憑單，也可以是計算機(jī)文檔。數(shù)據(jù)存儲描述數(shù)據(jù)存儲名，說明，編號，輸入的數(shù)據(jù)流，輸出的數(shù)據(jù)流，組成：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)量，存取頻度，存取方式“存取頻度”指每小時或每天或每周存取幾次、每次存取多少數(shù)據(jù)等信息?！按嫒》绞健卑ㄊ桥幚磉€是聯(lián)機(jī)處理；是檢索還是更新；是順序還是

12、隨機(jī)檢索?！拜斎氲臄?shù)據(jù)流”是指出其來源，“輸出的數(shù)據(jù)流”是指 出其去向。 處理過程處理過程的具體處理邏輯一般用判定表或判定樹來描述。數(shù)據(jù)字典中只需要描述處理過程的說明性信息。處理過程描述處理過程名，說明，輸入：數(shù)據(jù)流，輸出，簡要說明簡要說明中主要說明該處理過程的功能及處理要求。功能是指該處理過程用來做什么，處理要求包括處理頻度要求。 處理過程強調(diào)兩點：q需求分析階段的一個重要而困難的任務(wù)是收集將來應(yīng)用所涉及的數(shù)據(jù)設(shè)計人員應(yīng)充分考慮到可能的擴(kuò)充和改變，使設(shè)計易于改變，系統(tǒng)易于擴(kuò)充。q必須強調(diào)用戶的參與，這是數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的特點。 處理過程（續(xù)）例：學(xué)生學(xué)籍管理子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)字典。數(shù)據(jù)項，以“學(xué)

13、號”為例： 數(shù)據(jù)項：學(xué)號 含義說明：唯一標(biāo)識每個學(xué)生別名：學(xué)生編號 類型：字符型 長度： 8 取值范圍：00000000至99999999取值含義：前兩位標(biāo)別該學(xué)生所在年級， 后六位按順序編號與其他數(shù)據(jù)項的邏輯關(guān)系： 處理過程（續(xù)）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 以“學(xué)生”為例 “學(xué)生”是該系統(tǒng)中的一個核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)： 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：學(xué)生 含義說明：是學(xué)籍管理子系統(tǒng)的主體數(shù)據(jù)結(jié) 構(gòu)，定義了一個學(xué)生的有關(guān)信息 組成：學(xué)號，姓名，性別，年齡， 所在系，年級 處理過程（續(xù)）數(shù)據(jù)流“體檢結(jié)果”可如下描述： 數(shù)據(jù)流：體檢結(jié)果 說明：學(xué)生參加體格檢查的最終結(jié)果 數(shù)據(jù)流來源：體檢 數(shù)據(jù)流去向：批準(zhǔn) 組成：平均流量：高峰期流量： 處理過

14、程（續(xù)）數(shù)據(jù)存儲“學(xué)生登記表”可如下描述： 數(shù)據(jù)存儲：學(xué)生登記表 說明：記錄學(xué)生的基本情況流入數(shù)據(jù)流： 流出數(shù)據(jù)流： 組成： 數(shù)據(jù)量：每年3000張 存取方式：隨機(jī)存取 處理過程（續(xù)）處理過程“分配宿舍”可如下描述：處理過程：分配宿舍說明：為所有新生分配學(xué)生宿舍輸入：學(xué)生，宿舍，輸出：宿舍安排處理：在新生報到后，為所有新生分配學(xué) 生宿舍。要求同一間宿舍只能安排 同一性別的學(xué)生，同一個學(xué)生只能 安排在一個宿舍中。每個學(xué)生的居 住面積不小于3平方米。安排新生 宿舍其處理時間應(yīng)不超過15分鐘。 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計q概念結(jié)構(gòu)的特點q概念結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法與步驟q數(shù)據(jù)抽象與局部視圖設(shè)計q視圖的集成 概念結(jié)構(gòu)的特點

15、q能真實、充分地反映現(xiàn)實世界，包括事物和事物之間的聯(lián)系，能滿足用戶對數(shù)據(jù)的處理要求。q易于理解，從而可以用和不熟悉計算機(jī)的用戶交換意見，用戶的積極參與是數(shù)據(jù)庫的設(shè)計成功的關(guān)鍵q易于更改，當(dāng)應(yīng)用環(huán)境和應(yīng)用要求改變時，容易對概念模型修改和擴(kuò)充。q易于向關(guān)系、網(wǎng)狀、層次等各種數(shù)據(jù)庫模型轉(zhuǎn)換。 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法與步驟設(shè)計概念結(jié)構(gòu)通常有四類方法：a)自頂向下：即首先定義全局概念結(jié)構(gòu)的框架，然后逐步細(xì)化。需求全局概念模式概念模式概念模式 概念模式概念模式概念模式概念模式 自頂向下策略 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法與步驟b)自底向上：首先定義各局部應(yīng)用的概念結(jié)構(gòu)，然后將它們集成起來，得到全局概念結(jié)構(gòu)。需求 全局概念

16、模式概念模式概念模式概念模式概念模式概念模式概念模式自底向上策略需求需求需求 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法與步驟c)逐步擴(kuò)張：首先定義最重要的核心概念結(jié)構(gòu)，然后向外擴(kuò)充，以滾雪球的方式逐步生成其他概念結(jié)構(gòu)，直至總體概念結(jié)構(gòu)核心需求需求核心概念結(jié)構(gòu)全局概念結(jié)構(gòu)逐步擴(kuò)張策 略 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法與步驟d)混合策略：即將自頂向下和自頂向上相結(jié)合，用自頂向下策略設(shè)計一個全局概念結(jié)構(gòu)的框架，以它為骨架集成由自底向上策略中設(shè)計的各局部概念結(jié)構(gòu)。其中最經(jīng)常采用的策略是自底向上方法。即自頂向下地進(jìn)行需求分析，然后再自底向上地設(shè)計概念結(jié)構(gòu)。 需求需求需求需求需求需求需求概念模式1.1概念模式1.2概念模式n.1概念模式n

17、.概念模式1概念模式n 全局概念模式需求分析(自頂向下)概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(自底向上) ( 應(yīng)用1) ( 應(yīng)用n)自頂向下分析需求與自底向上設(shè)計概念結(jié)構(gòu) 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法與步驟這里介紹自底向上設(shè)計概念結(jié)構(gòu)的方法。它通常分兩步：q抽象數(shù)據(jù)并設(shè)計局部視圖q集成局部視圖，得到全局的概念結(jié)構(gòu)需求分析數(shù)據(jù)抽象、局部視圖的設(shè)計 視圖的集成DFDDD分-圖總-圖返回用戶征求意見直到滿意為止邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計 數(shù)據(jù)抽象與局部設(shè)計概念結(jié)構(gòu)是對現(xiàn)實世界的一種抽象。所謂抽象是對實際的人、物、事和概念進(jìn)行人為處理，抽取所關(guān)心的共同特性，忽略本質(zhì)的細(xì)節(jié)，并把這些特性用各種概念精確地加以描述，這些概念組成了某種模型。一般抽象有三種

18、：q分類(Classification)q聚集(Aggregation)q概括(Generalization) 分 類定義某一類概念作為現(xiàn)實世界中一組對象的類型。這些對象具有某些共同的特性和行為。它抽象了對象值和型之間的“is number of ”的語義。如：張英是學(xué)生，表示張英是學(xué)生中的一員(is number of 學(xué)生)，具有學(xué)生們共同的特性和行為。學(xué)生 張英王平劉勇趙斌“is number of”學(xué)生張英王平劉勇 聚集定義某一類型的組成部分。它抽象了對象內(nèi)部類型和成分之間 “ is part of ”的語義。在E-R模型中若干屬性的聚集組成了實體型，就是這種抽象。更復(fù)雜的聚集即某一類

19、型的成分仍是一個聚集。 更復(fù)雜的聚集學(xué) 生學(xué) 號姓 名專 業(yè)班 級班級號班主任人 數(shù)位 置聚集 概 括定義類型之間的一種字集聯(lián)系。它抽象了類型之間“is subset of ”的語義。學(xué)生本科生研究生“is subset of ”這里學(xué)生是一個實體型，本科生、研究生也是實體型。它們都是學(xué)生的子集。把學(xué)生稱為超類，本科和研究生稱為子類。豎雙邊框的矩形框表示子類，直線加小圓圈表示超類 - 子類的關(guān)系。 數(shù)據(jù)抽象與局部設(shè)計概念結(jié)構(gòu)設(shè)計的第一步就是利用上面介紹的抽象機(jī)制對需求分析階段收集到的數(shù)據(jù)分類、組織，形成實體、實體的屬性、標(biāo)識實體的碼、確定實體之間的聯(lián)系類型，設(shè)計E-R圖。q選擇局部應(yīng)用q逐一設(shè)

20、計分E-R圖 選擇局部應(yīng)用根據(jù)某個系統(tǒng)的具體情況，在多層的數(shù)據(jù)流圖中選擇一個適當(dāng)層次的數(shù)據(jù)流圖，作為設(shè)計分E-R圖的出發(fā)點。讓這組圖中每一部分對應(yīng)一個局部應(yīng)用。一般以中層數(shù)據(jù)流圖作為設(shè)計分E-R圖的依據(jù)。 設(shè)計分-圖的出發(fā)點物資管理子系統(tǒng)銷售管理子系統(tǒng)人事管理子系統(tǒng) 逐一設(shè)計分E-R圖q選擇好局部應(yīng)用之后，就要對每個局部應(yīng)用逐一設(shè)計分E-R圖，亦稱局部E-R圖。q在定義E-R圖時需要進(jìn)行必要的調(diào)整，在調(diào)整中遵循的一條規(guī)則是：為了簡化圖的處置，現(xiàn)實世界的事物能作為屬性對待的，盡量作為屬性對待。q把事物作為屬性對待的同樣遵循兩條準(zhǔn)則： 作為“屬性”，不能再具有需要描述的性質(zhì)?！皩傩浴辈荒芘c其他實體

21、有聯(lián)系 例如：職工是一個實體，職工號、姓名、年齡是職工的屬性，職稱如果沒有與工資、福利掛鉤，則可以作為職工實體的屬性。但如果不同的職稱有不同的工資、住房標(biāo)準(zhǔn)和不同的附加福利，則職稱作為一個實體看待就更恰當(dāng)。職工職工號姓號年齡職稱 職工職稱聘任職工號姓號年齡職工代碼工資住房標(biāo)準(zhǔn)附加福利 又如：如果一種貨物在存放在一個倉庫，那么就可以把存放貨物的倉庫的倉庫號作為存放地點的屬性。但如果一種貨物可以存放在多個倉庫中，或者倉庫本身又用面積作為屬性，或者與職工發(fā)生管理上的聯(lián)系，那么就應(yīng)把倉庫作為一個實體。貨物存量 貨號單價存放倉庫號貨物存放倉庫貨號單價存量倉庫號面積貨物存放倉庫貨號單價存量倉庫號面積職工管

22、理m nn 1 1 n 視圖的集成視圖集成有兩種方式：q多個分E-R圖一次集成q逐步集成，用累加的方式一次集成兩個分E-R圖(E-R)1 (E-R)2 (E-R)n初步E-R 基本E-R (E-R)2(E-R)1(E-R)12(E-R)3初步E-R基本E-R第一種方式比較復(fù)雜，難度大第二種方式每次只集成兩個分E-R圖，降低復(fù)雜度 視圖的集成無論采用哪種方式，每次集成局部E-R圖時都需要分兩步走。q合并：將各分E-R圖合并起來生成初步E-R圖q修改和重構(gòu)：消除不必要的冗余，生成基本E-R圖合并(消除沖突)修改和重構(gòu)(消除不必 要的冗余)分E-R圖基本E-R圖初步E-R圖分析規(guī)范化理論集成視圖 合

23、并分E-R圖，生成初步E-R圖各個局部應(yīng)用所面向的問題不同，且通常是由不同的設(shè)計人員進(jìn)行局部視圖設(shè)計，這就導(dǎo)致各個分E-R圖之間必定會存在許多不一致的地方，稱之為沖突。主要有三類：q屬性沖突q命名沖突q結(jié)構(gòu)沖突 屬性沖突q屬性域沖突，即屬性值的類型、取值范圍或取值集合不同。如零件號，有的部門把它定義為整數(shù)，有的部門把它定義為字符型。不同的部門對零件號的編碼也不同。q屬性取值單位沖突。如零件的重量，有的以公斤為單位，有的以斤為單位，有的以克為單位。屬性沖突理論上好解決，但實際上需要各部門討論協(xié)商，解決起來并非易事 命名沖突q同名異義，即不同意義的對象在不同的局部應(yīng)用中具有相同的名字。q異名同義，

24、即同一意義的對象在不同的局部應(yīng)用中具有不同的名字。如對科研項目，財務(wù)科稱為項目，科研處稱為課題，生產(chǎn)管理處稱為工程。命名沖突可能發(fā)生在實體、聯(lián)系一級上，也可能發(fā)生在屬性一級上。其中屬性的命名沖突更為常見。一般通過討論、協(xié)商等行政手段來處理命名沖突。 結(jié)構(gòu)沖突q同一對象在不同應(yīng)用中具有不同的抽象。q同一實體在不同分E-R圖中所包含的屬性個數(shù)和屬性排列次序不完全相同。解決辦法：對于一要把屬性變換為實體或把實體變換為屬性，使同一對象具有不同的抽象對于二是使該實體的屬性取各分圖中屬性的并集，再適當(dāng)調(diào)整屬性的次序。 例如，零件與產(chǎn)品之間存在多對多的聯(lián)系。產(chǎn)品、零件與供應(yīng)商三者之間還存在多對多的聯(lián)系，這兩

25、個聯(lián)系互相不能包含，在合并兩個分圖時就應(yīng)把它們綜合起來。m產(chǎn)品構(gòu)成零件數(shù)量n產(chǎn)品供應(yīng)零件數(shù)量供應(yīng)商mn p產(chǎn)品 構(gòu)成零件數(shù)量1供應(yīng)供應(yīng)商數(shù)量2nm mn p 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計q邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計的任務(wù)是把概念結(jié)構(gòu)設(shè)計階段設(shè)計好的基本E-R圖轉(zhuǎn)換為與選用DBMS產(chǎn)品所支持的數(shù)據(jù)模型相符合的邏輯結(jié)構(gòu)。q設(shè)計邏輯結(jié)構(gòu)的步驟將概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為一般的關(guān)系、網(wǎng)狀、層次模型將轉(zhuǎn)換來的關(guān)系、網(wǎng)狀、層次模型向特定支持下的數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換對數(shù)據(jù)模型進(jìn)行優(yōu)化 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計某些早期設(shè)計是應(yīng)用系統(tǒng)中還在使用網(wǎng)狀或?qū)哟文Ｐ?，而新設(shè)計的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)都普遍采用支持關(guān)系數(shù)據(jù)模型的RDBMS，所以這里只介紹E-R圖向關(guān)系數(shù)據(jù)模型的轉(zhuǎn)換原則與方

26、法概念結(jié)構(gòu)基本E-R圖一般數(shù)據(jù)模型關(guān)系,網(wǎng)狀,層次特定的DBMS支持下的數(shù)據(jù)模型優(yōu)化的數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換規(guī)則DBMS的特點和限制優(yōu)化方法 q所要解決的問題如何將實體和實體間的聯(lián)系轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式，如何確定這些關(guān)系模式的屬性和碼q遵循原則一個實體型轉(zhuǎn)換為一個關(guān)系模式一個1:1聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個獨立的關(guān)系模式，也可以與任意一端對應(yīng)的關(guān)系模式合并.如果轉(zhuǎn)換為一個獨立的關(guān)系模式，則與該聯(lián)系相連的各實體的碼以及聯(lián)系本身的屬性均轉(zhuǎn)換為關(guān)系的屬性，每個實體的碼均是該關(guān)系的候選碼如果與某一端實體對應(yīng)的關(guān)系模式合并，則需要在該關(guān)系模式的屬性中加入另一個關(guān)系模式的碼和聯(lián)系本身的屬性E-R圖向關(guān)系數(shù)據(jù)模型的轉(zhuǎn)換 一個1:n

27、聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個獨立的關(guān)系模式，也可以與n端對應(yīng)的關(guān)系模式合并如果與n端實體對應(yīng)的關(guān)系模式合并，則需要在該關(guān)系模式的屬性中加入另一個關(guān)系模式的碼和聯(lián)系本身的屬性一個m:n聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個關(guān)系模式與該聯(lián)系相連的各實體的碼以及聯(lián)系本身的屬性均轉(zhuǎn)換為關(guān)系的屬性，而關(guān)系的碼為各實體碼的組合三個或三個以上實體間的一個多元聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個關(guān)系模式具有相同碼的關(guān)系模式可合并E-R圖向關(guān)系數(shù)據(jù)模型的轉(zhuǎn)換 數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計q數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計概述q數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計的內(nèi)容和方法q關(guān)系模式存取方法選擇q確定數(shù)據(jù)庫的存儲結(jié)構(gòu)q評價物理結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計概述q數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計的定義數(shù)據(jù)庫在物理設(shè)備上的存儲結(jié)構(gòu)與存取方法

28、稱為數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)，為一個給定的邏輯數(shù)據(jù)模型選取一個最適合應(yīng)用要求的物理結(jié)構(gòu)的過程，就是數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計。q設(shè)計步驟確定數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)，在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中主要指存取方法和存取結(jié)構(gòu)對物理結(jié)構(gòu)進(jìn)行評價，評價的重點是時間和空間效率。 數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計的內(nèi)容和方法由于沒有通用的物理設(shè)計方法可遵循，只能給出一般的設(shè)計內(nèi)容和原則。q首先對要運行的事務(wù)進(jìn)行詳細(xì)分析，獲得選擇物理數(shù)據(jù)庫設(shè)計所需要的參數(shù)。對于數(shù)據(jù)庫查詢事務(wù)，需要得到如下信息：查詢的關(guān)系查詢條件所涉及的屬性連接條件所涉及的屬性查詢的投影屬性 數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計的內(nèi)容和方法對于數(shù)據(jù)更新事務(wù)，需要得到如下信息：被更新的關(guān)系每個關(guān)系上的更新操作條件所涉及

29、的屬性修改操作要改變的屬性值q其次，要充分了解所用的RDBMS的內(nèi)部特征，特別是系統(tǒng)提供的存取方法和存儲結(jié)構(gòu)。q除此之外，還需要知道每個事務(wù)在各關(guān)系上運行的頻率和性能要求。 數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計的內(nèi)容和方法通常對于關(guān)系數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計的內(nèi)容主要包括：q為關(guān)系模式選擇存取方法q設(shè)計關(guān)系、索引等數(shù)據(jù)庫文件的物理存儲結(jié)構(gòu)。 關(guān)系模式存取方法選擇常用的存取方法有三類：q索引方法，目前主要是B+樹索引方法。q聚簇(Cluster)方法q HASH方法B+樹索引方法是數(shù)據(jù)庫中經(jīng)典的存取方法，使用最普遍。 索引存取方法的選擇所謂選擇索引存取方法實際上就是根據(jù)應(yīng)用要求確定對關(guān)系的哪些屬性列建立索引、哪些屬性列建立組

30、合索引、哪些索引要設(shè)計為唯一索引等。q如果一個屬性經(jīng)常在查詢條件中出現(xiàn)，則考慮在這個屬性上建立索引q如果一個屬性經(jīng)常作為最大值和最小值等聚集函數(shù)的參數(shù)，則考慮在這個屬性上建立索引q如果一個屬性經(jīng)常在連接操作的連接條件中出現(xiàn)，則考慮在這個屬性上建立索引。 聚簇存取方法的選擇q什么是聚簇和聚簇碼為了提高某個屬性的查詢速度，把這個或這些屬性上具有相同值的元組集中存放在連續(xù)的物理塊稱為聚簇。其中的連接屬性稱為聚簇碼。q一個數(shù)據(jù)庫可以建立多個聚簇，一個關(guān)系只能加入一個聚簇q選擇聚簇存取方法，即確定需要建立多少個聚簇，每個聚簇中包含哪些關(guān)系。 聚簇存取方法的選擇聚簇的建立q先設(shè)計候選聚簇，一般說：對經(jīng)常在

31、一起進(jìn)行連續(xù)操作的關(guān)系可以建立聚簇如果一個關(guān)系的一組屬性經(jīng)常出現(xiàn)在相等比較條件中，則該單個關(guān)系可建立聚簇如果一個關(guān)系的一個屬性上的值重復(fù)率高，則此單個關(guān)系可建立聚簇。q然后檢查侯選聚簇中的關(guān)系，取消其中不必要的關(guān)系 HASH存取方法的選擇選擇HASH存取方法的規(guī)則如下：如果一個關(guān)系的屬性主要出現(xiàn)在等連接條件中或主要出現(xiàn)在相等比較選擇條件中，而且滿足下列兩個條件之一，則此關(guān)系可以選擇HASH存取方法：q如果一個關(guān)系的大小可預(yù)知，而且不變q如果關(guān)系的大小動態(tài)改變，而且數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供了動態(tài)HASH存取方法 確定數(shù)據(jù)庫的存儲結(jié)構(gòu)q確定數(shù)據(jù)的存放位置和存儲結(jié)構(gòu)它要考慮存放時間、存儲空間利用率和維護(hù)代

32、價三方面的因素。對于存放位置，應(yīng)根據(jù)應(yīng)用情況將數(shù)據(jù)的易變部分與穩(wěn)定部分、經(jīng)常存取部分和存取頻率較低部分分開存放。q確定系統(tǒng)配置系統(tǒng)配置的變量很多，這些值影響存取時間、存儲空間的分配，在物理設(shè)計時就要根據(jù)應(yīng)用環(huán)境確定這些參數(shù)值，以使系統(tǒng)性能最佳。 評價物理結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計過程中需要對時間效率、空間效率、維護(hù)代價和各種用戶要求進(jìn)行權(quán)衡，其結(jié)果可以產(chǎn)生多種方案，數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員必須對這些方案進(jìn)行細(xì)致的評價，從中選擇一個較優(yōu)的方案作為數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)。 數(shù)據(jù)庫的實施和維護(hù)q數(shù)據(jù)的載入和應(yīng)用程序的調(diào)試q數(shù)據(jù)庫的運行q數(shù)據(jù)庫的運行和維護(hù) 數(shù)據(jù)庫的運行注意兩點：q組織數(shù)據(jù)人庫是十分費時費力的事，如果試運行后還要修改數(shù)據(jù)庫的設(shè)計，還要重新組織數(shù)據(jù)入庫。q在數(shù)據(jù)庫試運行階段，由于系統(tǒng)還不穩(wěn)定，軟、硬件故障隨時都可能發(fā)生。而系統(tǒng)的操作人員對新系統(tǒng)還不熟悉，誤操作也不可避免，因此應(yīng)首先調(diào)試運行DBMS的恢復(fù)功能，做好數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)儲和恢復(fù)工作。 數(shù)據(jù)庫的運行和維護(hù)在數(shù)據(jù)庫運行階段，對數(shù)據(jù)庫經(jīng)常性的維護(hù)工作主要是由DBA完成的。q數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)儲和恢復(fù)q數(shù)據(jù)庫的安全性、完整性規(guī)則q數(shù)據(jù)庫性能的監(jiān)督、分析和改造q數(shù)據(jù)庫的重組織與重構(gòu)造