第8章数据库设计

实用数据库技术第8章数据库设计学习内容一般数据设计过程PowerDesigner介绍一个图书管理系统案例一般数据设计过程数据库概念设计（1）概念结构独立于数据库逻辑结构，也独立于支持数据库的DBMS，不受其约束。（2）又易于向关系、网状、层次等各种数据模型转换。它是现实世界与机器世界的中介，它一方面能够充分反映现实世界，包括实体和实体之间的联系，同时（3）它应是现实世界的一个真实模型，易于理解，便于和不熟悉计算机的用户交换意见，使用户易于参与。（4）当现实世界需求改变时，概念结构又可以很容易地作相应调整。因此概念结构设计是整个数据库设计的关键所在。概念设计的方法设计概念结构通常有四类方法：自顶向下:即首先定义全局概念结构的框架，然后逐步细化。自底向上:即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。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:即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的各局部概念结构。数据抽象与局部视图设计以自底向上设计概念结构的方法为例，它通常分为两步：第一步：首先要根据需求分析的结果（数据流图、数据字典等）对现实世界的数据进行抽象，设计各个局部视图即分E-R图。第二步：集成局部视图。概念结构是对现实世界的一种抽象，一般有三种抽象：⑴分类（ismemberof）⑵聚集(ispartof)⑶概括(issubsetof)分类（共同特征）聚集（组成）概括（包括）设计分E-R图的步骤⑴需求分析在需求分析阶段，通过对应用环境和要求进行详尽的调查分析，描述了整个系统，作为设计分E-R图的依据。⑵逐一设计分E-R图逐一设计分E-R图1、确定局部应用中的实体；2、实体的属性、标识实体的键；3、确定实体之间的联系及其类型（1：1、1：n、m：n）。一个学籍管理系统的例子：学籍管理局部应用的分E-R图课程管理局部应用的分E-R图例子：分E-R图的合并合并分E-R图，生成初步E-R图1．属性冲突2．命名冲突3．结构冲突生成学校管理系统的初步E-R图解决上述冲突后的E-R图数据库逻辑设计逻辑结构设计的任务就是把概念结构设计阶段设计好的基本E-R图转换为与选用的DBMS产品所支持的数据模型相符合的逻辑结构。设计逻辑结构时一般要分三步进行：①将概念结构转换为一般的关系、网状、层次模型；②将转换的关系、网状、层次模型向特定的DBMS支持下的数据模型转换；③对数据模型进行优化；E-R图转换成关系模式的规则将每个实体类型转换成一个关系模式，实体的属性即为关系模式的属性，实体键即为关系模式的键二元联系类型的转换若实体间联系是1:1，可以在两个实体类型转换成的两个关系模式中任意一个关系模式的属性中加入另一个关系模式的键和联系类型的属性。若实体间联系是1:N，则在N端实体类型转换成的关系模式中加入1端实体类型的键和联系类型的属性。若实体间联系是M:N，则将联系类型也转换成关系模式，其属性为两端实体类型的键加上联系类型的属性，而键为两端实体键的组合E-R图转换成关系模式的规则一元联系类型的转换:同二元联系三元联系类型的转换总是将三元联系类型转换成关系模式，其属性为三端实体类型的键加上联系类型的属性，而键为三端实体键的组合。数据库物理设计数据库在物理设备上的存储结构与存取方法称为数据库的物理结构，它依赖于给定的计算机系统。为一个给定的逻辑数据模型选取一个合适应用要求的物理结构的过程，就是数据库的物理设计。数据库物理设计内容数据库物理设计的内容主要包括：DBMS的某些系统参数。存储结构虽然数据库数据的存储结构不同于一般的文件系统结构，但由于它是建立在文件系统的基础之上，二者之间有着密切的联系。数据库文件在逻辑上是记录的序列，文件自身的结构不外乎按照定长记录和变长记录两种形式进行组织；而文件中记录的组织则有多种形式：堆、顺序、散列、簇集、B树类等等。存储结构的设计就是要在它们中间作出正确的选择。确定存储结构的因素确定存储结构的主要因素包括以下三个方面：数据的存取路径在关系数据库中存取路径具有以下特点：可见的；系统动态地建立、删除。例如，在执行查询时DBMS的查询优化器会根据优化策略自动地建立索引，以提高查询效率；+树文件和散列文件结构等等。物理设计的相关因素1、应用的需求2、数据的特性3、综合因素4、物理设计的调整数据库物理设计总结在数据库的物理结构设计完成之后，就可以针对系统常用的操作进行性能预测，评价所做的设计。完成数据库的物理设计之后，设计人员就要用RDBMS提供的数据定义语言和其他实用程序将数据库的逻辑设计和物理设计的结果严格地描述出来，成为DBMS可以接受的源代码。数据库物理设计总结（续）数据库试运行合格后，数据库开发工作就基本完成，即可投入正式运行了。但是，由于应用环境在不断变化，数据库运行过程中物理存储也会不断变化，因此对数据库设计进行评价、调整、修改等维护工作是一个长期的任务。也是设计工作的继续和提高。PowerDesigner概述PowerDesigner是Sybase公司的CASE工具集PowerDesigner可以制作：数据流程图对象模型概念数据模型物理数据模型PowerDesigner概述(续)PowerDesigner主要包括以下几个功能部分：DataArchitectProcessAnalystAppModelerODBCAdministratorPowerDesigner概述(续)PowerDesigner的4种模型文件：概念数据模型(CDM)物理数据模型(PDM)PowerDesigner概述(续)PowerDesigner的4种模型文件：面向对象模型(OOM)业务程序模型(BPM)CDMPDMOOM三者的转换关系PowerDesigner安装过程PowerDesigner安装过程PowerDesigner安装过程PowerDesigner安装过程PowerDesigner安装过程PowerDesigner安装过程PowerDesigner安装过程–完成进入PowerDesigner进入PowerDesigner一个图书管理系统数据库设计案例介绍本节通过一个“图书管理系统”的案例，熟悉实际在企业中如何分析设计数据库的过程，我们前面的讲述的数据库设计的过程一般在实际的企业中会有所不同，而且在实际企业设计过程中通常会使用一些数据库建模工具（例如：PowerDesigner）等。我们这个案例中给出一个使用数据库设计和实现的过程：需求分析－数据库概念设计－使用PowerDesigner建立数据概念模型－使用PowerDesigner建立数据物理数据模型－通过PowerDesigner生成DDL语句实现图书管理系统数据库。项目背景XXX公司为了实现本公司内部图书管理的信息化，开发用公司内部使用的图书管理系统。图书管理系统功能需求图书管理系统功能划分为：图书管理员登录书刊信息维护书刊借阅借阅者信息维护图书管理员登录模块只有图书管理员才可以登录系统，登录系统时候要需要验证管理员登录名和密码。用户登录是否为合法用户进入系统YesNo图书管理员登录模块图书管理员注销用户登录用户注销书刊信息维护模块添加新书刊种类图书管理员修改书刊种类删除书刊种类查看书刊种类书刊种类（Catalog）：会出现在书刊目录中，在一个图书馆中，同一种书刊可能有多本，即有多个物理拷贝。书刊（Book）：代表每种书刊的具体的物理拷贝。添加新书刊图书管理员修改书刊删除书刊查看书刊书刊信息维护模块续图书管理员可以按照书刊名称、书刊作者和出版社查询书刊种类信息。图书管理员可以添加新书刊种类，信息包括：书刊名称、作者、ISBSN、出版社，书刊种类编号是系统自动分配。图书管理员可以修改书刊种类，信息包括：书刊名称、作者、ISBSN、出版社，书刊种类编号不可以修改。图书管理员可以删除系统中的书刊种类。书刊信息维护模块续图书管理员可以按照书刊种类查询书刊信息。图书管理员可以添加新书刊，信息包括：借阅状态（插入是默认为未借出），书刊编号是系统自动分配。图书管理员可以修改书刊，信息包括：借阅状态，书刊编号不可以修改。图书管理员可以删除系统中的书刊信息。书刊借阅模块图书管理员代理借阅者还书代理借阅者借书书刊借阅模块图书管理员作为借阅者的代理借书，图书管理员根据借阅者提供的书刊名称、作者和出版社等信息查询借阅者想要查询的书刊，选种书刊后借出。图书管理员作为借阅者的代理还书，输入借阅者编号，查询出该借阅者所有为还的书刊，选择要归还的书刊，然后还书。借阅者信息维护模块修改借阅者的账户信息图书管理员删除已存在的借阅者账户查询借阅者信息创建新的借阅者账户借阅者信息维护模块图书管理员可以创建新的借阅者账户，包括的信息：借阅者姓名、借阅者住址和借阅者邮政编码，但是借阅者编号不用输入有系统自动维护。图书管理员可以修改借阅者的账户信息，包括的信息：借阅者姓名、借阅者住址和借阅者邮政编码，但是借阅者编号不能修改。图书管理员可以删除已存在的借阅者账户。图书管理员可以根据借阅者编号查询借阅者帐号信息，包括的信息：借阅者姓名、借阅者住址和借阅者邮政编码。确定需求确定需求续图书管理系统运行环境网络环境Oracle9iDataBaseServer图书管理员ClientAClientBClientC图书管理员图书管理员图书管理系统运行环境操作系统：MicrosoftWindows2000MicrosoftWindowsXPMicrosoftWindowsMEMicrosoftWindows98数据库概念结构设计概念结构设计：在需求基础上，用数据模型表示数据及其联系。概念结构设计也称为概念模型设计。数据库概念结构设计概念数据结构的步骤：确定实体确定关系确定实体属性数据库概念结构设计确定实体我们可以通过在用户需求中寻找“对象”或“物体”等名词来确定实体，但是要注意并不是所有的名词都是实体，也有可能是实体的属性。数据库概念结构设计回顾用户需求：数据库概念结构设计回顾用户需求：数据库概念结构设计从需求中找出名词有：图书管理员书刊种类书刊借阅者确定实体有：图书管理员书刊种类书刊借阅者注意:这个时候可能并不是全部的实体，是一个中间过程产物，这没有关系，设计是一个迭代的过程。数据库概念结构设计确定关系实体与实体之间是有关系的，这些关系有：1:11:NN:M数据库概念结构设计确定关系我们可以对四个实体进行排列组合，共有6种可能性。图书管理员－书刊种类图书管理员－书刊图书管理员－借阅者书刊种类－书刊书刊种类－借阅者书刊－借阅者接下来我们对这个些“关系”进行分析:数据库概念结构设计“图书管理员－书刊种类”关系:从我们的需求来看“图书管理员”与“书刊种类”没有直接的关系，我们可以排除它们之间的存在关系的可能性。数据库概念结构设计“图书管理员－书刊”关系:从我们的需求来看“图书管理员”与“书刊”没有直接的关系，我们可以排除它们之间的存在关系的可能性。数据库概念结构设计“图书管理员－书刊种类”关系:从我们的需求来看“图书管理员”与“书刊种类”没有直接的关系，我们可以排除它们之间的存在关系的可能性。数据库概念结构设计“图书管理员－借阅者”关系:从我们的需求来看“图书管理员”与“借阅者”没有直接的关系，我们可以排除它们之间的存在关系的可能性。数据库概念结构设计“书刊种类－书刊”关系:从我们的需求来看“书刊种类”与“书刊”有的关系，一个“书刊种类”应该对应多个“书刊”，反之，一个“书刊”只能隶属一个“书刊种类”。例如：《数据库理论》是“书刊种类”在书库中N本“书刊”，这里的N应该是=0。