第2章 数据库系统设计

北京大学出版社ISBN7-301-10173-2/TP.08422005.10《SQLServer数据库管理与开发》2.1功能设计2.2数据库设计2.3系统实施需求分析《成绩管理系统》功能设计数据库设计方法概念结构设计逻辑结构设计第2章数据库系统设计第2章数据库系统设计数据库实现系统编程运行和维护北京大学出版社ISBN7-301-10173-2/TP.08422005.10《SQLServer数据库管理与开发》第2章数据库系统设计数据库系统(即指数据库应用系统、管理信息系统)的开发有两种方法：一是生命周期法，即包括系统调查、分析、设计、实现、维护和评价。其中设计部分包括总体功能设计、数据库设计、代码(编号)设计、界面设计、模块设计。二是原型法，即先快速开发出不太准确的应用模型，然后再评价与修改这个模型，直到符合实际应用或废弃。数据库应用系统设计包括总体功能设计、数据库设计、代码(编号)设计、界面设计、模块设计等内容，但关键内容是系统总体功能设计和数据库设计。第2章数据库系统设计《SQLServer数据库管理与开发》北京大学出版社ISBN7-301-10173-2/TP.08422005.10第2章数据库系统设计1.1需求分析任务方法调查内容通过详细调查，充分了解原系统的手工工作概况，明确用户的各种需求，收集支持系统目标的基础数据及其处理方法，在此基础上确定新系统的功能。重点是调查、收集与分析用户在数据管理中的信息需求、处理需求、安全性与完整性要求自顶向下和自底向上业务现状、信息流、外部要求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《SQLServer数据库管理与开发》北京大学出版社ISBN7-301-10173-2/TP.08422005.10第2章数据库系统设计1.2《成绩管理系统》功能设计功能需求分析功能设计包含了学院、系部、教研室、专业、教师、学生、课程等信息管理和课程设置、教学成绩信息管理的等方面。本系统开发任务是实现某学院教学成绩信息管理规范化和自动化，系统的用户有学院领导、成绩管理人员、班主任、教师及学生等。系统目标的实现是通过系统的各功能模块来达到的。由于每个系统功能又可以划分为若干个具体的功能模块，因此从目标开始层层分解，直到每个子功能模块只执行一个具体的任务。子功能模块是独立的，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《SQLServer数据库管理与开发》北京大学出版社ISBN7-301-10173-2/TP.08422005.10第2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《SQLServer数据库管理与开发》北京大学出版社ISBN7-301-10173-2/TP.08422005.10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《SQLServer数据库管理与开发》北京大学出版社ISBN7-301-10173-2/TP.08422005.10第2章数据库系统设计2.1数据库设计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：需求分析概念结构设计逻辑结构设计物理设计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《SQLServer数据库管理与开发》北京大学出版社ISBN7-301-10173-2/TP.08422005.10第2章数据库系统设计2.2概念结构设计自顶向下：先定义全局概念模型，然后再逐步细化。自底向上：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。混合策略：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。《SQLServer数据库管理与开发》北京大学出版社ISBN7-301-10173-2/TP.08422005.10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、班级等8个实体。在E—R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《SQLServer数据库管理与开发》北京大学出版社ISBN7-301-10173-2/TP.08422005.10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E—R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《SQLServer数据库管理与开发》北京大学出版社ISBN7-301-10173-2/TP.08422005.10实体—联系模型①一对一联系（1:1）实体Ａ中的每个实例在实体Ｂ中至多有一个实例与之对应关联，反之亦然。②一对多联系（1:n）实体Ａ中的每个实例在实体Ｂ中至少有一个实例与之对应关联，反之实体Ｂ中的每个实例在实体Ａ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E—R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《SQLServer数据库管理与开发》北京大学出版社ISBN7-301-10173-2/TP.08422005.10③多对多联系（m:n）实体Ａ中的每个实例在实体Ｂ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《SQLServer数据库管理与开发》北京大学出版社ISBN7-301-10173-2/TP.08422005.10自底向上策略的设计步骤⑴数据抽象与局部E—R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E—R图。每个实体都设计一个局部的E—R图。⑵集成全局E—R图把局部E—R图集成全局E—R图时，可经采用一次将所有的E—R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E—R图，直到最后集成为一个全局E—R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《SQLServer数据库管理与开发》北京大学出版社ISBN7-301-10173-2/TP.08422005.102.3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。即把E—R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E—R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《SQLServer数据库管理与开发》北京大学出版社ISBN7-301-10173-2/TP.08422005.10将E—R图转换为初始关系数据库模式⑴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。⑵一个1:1的联系，可以转换为一个独立的关系模式，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《SQLServer数据库管理与开发》北京大学出版社ISBN7-301-10173-2/TP.08422005.101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E—R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E—R图如图所示：《SQLServer数据库管理与开发》北京大学出版社ISBN7-301-10173-2/TP.08422005.10①“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）②“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E—R图转换为初始关系数据库模式《SQLServer数据库管理与开发》北京大学出版社ISBN7-301-10173-2/TP.08422005.10⑶一个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E—R图转换为初始关系数据库模式《SQLServer数据库管理与开发》北京