數據庫設計與管理的公共基礎學習教程

　　（四）數據庫設計與管理

　　1．數據庫設計概述

　　數據庫設計的基本任務是根據用戶對象的信息需求、處理需求和數據庫的支持環境（包括硬件、操作系統與DBMS）設計出數據模式。

　　數據庫設計的兩種方法：

　　面向數據的方法：以信息需求為主，兼顧處理需求。

　　面向過程的方法：以處理需求為主，兼顧信息需求。

　　目前，面向數據的設計方法是數據庫設計的主流方法。

　　數據庫設計一般采用生命周期法，分為如下幾個階段：

　　需求分析階段

　　概念設計階段

　　邏輯設計階段

　　物理設計階段

　　編碼階段

　　測試階段

　　運行階段

　　進一步修改階段

　　前四個階段是數據庫設計的主要階段，重點以數據結構與模型的設計為主線。

　　2．數據庫設計的需求分析

　　第一階段：需求收集和分析，收集基本數據和數據流圖。

　　主要的任務是：通過詳細調查現實世界要處理的對象（組織、部門、企業等），充分了解原系統的工作概況，明確用戶的各種需求，在此基礎上確定新系統的功能。

　　對數據庫的要求：

　　信息要求

　　處理要求

　　安全性和完整性的要求

　　數據字典是各類數據的集合，它包括五個部分：

　　數據項，即數據的最小單位

　　數據結構，是若干數據項有意義的集合

　　數據流，可以是數據項，也可以是數據結構，用來表示某一處理過程的輸入或輸出

　　數據存儲，處理過程中存取的數據，通常是手工憑證、手工文檔或計算機文件

　　處理過程

　　3．數據庫概念設計

　　1）概念設計概述

　　（1）集中式模式設計法

　　根據需求由一個統一的機構或人員設計一個綜合的全局模式。適合于小型或并不復雜的單位或部門。

　　（2）視圖集成設計法

　　將系統分解成若干個部分，對每個部分進行局部模式設計，建立各個部分的視圖，再以各視圖為基礎進行集成。比較適合于大型與復雜的單位，是現在使用較多的方法。

　　2）數據庫概念設計的過程

　　（1）選擇局部應用

　　根據系統情況，在多層的數據流圖中選擇一個適當層次的數據流圖，將這組圖中每一部分對應一個局部應用，以該層數據流圖為出發點，設計各自的E-R圖。

　　（2）視圖設計

　　視圖設計的三種次序：

　　自頂向下：先從抽象級別高且普遍性強的對象開始逐步細化、具體化和特殊化。

　　由底向上：先從具體的對象開始，逐步抽象，普遍化和一般化，最后形成一個完整的視圖設計

　　由內向外：先從最基本與最明顯的對象開始，逐步擴充至非基本、不明顯的對象。

　　例：某大學由一名校長主管，學校下設多個學院，每個學院又的多個系；每個系有一名系主任，負責聘任教師；每個教師可以承擔多門課，同一門課又可由多個教師承擔；每個系有多個班級，每個班級有一定數量的學生；學生在校期間要學習多門課程，學習結束后，每門課程對應一個成績。要求設計該大學的教學管理系統。

　　需求分析階段，得到該學校的機構組織結構圖如下圖所示：

　　E-R圖設計

　　首先，設計“院長”、“學院”和“系”之間的聯系。一個學院有一個院長，一個院長主管一個學校；一個系屬于一個學院，一個學院有多個系。院長與學院的關系是一對一的聯系，學院和系之間是一對多的聯系。

　　在系里在，一個系會聘用多個教師，而一個教師只屬于一個系，所以，系和教師之間的關系是一對多的聯系；一門課可由多個教師講授，同時，一個教師可講授多門課，課程和教師之間的關系是多對多的聯系。

　　在系里，學生和課程之間的聯系有，一個系有多個班，一個班只能屬于一個系，它們之間的聯系是一對多的聯系；一個班有多個學生，同時，一個學生只屬于一個班，所以，班級和學生之間的聯系是一對多的聯系；系和課程之間的聯系，一個系可開設多門課，同時，一門課可被多個系開設，因此，課程和系之間的關系是多對多的聯系；學生與課程之間，一個學生會選多門課，同時，一門課可被多個學生選取，因此，課程和學生之間的關系是多對多的聯系。

　　邏輯設計

　　學院（學院編號，學院名，學院地址，院長編號）

　　院長（院長編號，院長姓名，聯系電話，辦公地址）

　　系（系編號，系名，聯系電話，系地址，學院編號，系主任職工號）

　　教師（職工號，姓名，性別，學歷，職稱，工資，聯系電話，系編號）

　　班級（班級編號，班級名稱，學生人數，系名）

　　學生（學號，身份證號，姓名，性別，出生日期，民族，籍貫，班級名）

　　課程（課程編號，課程名稱，學分）

　　開課（系編號，課程號）

　　授課（職工號，課程號）

　　選課（學號，課程號，成績）

　　（3）視圖集成

　　視圖集成是將所有局部視圖統一與合并成一個完整的數據模式。

　　視圖集成的重點是解決局部設計中的沖突，常見的沖突主要有如下幾種：

　　命名沖突：有同名異義或同義異名

　　概念沖突：同一概念在一處為實體而在另一處為屬性或聯系

　　域沖突：相同的屬性在不同視圖中有不同的域

　　約束沖突：不同的視圖可能有不同的約束

　　視圖經過合并生成E-R圖時，其中還可能存在冗余的數據和冗余的實體間聯系。

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