第七章系統設計1系統設計系統運行和維護

系統規劃

系統實施

系統分析

開發

設計

初步

調查

可行性

研究

審批

系統

評價

系統

維護

總體

設計

詳細

設計

審計

審查

編程

調試

系統

轉換

驗收

詳細

調查

邏輯

設計

2第七章管理信息系統的系統設計主要內容：系統設計的任務代碼設計3. 功能結構圖設計信息系統流程圖設計系統物理配置方案設計制訂設計規范數據存儲設計輸出設計輸入設計處理流程圖設計編寫程序設計說明書和系統設計報告3本節內容：1.1系統設計的任務1.2系統設計的主要內容1.3系統設計的原則1系統設計的任務41.1系統設計的任務

系統設計的任務是：在系統分析提出的邏輯模型的基礎上，科學合理地進行物理模型的設計。如前所述,物理模型主要解決“怎樣做”的問題。

51.2系統設計的主要內容總體設計信息系統流程圖設計、功能結構圖設計和功能模塊圖設計等。代碼設計和設計規范的制定系統物理配置方案設計設備配置、通信網絡的選擇和設計以及數據庫管理系統的選擇數據存儲設計數據庫設計、數據庫的安全保密設計等。計算機處理過程設計輸出設計、輸入設計、處理流程圖設計及編寫程序設計說明書經過系統設計，設計人員應能為程序開發人員提供完整、清楚的設計文檔，并對設計規范中不清楚的地方做出解釋。61.3系統設計的原則1·系統性2·靈活性3·可靠性4·經濟性系統是作為統一整體而存在的，因此，在系統設計中，要從整個系統的角度進行考慮，系統的代碼要統一，設計規范要標準，傳遞語言要盡可能一致，對系統的數據采集要做到數出一處、全局共享，使一次輸入得到多次利用。為保持系統的長久生命力，要求系統具有很強的環境適應性，為此，系統應具有較好的開放性和結構的可變性。在系統設計中，應盡量采用模塊化結構，提高各模塊的獨立性，盡可能減少模塊間的數據耦合，使各子系統間的數據依賴減至最低限度。這樣，既便于模塊的修改，又便于增加新的內容，提高系統適應環境變化的能力。可靠性是指系統抵御外界干擾的能力及受外界干擾時的恢復能力。一個成功的管理信息系統必須具有較高的可靠性，如安全保密性、檢錯及糾錯能力、抗病毒能力等。經濟性指在滿足系統需求的前提下，盡可能減小系統的開銷。一方面，在硬件投資上不能盲目追求技術上的先進，而應以滿足應用需要為前提;另一方面，系統設計中應盡量避免不必要的復雜化，各模塊應盡量簡潔，以便縮短處理流程、減少處理費用。72代碼設計本節內容：2.1代碼的功能2.2代碼的設計2.3代碼的種類2.4代碼結構中的校驗位

82.1代碼的功能

代碼是代表事物名稱、屬性、狀態等的符號，為了便于計算機處理，一般用數字、字母或它們的組合來表示。代碼的功能１、為事物提供一個概要而又明確的認定，便于數據的存儲與檢索，以節約時間與空間。２、可以提高系統的處理效率與精度。３、可以提高系統數據的全局一致性?？梢约m正平時人們習慣上的稱謂差異。４、代碼是人和計算機之間的共同語言，是兩者交換信息的工具。92.2代碼的設計

代碼設計就是將MIS所管理的對象進行字符化，使其能夠被計算機識別、存儲、處理和傳遞。代碼設計時遵循的原則：（1）邏輯與結構上的要求

設計的代碼在邏輯上必須能滿足用戶的需要，在結構上應當與處理的方法相一致。（2）代碼的唯一性代碼要系統化，一個代碼應惟一標志它所代表的事物或屬性。（3）代碼的前瞻性在代碼設計時，要預留足夠的位置，以適應不斷變化的需要。（4）代碼的清晰性要注意避免誤解，不要使用易于混淆的字符。如O、Z、I、S、V與0、2、1、5、U易混。不要把空格作代碼。要使用24小時制表示時間等。102.2代碼的設計

代碼設計時遵循的原則：（5）代碼表述結構合理要注意盡量采用不易出錯的編碼結構。例如字母－字母－數字的結構（如WW2）比字母－數字－字母的結構(如W2W)發生錯誤的機會要少一些。（6）代碼分段表示當代碼長于4個字母或5個數字字符時，應分成小段。這樣人們讀寫時不易發生錯誤。如726-499-6135比7264996135易于記憶，并能更精確地記錄下來。（7）代碼組合若已知碼的位數為P，每一位上可用字符數為Si，則可以組成碼的總數為：Ｃ＝例如，對每位字符為0-9的三位碼，共可組成C=10*10*10=1000種碼。112.3代碼的種類

順序碼

順序碼又稱系列碼，是一種用連續數字或字母代表編碼對象的碼。例如：1代表廠長2代表科長3代表科員4代表生產工人等

12區間碼區間碼把數據項分成若干組，每一區間代表一個組，碼中數字的值和位置都代表一定意義。如郵政編碼(710077)、公民身份證號(610103630402370X)碼等。430081區域城市省區優點：信息處理比較可靠，排序、分類、檢索等操作易于進行。缺點：碼的長度與分類屬性有關，分類越多，碼長越長。應用：有明顯的分類屬性的數據項。2.3代碼的種類132.3代碼的種類區間碼多面碼一個數據項可能具有多方面的特性。如果在碼的結構中，為這些特性各規定一個位置，就形成多面碼。例如，對于機制螺釘，可作如下表那樣的規定。代碼2342表示材料為黃銅的φ1.5mm方形頭鍍鉻螺釘。材料螺釘直徑螺釘頭形狀表面處理1—不銹鋼1—Φ0.51—圓頭

1—未處理

2—黃銅2—Φ1.02—平頭2—鍍鉻3—鋼

3—Φ1.53—六角形狀3—鍍鋅

4—方形頭4—上漆多面碼示例142.3代碼的種類區間碼層次碼（上下關聯區間碼）。為數據項的各個屬性規定一個位置，其結構一般由左向右排列，構成一定的層次。例如，會計核算方面，用最左位代表核算種類，下一位代表會計核算項目。十進位碼。我國圖書分類中的十進位分類碼。如610.736，小數點左邊的數字組合代表主要分類，小數點右邊的指出子分類。特點：分類比較清晰。缺點：所占位數長短不齊，不適合計算機處理。152.3代碼的種類助憶碼助憶碼用文字、數字或文字來描述，也可用文字與數字結合起來描述。例如，用TV-C-20代表20英寸彩色電視機，其中C代表彩色。我國目前的汽車牌號。蘇H－A*****助憶碼適用于數據項數目較少情況（一般少于50個），否則可能引起聯想出錯。特點：可以通過聯想幫助記憶。缺點：容易產生歧義性。應用：適用于數據項數目較少的情況。162.3代碼的種類名稱優點缺點順序碼順序碼的優點是短而簡單，記錄的定位方法簡單，易于管理。沒有邏輯基礎，不易記憶。此外，新加的代碼只能列在最后，刪除則造成空碼區間碼信息處理比較可靠，排序、分類、檢索等操作易于進行。碼的長度與它分類屬性的數量有關，有時可能造成代碼過長。碼有多余的數。這種碼的維護比較困難。助憶碼可以通過聯想幫助記憶助憶碼適用于數據項數目較少情況（一般少于50個），否則可能引起聯想出錯17代碼是數據的重要組成部分，它的正確性直接影響系統的質量。當人們抄寫、錄入時，發生錯誤的可能性很大。@抄寫錯誤1，u7，v@易位錯誤12341243@隔位易位錯誤12341432如何解決，來保證代碼的正確性？2.4代碼結構中的校驗位

182.4代碼結構中的校驗位

加入校驗位的原因：人們重復抄寫代碼和將它通過人手輸入計算機時，發生錯誤可能性更大。為了保證正確輸入，有意識地在編碼設計結構中原有代碼的基礎上，另外加上一個校驗位，使它事實上變成代碼的一個組成部分。校驗位的計算：校驗位通過事先規定的數學方法計算出來。代碼一旦輸入，計算機會用同樣的數學運算方法按輸入的代碼數字計算出校驗位，并將它與輸入的校驗位進行比較，以證實輸入是否有錯。XXXXXXX校驗位代碼本體192.4代碼結構中的校驗位算術級數法原代碼12345

各乘以權65432

乘積之和6+10+12+12+10=50

以11為模去除乘積之和，把得出的余數作為校驗碼：

50/11=4……6

因此代碼為123456202.4代碼結構中的校驗位幾何級數法

原代碼12345

各乘以權 3216842

乘積之和32+32+24+16+10=114

以11為模去除乘積之和，把得出的余數作為校驗碼：

114/11=10……4

因此代碼為123454212.4代碼結構中的校驗位質數法

原代碼12345

各乘以權 1713753

乘積之和17+26+21+20+15=99

以11為模去除乘積之和，把得出的余數作為校驗碼：

99/11=9……0

因此代碼為123450223功能結構圖設計

功能結構圖是按功能從屬關系畫成的圖表，圖中每一個框稱為一個功能模塊。功能分解的過程就是一個由抽象到具體、由復雜到簡單的過程。功能模塊可以根據具體情況分得大一點或小一點。分解得最小的功能模塊可以是一個程序中的每個處理過程，而較大的功能模塊則可能是完成某一任務的一組程序。功能結構圖中各層功能與新的信息系統中數據流程圖中的處理（功能）是對應的。

233功能結構圖設計

工資管理子系統被分解為建立主文件、更新主文件、建立扣款文件以及計算和打印等四個子功能，其中每個子功能還可以繼續分解下去。工資管理子系統功能結構圖工資管理信息子系統建立主文件更新主文件建立扣款文件計算和打印數據錄入打印工資單打印工資匯總表數據維護計算更新數據錄入建立主處理文件數據維護244信息系統流程圖設計

信息系統流程圖屬于計算機處理流程圖，它用來表示信息在計算機系統中的處理流程。信息系統流程圖可以新系統的數據流程圖為基礎繪制，具體思路如下：首先為數據流程圖中的處理功能畫出數據關系圖。最后，把各個處理功能的數據關系圖綜合起來，形成整個系統的數據關系圖，即信息系統流程圖。254信息系統流程圖設計處理功能輸入數據A輸出數據E輸入數據B輸入數據C中間文件D輸出文件F

數據關系的一般形式264信息系統流程圖設計脫機操作人工操作手工輸入聯機存儲器(磁帶、磁盤等)磁盤磁帶顯示器脫機存儲處理穿孔卡片通訊連接打印報告常用的系統流程圖符號274信息系統流程圖設計數據存儲#1數據存儲#2處理1輸入1處理2處理4處理3輸出2輸出1實體1實體2存儲#1報告1輸入1處理1處理3處理2中間文件存儲#2報告2新系統數據流程圖轉換為系統流程圖-示意圖284信息系統流程圖設計工資管理信息子系統職工代碼姓名部門基本工資津貼房費電費病事假扣款應發工資1001李小明0150050150203801002周英杰01400409015802551003劉一波013502540303051004吳關興023003050102701005趙子英02400409025325上月工資發放清單29職工代碼姓名部門基本工資津貼房費備注1002周英杰014004090調走1004吳關興013503550調整工資、換部門1005趙子英024504590調整工資1009黃正義0260060120新進本月人員及工資變動表職工代碼姓名部門扣電費病事假扣款1003劉一波01201005趙子英022060本月扣款清單4信息系統流程圖設計30工資處理過程的業務流程圖財務科上月發放清單人事科變動表計算填寫總務科扣款清單本月工資發放清單計算填寫工資發放清單財務科31人事科抄寫人員工資變動表上月工資發放清單填寫扣款本月工資發放清單總務科扣款清單填寫計算應得工資本月工資發放清單工資發放員本月工資發放清單324信息系統流程圖設計上月主文件建立扣款文件模塊主文件更新模塊計算打印模塊工資單工資匯總表電費扣款通知單病假扣款通知單房租變動通知單人事變動通知單本月主文件扣款文件工資管理子系統的信息系統流程圖334信息系統流程圖設計建立及修改程序生產能力表必須生產的產品名及產量各產品的工藝路線及利潤生產能力文件工藝路線文件線性規劃程序設備利用率生產計劃表生產計劃優化系統的信息系統流程圖345系統物理配置方案設計本節內容：5.1設計依據

5.2計算機硬件選擇5.3計算機網絡的選擇5.4數據庫管理系統的選擇5.5應用軟件的選擇355.1設計依據

系統的吞吐量系統的響應時間系統的可靠性集中式還是分布式地域范圍數據管理方式365.1設計依據1、系統的吞吐量2、系統的響應時間3、系統的可靠性4、集中式還是分布式5、地域范圍6、數據管理方式即每秒鐘執行作業數。是一種正比關系。一般選擇具有高性能的計算機和網絡系統從用戶向系統發出作業請求開始，經過處理后，給出應答結果的時間。一般選擇ＣＰＵ運算速度較快計算機以及高傳遞速度的通訊線路，如實時應用系統。可以連續使用的時間。如果數據管理方式為文件系統，則操作系統應具備文件管理能力。如果數據管理方式為數據庫管理方式，則操作系統應具備數據庫管理系統。一般應用中是兩者兼而有之。如系統的處理方式是集中式的，則信息系統既可以是主機系統，也可以是網絡系統。如系統處理方式是分布式的，則采用微機網絡將更能有效地發揮系統的性能。375.2計算機硬件選擇

計算機硬件的選擇取決于數據的處理方式和運行的軟件。管理對計算機的基本要求是速度快、容量大、通道能力強、操作靈活方便，但計算機的性能越高，其價格也就愈昂貴。系統的數據處理是集中式的，系統應用的主要目的是利用計算機的強大計算能力，則可以采用主機－終端系統，以大型機或中小型機作為主機。系統應用的目的是進行企業管理，其應用本身就是分布式的，則應選擇微機網絡方式。主計算機前端處理機TCTC…...…...…...…...集中式數據處理385.2計算機硬件選擇確定了數據的處理方式以后，在計算機機型的選擇上則主要考慮應用軟件對計算機處理能力的需求，包括：計算機主存；CPU時鐘；輸入、輸出和通信的通道數；顯示方式；外接轉儲設備及其類型。395.3計算機網絡的選擇網絡拓撲結構網絡拓撲結構一般有總線型、星型、環形、混合型等。在網絡選擇上應根據應用系統的地域分布、信息流量進行綜合考慮。網絡的邏輯設計按軟件將系統從邏輯上分為各個分系統或子系統，然后按需要配備設備，如主服務器、主交換機、分系統交換機、子系統集線器（Hub）、通訊服務器、路由器和調制解調器等，并考慮各設備之間的連接結構。網絡操作系統目前，流行的網絡操作系統有UNIX、Windows等。405.4數據庫管理系統的選擇

在數據庫管理系統的選擇上，主要考慮：數據庫的性能數據庫管理系統的系統平臺數據庫管理系統的安全保密性能數據的類型

目前，市場上數據庫管理系統較多，流行的有Oracle、Sybase、SQLServer、Informix、Foxpro和VisualBasic等，415.5應用軟件的選擇

選擇應用軟件應考慮：軟件是否能夠滿足用戶的需求。根據系統分析的結果，驗證軟件在功能上能否滿足數據表示（如記錄長度、文件最大長度等）、數據存儲量和查詢等方面的要求。軟件是否具有足夠的靈活性。軟件是否能夠獲得長期、穩定的技術支持。426制訂設計規范

設計規范是整個系統的“公用標準”，它具體地規定了文件名和程序名的統一格式、編碼結構、代碼結構、統一的度量名等。

有關設計規范例子請參見本章實例7.2。437數據存儲設計本節內容:7.1文件的分類

7.2文件組織方式7.3文件設計7.4數據庫設計的基礎知識7.5數據庫設計

447.1文件的分類按文件的存儲介質分類卡片文件紙帶文件磁盤文件磁帶文件打印文件按文件的組織方式分類順序文件索引文件直接存取文件45按文件的信息流向分類輸入文件：如卡片文件輸出文件：如打印文件輸入輸出文件：如磁帶、磁盤文件按文件的用途分類主文件：存放具有固定值屬性的數據處理文件：存放事務數據的臨時文件工作文件：處理過程中暫時存放數據的文件周轉文件：存放固定個體變動屬性的數據其它文件：如后備文件、備份、檔案文件等467.1文件的分類

文件是系統中存放數據的基本方式。

(一)按文件的用途可把文件分為以下幾種：主文件主文件是系統中最重要的共享文件，主要存放具有固定值屬性的數據。處理文件又稱事務文件，是用來存放事務數據的臨時文件，包含了對主文件進行更新的全部數據。工作文件工作文件是處理過程中暫時存放數據的文件。周轉文件周轉文件用來存放具有固定個體變動屬性的數據。其它文件47職工代碼姓名部門基本工資津貼1001李小明01500501002周英杰01400401003劉一波01350251004吳關興02300301005趙子英0240040主文件職工代碼姓名部門基本工資津貼房費備注1002周英杰014004090調走1004吳關興013503550調整工資、換部門1005趙子英024504590調整工資1009黃正義0260060120新進處理文件示例房費1509040509048職工代碼姓名部門基本工資津貼房費電費病事假扣款應發工資1001李小明0150050150203801003劉一波013502540303051002周英杰0140040901580255工作文件例如：對部門01的人員按工資排序生成的文件。周轉文件497.1文件的分類總務科制表人_____人員代碼姓名用電量電費扣款合計住戶電費扣款清單

工資子系統中的住戶電費扣款文件，共有人員代碼、姓名、用電量和電費扣款四個數據項。對于用電戶，除新搬進和新搬走的用戶外，前兩項內容基本每月不變，需要輸入的僅是用電量一項，為了節省總務部門抄寫扣款清單的工作量和財務部門輸入扣款清單的工作量，可以采用周轉文件來解決。關于周轉文件507.1文件的分類

(二)按文件的組織方式可把文件分為：順序文件索引文件直接存取文件517.2文件組織方式

順序文件：順序文件剛建立時，記錄按其來到的先后次序順序排列，其物理順序和邏輯順序并不一定完全一致，稱之為串行文件。文件的記錄按照鑒別鍵大小依次重新排列所得到的文件叫做排好序的順序文件(簡稱順序文件)。因此，排好序的順序文件是物理順序和邏輯順序一致的文件一切存于磁帶上的記錄，都只能是順序的在磁盤上存放記錄，既可以順序地存放，也可以隨機地存放。527.2文件組織方式順序文件：存在順序存取存貯器上的順序文件，只能按順序掃描法查找。存在隨機存取存貯器上的順序文件，可以按順序掃描法查找，也可以折半查找法進行查找。折半查找法是將待查找區域中點處的記錄的鑒別鍵K′和要查找的記錄的鑒別鍵KS相比較，若K′=KS，那么鍵號為K′的記錄就是要找的記錄，若K′≠KS,則取出整個區域的一半(在文件按升序排列時)，若KS>K，取下一半；若KS<K′，則取上一半。這樣繼續進行下去，直到找到為止。537.2文件組織方式索引文件：帶有索引表的數據文件叫索引文件。增加索引表是為了加快檢索記錄的速度。索引表的索引項應當按順序排列，而數據文件本身則可以按順序排列，也可以不按順序排列。按索引文件組織方式組織文件時，文件包括索引區和數據區。索引表建立在索引區數據文件建立在數據區索引表本身也是一個文件，其中列有每個記錄的關鍵字和相應的物理存儲地址，這兩項合稱為索引項。547.2文件組織方式索引文件：索引表是由系統程序自動生成的，在為數據文件輸入數據的同時建立索引表，表中的索引項按記錄輸入的先后順序排列，待全部記錄輸入后，軟件就對索引表排序。最后的索引表是按關鍵字的升序或降序排列的關鍵字與地址的對照表。索引表在排序前按記錄的物理順序排列排序后則按照記錄的關鍵字的邏輯順序排列，而將原索引表抹去。557.2文件組織方式物理記錄號職工號姓名職稱基地100138張又興工程師100316王凌云高工100512陳海副教授100881周仲文教授101022李明講師101224黃之英副教授101384劉興副教授101688高勤教授數據文件索引文件的建立過程(原始文件)567.2文件組織方式關鍵字物理記錄號381001161003121005811008221010241012841013881016關鍵字物理記錄號121005161003221010241012381001811008841013881016排序前的索引表排序后的索引表索引文件的建立過程(索引表的建立)577.2文件組織方式索引文件

查找時將外存上含有索引表的塊送入內存，查得被找記錄的地址，然后再將含有該記錄的塊送入內存。刪除一個記錄時，刪去相應的索引項，而數據本身則保持不動。插入一個記錄時，將插入記錄置于數據區之末，而將添上相應索引項以后的索引重新排序。這些排序工作，也是由軟件自動進行的。587.2文件組織方式索引文件：優點：加快檢索記錄的速度索引文件組織方式可以保證地址的唯一性，而不產生重號。訪問記錄時，只要從索引表找到地址，就可得到所需記錄，其存取機構的動作也比較簡單。缺點：索引表本身需要占有一定存儲空間。

597.2文件組織方式

直接存取文件

直接地址法：程序員或數據庫管理員可以直接把存放某一記錄的地址作為該記錄的鍵號。直接地址法的優點是：存取機構動作簡單，用戶使用方便，不會產生重號。缺點是：把記錄的存貯地址作為鍵號，不易記憶。浪費存儲空間：有一個文件，其鑒別鍵號分散在10000到50000號之間，但其記錄總數只有5000個。如果用直接地址法存貯記錄，就要浪費35001個記錄空間。607.2文件組織方式直接存取文件雜湊法可以采用稱之為雜湊法函數的算法，把鍵號轉換為相應記錄的地址，達到壓縮存貯空間的目的。雜湊法也叫隨機法或轉化法。雜湊函數的算法很多下面介紹常用的質數除余法：設所需存貯單元為M(本例中M=5000)，則質數除余法的步驟如下：

·確定一個接近M的質數P，上例中取質數P=4999·設需要轉變的鍵號為K，則轉換后的記錄地址為：

H(K)=K-INT(k/p)×P

式中：INT(k/p)表示k/p的整數部分。上例中，鍵號為10000和50000的記錄，用上法計算得到的地址分別為2和10。全部記錄地址的分布范圍:

0≤H(K)≤M-1617.2文件組織方式直接存取文件雜湊法采用雜湊法時，兩個不同的鍵號經過雜湊法計算所得結果相同而在存放時發生沖突。解決鍵號沖突的方法是把第二個鍵號的記錄存貯到其他地址去，而用鏈接的方法與第一個鍵號的記錄相連。直接存取文件的特點是：文件的記錄隨機存放，插入記錄方便，存取速度快，不用索引，節約存貯空間。記錄沒有排序，不能直接按關鍵字的順序讀出。627.3文件設計根據文件的使用要求、處理方式、存儲量、數據的活動性以及硬件設備的條件等，合理地確定文件類別，選擇文件介質，決定文件的組織方式和存取方法。設計文件之前，首先要確定數據處理的方式、文件的存儲介質、計算機操作系統提供的文件組織方式、存取方式和對存取時間、處理時間的要求等。637.3文件設計

使用效果組織方式文件處理方式文件大小隨機查找速度順序查找速度適用于何種活動率對軟件要求備注順序隨機順序很好不好無限制慢很快高低索引好好中等大快快低中直接不好很好有限制很快慢低高常用文件組織方式性能比較表中活動率指的是更新過程中作用到記錄的百分數。例如，針對10000個記錄，需要處理8000個，則活動率為80%。647.3文件設計文件設計通常從設計共享文件開始。文件由記錄組成，所以設計文件主要是設計文件記錄的格式。

文件記錄設計表中詳細填寫了記錄中每一數據項的名稱、變量名、類型、寬度和小數位數。記錄設計中還應注明記錄由哪個程序形成，又輸出到哪個程序。657.3文件設計主文件工資子系統記錄文件名________________應用__________________序號123456數據項名取工代碼職工姓名部門基本工資附加工資扣房費變量名DMXMBMJBGZFJGZFF類型CCCNNN寬度482777小數位數222輸入到輸出自設計者簽名_____________設計日期_______________667.4數據庫設計的基礎知識數據模型是數據庫系統設計中用于提供信息表示和操作手段的形式構架,是數據庫系統實現的基礎。根據模型應用的不同目的，可以將模型分為兩個層次：概念模型數據模型網狀模型層次模型關系模型面向對象模型677.4數據庫設計的基礎知識概念模型：概念模型是將現實世界的客觀對象抽象為某一種不依賴于計算機系統和數據庫管理系統（DBMS）的信息結構。建模過程：現實世界中的對象→概念模型→數據模型實體(Entity)“實體”即現實世界中存在的對象或事物?？梢允侨?、物、抽象的概念；可以指事物本身，也可以指事物之間的聯系。屬性（Attribute）“屬性”指實體具有的某種特性。屬性用來描述一個實體。如學生實體可由學號、姓名、性別、出生日期、所在院系、入學時間等屬性來描述。聯系（Relation）在信息世界中，事物之間的聯系可分為兩類：一是實體內部的聯系，如組成實體的各屬性之間的關系；一是實體之間的聯系，這里我們主要討論實體之間的聯系。687.4數據庫設計的基礎知識概念模型：

實體之間的聯系方式可分為三類：一對一聯系(1:1)如果對于A中的一個實體，B中至多有一個實體與其發生聯系，反之，B中的每一實體至多對應A中一個實體，則稱A與B是一對一聯系。一對多聯系(1:n)如果對于A中的每一實體，實體B中有一個以上實體與之發生聯系，反之，B中的每一實體至多只能對應于A中的一個實體，則稱A與B是一對多聯系。多對多聯系(m:n)如果A中至少有一實體對應于B中一個以上實體，反之，B中也至少有一個實體對應于A中一個以上實體，則稱A與B為多對多聯系。69聯系（Relation）一對一聯系(1:1)如果對于A中的一個實體，B中至多有一個實體與其發生聯系，反之，B中的每一個實體至多對應A中一個實體，則稱A與B是一對一聯系。系任職系主任11病區科室主任任職117.4數據庫設計的基礎知識70聯系（Relation）一對多聯系(1:n)如果對于A中的一個實體，B中有一個以上實體與其發生聯系，反之，B中的每一個實體至多對應A中一個實體，則稱A與B是一對多聯系。AB聯系1n教研室聯系教師1n7.4數據庫設計的基礎知識71聯系（Relation）多對多聯系(m:n)如果A中至少有一個實體對應于B中一個以上實體，反之，B中也至少有一個實體對應A中一個以上實體，則稱A與B是多對多聯系。AB聯系mn教師學生教學mn7.4數據庫設計的基礎知識727.4數據庫設計的基礎知識(二)ER方法

E-R方法即實體－聯系方法（Entity-RelationApproach,簡稱E-R方法），是由P.P.S.Chen于1976年提出的，其方法是用E-R圖來描述某一組織的信息模型，是概念模型的最常用的表示方法。

－在模型設計中，首先根據分析階段收集到的材料，利用分類、聚集、概括等方法抽象出實體，并一一命名，再根據實體的屬性描述其間的各種聯系。

－ER圖中用矩形表示實體。實體之間的關系用菱形表示，用無向邊把菱形與有關實體連接，在邊上標明聯系的類型。實體的屬性可用橢圓表示,并用無向邊把實體與屬性聯系起來。學生課程選課731NNLNMMNM1N物資庫存供方單位合同結算入庫驗收購進訂貨付款物資入庫管理E-R圖物資入庫管理涉及的實體：供應商

(單位號，單位名，地址，聯系人，郵政編碼)物資

(物資代碼，名稱，規格，備注)庫存

(入庫號，日期，貨位，數量)合同(合同號，數量，金額，備注)結算

(結算編號，用途，金額，經手人)747.4數據庫設計的基礎知識上圖涉及的關系包括:入庫：單一種物資可以分多次入庫，1:N聯系。驗收：一份合同訂購的物資可以分多次驗收，1:N聯系。購進：一次購進的物資可以經多次結算，而一次結算可以承辦多次購進的物資，所以是M:N聯系。(入庫號，結算編號，數量，金額)付款：M:N聯系。(結算編號，合同號，數量，金額)訂貨：M:N:L聯系。在訂貨業務中，一種物資可由多家供應，產生多筆合同；反之，一個供應商可供應可供應多種物資，產生多筆合同。757.4數據庫設計的基礎知識(二)

數據模型目前，DBMS提供的數據模型主要有三種：層次模型、網狀模型、關系模型。非關系模型的數據庫系統在20世紀70年代至80年代初非常流行，在數據庫系統產品中占據了主導地位。現在已逐漸被關系模型的數據庫系統取代，但在美國等一些國家里，由于早期開發的應用系統都是基于層次數據庫或網狀數據庫系統的，因此目前仍有不少層次數據庫或網狀數據庫系統在繼續使用。20世紀80年代以來，面向對象的方法和技術在計算機各個領域，包括程序設計語言、軟件工程、信息系統設計、計算機硬件設計等各方面都產生了深遠的影響，也促進數據庫中面向對象數據模型的研究和發展。767.4數據庫設計的基礎知識1.層次模型層次模型是數據庫系統中最早出現的數據模型，層次數據庫系統采用層次模型作為數據的組織方式。典型代表是IBM公司的IMS(InformationManagementSystem)數據庫管理系統，是1968年IBM公司推出的第一個大型的商用數據庫管理系統，曾經得到廣泛的使用。層次模型用樹形結構來表示各類實體以及實體間的聯系。現實世界中許多實體之間的聯系本來就呈現出一種很自然的層次關系，如行政機構、家族關系等。771.層次模型層次模型是用樹型結構來表示數據之間的聯系。特點：（1）有且僅有一個結點無父結點，這個結點稱為根結點；（2）其它結點有且僅有一個父結點。層次模型示例R1R21R22R31R32R33781.

層次模型圖1教員學生數據庫模型圖1是一個教員學生層次數據庫。該層次數據庫有四個記錄型。記錄型系是根結點，由系編號、系名、辦公地點三個字段組成。它有兩個子女結點教研室和學生。記錄型教研室是系的子女結點，同時又是教員的雙親結點，它由教研室編號、教研室名兩個字段組成。記錄類型學生由學號、姓名、成績三個字段組成。記錄教員由職工號、姓名、研究方向三個字段組成。學生與教員是葉結點，它們沒有子女結點。由系到教研室、由教研室到教員、由系到學生均是一對多的聯系。791.層次模型層次模型只能直接表示一對多的聯系，那么多對多的聯系能否表示呢？答案是肯定的，否則層次模型就無法反映現實世界了。用層次模型表示多對多聯系，必須首先將其分解為一對多聯系。分解方法有兩種：冗余結點法和虛擬結點法。801.層次模型層次模型的優點：

層次模型本身比較簡單。

對于實體間聯系是固定的，且預先定義好的應用系統，采用層次模型來實現，其性能優越關系模型，不低于網狀模型。層次模型對于具有一對多的層次關系的部門描述非常自然、直觀，容易理解。811.層次模型層次模型的缺點：

現實世界中有很多聯系是非層次性的，如多對多。層次模型表示這類聯系的方法很笨拙，只能通過引入冗余數據（易產生不一致性）或創建非自然的數據組織（引入虛擬結點）來解決。

對插入和刪除操作的限制較多。

查詢子女結點必須通過雙親結點。

由于結構嚴密，層次命令趨于程序化。822.網狀模型現實世界中事物之間的聯系更多的是非層次關系的，用層次模型表示非樹形結構是很不直接的，網狀模型則可以克服這一弊病。網狀數據庫系統采用網狀模型作為數據的組織方式。典型代表是DBTG系統，亦稱CODASYL系統。這是20世紀70年代數據系統語言研究會(ConferenceOnDataSystemLanguage)下屬的數據庫任務組(DataBaseTaskGroup)提出的一個系統方案。DBTG系統不是實際的軟件系統，但它提出的基本概念、方法和技術具有普遍意義，對于網狀數據庫系統的研制和發展起了重大的影響。后來不少的系統都采用DBTG模型。如Honeywell公司的IDS/2、

HP公司的IMAGE等。83網狀模型是用網絡結構來表示數據之間的聯系，可以表示多對多的聯系。特點：（1）允許有一個以上的結點無父結點；（2）至少有一個子結點有一個以上的父結點；（3）在兩個結點之間有兩個或兩個以上的聯系。網狀模型示例R1R2R5R4R3R6R72.

網狀模型842.

網狀模型按照常規語義，一個學生可以選修若干門課程，某一課程可以被多個學生選修，因此學生與課程之間是多對多聯系。這樣的實體聯系圖不能直接用DBTG模型來表示。因為DBTG模型中不能表示記錄之間多對多的聯系。為此引進一個學生選課的聯結記錄，它由三個數據項組成，即學號、課程號、成績，表示某個學生選修某一門課程及其成績。這樣，學生選課數據庫包括三個記錄：學生、課程和選課。每個學生可以選修多門課程，顯然對學生記錄中的一個值，選課記錄中可以有多個值與之聯系，而選課記錄中的一個值，只能與學生記錄中的一個值聯系。學生與選課之間的聯系是一對多的聯系。同樣，課程與選課之間的聯系也是一對多的聯系。852.

網狀模型圖10-2學生/選課/課程網狀數據庫模型862.網狀模型網狀數據模型的優點：直接地描述現實世界。具有良好的性能，存取效率較高。網狀數據模型的缺點:

結構比較復雜，而且隨著應用環境的擴大，數據庫的結構就變得越來越復雜，不利于最終用戶掌握。

其DDL，DML語言復雜，用戶不容易使用。由于記錄之間聯系是通過存取路徑實現的，應用程序在訪問數據時必須選擇適當的存取路徑。因此，用戶必須了解系統結構的細節，加重了編寫應用程序的負擔。873.

關系模型關系模型是目前最重要的一種數據模型。關系數據庫系統采用關系模型作為數據的組織方式。1970年美國IBM公司SanJose研究室的研究員E.F.Codd首次提出了數據庫系統的關系模型，開創了數據庫關系方法和關系數據理論的研究，為數據庫技術莫定了理論基礎。由于E.F.Codd的杰出工作，他于1981年獲得圖靈獎。20世紀80年代以來，計算機廠商新推出的數據庫管理系統幾乎都支持關系模型，非關系系統的產品也大都加上了關系接口。數據庫領域當前的研究工作也都是以關系方法為基礎。88關系模型是建立在嚴格的數學概念基礎上，把數據結構看成一個二維表，每個二維表就是一個關系，關系模型是由若干個二維表格組成的集合。特點：（1）表格中的每一列都是不可再分的基本屬性；（2）各列被指定一個相異的名字；（3）各行不允許重復；（4）行、列的次序無關。3.

關系模型893.

關系模型學號姓名課程代號成績備注991001趙一00382考試991002錢二00676考試991003孫三00763補考991004李四00572補考991005周五00854考試表1關系“成績”一個記錄,用來描述一個實體。903.

關系模型關系(Relation)：一個關系對應通常說的一張表；元組(Tuple)：表中的一行即為一個元組；屬性(Attribute)：表中的一列即為一個屬性，給每一個屬性起一個名稱即屬性名。如上表有五列，對應五個屬性(學號，姓名，課程代號，成績，備注)；主碼(PrimaryKey)：表中的某個屬性組，它可以唯一確定一個元組，如表10-1中的學號，可以唯一確定一個學生，也就成為本關系的主碼；域(Domain)：屬性的取值范圍，如性別的域是(男，女)，系別的域是一所學校所有系名的集合；分量：元組中的一個屬性值；關系模式：對關系結構的描述，一般表示為：關系名(屬性1，屬性2，…，屬性n)表1所示的關系，關系模式可表示為：成績（學號，姓名，課程代號，成績，備注）913.

關系模型在關系模型中，實體以及實體間的聯系都是用關系來表示。例如學生、課程、學生與課程之間的多對多聯系在關系模型中可以如下表示:學生(學號，姓名，年齡，性別，系和年級)課程(課程號，課程名，學分)選修(學號，課程號，成績)關系模型要求關系必須是規范化的，即要求關系必須滿足一定的規范條件，這些規范條件中最基本的一條就是，關系的每一個分量必須是一個不可分的數據項，也就是說，不允許表中還有表。

923.

關系模型下表中工資和扣除是可分的數據項，工資又分為基本工資、工齡工資和職務工資，扣除又分為房租和水電。因此，下表不符合關系模型要求。職工工號姓名職稱工資扣除實發工資基本工齡職務房租水電82051趙一講師8052050601280375422錢二教授14003215010035144779665孫三助教70016305010686937.4數據庫設計的基礎知識

關系模型具有以下特點：關系模型的概念單一。無論實體還是實體之間的聯系均以關系表示。對數據的檢索結果也是關系(即表)。所以其數據結構簡單、清晰，用戶易懂易用。關系是規范化的關系。規范化是指在關系模型中，關系必須滿足一定的給定條件，最基本的要求是關系中的每一個分量都是不可分的數據頂。高度的數據獨立性和易操作性關系模型中，用戶對數據的檢索和操作實際上是從原二維表中得到一個子集，該子集仍是一個二維表。因而易于理解,操作直接、方便關系模型把存取路徑向用戶隱藏起來，用戶只需指出“做什么”，而不必關心“怎么做”，從而大大提高了數據的獨立性，更好的安全保密性，也簡化了程序員的工作和數據庫開發建立的工作。當然，關系數據模型也有缺點，其中最主要的缺點是，由于存取路徑對用戶透明，查詢效率往往不如非關系數據模型。因此為了提高性能，必須對用戶的查詢請求進行優化，增加了開發數據庫管理系統的難度。

947.4數據庫設計的基礎知識(四)關系的規范化規范化理論是E.F.Codd在1971年提出的。他及后來的研究者為數據結構定義了五種規范化模式(NormalForm，簡稱范式)，即第一范式、第二范式、第三范式、BC范式和第四范式關系必須是規范化的關系，應滿足一定的約束條件。范式表示的是關系模式的規范化程度，也即滿足某種約束條件的關系模式，根據滿足的約束條件的不同來確定范式在五種范式中，通常只使用前三種。957.4數據庫設計的基礎知識第一范式(1NF)

屬于第一范式的關系應滿足的基本條件是元組中的每一個分量都必須是不可分割的數據項。簡言之，第一范式指在同一表中沒有重復項存在。教師代碼姓名工資基本工資附加工資1001張興500·0060·001002李明799·0070·001003王進400·0050·00教師代碼姓名基本工資附加工資1001張興500·0060·001002李明799·0070·001003王進400·0050·00967.4數據庫設計的基礎知識第二范式(2NF)所謂第二范式，指的是這種關系不僅滿足第一范式，而且所有非主屬性完全依賴于其主碼。上表所示關系雖滿足1NF,但不滿足2NF,因為它的非主屬性不完全依賴于由教師代碼和課題代碼組成的主關鍵字，其中，姓名和職稱只依賴于主關鍵字的一個分量——教師代碼，研究課題名只依賴于主關鍵字的另一個分量──研究課題號。 教師代碼姓名職稱系電話課題號課題名11014王一麗教授管理系332450032管理信息11026劉明副教授管理系332480056金融工程12548李愛軍講師投資系334163061電子商務97存在問題當某個教師有多項研究課題時，必須有多條記錄，而這多條記錄中，該教師的姓名和職稱數據項完全相同。

數據冗余

當刪除某個教師的信息時，常常會丟失研究課題的信息。

刪除異常

當新調入一個教師時，只有教師代碼、姓名、職稱的信息，沒有研究課題的信息，而研究課題號是主關鍵字之一，缺少時無法輸入該教師信息。反之，當插入一個新的研究課題時也往往缺少相應的教師代碼，以致無法插入。

插入異常

987.4數據庫設計的基礎知識第二范式解決的方法是將一個非2NF的關系模式分解為多個2NF的關系模式?？蓪⑸媳硭娟P系分解為如下三個關系：教師關系：（教師代碼、姓名、職稱）課題關系：（研究課題號、研究課題名）教師與課題關系：（教師代碼、研究課題號）這些關系都符合2NF要求。997.4數據庫設計的基礎知識第三范式(3NF)所謂第三范式，指的是這種關系不僅滿足第二范式，而且它的任何一個非主屬性都不傳遞依賴于任何主關鍵字。上表所示產品關系屬第二范式，但不是第三范式。這里，由于生產廠名依賴于產品代碼(產品代碼唯一確定該產品的生產廠家)，生產廠地址又依賴于廠名，因而，生產廠地址傳遞依賴于產品代碼。這樣的關系同樣存在著高度冗余和更新異常問題。

產品代碼產品名生產廠名生產廠地址1007.4數據庫設計的基礎知識第三范式消除傳遞依賴關系的辦法，是將原關系分解為如下幾個3NF關系：產品關系：產品代碼、產品名、生產廠名生產廠關系：生產廠名、生產廠地址3NF消除了插入、刪除異常及數據冗余、修改復雜等問題，已經是比較規范的關系。1017.4數據庫設計的基礎知識工號姓名職稱基本工資870712周四助教600870724王六講師700870707趙三講師700870701張一副教授900870736黃七教授1200870721陳五講師700870749孫八助教600870705李二副教授9001027.4數據庫設計的基礎知識思考：1.按照規范化理論，此關系模式是否符合第三范式？2.該關系模式在實際應用中會產生什么問題？1.插入異常2.刪除異常3.數據冗余4.更新異常符合第二范式，但不符合第三范式1037.4數據庫設計的基礎知識工號姓名職稱870712周四助教870724王六講師870707趙三講師870701張一副教授870736黃七教授870721陳五講師870749孫八助教870705李二副教授職稱基本工資助教600講師1000副教授1500教授2000……1047.4數據庫設計的基礎知識關系數據規范化理論

范式條件第一范式（1NF）元組中每一個分量都必須是不可分割的數據項。第二范式（2NF）不僅滿足第一范式，而且所有非主屬性完全函數依賴于其主碼。第三范式（3NF）不僅滿足第二范式，而且它的任一非主屬性都不傳遞依賴于任何主關鍵字。105總結1）三個范式關系：3NF∈2NF∈1NF2）由實體模式{E，EL}向關系模式{RN}的轉換并不是唯一的。3）邏輯結構上雖然是等價的，但在數據冗余，維護方便上仍然存在優劣之分。4）規范化的進程是將一個復合的關系模式逐步分解為一組等價的單一的關系模式，分解的實質將復合關系模式中的實體，實體間聯系進行分離，盡可能是一個關系反映一個實體或實體間的一種關系。5）關系模式的規范化進程是：非規范化—>（消去屬性中的組合項）—>１ＮＦ—>(消去部分函數依賴)—>２ＮＦ—>（消去傳遞函數依賴）—>３ＮＦ。6）規范化理論看重從節約外存空間的角度來考慮問題，但實際中，在形成第三范式后，還要綜合考慮時間、使用方便等因素進行適當調整，必要時，多采用一些2NF甚至1NF的關系模式。106規范化程度越高數據冗余更新異常連接運算時間查詢時間效率1077.5數據庫設計

數據庫設計步驟用戶需求分析概念結構設計邏輯結構設計物理結構設計系統分析(邏輯設計)系統設計系統設計系統分析(詳細調查)系統開發階段數據庫設計與系統開發階段對照數據厙設計是在選定的數據庫管理系統基礎上建立數據庫的過程。數據庫設計除用戶需求分析外,還包括概念結構設計、邏輯結構設計和物理結構設計等三個階段。

1087.5數據庫設計1.

數據庫設計步驟

⑴需求分析需求分析與數據分析是整個數據庫設計過程中最為艱難也是最重要的階段，這一階段的主要任務是從用戶那里收集信息內容和處理要求及方法，以便保證企業組織的信息流觀點的一致性和用戶目標的一致性。了解組織機構情況，為分析信息流做準備；了解各部門業務情況，調查各部門輸入、使用、處理的數據及處理數據的方式與算法；確定數據庫的信息組成及計算機系統應實現的功能。1097.5數據庫設計1.

數據庫設計步驟

⑵

概念結構設計通過對用戶的需求分析，應用“E-R圖”建立信息世界中的實體、屬性與實體間聯系的概念模型，從而轉入信息世界。概念結構通常采用實體-聯系方法來表示，E-R模型不依賴具體的DBMS，只描述現實世界中的實體和實體之間的聯系，不涉及實現的方法。概念模型的建立分兩步：建立分E-R圖；綜合分E-R圖，產生總E-R圖。概念結構設計應在系統分析階段進行。1107.5數據庫設計1.

數據庫設計步驟

⑶邏輯結構設計將概念結構設計階段完成的概念模型轉換成某種DBMS支持的數據模型。重點是掌握由E-R圖轉換為關系數據模型，即把E-R圖轉換為各關系框架，使之相互聯系構成一個結構化了的數據模型。轉換的原則為：E-R圖中每個實體，都相應轉化為一個關系，該關系包括實體的全部屬性，并根據語義確定出關鍵字；對應E-R圖中聯系，根據不同的聯系方式，或將聯系反映在關系中，或將聯系轉換為一個關系。111E—R圖向關系數據模型的轉換加工、轉換數文件據記錄庫相關數據項集合DBMS的數據模型信息世界E-R模型實體實體集合及實體聯系相關屬性集合數據世界112E-R圖關系模型E—R圖向關系數據模型的轉換1137.5數據庫設計(3)邏輯結構設計將E-R模型轉換為關系數據模型的規則:每一實體集對應于一個關系模式。實體間的聯系一般對應一個關系，聯系名作為對應的關系名，不帶屬性的聯系可以去掉。實體和聯系中關鍵字對應的屬性在關系模式中仍作為關鍵字。根據這些規則，實體和聯系就很容易轉換成下述對應的關系數據模型。1147.5數據庫設計轉換方法：一對一關系如果兩個實體間是一對一關系，聯系本身并無屬性，轉換時只要在一個實體的關系中增加另一個實體的關鍵字作為屬性項，就能實現彼此間1：1聯系。廠長工廠管理廠長號姓名年齡廠號廠名地點11

廠長與工廠的一對一關系1157.5數據庫設計一對一關系廠長（廠長號，廠號，姓名，年齡）工廠（廠號，廠名，廠址）或者：廠長（廠長號，姓名，年齡）工廠（廠號，廠長號，廠名，廠址）廠長工廠管理廠長號姓名年齡廠號廠名地點111167.5數據庫設計轉換方法：一對多關系如果兩個實體間是一對多關系，就將“1”方的關鍵字納入“n”方實體對應的關系中作為外部關鍵字，同時把聯系的屬性也一并納入“n”方的關系中。倉庫與產品的一對多關系倉庫產品存放倉庫號地點面積貨號品名價格1n數量1177.5數據庫設計一對多關系倉庫（倉庫號，地點，面積）產品（貨號，品名，價格，，數量）倉庫產品存放倉庫號地

點面積貨號品名價

格1n數量倉庫號1187.5數據庫設計轉換方法：多對多關系如果兩個實體間是多對多關系，需對聯系單獨建立一個關系，用來聯系雙方實體，該關系的屬性中至少要包括被它所聯系的雙方實體的關鍵字，如果聯系有屬性，也要歸入這個關系中。學生與課程的多對多關系學生課程學習學號姓名性別課程號課程名學時數mn成績1197.5數據庫設計多對多關系學生（學號，姓名，性別）課程（課程號，課程名，學時數）學習（，，成績）學生課程學習學號姓名性別課程號課程名學時數mn成績學號課程號1207.5數據庫設計⑷物理結構設計物理結構設計是為數據模型在設備上選定合適的存儲結構和存取方法，以獲得數據庫的最佳存取效率。主要內容包括：庫文件的組織形式。如選用順序文件組織形式、索引文件組織形式等。存儲介質的分配。例如將易變的、存取頻繁的數據存放在高速存儲器上；穩定的、存取頻度小的數據存放在低速存儲器上。存取路徑的選擇等。

121考察數據庫系統的結構可以有多種不同的層次或不同的角度。從數據庫管理系統角度看，數據庫系統通常采用三級模式結構；這是數據庫管理系統內部的系統結構。從數據庫最終用戶角度看，數據庫系統的結構分為集中式結構(單用戶結構、主從式結構)、分布式結構、客戶/服務器結構和并行結構。這是數據庫系統外部的體系結構。7.6數據庫系統結構1221.

數據庫系統模式的概念在數據模型中有“型”(Type)和“值”(Value)的概念。型：對某一類數據的結構和屬性的說明；值：型的一個具體賦值。例如：“學生”記錄定義為(學號，姓名，性別，系別，年齡，籍貫)(90021，李明，男，計算機，22，江蘇)7.6數據庫系統結構123（1）數據庫系統模式的概念模式(Schema)是數據庫中全體數據的邏輯結構和特征的描述，它僅僅涉及到型的描述，不涉及到具體的值。模式的一個具體值稱為模式的一個實例(Instance)。模式是相對穩定的，而實例是相對變動的，因為數據庫中的數據是在不斷更新的。模式反映的是數據的結構及其聯系，而實例反映的是數據庫某一時刻的狀態。7.6數據庫系統結構124

（1）數據庫系統模式的概念雖然實際的數據庫管理系統產品種類很多，它們支持不同的數據模型，使用不同的數據庫語言，建立在不同的操作系統之上，數據的存儲結構也各不相同，但它們在體系結構上通常都具有相同的特征，即采用結構(早期微機上的小型數據庫系統除外)并提供功能。三級模式兩級映象7.6數據庫系統結構125（2）數據庫系統的三級模式結構數據庫三級模式結構：以內模式、模式、外模式三個層次結構來描述數據庫。模式：它是一種對數據庫組織的全局邏輯觀點，反映數據庫的整體組織和邏輯結構。外模式：是數據庫的外層，也是與用戶相聯系的一層。它是面向用戶的邏輯組織，以文件形式展現在用戶面前。內模式：具體描述了數據如何組織并存入外部存儲器上，一般由DBA根據計算機系統的軟硬件配置決定數據的存取方式，并編制程序實行存取。7.6數據庫系統結構126外模式/模式映像數據庫系統的三級模式結構7.6數據庫系統結構外模式1外模式2外模式3模式內模式數據庫應用A應用B應用C應用D應用E模式/內模式映像127（2）數據庫系統的三級模式結構模式(Schema)：也稱邏輯模式，是數據庫中全體數據的邏輯結構和特征的描述，是所有用戶的公共數據視圖。它是數據庫系統模式結構的中間層，既不涉及數據的物理存儲細節和硬件環境，也與具體的應用程序和所使用的應用開發工具及高級程序設計語言無關。模式實際上是數據庫數據在邏輯級上的視圖。一個數據庫只有一個模式。數據庫模式以某一種數據模型為基礎，統一綜合地考慮了所有用戶的需求，并將這些需求有機地結合成一個邏輯整體。定義模式時不僅要定義數據的邏輯結構，例如數據記錄由哪些數據項構成，數據項的名字、類型、取值范圍等，而且要定義數據之間的聯系，定義與數據有關的安全性、完整性要求。7.6數據庫系統結構128（2）數據庫系統的三級模式結構外模式(ExternalSchema)：也稱子模式或用戶模式，它是數據庫用戶能夠看見和使用的局部數據的邏輯結構和特征的描述，是數據庫用戶的數據視圖，是與某一應用有關的數據的邏輯表示。外模式通常是模式的子集。一個數據庫可以有多個外模式。由于它是各個用戶的數據視圖，如果不同的用戶在應用需求、看待數據的方式、對數據保密的要求等方面存在差異，則其外模式描述就是不同的。另一方面，同一外模式也可以為某一用戶的多個應用系統所使用，但一個應用程序只能使用一個外模式。外模式是保證數據庫安全性的一個有力措施。每個用戶只能看見和訪問所對應的外模式中的數據，數據庫中的其余數據是不可見的。7.6數據庫系統結構129（2）數據庫系統的三級模式結構內模式(InternalSchema)：也稱存儲模式，一個數據庫只有一個內模式。它是數據物理結構和存儲方式的描述，是數據在數據庫內部的表示方式。例如，記錄的存儲方式是順序存儲、按照樹結構存儲還是按hash方法存儲；索引按照什么方式組織；數據是否壓縮存儲，是否加密；數據的存儲記錄結構有何規定等。7.6數據庫系統結構130（3）數據庫的二級映像功能①作用數據庫系統的三級模式是對數據的三個抽象級別。它把數據的具體組織留給DBMS管理，使用戶能邏輯地抽象地處理數據，而不必關心數據在計算機中的具體表示方式與存儲方式。為了能夠在內部實現這三個抽象層次的聯系和轉換，數據庫管理系統在這三級模式之間提供了兩層映象：外模式/模式映象模式/內模式映象正是這兩層映象保證了數據庫系統中的數據能夠具有較高的邏輯獨立性和物理獨立性。7.6數據庫系統結構131（3）數據庫的二級映像功能②三個層次之間的兩種映射一種是模式與外模式之間的映射，這種映射把概念數據庫與用戶級數據庫聯系起來；另一種是模式與內模式之間的映射，這種映射把概念數據庫與物理數據庫聯系起來。正是有了這兩種映射，才能把用戶對數據庫的邏輯操作轉換為對數據庫的物理操作，方便地存取數據庫的數據。7.6數據庫系統結構1328輸出設計本節內容：8.1輸出設計的內容8.2輸出設計的方法

8.3輸出報告8.4輸出設計示例1338.1輸出設計的內容

輸出設計的內容包括：有關輸出信息使用方面的內容信息的使用者、使用目的、報告量、使用周期、有效期、保管方法和復寫份數等；輸出信息的內容輸出項目、位數、數據形式（文字、數字）；輸出信息的格式表格、圖形或文件；輸出格式要滿足使用者的要求和習慣，達到格式清晰、美觀、易于閱讀和理解的要求。輸出設備打印機、顯示器、磁帶、光盤等。輸出介質輸出到磁盤還是磁帶上，輸出用紙是專用紙還是普通白紙等。134輸出設備打印機卡片/紙帶輸出機磁帶機磁盤機顯示終端繪圖儀縮微膠卷輸出機介質打印紙卡片/紙帶磁帶磁盤屏幕圖紙縮微膠卷用途與特點便于保存，費用低廉可代替其它系統輸入之用容量大，適于順序存取容量大，存取更方便響應靈活的人機對話精度高，功能全體積小，易保存輸出設備和介質一覽表1358.2輸出設計的方法

輸出設計的方法：采用預印表格打印多層表格周轉文件1368.3輸出報告

輸出報告定義了系統的輸出。輸出報告中既標出了各常量、變量的詳細信息，也給出了各種統計量及其計算公式、控制方法。設計輸出報告時要注意以下幾點：方便使用者，盡量利用原系統的輸出格式如確需修改，應征得用戶同意；輸出表格要考慮系統發展的需要。是否必要在輸出表中留出備用項目，以滿足將來新增項目的需要。1378.3輸出報告輸出設計書資料代碼GZ–01輸出名稱工資主文件一覽表處理周期每月一次形式行式打印表種類0–001份數1報送財務科項目號項目名稱位數及編輯備注1部門代碼X（4）2工號X（5）3姓名X（12）4級別X（3）5基本工資9999.996房費999.99輸出設計書1388.4輸出設計示例屏幕顯示輸出的設備調撥單1398.4輸出設計示例輸出格式定義

1409輸入設計本節內容：9.1輸入設計的原則9.2數據輸入設備的選擇9.3輸入檢驗9.4原始單據的格式設計9.5輸入屏幕設計1419.1輸入設計的原則

輸入設計包括數據規范和數據準備的過程。在輸入設計中，提高效率和減少錯誤是兩個最根本的原則。以下是指導輸入設計的幾個目標：控制輸入量減少輸入延遲減少輸入錯誤輸入過程應盡量簡化

1429.2數據輸入設備的選擇名稱內容特點鍵盤－磁盤由數據錄入員通過工作站錄入，經可靠性驗證后存入磁記錄介質（如磁帶、磁盤等）。成本低、速度快，易于攜帶，適用于大量數據輸入。光電閱讀器采用光筆讀入光學標記條形碼或用掃描儀錄入紙上文字。光符號讀入器適用于自選商場、借書處