數據庫設計步驟第1頁，課件共30頁，創作于2023年2月數據庫設計步驟需求分析概念結構設計邏輯結構設計數據庫物理設計數據庫實施數據庫運行和維護需求收集和分析設計概念結構設計邏輯結構數據模型優化設計物理結構評價設計、性能預測物理實現試運行對數據庫系統進行評價、調整與修改第2頁，課件共30頁，創作于2023年2月需求分析1.7.1需求分析一、需求分析的任務收集與分析用戶的信息及應用處理的要求，并將結果按照一定的格式形成需求說明書。二、需求分析的方法

1.需求信息的收集（1）了解組織的機構設置（2）主要業務活動和職能（3）了解系統的各種外部要求（4）確定系統邊界第3頁，課件共30頁，創作于2023年2月需求分析

2.需求信息的分析整理用數據流圖和數據字典描述。三、數據流圖(DFD--DataFlowDiagram)DFD用來表示收集到的各業務流程中涉及到的數據和處理過程的關系。數據流圖的基本成分：表示同類數據的集中存放處，通常指數據文件表示對數據的處理表示不同處理過程之間傳遞的數據表示數據的發送者和接收者第4頁，課件共30頁，創作于2023年2月需求分析四、數據字典（DD--DataDictionary)

數據庫應用系統的數據字典包括：數據項、數據結構、數據流、數據存儲、處理過程。

例：下圖給出了某機器制造廠的零配件采購子系統的數據流圖。該子系統要處理的工作是生產部門提出的生產計劃根據零配件當前價格計算成本送主管部門審批，對已批準生產計劃制定采購計劃，準備好訂貨單給供應商。

第5頁，課件共30頁，創作于2023年2月零配件采購子系統DFD核對預算確定采購計劃編制定貨單供應商零配件采購記錄生產計劃批準/不批準批準/不批準核對預算產品預算零件價格零件庫存量報價單供應商報價采購計劃訂單細節訂貨單第6頁，課件共30頁，創作于2023年2月零配件采購子系統的數據字典數據項描述＝｛數據項名，數據項含義說明，別名，數據類型，長度，取值范圍，取值含義，與其他數據項的邏輯關系｝例：數據項名：訂貨單號類型：CHAR

長度：8

別名：采購單號取值范圍：10000000--99999999第7頁，課件共30頁，創作于2023年2月零配件采購子系統的數據字典

數據結構是若干數據項有意義的集合。數據結構描述＝｛數據結構名，含義說明，組成:｛數據項或數據結構｝｝例：數據結構：采購細節說明：作為采購計劃的組成部分，說明對某個產品要采購哪些零件，哪種零件采購多少數量。組成：零件號、零件名、數量

第8頁，課件共30頁，創作于2023年2月零配件采購子系統的數據字典

數據流表示加工處理過程的輸入或輸出數據。數據流描述＝｛數據流名，說明，數據流來源，數據流去向，組成:｛數據結構｝，平均流量，高峰期流量｝例：數據流名：采購計劃說明：由各產品所需零件數、選定的供應商、審核情況組成采購零配件計劃。來源：確定采購計劃去向：編制訂貨單數據結構：--采購細節

--采購審核第9頁，課件共30頁，創作于2023年2月零配件采購子系統的數據字典

數據存儲是處理過程中要存取的數據。數據存儲描述＝｛數據存儲名，說明，編號，流入的數據流，流出的數據流，組成:｛數據結構｝，數據量，存取方式｝例：數據存儲名：產品說明：對每種產品的品名、規格的描述，并對每種產品做成本預算。在核對生產計劃書的成本時用。輸出數據流：預算組成：產品號、產品名、預算數據量：每月30--40件存取方式：隨機存取第10頁，課件共30頁，創作于2023年2月零配件采購子系統的數據字典

處理過程是對加工處理過程的描述。處理過程描述＝｛處理過程名，說明，輸入:｛數據流｝，輸出:｛數據流｝，處理:｛簡要說明｝｝例：處理過程：確定采購計劃說明：對要采購的每一零件，根據零件庫存量確定采購數量，再根據每位供應商的報價選擇適當的供應商，制定采購計劃。輸入：供應商報價、零件庫存、已批準生產計劃輸出：采購計劃簡要說明：（1）對應采購的每種零件查找供應商報價表，選擇報價最低的供應商號。（2）將此供應商號填入應采購零件表的相應列中。第11頁，課件共30頁，創作于2023年2月概念結構設計1.7.2概念結構設計

將需求分析得到的用戶需求抽象為概念模型的過程就是概念結構設計。在進行數據庫設計時，如果將現實世界中的客觀對象直接轉換為機器世界中的對象，就會感到比較復雜，注意力往往被牽扯到更多的細節限制方面，而不能集中在最重要的信息的組織結構和處理模式上。因此通常是將現實世界中的客觀對象首先抽象為不依賴任何DBMS和具體機器的信息結構，即概念模型，然后再把概念模型轉換成具體機器上DBMS支持的數據模型。常用的概念結構的設計方法是自底向上的設計方法。下面就介紹采用這種設計方法的設計步驟。

第12頁，課件共30頁，創作于2023年2月概念結構設計一.數據抽象與局部視圖設計根據需求分析的結果（數據流圖、數據字典等）對現實世界的數據進行抽象，設計各個局部視圖，即分E-R圖。1.選擇局部應用可利用機構職能關系進行局部處理。2.逐一設計分E-R圖設計時注意：（1）實體與屬性的劃分原則屬性應是系統中最小的信息單位，不再具有描述性質。屬性不能與其他實體有聯系。

第13頁，課件共30頁，創作于2023年2月概念結構設計例：有職工、部門及其相關信息。eno職工E部門DE-Dagenamednodname部門Ddno部門名...職工Eeno部門...第14頁，課件共30頁，創作于2023年2月概念結構設計病人住院號姓名病房號病人住院號姓名住在1n醫療病房號病房醫生級別床位數醫生號醫生名1m職稱第15頁，課件共30頁，創作于2023年2月概念結構設計二.視圖集成（全局視圖設計）1.合并分E-R圖，生成初步E-R圖合并的過程實際上是一個發現沖突和解決沖突的過程。

沖突主要有：（1）屬性沖突屬性值類型、取值范圍等發生沖突。（2）命名沖突同名異義、異名同義。（3）結構沖突同一對象在不同視圖中有不同抽象。同一實體在不同視圖中屬性組成不同。相同實體間聯系在不同視圖中呈現不同類型。

第16頁，課件共30頁，創作于2023年2月概念結構設計2.消除不必要的冗余，設計基本E-R圖冗余的數據是指可由基本數據導出的數據，冗余的聯系是指可由其他聯系導出的聯系。例：實發工資、應發工資

第17頁，課件共30頁，創作于2023年2月邏輯結構設計1.7.3邏輯結構設計

邏輯結構設計的主要任務：將基本E-R模型轉換為DBMS所支持的數據模型。

關系型邏輯結構設計的步驟：1)將概念結構轉換為關系模型2)優化模型3)設計適合DBMS的子模式第18頁，課件共30頁，創作于2023年2月邏輯結構設計一、E-R模型向關系模型的轉換1.實體的轉換每一個實體型轉換為一個關系模式，實體的屬性就是關系的屬性，實體的關鍵字就是關系的關鍵字。

2.聯系的轉換(1)一般1:1和1:m聯系不產生新的關系模式，而是將一方實體的關鍵字加入到多方實體對應的關系模式中，若有聯系的屬性也一并加入。(2)m:n聯系要產生一個新的關系模式，該關系模式由聯系涉及實體的關鍵字加上聯系的屬性(若有)組成。第19頁，課件共30頁，創作于2023年2月邏輯結構設計之例職工商品商店店號店址店名產地單價品名工資性別姓名工號店經理商品號開始時間月銷售量經營隸屬1nmm將百貨公司的E-R模型轉換為關系模型。轉換的關系模型如下：商店(店號，店名，店址，店經理)商品(商品號，品名，單價，產地)職工(工號，姓名，性別，工資，店號，開始時間)經營(店號，商品號，月銷售量)第20頁，課件共30頁，創作于2023年2月邏輯結構設計二、數據模型的優化

1.分析函數依賴。

2.確定各關系模式的范式。

3.按照處理要求，對某些模式進行合并或分解。

4.為提高效率和利用率，對關系模式進一步分解。常用的兩種分解方法：垂直分解水平分解三、設計用戶子模式

考慮：系統的使用安全、簡便、用戶習慣。R

R1R2r1r2R第21頁，課件共30頁，創作于2023年2月物理結構設計1.7.4物理結構設計

數據庫物理設計：是指對給定的數據模型選取一個最適合應用要求的物理結構的過程。

物理設計步驟：確定DB的物理結構

(存取方法、存儲結構)評價結構的時、空效率

(取決于DBMS)

物理設計目標：設計優化的物理DB結構，使得響應時間短、空間利用率高。

第22頁，課件共30頁，創作于2023年2月物理結構設計關系數據庫物理設計的主要內容：1.為關系模式選擇存取方法索引方法聚簇方法建立索引的一般原則是：①主關鍵字和外關鍵字上一般建立索引。②可在經常按某列的順序訪問記錄的列上建立索引。③在經常作為連接操作的連接條件中出現的列上建立索引。第23頁，課件共30頁，創作于2023年2月物理結構設計不適合建立索引的情況有：①太小的表。②不出現或很少出現在查詢條件中的屬性。③屬性值可能取值的個數很少的屬性（如：性別）。④屬性值分布嚴重不均的屬性（如：年齡）。⑤經常更新的屬性和表。⑥屬性的值過長。第24頁，課件共30頁，創作于2023年2月物理結構設計

聚簇是將相關數據集中存放的物理存儲技術。把某屬性組(聚簇碼)上具有相同值的元組集中存放在連續的物理塊上稱為聚簇。建立聚簇的一般原則是：①通過聚簇碼進行訪問或連接是該關系的主要應用，與聚簇碼無關的其他訪問很少或者是次要的。②對應每個聚簇碼值的平均元組數既不太少，也不太多。太少了，聚簇效益不明顯，甚至浪費塊的空間；太多了，就要采用多個連接塊，同樣對提高性能不利。③聚簇碼值相對穩定，以減少修改聚簇碼值所引起的維護開銷。第25頁，課件共30頁，創作于2023年2月物理結構設計2.確定系統的存儲結構（1）確定數據的存放位置

①減少訪問磁盤時的沖突，提高I/O的并行性。

②分散熱點數據，均衡I/O負載。③保證關鍵數據的快速訪問，緩解系統的瓶頸。（2）確定系統的配置參數

DBMS產品一般都提供了一些存儲分配參數，供設計人員和DBA對數據庫進行物理優化。初始情況下，系統為這些變量都賦予了合理的默認值。但是這些值不一定適合每一種應用環境，在進行物理設計時，需要重新對這些變量賦值以改善系統的性能。第26頁，課件共30頁，創作于2023年2月數據庫實施1.7.5數據庫實施數據庫實施階段主要任務：（1）定義數據庫結構（2）組織數據入庫（3）編制與調試應用程序（4）數據庫試運行

第27頁，課件共30頁，創作于2023年2月數據庫運行維護1.7.6數據庫運行維護數據庫運行維護階段主要任務：（1）數據的轉儲與恢復（2）數據庫的安全性、完整性控制（3）數據庫的性能監督、分析和改造（4）數據庫的重組織與重構造

第28頁，課件共30頁，創作于2023年2月