數據庫系統設計數據庫原理及應用基于SQLServer2022(第3版)目錄10.1數據庫系統設計概述110.2數據庫應用系統開發210.3數據庫系統設計文檔310.4數據庫應用系統設計案例4目錄10.5實驗10數據庫應用系統設計5

教學目標●熟悉數據庫系統設計主要任務、步驟和方法●掌握需求分析、概念設計、邏輯設計、物理設計常用技術和方法●掌握數據庫系統設計方案實施、使用和維護●掌握數據庫系統設計常用規范和主要文檔的撰寫方法重點教學目標重點重點

數據庫系統是業務數據處理的核心和關鍵。多位著名專家認為利用計算機代替人的腦力勞動的核心關鍵是數據庫技術，而數據庫技術最重要的應用主要是依靠數據庫應用系統處理各種業務數據，因此數據庫系統設計的質量至關重要。如果將企事業數據比做系統運行所必需的血液，那么數據庫系統設計就是應用中創造生命最關鍵部分。10.1數據庫系統設計概述案例10-110.1.1數據庫系統設計的任務和特點1.數據庫系統設計的任務

數據庫系統設計(DatabaseDesign)部分文獻稱為數據庫系統設計，是指根據用戶和應用系統業務數據處理的需求分析,研發（構建）具體數據庫和應用系統的過程。主要任務是通過對用戶和系統需求分析（功能等各種指標要求），構建對應數據庫（數據）及其應用系統（處理）。是將現實世界中的事物及業務數據，根據各種應用處理的要求進行分析設計，利用數據庫管理系統DBMS實現數據處理的數據庫及其應用軟件，實現將業務處理轉化為數據處理。10.1數據庫系統設計概述2.數據庫系統設計的內容

（1）數據庫的結構設計

結構設計是指數據庫系統框架和數據庫結構設計，屬于靜態設計其結果是反映客觀事物（實體）之間的關系，構建系統結構和數據結構，減少數據冗余、實現共享。主要包括數據庫系統結構、數據庫概念設計、邏輯設計和物理設計。

（2）數據庫的行為設計

行為設計又稱為動態模式設計，是指用戶和系統的操作行為及處理動作的設計。在數據庫系統中，用戶對數據庫的操作需要通過應用程序實現，數據庫的行為設計就是處理邏輯設計，即設計應用程序和事務處理等。10.1數據庫系統設計概述3.數據庫系統設計的特點

（1）綜合性數據庫系統設計需要掌握數據庫技術和相關業務知識。研發工作量大、范圍廣且較復雜，需要熟悉相關的專業知識和業務處理知識。在系統設計過程中，需要設計者熟悉業務知識，深入調研獲取業務處理和數據處理及流程等具體需求，各種功能、性能等指標和要求，此外，由于研發人員和業務用戶是一種委托雇傭關系，非常需要處理溝通好各種關系和協助。

（2）探尋性應用系統設計需要同數據庫系統設計相結合，需要將系統及數據結構設計和行為（處理）設計密切結合，經過不斷優化完善“反復探尋，逐步求精”的過程。

（3）重過程。

注重數據庫和系統研發各階段過程:過程審查驗收和技術方法.10.1.1數據庫系統設計

的任務和特點10.1.2數據庫系統設計

的基本方法

數據庫系統設計方法是指數據庫系統設計的科學有效的指導原則和方法。通常，優秀的數據庫系統設計方法，可以“高質量、高效率、低成本”的研發出數據庫系統。其實用價值是指滿足多用戶在功能、性能、安全可靠性、完整性及擴展性等方面的要求，同時又遵從特定DBMS規范，并用簡單的數據模型進行描述（表達）。此外，還應當具有較好的靈活性和通用性，可以為不同經驗的用戶使用，而且不受數據模型和DBMS限制。經過不斷地探索,現在已經形成多種數據庫系統設計方法.

規范設計方法是采用軟件工程思想和方法的設計準則。比較完整和權威的一種規范設計法是新奧爾良法（NewOrleans），將數據庫系統設計分為四個階段：需求分析（分析用戶及系統的需求）、概念設計、邏輯設計和物理設計（物理數據庫系統設計），如圖10-1。特點：重視數據庫的結構設計而輕視數據庫的行為設計。需求說明需求分析概念結構概念設計邏輯結構邏輯設計物理結構物理設計“十三五”國家重點規劃項目上海市高校精品/一流課程圖10-1數據庫（系統）設計的四個階段10.1.2數據庫系統設計

的基本方法

數據庫的行為設計指操作數據庫的應用程序的設計，即設計應用程序、事務處理等，所以結構設計是靜態的，而行為設計是動態的，行為設計又稱為動態模式設計。

1985年S.B.Yao等提出一種系統設計的綜合方法，如圖10-2所示。認為系統設計應包括設計系統開發的全過程，在設計過程中應將數據庫系統設計和系統設計緊密結合，將數據庫系統設計分為五個步驟包括：需求分析、建立視圖模型、視圖匯總、視圖的再結構、模式分析和映射。視圖的再結構模式分析映射建立視圖模型模型需求分析視圖匯總圖10-2Yao等提出的數據庫系統設計階段10.1.2數據庫系統設計

的基本方法

常用數據庫系統設計方法（1）基于E-R模型的數據庫系統設計方法：基本步驟是：①確定實體（事務）類型；②確定實體聯系；③畫出E-R圖；④確定屬性；⑤將E-R圖轉換成邏輯數據模型，即二維表結構；⑥設計記錄格式。（2）基于3NF的數據庫系統設計方法：基本思想是在需求分析基礎上,確定數據庫模式中的全部屬性及其之間的依賴關系，將其組織一個單一的關系模式，然后再將其投影分解，消除不符合3NF的約束條件，規范成若干個3NF關系模式的集合。（3）輔助數據庫系統設計方法：按照規范化的設計方法，結合數據庫應用系統開發過程，計算機輔助數據庫應用系統開發過程分為六個階段：需求分析、概念結構設計、邏輯結構設計、物理結構設計、數據庫實施、數據庫運行和維護。10.1.2數據庫系統設計

的基本方法“十三五”國家重點規劃項目上海市高校精品/一流課程面向問題面向實現方法10.1.3數據庫系統開發設計的步驟設計(開發)步驟:1）需求分析階段2）概念結構設計階段3）邏輯結構設計階段4）物理設計階段5）數據庫系統實施6）數據庫運行與維護階段設計各階段設計描述數據處理需求分析數據字典，全系統中數據項、數據流圖

、數據存儲的描述數據流圖核定表數據字典處理過程的描述，組織結構圖概念結構設計概念模型(E-R圖)數據字典系統說明書。包括：1）新系統要求、方案和概圖2）反映新系統信息數據流圖邏輯結構設計某種數據模型、關系模型,庫、表、視圖結構系統結構圖、功能模塊結構圖物理設計存儲安排-結構順序過程存取方法選擇存取路徑建立模塊設計、界面設計IPO表索引等實施階段編寫模式裝入數據數據庫試運行程序編碼編譯聯結測試運行維護性能測試，轉儲/恢復數據庫重組和重構新舊系統轉換、運行、維護(修正性、適應性、改善性維護設計關鍵-綜合歸納抽象準確掌握分析用戶需求概念模型—數據模型并優化為3選取存儲結構和方法應用系統--數據庫需求分析報告DB設計報告10.2數據庫應用系統開發1、需求分析的主要任務

需求分析的總體任務是通過深入調研確定用戶及系統需求、業務流程、數據流程和功能等各種指標要求，經規范化和分析形成文檔（報告）。需求分析的重點是調研確定用戶和系統的數據及處理具體要求：

①數據要求。確定系統需要從中獲得信息具體內容與性質，從而導出各種數據要求。10.2.1系統需求分析數據處理=數據+處理10.2.1系統需求分析1、需求分析的任務

②處理要求。明確系統具體處理要求（如功能、性能、內容、方式、順序、流程等），最終要實現的具體處理功能和性能等具體指標。

③安全性和完整性要求。確定系統中不同用戶對數據庫的使用和操作情況，明確數據之間的關聯關系及用戶對數據的安全性和完整性等具體要求。

需求分析階段的主要任務：（1）調查、收集、分析確定用戶及系統具體需求①調查組織機構情況。②調查各部門的業務活動情況。③明確用戶對新系統的各種具體要求。④確定系統邊界及接口（2）編寫系統需求分析說明書，一般應包括如下內容：①系統概況，包括系統的目標、范圍、背景、歷史和現狀等。②相關業務系統的運行及處理操作涉及的主要技術和原理。③系統總體結構和子系統的結構描述及主要相關流程說明。④系統總體和子系統的功能、性能、安全可靠性、接口等。⑤系統業務數據處理概述、工程項目體制和設計階段劃分。⑥目標系統設計方案及相關的技術、經濟、實施方案等。10.2.1系統需求分析2.需求分析的方法（1）數據流圖(DFD)是描述數據與處理流程及其關系的圖形表示，以圖形方式表示數據和數據流從輸入移動到輸出的過程中的變換及過程。(下頁)（2）數據字典-業務數據及結構屬性(特征)的集合(清單)1）數據項{數據項名,含義說明,別名,數據類型,長度,范圍,聯系}2）數據結構{數據結構名,含義說明,組成:{數據項或數據結構}}3）數據流{數據流名,說明,數據流來源,去向,組成:{數據結構}}4）數據存儲{數據存儲名,說明,編號,流入數據流,流出,組成…}5）處理過程{處理過程名,說明,流入,處理,輸出…}數據結構-特征描述集10.2.1系統需求分析

結構化分析方法采用逐層分解方式.系統最高層數據抽象圖10.2.1系統需求分析圖10-6網上禮品銷售手機軟件DFD圖

例10-2】禮品銷售APP的主要功能：系統接收用戶訂單,并對訂單驗證,驗證過程主要根據禮品目錄檢查訂單的正確性,查看客戶信譽信息確定和支付情況.驗證通過正確生效的訂單,存放在訂單文件中,并對生成的訂單及時進行處理,對于有貨的訂單將通過網絡等給手機用戶發送送貨信息，對缺貨的訂單集中發送給供應商。店鋪經理還可以隨時查看并統計銷售情況。該系統的DFD圖，如圖10-6。起點/終點處理輸入/輸出文件數據流連線案例10-210.2.2概念結構設計概念結構設計是將需求分析中具體業務數據處理等實際需求，抽象為信息結構（概念模型）的過程，是現實世界（事物）到機器世界（數據及處理）的一個重要階段—系統設計關鍵。此設計常將現實世界中的客觀事物（實體），先抽象為不依賴DBMS支持的數據模型（E-R圖），概念模型是各種數據模型的共同基礎。概念結構設計的特點優勢，主要具有四個方面：①直觀且容易理解，利用E-R圖便于研發人員和需求用戶直接交流確認，用戶的積極協助是系統設計成功的關鍵。②便于真實且充分地描述現實世界的具體事物（特征），包括事物及其之間的聯系，準確獲取用戶對數據的處理要求，是對現實世界的真實直觀模擬和描述。③有利擴充修改完善，當應用環境和業務需求改變時，便于概念模型的擴充修改完善。④有助于向關系、網狀、層次等各種具體數據模型轉換。1．概念結構設計的任務及特點10.2.2概念結構設計2.概念結構的設計方法（1）自頂向下（2）自底向上（3）逐步擴張（4）混合策略10.2.2概念結構設計3.概念結構設計的步驟（1）由需求分析對數據抽象，設計局部E-R圖。（2）集成各局部E-R模型，形成全局E-R模型。自底向上方法的設計步驟

4.數據抽象與局部E-R模型設計

（1）數據抽象及應用案例

抽象是對實際的人、事、物和概念進行分析概括，提取主要共同特性，忽略非本質細節，并將其特性用各種概念精確描述，組成某種模型。常見抽象實體與實體型之間關系有三種。①分類：將一組具有某些共同特性和行為的實體抽象為一個實體型。抽象實體與實體型之間的“ismemberof”的關系。②聚集：主要定義實體型組成成份,將其組成成份抽象為實體型特征的屬性。屬性與實體型之間是“ispartof”的關系。③概括：定義類型間一種子集聯系。

(a)分類示意圖(b)聚集示意圖(c)概括示意圖10.2.2概念結構設計

（2）局部E-R模型設計選擇好一個局部應用后，就要對每個局部應用逐一設計分E-R圖。

實體和屬性是相對的，常要根據實際情況進行必要調整，在調整時要遵守兩條原則：

①屬性是原子的、不可再分的數據項，不可再由其它屬性組成。

②屬性不可與其它實體（事物）具有聯系,聯系只發生在實體之間。

例10-3】Web教務管理信息系統中，語義約束為：一個學生可以選修多門課程，一門課程可以被多個學生選修，學生和課程是多對多聯系。一個教師可以講授多門課程，一門課程可以由多個教師講授，教師和課程也是多對多聯系。一個系可以有多位教師，一位教師只能屬于一個系，因此系和教師是一對多聯系，同樣系和學生也是一對多聯系。由此可得如圖10-16的學生選課分E－R圖和如圖10-18所示的教師任課分E－R圖。10.2.2概念結構設計案例10-310.2.2概念結構設計圖10-17學生選課局部E-R圖圖10-18教師任課局部E-R圖5、全局E-R模型設計各局部E-R圖構建好后，還需要進行合并，集成為一個整體的概念數據結構即全局E-R圖。

（1）一次集成法：一次集成多個簡單局部E-R圖。

（2）逐步累積式集成局部E-R圖分為兩個步驟：

（1）合并：解決各個局部E-R圖之間的沖突，將各個局部E-R圖合并起來生成初步E-R圖E-R圖中的沖突有3種：屬性沖突、命名沖突、結構沖突。

（2）修改與重構：消除不必要的冗余，生成基本E-R圖在形成初步E-R圖后，消除冗余聯系，得到基本E-R模型。

10.2.2概念結構設計

10-5】以教務管理系統中的兩個分E-R圖為例，消除不必要冗余生成基本E-R圖方法。在初步合并E-R圖中，“課程”實體型中的屬性“教師號”可由“講授”相關教師與課程之間的聯系導出，而學生的平均成績可由“選修”聯系中的屬性“成績”計算出，所以“課程”實體型中的“教師號”與“學生”實體型中的“平均成績”均屬于冗余數據。“系”和“課程”之間的聯系“開課”，可以由“系”和“教師”之間的“屬于”聯系與“教師”和“課程”之間的“講授”聯系推導出來，所以“開課”屬于冗余聯系。初步合并E-R圖并消除冗余數據和冗余聯系后，得到總E-R圖,如圖10-23所示。10.2.2概念結構設計5、全局E-R模型設計案例10-410.2.2概念結構設計10.2.3邏輯結構設計

1、邏輯結構設計的任務和步驟邏輯結構設計的任務：將概念結構設計得到的概念結構轉換成邏輯結構，將E-R圖轉換成與選定的DBMS所支持的數據模型相符合的邏輯結構。

邏輯結構設計分為3個步驟1）將概念結構（E-R圖）轉化為數據模型（按需要及規則）。

2）將關系模型向特定DBMS支持下的數據模型轉換（數據表）。

3）按照優化方法，對數據模型進行具體的優化和完善。轉化轉化優化圖10-24邏輯結構設計的步驟10.2.3邏輯結構設計2、初始化關系模式設計

（1）轉換原則及方式1）一個實體轉換為一個關系模式(二維表)。2）一個m:n聯系轉換為一個關系模式（表）。3）一個1:n聯系可以轉換為一個關系模式.4）一個1:1聯系可以轉換為一個獨立關系模式。5）三個或以上實體間的一個多元聯系轉換為一個關系模式.6）具有相同主鍵的關系模式可以進行合并

（2）主要的具體轉換方法1）將一個實體轉換為一個關系.先分析該實體屬性,從中確定主鍵,然后再將其轉換為關系模式；2）把每個聯系轉換成關系模式；3）多個（≥3）實體間的一個多元聯系在轉換為一個關系模式時,與該多元聯系相連的各實體的主鍵及聯系本身的屬性均轉換成為關系的屬性,轉換后所有得到的關系的主鍵為各實體鍵的組合。【案例10-6以右圖為例將實體轉換為關系模式.學生（學號，姓名，性別，年齡）課程（課程號，課程名）教師（教師號，姓名，性別，職稱）系（系名，電話）

案例10-7】將右圖中的聯系轉換成關系模式屬于（教師號，系名）講授（教師號，課程號）選修（學號，課程號，成績）擁有（系名，學號）注：帶下劃線的為主鍵

帶波浪線的為外鍵10.2.3邏輯結構設計案例10-6案例10-7

案例10-圖10-25網站銷售中，商品、客戶和網站為三個實體之間的多對多聯系，已知三個實體的主鍵分別為“商品ID”，“客戶ID”和“網站ID”，則三者之間的聯系“銷售”可以轉換為關系模式：銷售（商品ID，客戶ID，網站ID，時間），其中，主鍵以“下劃線”標示，商品ID為“商品”關系模式的主鍵，客戶ID為“客戶”關系模式的主鍵，網站ID為“網站”關系模式的主鍵。10.2.3邏輯結構設計案例10-8圖10-25多個實體之間的聯系10.2.3邏輯結構設計*3、關系模式的規范化確定數據依賴，按需求分析階段所得的要求，分別寫出每個關系模式內部各屬性之間的數據依賴，以及不同關系模式屬性之間數據依賴。如企業->產品,產品->價格對于各關系模式之間數據依賴進行極小化處理,消除冗余的聯系。按數據依賴的理論對關系模式逐一進行分析，考查是否存在部分函數依賴、傳遞函數依賴、多值依賴等，確定各關系模式分別屬于第幾范式。如企業->價格利用需求分析階段獲取的各種應用對數據處理的要求，分析這些模式對業務應用環境合適性，并確定對其合并或分解。依據需求分析的各種應用對數據處理的要求，對關系模式進行必要分解或合并,以提高數據操作效率和存儲空間利用率.

例10-9】Web圖書管理信息系統中，全局E－R模型到關系模型的轉化，如圖10-26所示。系統的全局E－R模型中4個實體集（關系模型）可表示為：出版社（出版社號，社名，地址，電話）圖書（館藏號，ISBN，書名，作者，價格，在館否）讀者（卡號，姓名，性別，單位，電話，累計借次）書庫（庫號，庫名，地點，負責人）10.2.3邏輯結構設計案例10-9（1）第一步：將實體型轉換為關系模式出版社（出版社號，社名，地址，電話）圖書（館藏號，ISBN，書名，作者，價格，在館否）讀者（卡號，姓名，性別，單位，電話，累計借次）書庫（庫號，庫名，地點，負責人）（2）第二步：將聯系轉換為關系模式出版（出版社號，館藏號，數量）

1：n聯系借閱（館藏號，卡號，借閱時間，還書時間）n：m聯系存放（館藏號，庫號）1：n聯系（3）第三步：由具體情況，將具有相同鍵的多個關系模式合并成一個關系模式圖書（館藏號，ISBN，書名，作者，價格，在館否，數量，出版社，書庫）

注：由于外鍵可以不與被引用的屬性同名，只要語義相同即可，本例中為使圖書的屬性清晰明了，起了不同的名字。10.2.3邏輯結構設計10.2.3邏輯結構設計4、關系模式的評價與改進（1）模式的評價對模式的評價包括設計質量評價和性能評價兩個方面。（2）數據模式的改進1）分解關系模式的分解一般分為水平分解和垂直分解兩種.2）合并具有相同主鍵的關系模式，對此關系模式的處理主要是多關系的查詢操作，可此關系模式按照組合頻率合并。4、關系模式的評價與改進

邏輯設計的好壞對數據庫性能也有很大的影響。除了性能評價提出的模式修改意見外，還要考慮以下幾個方面：

①減少連接運算。在數據庫操作中，連接運算的運行時間較長，參與連接的關系越多、越大，開銷也越大。因此，對于一些常用的數據查詢，最好是單表操作，盡量避免連接運算。

②減小關系及數據量。關系的大小對查詢的速度影響也很大。有時為了提高查詢的速度，需要將一個大關系劃分成多個小關系。當關系的元組個數太多時，可從橫向進行劃分；當關系的屬性太多時，可從縱向劃分關系，如將常用的和不常用的屬性分別放在不同的關系中，以提高查詢關系的速度。

③為各屬性的選擇合適的數據類型。關系中每個屬性都要求有一定的數據類型，為屬性選擇合適的數據類型不但可以提高數據的完整性，還可以提高數據庫的性能，節省系統的存儲空間。10.2.3邏輯結構設計物理結構設計是對邏輯數據模型選取最適合應用要求的物理結構的過程。主要任務是為數據庫邏輯模式（結構）選擇合適的應用環境的物理結構，即確定有效地實現邏輯結構模式的存儲模式，確定在物理設備上存儲結構和方法，然后對該存儲模式進行性能評價。滿足需求時，可繼續數據庫實現，否則需要修改或重新設計物理結構，最后獲取一個性能優良的存儲模式。10.2.4物理結構設計10.2.4數據庫物理設計1．確定物理結構

（1）記錄存儲結構的設計記錄存儲結構的設計就是設計存儲記錄的結構形式，它涉及不定長數據項的表示。常用的三種數據存儲方式為：順序存儲。是將邏輯相鄰的數據存儲在連續存儲區域的相鄰單元,使邏輯相鄰的數據一定是物理位置相鄰,此存儲方式平均查找次數為表中記錄數一半,通常用于存儲具有線性結構的數據.散列存儲。是指以主鍵值為自變量，通過一定的散列函數計算對應的函數值，并以該值為數據的存儲地址存到存儲單元中。常用的散列函數構造法包括除余法、直接地址法、平方取中法。不同的散列函數決定了該存儲方式的平均查找次數。聚集存儲。是將某個或某些屬性（聚集碼）上具有相同值的數據集中存放在連續的物理塊上，以提高相關屬性的查詢效率。10.2.4數據庫物理設計

（2）關系模式的存取方法選擇1）索引方法。主要包括:確定建立索引或組合索引的屬性列,并對指定索引設計為唯一索引。索引從物理上分為聚簇索引和普通索引。確定索引的順序為：

①指定關系的存儲結構即記錄存放順序，可按屬性（組）聚集存放。

②確定適合建立索引的屬性。對關系的主鍵/外鍵建立索引。主要數據更新時，系統對主鍵/外鍵分別作唯一性和參照完整性檢查,建立索引加速操作。

③明確不宜建立索引的屬性或表。太小的表或經常更新的屬性或表、過長的屬性、特殊數據類型的屬性、不出現或很少出現在查詢條件中的屬性2）聚集索引。采用這種方法可將某個屬性（組）上具有相同值的記錄集中存放在連續的物理塊上，從而極大提高相關屬性的查詢效率。3）散列方法。當關系滿足下列條件時，可以選擇HASH法：①關系的屬性主要出現在等值連接條件中或在相等比較選擇條件中②關系大小可預知且不變或動態改變，所選DBMS可提供動態HASH存取方法。10.2.4數據庫物理設計2．評價物理結構

物理結構評價重點是時間效率和空間效率，具體的考核指標包括：①查詢和響應時間,優秀應用程序設計應較少占用CPU時間和I/O時間。②更新事物的開銷,包括修改索引、重寫物理塊或文件、寫校驗等時間③生成報告的開銷，主要包括索引、重組、排序、結果顯示等耗費。④主存儲空間占用，包括程序和數據占用空間。可減小緩沖區個數及空間容量的大小。⑤輔助存儲空間消耗，含數據或索引塊空間。可減小存儲空間大小及適度控制。10.2.5數據庫系統行為設計1．系統功能分析

系統功能分析是需求分析后在功能設計之前的具體功能分析。側重系統具體功能分析及問題，確定改進重點并創新。在需求分析階段的數據流和事務處理的調研分析，前者為數據庫的信息結構提供最原始依據，后者是應用業務處理的調查分析,是行為設計基礎.行為特征處理功能包括：1）分析所有查詢、報表、事物及動態特性，描述對數據的各種處理。2）明確對各實體（業務應用）所有操作，包括增加、刪除、修改和查詢。3）確定整個應用系統總的處理功能的具體目標和（指標）要求。4）給出全部操作的語義，包括結構和操作約束，并定義：執行操作要求的前提、操作內容及成功后的狀態。如，職工辦理退休手續，系統行為操作特征為：該職工任務完成，并將當前“在職職工表”的數據轉移到“退休職工表”。5）確定某個對象每個操作處理的具體頻率等。6）明確某個應用的每個操作處理的響應時間。10.2.5數據庫行為設計2．系統功能設計系統功能設計是在功能和需求分析的基礎上，按照新系統功能指標及要求，對研發系統具體目標功能進行設計的過程。功能設計的任務包括市場

及業務需求調研與產品規

劃、處理功能及組合設計、

功能匹配設計和功能成本規

劃四部分。側重系統具體功能

分析，找出與功能相關問題。

學生管理信息系統的功能結

構圖，如圖10-27所示。圖10-27學生管理信息系統功能結構圖10.2.5數據庫行為設計3．系統事務（處理）設計（1）系統輸入設計。系統中很多錯誤原因都是輸入不當，減少錯誤的優秀輸入設計主要工作：原始單據設計格式應簡明，便于填寫和歸檔，標準化且簡化輸入。設計輸入表，要求將全部功能所用的數據整理成表。制作輸入數據描述文檔，包括數據的輸入頻率、數據的有效范圍和出錯校驗。（2）系統輸出設計。輸出設計是衡量一個系統好壞的重要標志，是系統設計中的重要環節。輸出報表直接送給用戶，需要認真設計好輸出報表。系統輸出設計考慮的主要因素：確定用途。輸出結果分為：送交客戶、僅供內部交流或報送上級領導輸出格式。根據具體用途和實際需求，確定指定的輸出格式及標準等輸出量。根據具體用途和實際需求，確定指定的輸出數量。輸出設備及方式。根據需要，選擇顯示輸出或打印或保存。

數據庫系統的實現是指在所有需求分析和概念設計、邏輯設計、物理設計的基礎上，在計算機上研發數據庫應用系統，建立實際數據庫結構并裝入數據，進行調試和試運行的過程。1．編制與調試應用程序

數據庫應用程序編寫常同數據庫結構設計一同進行。在數據庫實施階段，需要在需求分析基礎上運用概念設計、邏輯設計和物理設計的結果，利用前面的數據庫知識、技術、方法和工具高效完成應用系統各功能模塊的編制、集成與調試，及時建立好數據庫及數據表結構,并輸入應用數據便于應用系統的調用和試運行.在調試應用程序及數據輸入未完成時，可先用模擬數據。10.2.6數據庫系統的實現10.2.6數據庫系統的實現2.數據庫系統試運行①功能測試：實際運行應用程序，執行對數據庫各種操作，測試應用程序各種功能。②性能測試：測量應用系統的性能指標，查看是否符合具體的實際設計目標和要求。③安全可靠性測試。先輸入小批量數據調試使用，待試運行基本合格后再輸入大批數據。10.2.6數據庫系統的實現3.建立業務數據庫結構

在數據庫系統設計的基礎上，確定了數據庫的邏輯結構與物理結構后，就可以用所選用的DBMS提供的數據定義語言DDL認真建立相關的具體數據庫結構及數據表和視圖等。4．加載數據方法

（1）人工方法（適合小型系統）

（2）轉換數據格式5．撰寫整理文檔

文檔資料是應用系統研發及數據庫系統設計的重要組成部分。在應用程序編制和試運行中，應記錄其工作要點及過程、發現的問題、采用的技術和解決方法等，并整理存檔供管理、正式運行和改進。全部調試完成后，需要撰寫“應用系統技術操作說明書”，便于發給用戶。10.2.7數據庫系統運行和維護

數據庫試運行達到指標要求后，便可正式投入實際應用。表明已完成開發任務并開始運行和維護工作，對系統設計進行評價、調整、修改等維護是長期任務，也是設計的延續和提升。（1）數據庫的備份和恢復（2）系統安全性和完整性（3）監控并改善性能（4）數據庫的重組和重構（1）舉例說明E-R模型中實體之間多對多聯系轉換成關系數據模型方法?（2）為某超市設計一個數據庫，畫出E-R圖并將其轉換成關系數據模型？

討論思考10.2數據庫系統的數據模型“十三五”國家重點規劃上海高校精品/一流課程10.3數據庫系統設計文檔

數據庫系統設計文檔即數據庫系統設計說明書

,根據GB8567-2006計算機軟件文件編制規范

1、引言（1）編寫目的（2）背景（3）定義（4）參考資料2、外部設計（1）標識符和狀態（2）使用的程序（3）約定（4）專門指導（5）支持軟件3、結構設計（1）概念結構設計（2）邏輯結構設計（3）物理結構設計4、運用設計（1）數據字典設計（2）安全保密設計

1）數據庫系統設計文檔主要包括哪幾部分？2）結構設計部分主要包括哪幾方面設計？

討論思考10.3數據庫系統設計文檔

以“Web圖書管理信息系統”典型的數據庫系統設計案例詳細說明設計過程和方法，按照系統開發步驟進行系統需求分析、數據庫概念結構設計、邏輯結構設計、物理結構設計，便于掌握數據庫系統的開發方法和流程，以及SQL語句和存儲過程等應用.10.4.1引言

隨著進入21世紀現代信息化社會的快速發展和信息技術的廣泛應用，對各種業務數據處理的要求越來越高。大學及城市網上圖書館管理的各種圖書、期刊和報紙等借閱的數據量及工作量都很巨大繁雜，必須采用現代信息化處理方式。“Web圖書管理信息系統”借助于計算機網絡數據庫技術強大的數據處理功能，可以極大地減輕圖書管理人員進行圖書信息管理和各種用戶查詢借閱的工作量，并提高了網上圖書借閱各種數據處理的準確性、完整性、共享性和安全可靠性。10.4數據庫應用系統設計案例10.4.2系統需求分析系統可以進行圖書管理數據庫的數據定義、數據操作、數據控制等處理功能，聯機處理的速度快、時間短且效率高。系統的功能模塊包括系統管理員模塊、圖書管理員模塊、讀者模塊，主要具體功能包括：對讀者及館藏圖書的增加、刪除、更改、查詢；對圖書借閱信息的管理、查詢和統計，讀者對本人借閱信息的查閱，系統管理。圖書管理信息系統的功能結構圖，如圖10-28。圖書管理信息系統設計案例10.4.3概念結構設計

概念結構設計是整個數據庫系統設計的關鍵，通過對用戶需求進行綜合、歸納與抽象,形成獨立于具體DBMS的概念模型.系統總體E-R圖:。圖書管理信息系統設計案例圖10-29圖書管理信息系統E-R圖10.4.4邏輯結構設計將概念結構設計階段設計的基本E-R圖轉換為關系模型:圖書類別（類別編號，可借天數，逾期每天罰款額）圖書（館藏號，ISBN,書名，作者，出版社，出版時間，單價，圖書類別，存放地點