如何设计开发数据库应用系统

第13章 数据库应用系统设计概述

131 数据库设计概述

1311 数据库系统设计内容

数据库设计包含两方面的内容。

1 结构特性设计

结构特性设计通常是指数据库模式或数据库结构设计，它应该具有最小冗余的、能满足不同用户数据需求的、能实现数据共享的系统。数据库结构特性是静态的，应留有扩充余地，使系统容易改变。

2 行为特性设计

行为特性设计是指应用程序、事物处理的设计。

1312 数据库设计特点

数据库设计是一项综合性技术。“三分技术，七分管理，十二分基础数据”是数据库建设的基本规律。数据库设计的特点是：

硬件、软件和管理界面相结合。

结构设计和行为设计相结合。

132 数据库设计步骤

见图。

133 数据库结构设计

1331 需求分析

需求分析的目标是准确了解系统的应用环境，了解并分析用户对数据及数据处理的需求。

1 收集需求信息

一般来讲，用户对数据库的要求如下：

(1)信息需求

(2)处理需求

(3)安全性与完整性要求

2 分析整理

分析的过程是对所收集到的数据进行抽象的过程。下面是“高校收费管理系统”的用户需求分析：

每年新生入学时学费基本信息的输入

每年老生离校时学生基本信息的删除

查询、打印学生的交费情况

查询、打印降级生的交费情况

进入学费管理系统的安全性条件设计

3 数据流图

数据库设计中采用数据流图（DFD：Data Flow Diagram）来描述系统的功能。DFD一般由下面图素构成。

：数据及其流动方向，直线上方标明数据流名称

：数据处理，圆圈内标明处理名称

：数据流的终点和源点，方框内标明相应的名称

：文件和数据存储，在其内标明相应名称

例如：高校收费管理系统

4．数据字典

数据字典（DD：Data Dictionary）用于记载系统中的各种数据、数据元素以及它们的名字、性质、意义及各类约束条件，记录系统中用到的常量、变量、数组及其他数据单位，是系统开发与维护中不可缺少的重要文件。数据字典是关于数据库中数据的一种描述，而不是数据本身。数据字典是在需求分析阶段建立，在数据库设计过程中不断修改、充实、完善的。

数据字典产生于数据流图，是对数据流图中的四个成分（数据流、数据项、文件和处理）描述的结果。其中：

数据流描述：定义数据流的组成，一般包含若干数据项，通常在数据流图的下方通过“说明”定义。

文件描述：定义文件的组成以及文件的组织方式，如学生交费数据可用下面方法描述：

交费数据＝学号＋姓名＋收费标准＋应交学费＋待交学费＋本次交款

数据项描述：定义数据项，一般包括名称、类型长度、允许范围等。如学生交费数据文件中的数据项。

数据项名称 类型 长度（字节） 范围

学号 字符 8 H、G和数字

姓名 字符 8 任何字母

收费标准 正整数 5 0-99999

应交学费 正整数 5 0-99999

待交学费 正整数 5 0-99999

本次交款 正整数 5 0-99999

数据处理的描述：说明数据处理的逻辑关系，即输入与输出之间的逻辑关系。同时，也要说明数据处理的触发条件、错误处理等问题。

1332 概念结构设计

概念结构的目标是将需求分析得到的用户需求抽象为数据库的概念结构，即概念模式。概念结构设计形成一个独立于具体DBMS的概念模型。描述概念模式的是E―R图。

1 局部E－R模型设计

局部E―R模型设计是从数据流图出发确定实体和属性，并根据数据流图中表示的对数据的处理、确定实体之间的联系。

2 总体E－R模型设计

将各个局部E―R图加以综合，使同一个实体只出现一次，便可产生总体E―R图。

1333 逻辑结构设计

数据库的逻辑结构设计的目标就是将概念结构转换成特定的DBMS所支持的数据模型，并对其优化的过程。逻辑设计阶段一般分三个过程进行：

将概念结构转换为一般的关系、网状、层次模型；

将由概念结构转换来的模型向所选用DBMS支持的数据模型转换；

对数据模型进行优化

1334 物理设计

数据库的物理设计目标是在选定的DBMS上建立起逻辑设计结构确立的数据库的结构。这项工作一般由系统程序员完成。数据库的物理设计通常分为两步进行。

1 确定数据库的物理结构

在关系数据库中，确定数据库的物理结构主要指确定数据存放位置和存储结构，包括确定关系、索引、日志、备份等数据的存储分配合存储结构，确定系统配置等工作。

2 对所确定的物理结构进行评价

134 应用程序设计

数据库的应用程序设计和一般的应用程序设计方法基本相同。

应用程序的设计方法可以采用一般的程序设计方法。

135 运行和维护

1351 数据载入数据库

1352 数据库系统试运行

在试运行阶段应当注意：

1 数据的加载过程应先输入小部分数据进行试运行

2 应注意数据库的转储和恢复工作

1353 数据库系统的运行和维护

在数据库系统正式运行阶段，对数据库的经常性维护工作是由DBA来实施的，他的工作主要包括：

1 数据库的转储和恢复

2 数据库的安全性和完整性控制

3 数据库性能的监督、分析和改造

4 数据库的重组与重构

(1)数据库的重组

(2)数据库的重构

136 小结

本章通过高校收费管理系统数据库的构建与设计过程的详细描述，学习了数据库设计的基本方法，数据库设计的基本流程，E－R图的建立和到关系模式的转换，学习了软件工程的基本思想，为后续课程数据库开发技术打好基础。

答：IPO图：（INPUT PROCESS OUTPUT）它是由美国IBM公司发起并完善起来的一种工具。在系统的模块结构图形成过程中，产生了大量的模块，在进行详细设计时开发者应为每一个模块写一份说明。IPO图就是用来说明每个模块的输入、输出数据和数据加工的重要工具。

ER图：（Entity-Relation Diagram）用来建立数据模型,在数据库系统概论中属于概念设计阶段，形成一个独立于机器，独立于DBMS的ER图模型。

DFD图：(Data Flow Diagram) 是一种能全面地描述信息系统逻辑模型的主要工具，它可以用少数几种符号综合地反映出信息在系统中的流动、处理和存储情况。

DD数据字典：（Data Dictionary）就是用来定义数据流图中的各个成分的具体含义的。对数据流图中出现的每一个数据流、文件、加工给出详细定义。

在结构化方法中的作用：数据字典是关于数据的信息的集合，也就是对数据流图中包含的所有元素的定义的集合。数据流图和数据字典共同构成系统的逻辑模型。没有数据流图，数据字典难以发挥作用；没有数据字典，数据流图就不严格。只有数据流图和对数据流图中每个元素的精确定义放在一起，才能共同构成系统的规格说明。

什么是数据库对象

数据库对象是数据库的组成部分，常见的有以下几种：

1 表（Table ）

数据库中的表与我们日常生活中使用的表格类似，它也是由行（Row） 和列（Column）组成的。列由同类的信息组成，每列又称为一个字段，每列的标题称为字段名。行包括了若干列信息项。一行数据称为一个或一条记录，它表达有一定意义的信息组合。一个数据库表由一条或多条记录组成，没有记录的表称为空表。每个表中通常都有一个主关键字，用于惟一地确定一条记录。

2 索引（Index）

索引是根据指定的数据库表列建立起来的顺序。它提供了快速访问数据的途径，并且可监督表的数据，使其索引所指向的列中的数据不重复。

3 视图（View）

视图看上去同表似乎一模一样，具有一组命名的字段和数据项，但它其实是一个虚拟的表，在数据库中并不实际存。在视图是由查询数据库表产生的，它限制了用户能看到和修改的数据。由此可见，视图可以用来控制用户对数据的访问，并能简化数据的显示，即通过视图只显示那些需要的数据信息。

4 图表（Diagram）

图表其实就是数据库表之间的关系示意图。利用它可以编辑表与表之间的关系。

5 缺省值（Default）

缺省值是当在表中创建列或插入数据时，对没有指定其具体值的列或列数据项赋予事先设定好的值。

6 规则（Rule）

规则是对数据库表中数据信息的限制。它限定的是表的列。

7 触发器（Trigger）

触发器是一个用户定义的SQL事务命令的集合。当对一个表进行插入、更改、删除时，这组命令就会自动执行。

8 存储过程（Stored Procedure）

存储过程是为完成特定的功能而汇集在一起的一组SQL 程序语句，经编译后存储在数据库中的SQL 程序。

9 用户（User）

所谓用户就是有权限访问数据库的人。

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