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數據庫設計與管理的公共基礎學(xué)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(wù)是根據用戶(hù)對象的信息需求、處理需求和數據庫的支持環(huán)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(guò)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(gè)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(jìn)一步修改階段
前四個(gè)階段是數據庫設計的主要階段，重點(diǎn)以數據結構與模型的設計為主線(xiàn)。
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(wù)是：通過(guò)詳細調查現實(shí)世界要處理的對象（組織、部門(mén)、企業(yè)等），充分了解原系統的工作概況，明確用戶(hù)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(lèi)數據的集合，它包括五個(gè)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(lái)表示某一處理過(guò)程的輸入或輸出
數據存儲，處理過(guò)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(guò)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(gè)統一的機構或人員設計一個(gè)綜合的全局模式。適合于小型或并不復雜的單位或部門(mén)。
�。�2）視圖集成設計法
將系統分解成若干個(gè)部分，對每個(gè)部分進(jìn)行局部模式設計，建立各個(gè)部分的視圖，再以各視圖為基礎進(jìn)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(guò)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(gè)適當層次的數據流圖，將這組圖中每一部分對應一個(gè)局部應用，以該層數據流圖為出發(fā)點(diǎn)，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(kāi)始逐步細化、具體化和特殊化。
由底向上：先從具體的對象開(kāi)始，逐步抽象，普遍化和一般化，最后形成一個(gè)完整的視圖設計
由內向外：先從最基本與最明顯的對象開(kāi)始，逐步擴充至非基本、不明顯的對象。
例：某大學(xué)由一名校長(cháng)主管，學(xué)校下設多個(gè)學(xué)院，每個(gè)學(xué)院又的多個(gè)系；每個(gè)系有一名系主任，負責聘任教師；每個(gè)教師可以承擔多門(mén)課，同一門(mén)課又可由多個(gè)教師承擔；每個(gè)系有多個(gè)班級，每個(gè)班級有一定數量的學(xué)生；學(xué)生在校期間要學(xué)習多門(mén)課程，學(xué)習結束后，每門(mén)課程對應一個(gè)成績(jì)。要求設計該大學(xué)的教學(xué)管理系統。
需求分析階段，得到該學(xué)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(cháng)”、“學(xué)院”和“系”之間的聯(lián)系。一個(gè)學(xué)院有一個(gè)院長(cháng)，一個(gè)院長(cháng)主管一個(gè)學(xué)校；一個(gè)系屬于一個(gè)學(xué)院，一個(gè)學(xué)院有多個(gè)系。院長(cháng)與學(xué)院的關(guān)系是一對一的聯(lián)系，學(xué)院和系之間是一對多的聯(lián)系。
在系里在，一個(gè)系會(huì )聘用多個(gè)教師，而一個(gè)教師只屬于一個(gè)系，所以，系和教師之間的關(guān)系是一對多的聯(lián)系；一門(mén)課可由多個(gè)教師講授，同時(shí)，一個(gè)教師可講授多門(mén)課，課程和教師之間的關(guān)系是多對多的聯(lián)系。
在系里，學(xué)生和課程之間的聯(lián)系有，一個(gè)系有多個(gè)班，一個(gè)班只能屬于一個(gè)系，它們之間的聯(lián)系是一對多的聯(lián)系；一個(gè)班有多個(gè)學(xué)生，同時(shí)，一個(gè)學(xué)生只屬于一個(gè)班，所以，班級和學(xué)生之間的聯(lián)系是一對多的聯(lián)系；系和課程之間的聯(lián)系，一個(gè)系可開(kāi)設多門(mén)課，同時(shí)，一門(mén)課可被多個(gè)系開(kāi)設，因此，課程和系之間的關(guān)系是多對多的聯(lián)系；學(xué)生與課程之間，一個(gè)學(xué)生會(huì )選多門(mén)課，同時(shí)，一門(mén)課可被多個(gè)學(xué)生選取，因此，課程和學(xué)生之間的關(guān)系是多對多的聯(lián)系。
邏輯設計
學(xué)院（學(xué)院編號，學(xué)院名，學(xué)院地址，院長(cháng)編號）
院長(cháng)（院長(cháng)編號，院長(cháng)姓名，聯(lián)系電話(huà)，辦公地址）
系（系編號，系名，聯(lián)系電話(huà)，系地址，學(xué)院編號，系主任職工號）
教師（職工號，姓名，性別，學(xué)歷，職稱(chēng)，工資，聯(lián)系電話(huà)，系編號）
班級（班級編號，班級名稱(chēng)，學(xué)生人數，系名）
學(xué)生（學(xué)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(chēng)，學(xué)分）
開(kāi)課（系編號，課程號）
授課（職工號，課程號）
選課（學(xué)號，課程號，成績(jì)）
�。�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(gè)完整的數據模式。
視圖集成的重點(diǎn)是解決局部設計中的沖突，常見(jiàn)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(shí)體而在另一處為屬性或聯(lián)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(jīng)過(guò)合并生成E-R圖時(shí)，其中還可能存在冗余的數據和冗余的實(shí)體間聯(lián)系。
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