数据库设计 - 概念和逻辑结构设计100页PPT文档

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《数据库基础知识》PPT课件

编写触发器与存储过程
根据业务需求编写触发器和存储过程，实现复杂业务逻辑。
监控与优化性能
监控数据库性能，定期进行优化和调整，确保数据库高效运行。
维护数据安全
定期备份数据、修复损坏数据、防范恶意攻击等，确保数据安全可靠。
05
索引与查询优化技术
索引基本概念及作用
索引定义
索引是数据库中用于快速查找和检索数据的数据结构。
如在线购物网站、拍卖网站等，需要处理大量的用户信息和交易数据，数据库可以提供安全、可靠的数据存储和检索功能。
金融系统
科研领域
如银行、证券、保险等金融机构的信息系统，需要处理大量的金融数据，数据库可以提供高效的数据处理和分析功能。
如生物信息学、天文学等科研领域，需要处理大量的实验数据和观测数据，数据库可以提供灵活的数据存储和管理功能。
关系完整性约束
完整性约束概念
完整性约束是用来保证数据库中数据的正确性和一致性的规则。在关系模型中，完整性约束包括实体完整性、参照完整性和用户自定义完整性。
完整性约束类型
实体完整性约束要求关系中的主键属性不能取空值；参照完整性约束要求关系中的外键属性取值必须对应于另一个关系中的主键取值；用户自定义完整性约束则是根据应用需求定义的其他规则。
03
SQL语言基础
SQL语言简介
01
SQL（Structured Query Language）是一种用于管理关系数据库管理系统的语言。
02
它包括数据插入、查询、更新和删除，数据库模式创建和修改
，以及数据访问控制。
SQL语言简单易学，是开发和管理数据库系统的标准语言。
03
数据定义语言DDL
DDL（Data Defini对象，如表、索引、触发器等。

数据库第7章-数据库设计(2)-概念结构设计

第二篇设计篇
第七章数据库设计
7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8 数据库设计概述需求分析概念结构设计逻辑结构设计数据库的物理设计数据库实施数据库运行与维护小结
需求分析阶段
调查机构情况
熟悉业务活动
明确用户需求
确定系统边界
分析系统功能
分析系统数据
编写分析报告
概念设计阶段
数据流程图 DFD
数据库设计人员
用户
数据字典 DD
7.3 概念结构设计
什么是概念结构设计
需求分析阶段描述的用户应用需求是现实世界的具体需求将需求分析得到的用户需求抽象为信息结构即
概念模型的过程就是概念结构设计
概念结构是各种数据模型的共同基础，它比数
性别
分配
1
住房
设计分E-R图的步骤
（1）以数据字典为出发点定义E-R图。
实体与属性是相对而言的。
同一事物，在一种应用环境中作为“属性”，另一种应用环境中就必须作为“实体”。例：学校中的系，在某种应用环境中，它只是作为 “学生”实体的属性，表明学生属于哪个系；另一种环境中，由于需要考虑一个系的系主任、
教师人数、学生人数、办公地点等，这时它就需
“is member of”
张英
王平
刘勇
……
赵斌
2. 聚集（Aggregation）
定义某一类型的组成成分它抽象了对象内部类型和成分之间“is part of”的语义在E-R模型中若干属性的聚集组成实体型，就是这种抽象
实体型
学生

2024版《数据结构》全套课件

将电路中的元件和连线抽象为图中的顶点和边，利用图算法进行电路分析和优化。
路由算法
生物信息学
利用图数据结构表示计算机网络中的拓扑结构，利用最短路径算法进行路网络、基因调控网络等复杂生物系统，进行生物信息学分析和挖掘。
05
查找与排序
查找的基本概念与分类
选择排序算法
简单选择排序
每次从待排序的数据元素中选出最小（或最大）的一个元素，存放在序列的起始位置，直到全部待排序的数据元素排完。
堆排序
利用堆这种数据结构所设计的一种排序算法，是选择排序的一种。可以利用数组来模拟堆的结构，通过构造大顶堆或小顶堆来实现排序。
归并排序算法
归并排序的思想
将两个（或更多）有序表合并成一个新的有序表，即把待排序序列分为若干个子序列，每个子序列是有序的。然后再把有序子序列合并为整体有序序列。
开放寻址法、链地址法等。
排序的基本概念与分类
排序的定义
将一组无序的记录序列调整为有序的记录序列。
排序的分类
内部排序和外部排序，内部排序包括插入排序、交换排序、选择排序、归并排序等。
插入排序算法
要点一
直接插入排序
每次将一个待排序的元素插入到前面已经排好序的序列中，寻找合适的位置。
要点二
希尔排序
二叉树的遍历算法
先序遍历
先访问根节点，然后遍历左子树，最后遍历右
子树。
中序遍历
先遍历左子树，然后访问根节点，最后遍历右
子树。
后序遍历
层次遍历
先遍历左子树，然后遍历右子树，最后访问根
节点。
按照层次顺序从上到下、从左到右遍历二叉树中
的所有节点。
树和森林的遍历算法

《数据库基础》PPT课件

第四章数据库设计基础
9
2007-8-21
4、数据库系统的内部结构体系
数据库系统的三级模式：（1）概念模式：数据库系统中全局数据逻辑结构的描述，是全体用户（应用）公共数据视图。（2）外模式：也称子模式或用户模式，它是用户的数据视图，也就是用户所见到的数据模式，它由概念模式推导而出。（3）内模式：又称物理模式，它给出了数据库物理存储结构与物理存取方法。内模式的物理性主要体现在操作系统及文件级上，它还未深入到设备级上（如磁盘及磁盘操作）。内模式对一般用户是透明的，但它的设计直接影响数据库的性能。
表示。
实体集与属性间的联接关系：用无向线段表示。
实体集与联系间的联接关系：用无向线段表示。
学生
M
选月
性别
成绩
第四章数据库设计基础
第四章数据库设计基础
10
2007-8-21
4、数据库系统的内部结构体系
数据库系统的两级映射：（1）概念模式到内模式的映射；（2）外模式到概念模式的映射。
概念模式到内模式的映射保证数据的物理独立性，
外模式到概念模式的映射保证数据的逻辑独立性。
第四章数据库设计基础
11
2007-8-21
4.2 数据模型
1、数据模型
数据模型的概念：是数据特征的抽象，它从抽象层次上描述了系统的静态特征、动态行为和约束条件，为数据库系统的信息表示与操作提供一个抽象的框架。数据模型所描述的内容有三个部分，它们是数据结构、数据操作与数据约束。
数据模型分为概念模型、逻辑数据模型和物理模型三类。
2、实体联系模型及E-R图 E-R模型的基本概念：
物理独立性：物理独立性即是数据的物理结构（包括存储结构，存取方式等）的改变，如存储设备的更换、物理存储的更换、存取方式改变等都不影响数据库的逻辑结构，从而不致引起应用程序的变化。

《数据库设计》ppt课件

数据库设计流程与步骤
步骤
1. 收集和分析用户需求，确定系统功能和性能要求。
2. 选择合适的数据模型，设计概念结构，形成概念模式。
数据库设计流程与步骤
02
03
04
01
数据库设计流程与步骤
3. 将概念模式转换为逻辑模式，进行逻辑优化。
4. 选择物理存储结构，设计物理模式，进行物理优化。
5. 用DDL定义数据库结构，组织数据入库，编制与调试应用程序。
《数据库设计》ppt课件
目录
数据库设计概述需求分析概念结构设计逻辑结构设计物理结构设计数据库实施与维护案例分析与实战演练
01
CHAPTER
数据库设计概述
数据库设计是指根据用户需求，运用数据库技术，设计数据库结构、建立数据库及其应用系统的过程。
定义
数据库设计是信息系统开发过程中的重要环节，直接影响系统的性能、可扩展性、可维护性等。
数据模型优化与规范化
外模式/内模式映射
定义用户子模式与逻辑模式之间的映射关系，实现数据的逻辑独立性和物理独立性。
安全性控制
在用户子模式设计中考虑数据的安全性控制，如访问权限、加密等。
视图设计
根据用户需求和安全控制要求，设计相应的视图来限制用户对数据的访问。
用户子模式设计
05
CHAPTER
物理结构设计
联系
用菱形表示，菱形框内写明联系名，并用无向边分别与有关实体连接起来，同时在无向边旁标上联系的类型（1:1, 1:n, m:n）。
码
在属性下方加上下划线表示该属性为码属性。
视图集成
将多个用户的局部视图合并成一个全局视图的过程。包括合并各个局部视图的实体、属性和联系，生成全局视图。

第一章数据库概述ppt课件

确定实体集的关键字：用下划线在属性上标明关键字的属性集合
确定联系的类型：在无向边上注明
20
数据库应用——电子商务
2024年5月5日
数据模型：逻辑数据模型
逻辑模型三要素
数据结构：描述数据的静态特征数据操作：描述数据的动态特征数据的约束条件：描述完整性规则
层次模型
用树型结构来表示实体之间联系的模型有且仅有一个节点无父节点，即树根根节点以外的其他节点有且仅有一个父节点典型系统：IBM公司的IMS（Information Management System）系统
13
数据库应用——电子商务
2024年5月5日
第三节：数据库的系统结构
视图抽象和外模式概念抽象和模式物理抽象和内模式数据独立性
14
数据库应用——电子商务
2024年5月5日
数据库的系统结构：视图抽象和外模式
现实世界中的信息按照不同用户（应用）的观点抽象为多个逻辑数据结构。每个逻辑数据结
现实体间的联系关系模型中的基本概念：元组、属性、域、主键、关系名、关系模式关系模型的优点：
可以简单、灵活地表达各种实体及其之间的联系用户界面好，易用性佳支持数据库重构具有严密的数学基础和操作的代数性质具有较高的数据独立性
关系模型的不足：
运行效率不够高不直接支持层次结构
信息是经过处理、加工提炼而用于决策制定或其他应用活动的数据。
数据是信息的载体，信息是数据处理过程的结果。
8
数据库应用——电子商务
2024年5月5日
数据库的基本概念：数据库
数据库是相互关联的数据集合：
具有逻辑关系和明确意义的数据集合针对明确的应用目标而设计、建立和加载表示现实世界的某些方面具有较小的数据冗余，可供多个用户共享具有较高的数据独立性具有安全控制机制

数据库的设计ppt课件PPT课件

提高数据存储效率
通过合理设计数据库结构，可以减少数据冗余，提高数据存储效率。
保障数据安全性
数据库设计可以制定合理的数据访问权限和控制策略，保障数据的安全性。
支持业务应用
数据库是业务应用的基础，良好的数据库设计可以支持业务应用的稳定运行和扩展。
数据库设计目标与原则
满足用户需求
根据用户需求，设计符合业务逻辑和规则的数据库结构。
保障数据完整性
通过设定合理的约束条件，确保数据的完整性和准确性。
数据库设计目标与原则
• 提高系统性能：优化数据库性能，提高数据查询、插入、更新等操作的速度和效率。
数据库设计目标与原则
一致性原则
保持数据库结构的一致性和标准化，避免出现不一致或冲突的设计。
完整性原则
确保数据的完整性和准确性，设定必要的约束条件和验证规则。
要点一
实时监控
要点二
历史数据分析
通过专业工具实时监控数据库性能指标，如响应时间、吞吐量等。
对历史性能数据进行分析，找出性能瓶颈和优化方向。
数据库性能监控及调优措施
SQL优化
优化查询语句，提高查询效率。
VS
索引优化
合理创建和使用索引，减少数据库查询时间。
数据库性能监控及调优措施
配置调整
调整数据库配置参数，如内存分配、连接池大小等，以适应应用需求。
数据导入与导出策略
数据导入与导出策略
查询导出
根据特定条件查询并导出所需数据。
定期导出
设定定时任务，定期导出数据库中的数据。
格式转换
将数据转换为其他格式，如CSV、Excel等，以满足不同需求。
数据库备份与恢复方案
完全备份

数据库建摸PPTPPT课件

数据库建模的基本概念
01 数据模型
数据模型是数据库的抽象表示，包括实体、属性、关系等概念。
02 E-R图
实体-关系图，用于描述实体、属性、关系等概念的工具。
03 数据字典
包含数据库中所有数据元素及其属性的元数据。
数据库建模的流程
概念设计
使用E-R图等工具进行概念设计，确定实体、属性和关系。
物理设计
确定数据库的存储结构、索引、分区等物理属性。
需求分析
了解和分析用户需求，确定系统需要的数据和功能。
逻辑设计
将概念设计转化为具体的数据库结构，包括表、字段、主键、外键等。
实施与维护
根据设计创建数据库，并进行日常维护和优化。
02
数据模型
概念模型
1 2 3
概念模型定义
概念模型是一种抽象的数据模型，用于描述现实世界中的实体、属性和它们之间的关系。
Microsoft SQL Server Management Studio (SSMS)
Oracle SQL Developer
常见的数据库建模工具
SQLite Studio Navicat for MySQL
Toad for MySQL DBeaver
数据库建模工具的使用方法
打开数据库建模工具，选择新建数据库模型或打开现有模型。
数据库建模PPT课件
目录
• 数据库建模概述 • 数据模型 • 数据库设计 • 关系数据库 • 数据库建模工具 • 数据库建模实践
01
数据库建模概述
定义与重要性
定义
数据库建模是指使用图形化工具和规范化的概念来描述和设计数据库结构和数据关系的过程。
重要性

数据结构与数据库设计

1.3数据的安全与保密
1. 数据的安全的重要性
数据的不安全因素主要来自：自然灾害(如地震／水灾造成电路中断)或意外事件(如意外掉电)、计算机病毒、非法访问、访问控制和网络控制。
大型信息数据库对于社会的正常运行是必不可少，从某种意义上来说，数据是企业的生命。因此，在对数据敏感的地方一定要安装安
全系统。 2.数据的安全保密措施
(1)非法访问 ➢ 使用用户名和密码登录系统。口令不要使用可以联想到的数据(如：生日、身份证号、邮政编码、电话号码、银行账号等)，并且要经常变更。 ➢ 对数据、文件的使用者作明确的设定。不同用户对于同一个对象可以有不同的授权，即使进入数据库，不同的用户也只能在权限范围内对数据、文件进行使用。必要时还可以收回部分权限直至全部撤消该客户的权限。
黄丽
女信息系 01 管理信息系统 64 T 4
黄丽
女信息系 02 面向对象
72 T 5
黄丽
女信息系 03 数字电路基础 64 T 4
XH 030101 030102
XM
SEX XB
王杭生男
信息系
黄丽
女
信息系
KCDH KCM
表015.11 成绩表管理信息系统
02
面向对象
03
数字电路基础
KSS BXK XF
学生表
XH
XM
SEX
030101
王杭生
男
030102
黄丽
女
一 030101
KCDH CJ 01 02
030101
03
030102
01
030102
02
030102
03
课程表
KCDH KCM

数据库系统ppt课件(完整版)pptx

20世纪60年代后期出现了一种新型的数据管理技术——数据库技术，它解决了数据的组织、存储和管理问题，实现了数据的共享
和高效处理。
数据库系统组成与结构
数据库系统组成
数据库系统由数据库、数据库管理系统（DBMS）、应用系统和用户构成。
VS
数据库系统结构
数据库系统的结构可以分为三级模式结构，包括外模式、模式和内模式。其中，模式是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据视图；外模式是模式的子集，是用户与数据库的接口；内模式是数据物理结构和存储方式的描述，是数据在数据库内部的表示方式。
用户自定义完整性
根据业务需求，设置自定义的约束条件，如字段值范围、格式等。
级联操作
在更新或删除记录时，自动更新或删除相关联的数据，保持数据一致性。
并发操作带来问题及解决方法
丢失更新
两个事务同时更新同一数据，后提交的事务会覆盖先提交的事务的更新结果。解决方法包括使用锁机制、时间戳等。
脏读
一个事务读取了另一个未提交事务的修改数据，可能导致数据不一致。解决方法包括使用隔离级别、锁机制等。
考虑系统的性能、稳定性、可扩展性和易用性
确保系统具有良好的技术支持和社区资源
05
数据库安全、完整性与并发控制
数据库安全性保护措施
用户身份鉴别
通过用户名/密码、数字证书等方式验证用户身份，防止非法用户访问。
访问控制
根据用户角色和权限，限制对数据库对象的访问和操作，确保数据不被越权访问。
数据加密
未来发展趋势预测和挑战应对
多模数据管理
未来数据库将支持多种数据模型的管理和访问，以满足不同应用的需求。
文档存储数据库

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第10讲数据库设计 —概念和逻辑结构设计
浙江大学宁波理工学院计算机系肖辉

数据库设计过程
数据库设计各阶段描述
10.1 概念结构设计
1976年P.P.S.Chen提出在逻辑结构设计之前先设计一个概念模型，并提出了数据库设计的实体--联系方法Entity--Relationship Approach
实体的表示：用长方形联系的表示：用菱形，1:1、1:n (m:1)、(m:n) 属性的表示：用椭圆形
10.4 E-R图设计
在数据分析的基础上，就可以着手设计概念结构。
E-R图设计的步骤：
1. 选择局部应用，设计局部分ER图 2. 综合各局部E-R图，形成总的E-R图，消除冲突和
冗余，得到基本ER图
如何区分实体和属性
实体与属性是相对而言的。同一事物，在一种应用环境中作为“属性”，在另一种应用环境中就必须作为“实体”。
例：学校中的系，在某种应用环境中，它只是作为 “学生”实体的一个属性，表明一个学生属于哪个系；而在另一种环境中，由于需要考虑一个系的系主任、教师人数、学生人数、办公地点等，这时它就需要作为实体了。
解决方法：通常是把属性变换为实体或把实体变换为属性，使同一对象具有相同的抽象。变换时要遵循两个准则。
结构冲突（续）
同一实体在不同局部视图中所包含的属性不完全相同，或者属性的排列次序不完全相同。产生原因：不同的局部应用关心的是该实体的不同侧面。解决方法：使该实体的属性取各分E-R图中属性的并集，再适当设计属性的次序。
10.4.1 设计局部分E-R图
需求分析阶段，已用多层数据流图和数据字典描述了整个系统。
设计分E-R图首先需要根据系统的具体情况，在多层的数据流图中选择一个适当层次的数据流图，让这组图中每一部分对应一个局部应用，然后以这一层次的数据流图为出发点，设计分E-R图。
10.4.1 设计局部分E-R图
⒉ 命名冲突
两类命名冲突
同名异义：不同意义的对象在不同的局部应用中具有相同的名字
异名同义：同一意义的对象在不同的局部应用中具有不同的名字
命名冲突可能发生在属性级、实体级、联系级上。其中属性的命名冲突更为常见。
⒊ 结构冲突
三类结构冲突
同一对象在不同应用中具有不同的抽象例，“课程”在某一局部应用中被当作实体在另一局部应用中则被当作属性
任务
标定局部应用中的实体、属性、码，实体间的联系将各局部应用涉及的数据分别从数据字典中抽取出来，参照数据流图，标定各局部应用中的实体、实体的属性、标识实体的码，确定实体之间的联系及其类型（1:1，1:n，m:n）
设计局部分E-R图（2）
如何抽象实体和属性
实体：现实世界中一组具有某些共同特性和行为的对象就可以抽象为一个实体。对象和实体之间是 “is member of"的关系。
首先按工厂技术部门和工厂供应部门设计两个局部E-R图。
工厂技术部门关心的是产品的性能参数，及由哪些零件组成，零件的材料和耗用量等；
工厂供应部门关心的是产品的价格，使用材料的价格及库存量等。
分E-R图设计实例2
实例：P214
10.4.2 局部视图集成
各个局部视图即分E-R图建立好后，还需要对它们进行合并，集成为一个整体的数据概念结构即总E-R图。
设计局部分E-R图（4）
确定实体与属性的原则
属性不能再具有需要描述的性质。即属性必须是不可分的数据项，不能再由另一些属性组成。
属性不能与其他实体具有联系。联系只发生在实体之间。
凡能够作为属性对待的，应尽量作为属性
分E-R图设计实例
实例：P214
分E-R图设计实例1
例1：一个机械制造厂的简单管理系统。
各个分E-R图之间必定会存在许多不一致的地方合并分E-R图的主要工作与关键所在：合理消除各
分E-R图的冲突
合并分E-R图，生成初步E-R图（续）
冲突的种类
属性冲突命名冲突结构冲突
⒈ 属性冲突
两类属性冲突
属性域冲突：属性值的类型、取值范围或取值集合不同。
属性取值单位冲突。
目前成为数据库设计中通用的工具
E-R模型设计工具
Sybase公司的PowerDesigner DataArchitect 微软公司Microsoft InfoModeler
(VisioModeler)
ERWin
10.2 概念结构设计的方法与步骤
设计概念结构的四类方法
自顶向下
例：在学校环境中，可把张三、李四等对象抽象为学生实体。
设计局部分E-R图（3）
属性：对象类型的组成成分可以抽象为实体的属性。组成成分与对象类型之间是“is part of"的关系。
例：学号、姓名、专业、年级等可以抽象为学生实体的属性。其中学号为标识学生实体的码。
设计局部分E-R图（4）
视图的集成方式
视图集成的两种方式
一次集成
一次集成多个分E-R图通常用于局部视图比较简单时
逐步累积式
首先集成两个局部视图（通常是比较关键的两个局部视图）
以后每次将一个新的局部视图集成进来
视图的集成过程
一、合并分E-R图，生成初步E-R图
各分Ｅ－Ｒ图存在冲突
各个局部应用所面向的问题不同由不同的设计人员进行设计
自顶向下
自底向上
逐步扩张
概念结构设计的方法与步骤（续）
常用策略（P211图7.8）
自顶向下地进行需求分析自底向上地设计概念结构
自底向上设计概念结构的步骤（P211图7.9）
第1步：抽象数据并设计局部视图第2步：集成局部视图，得到全局概念结构
10.3 E-R图
基本符号
首先定义全局概念结构的框架，然后逐步细化
自底向上
首先定义各局部应用的概念结构，然后将它们集成起来，得到全局概念结构设计Fra bibliotek念结构的四类方法
逐步扩张
首先定义最重要的核心概念结构，然后向外扩充，以滚雪球的方式逐步生成其他概念结构，直至总体概念结构
混合策略
将自顶向下和自底向上相结合，用自顶向下策略设计一个全局概念结构的框架，以它为骨架集成由自底向上策略中设计的各局部概念结构。