【学习课件】第三章数据库的概念设计

再分解了）。自顶向下的ＳＡ方法是从整个系统开始，采用逐层分解的方式对系统进行
分析的方法。
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３．２需求分析
２．数据流图（ｄａｔａ ｆｌｏｗ ｄｉａｇｒａｍ）
◆ ＳＡ方法只是对问题分析的一种思想，在具体的分析过程中还需要借助其他 的分析工具，这样才能完成对分析过程和结果的记录、对用户需求的表达
系统调研也称项目调研，即把系统开发当作项目来运作，其主要目的是通过接 触用户以了解并最终明确用户的实际需求。这个过程是一个系统分析人员理解
和掌握用户业务流程的过程，是一个需要不断与用户进行沟通和磋商的过程。
系统调研方法比较灵活，因人、因系统而异。大致过程可以分为以下几个步骤
来完成：
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３．２需求分析
第３章数据库设计技术
· ３．１数据库设计概述
·３．２需求分析
· ３．３数据库结构设计 · ３．４数据库的实施、运行和维护
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第三章数据库设计技术
３．１数据库设计概述
◆数据库设计是指在现有的应用环境下，从建立问题的概念模型开始，
逐步建立和优化问题的逻辑模型，最后建立其高效的物理模型，并据 此建立数据库及其应用系统，使之能够有效地收集、存储和管理数据 ，满足用户的各种应用需求。
的。所有这些结果都应该跟用户确认后予以书面形式确定下来。
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３．２需求分析
３．２．２需求分析的方法
１．ＳＡ方法
针对数据库设计，形成用户需求的有效表达，这种表达在说明书中多以数据流图、数
据字典等形式来描述。
为建立用户需求的表达，可以采用多种分析方法来完成。这些方法主要包括自顶向下
和自底向上两种方法，其中常采用的方法是自顶向下的结构化分析方法（ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ ａｎａｌｙｓｉｓ，ＳＡ）。

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03 数据库概念设计
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18
概念设计的目标与任务
01
目标
02
确定组织或企业的数据和信息需求。
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03
建立一个反映这些需求的概念模型。
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概念设计的目标与任务
为逻辑设计打下基础。
任务
进行需求收集和分析。
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概念设计的目标与任务
定义和描述应用领域涉及的数据对象。
灰盒测试
结合黑盒和白盒测试，对数据库进行全面测试
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数据库的维护与管理
要点一
数据的备份与恢复
定期备份数据库，确保数据安全；在数据出现问题时，能 够及时恢复数据
要点二
数据库性能优化
通过对数据库性能进行监控和分析，找出性能瓶颈，进行 优化2024/1/2745数据库的维护与管理
• 数据库安全管理：加强对数据库的访问控制和安全审计，确保数据库安全
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测试数据库性能和稳定性
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数据库的试运行与测试
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01
试运行的内容
02
对数据库进行各种操作，包括数据的增删改查等
03
模拟实际业务场景，进行压力测试和性能测试
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数据库的试运行与测试
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黑盒测试
通过输入数据和预期结果，验证数据库功能的正确性
白盒测试
对数据库内部结构和代码进行测试，确保数据库的稳定性和性能
多对多联系
创建一个新的关系模式，将参与联系的实体的主 键作为新关系的属性，同时加入联系本身的属性
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数据模型的优化与调整

– 教课信息：为本学期开课的所有课程保留一条信息
• 课程 • 开课教师 • 开课地点 • 选课学期
– 教室信息：教室号和座位数
学籍管理系统需求分析
• 数据完整性约束
– Id号唯一 – 注册的学生数目不能大于该课程的最大人数 – 在相同时间，不能为一个教员指派两门课程 – 相同的时间，一个教室不能有两门课程 – 若学生选修一门课程，若该课程有预备课程则学生
程序编码、 编译联结、 测试
Main( ) …… if…… then …… end
运 行 、 性能监测、转储/恢复
维护
数据库重组和重构
新旧系统转换、运行、维护（修正性、 适应性、改善性维护）
需求分析
• 需求分析就是分析用户的需要与要求
– 需求分析是设计数据库的起点 – 需求分析的结果是否准确地反映了用户的实际要求，
E-R集成冲突
• 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 例，局部应用A中将教室称为房间 局部应用B中将学生宿舍称为房间
– 异名同义（一义多名）：同一意义的对象在不同的 局部应用中具有不同的名字 例，有的部门把教科书称为课本 有的部门则把教科书称为教材
E-R集成冲突
3. 概括（Generalization）（子类）
– 它抽象了类型之间的“is subset of”的语义 – 概括有一个很重要的性质：继承性。
ER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（P224图6.25(b)）
• 首先集成两个局部视图（通常是比较关键 的两个局部视图）
• 混合策略
Байду номын сангаас

物理结构设计
选择存储介质
01
考虑数据量、访问频率、安全性等因素，选择合适的
存储介质。
设计数据库分区
02 根据应用需求和数据规模，设计数据库分区方案以提
高查询和管理效率。
优化数据库性能
03
通过调整数据库配置、优化查询语句等方式，提高数
据库的性能和响应速度。
03
数据库操作
插入数据
插入单行数据
在数据库表中插入一行数据，通常需要指定表名、列名和对应的 值。
详细描述
NoSQL数据库可以划分为不同的类型，例如键值对存 储库、列存储库、文档存储库和图形存储库。它们通 常用于处理大量数据和高并发访问，并支持分布式部 署。NoSQL数据库的优点在于它们的高性能、高可用 性和可扩展性，以及灵活的架构和数据模型。然而， 它们也存在一些挑战，例如数据一致性问题、缺乏 SQL查询功能和跨不同数据类型的查询难度。
操作系统优化
对操作系统进行调优，如文件系统配置、网络参数等，以提高数据 库系统的性能。
数据库配置
根据实际需求调整数据库的配置参数，如缓冲区大小、连接数等，以 获得更好的性能。
06
数据库新技术
NoSQL数据库
总结词
NoSQL数据库是针对关系型数据库的挑战而出现的， 它们不使用SQL作为查询语言，而是使用其他方式来 存储和查询数据。NoSQL数据库具有高性能、高可用 性和可扩展性，以及灵活的架构和数据模型。
04
数据库安全
用户身份认证
用户名和密码
强制用户使用强密码，并确保用 户名和密码的唯一性。定期更换 密码，增加破解难度。
多因素认证
引入多因素认证，如手机验证码 、指纹识别等，提高用户身份认 证的安全性。

3
现实世界 认识抽象 信息世界 概念模型
转换 计算机世界 DBMS支持的某种数据模型
图9.1 概念设计和模型设计的关系
4
9.1.1 数据库的基本概念
1、数据库与数据库管理系统
数据库（DB）是长期储存在计算机内的、有组织 的、可共享的数据集合。数据库仅仅是一个概念 ，是对这种数据集合的统称。数据库由数据库管 理系统(DBMS)统一管理，以保证数据的安全性 、可靠性和提供多用户共享。因此，数据库管理 系统是对这一类软件的统称，如Access、SQL Server是微软公司开发的一个数据库管理系统， 类似的Foxpro、Mysql、Oracle等都分别是一种 数据库管理系统。
5
9.1.1 数据库的基本概念
2、数据模型
从数据库对数据管理的模式分类，数据库有层次 型、网状型和关系型。较常见的是关系模型。
3、数据处理与数据管理
数据处理是指对各种数据进行收集、存储、加工 和传播的一系列活动的总称。数据管理指的是对 数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护 等，它是数据处理的中心问题。
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9.1.2 数据库设计的主要任务
管理信息系统中对于大量数据的存储与共享，一 般都会用到数据库的支持，即录入的大量数据或信 息需要以某种方式存储到数据库中，并在数据库管 理系统的支持下，对数据进行各种加工处理，以实 现查询、统计等功能。因此，管理信息系统开发过 程中，对于数据库的设计是一种重要的任务。
如何将实体、信息转化为相应的数据，并以与数 据库相适合的模式存到数据库中，以实现数据共享 ，这是数据库设计的中心任务。因此，数据库设计 的主要任务包括实体的代码设计、实体概念模型到 数据模型的转换以及对数据存储结构的规范化处理 。
7

数据备份与恢复
定期备份数据库数据，确保在 故障发生时能够快速恢复数据
。
数据库迁移与升级
根据业务需求和技术发展，规 划并执行数据库迁移和升级工 作。
故障排查与处理
对数据库故障进行及时排查和 处理，保障数据库稳定运行。
数据库监控与调优
实时监控数据库运行状态，根 据性能指标进行调优操作，确
保数据库高效运行。
05
数据库管理
数据库的安全管理
访问控制
通过用户身份验证和权限管理，确保只 有授权用户能够访问数据库，并限制其
可执行的操作。
防止SQL注入
对用户输入进行验证和转义处理，避 免恶意用户通过SQL注入攻击数据库
。
数据加密
对敏感数据进行加密存储和传输，以 防止数据泄露和非法访问。
审计和监控
记录数据库操作日志，监控异常行为 和潜在威胁，以便及时响应和处理。
数据库学习ppt课件
目录
• 数据库概述 • 关系数据库 • 数据库设计 • 数据库操作 • 数据库管理 • 数据库应用实例
01
数据库概述
数据库的定义与作用
01
数据库（Database）是按照数据 结构来组织、存储和管理数据的 仓库。
02
数据库的作用：实现数据共享、 减少数据冗余、提高数据独立性 、集中控制、数据一致性和可维 护性等。
物料管理
库存控制、采购计划、供应商管理等
生产计划与控制
生产排程、进度跟踪、质量控制等
社交媒体平台数据库设计
用户信息管理
注册信息、个人简介、好友关系等
内容管理
发布动态、评论、点赞等互动功能
消息推送
系统通知、好友请求、私信等
数据分析

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。

2、数据库设计方法 主要包括： • 计算机科学的基础知识； • 软件工程的原理和方法； • 程序设计的方法和技巧； • 数据库的基本知识； • 数据库设计技术； • 应用领域的知识。
新奥尔良（New Orleans）方法。该方法把数 据库设计分为若干阶段和步骤。并采用一些辅 助手段实现每一过程。它运用软件工程的思想， 按一定的设计规程用工程化方法设计数据库。 新奥尔良方法属于规范设计法。规范设计法从 本质上看仍然是手工设计方法，其基本思想是 过程迭代和逐步求精。
需求分析 概念结构设计 逻辑结构设计 物理设计 实施 运行维护
业务流程图，数据流程图 E-R图 功能模块说明，数据结构 存储方法说明 技术手册，用户手册
从严格意义上讲，后2步过程不属于 数据库设计。
在数据库设计开始之前，首先要选定参加设计 的人员，包括系统分析人员、数据库设计人员、系 统开发人员和部分用户代表。其中分析和设计人员 是数据库设计的核心人员，他们将自始至终参与数 据库设计，他们的水平一定程度上决定了数据库系 统的质量。
4、数据库设计各阶段的任务
需求分析 任务：明确用户的要求，提出新系统的处理方案。 文档：业务流程图，数据流程图，数据字典。
概念结构设计 任务：建立概念模型。 文档：E-R图。
逻辑结构设计 任务：建立数据模型。 文档：数据结构（表）。
物理结构设计 任务：确定存取策略。 文档轻重的，他们主 要参加需求分析和数据库的运行维护，他们的积极 参与（不仅仅是配合）不但能加速数据库设计，而 且也是决定数据库设计质量的重要因素。系统开发 人员（包括程序员和操作员）则在系统实施阶段参 与进来，分别负责建立数据库、编制程序和准备软 硬件环境。
在实际中，往往把数据库 设计的过程分为如下6步。

计算机系），有5个分量
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基本术语（续）
关系模式：二维表的结构称为关系模 式。
设有关系名为R，属性分别为A1，A2 ，…，An，则关系模式可以表示为 ：
R（A1，A2，…，An） 如果将关系模式理解为数据类型，则 2020/关8/6 系就是该数据类型的一个具体值。23
基本术语（续）
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关系模型查找示例
学号 0811101 0811102 0811103 0821101 0821102
姓名 李勇 刘晨 王敏 张立 吴宾
年龄 21 20 20 20 19
性别 男 男 女 男 女
所在系 计算机系 计算机系 计算机系 信息管理系 信息管理系
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关系操作
2020/8/6
6
学生
学生关系模型
学号 0811101 0811102 0811103 0821101 0821102
姓名 李勇 刘晨 王敏 张立 吴宾
年龄 21 20 20 20 19
பைடு நூலகம்
性别 男 男 女 男 女
所在系 计算机系 计算机系 计算机系 信息管理系 信息管理系
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3.1.2 数据操作
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层次模型查找示例
教研室
学院
J01
计算机 教2楼
计算机 李明 21 学生 S01 王平 男 21
网络 赵新 12
S02 刘力 男 22
软件工程 胡杰 15
S03 李爽 女 21
T101 王大明 教授 T102 刘勇 副教授 T103 钱红 教授 …
T301 陈小玲 教授 T302 张海涛 副教授 …

高级数据库系统及其应用
第1部分 数据库系统基础
第3章 数据库设计
LOGO
第3章 数据库设计
3.1 ER数据模型 3.2 EER数据模型 3.3 逻辑数据库设计：映射ER/EER模式到关系模式 3.4 关系模式求精与规范化
DB应用
❖ DB应用定义：一个特定的数据库，加上实现此数据库查 询/更新的相关程序。
4. 模式细化 5. 物理DB设计 6. 安全设计
DB设计的基本步骤（2）
1. 需求分析 2. 概念DB设计 3. 逻辑DB设计 4. 模式细化
▪ 分析关系数据库模式的关系集，检查潜在问题并进行 优化。与需求分析和概念设计的主观性特点不同，细 化可得到强有力的规范理论支持。
5. 物理DB设计
▪ 考虑应用必须支持的一些典型预期负荷,并以此为基础 进一步求精DB设计，确保它能满足预期的性能要求。
❖ 关系约束 ▪ 指与关系集相关的约束，通过约束表达可限制 参与关系各实体的可能组合。 ▪ 主要类型：基数词约束、键约束和参与约束。
❖ 弱实体集 ▪ 指只能附属其它实体集而存在的实体集。
在ER图中表达关系基数词和参与约束
弱实体集的几种ER建模方法（图3.5)
3.2 EER数据模型
3.2.1 EER模型核心概念的形式定义 3.2.2 子类、超类与类层次结构 3.2.3 特化与泛化 3.2.4 利用union子类建模 3.2.5 值集属性与复合结构属性的建模表示 3.2.6 EER与UML类图比较 3.2.7 EER作为知识表示模型 3.2.8 为大型企业/组织进行DB概念设计
EER核心概念（2）
❖特化 ▪ 特化Z＝{S1,S2,…,Sn}是具有相同超类G的一个 子类集合，每个G/Si是一个超类/子类关系。G 被称为泛化实体类型。