数据库课程设计 PPT课件

运用DBMS提供的数据库语言（如SQL）及宿主 语言，根据逻辑设计和物理设计的结果
建立数据库 编制与调试应用程序 组织数据入库 进行试运行
An Introduction to Database System
数据库设计的基本步骤（续）
⒍数据库运行和维护阶段
数据库应用系统经过试运行后即可投入正式运行 在数据库系统运行过程中必须不断地对其进行评
7.2.1 需求分析的任务
需求分析的任务 需求分析的重点 需求分析的难点
An Introduction to Database System
需求分析的任务
详细调查现实世界要处理的对象（组织、部门、企业等） 充分了解原系统（手工系统或计算机系统） 明确用户的各种需求 确定新系统的功能 充分考虑今后可能的扩充和改变
An Introduction to Database System
需求分析的重点
调查的重点是“数据”和“处理”，获得 用户对数据库要求
信息要求 处理要求 安全性与完整性要求
An Introduction to Database System
需求分析的难点
确定用户最终需求
用户缺少计算机知识 设计人员缺少用户的专业知识
An Introduction to Database System
⒊ 数据流
数据流是数据结构在系统内传输的路径。 对数据流的描述
数据流描述＝｛ 数据流名，说明，数据流来源， 数据流去向，组成:｛数据结构｝， 平均流量，高峰期流量｝
An Introduction to Database System
解决方法
设计人员必须不断深入地与用户进行交流

– 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。

– 模式/内模式影响是唯一的。
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应用程序 1
应用程序 2
应用程序 2
外模式 1
外模式 2
外模式（用户级数据库）
外 模 式 /模 式 映 射
模 式（概念级数据库）
模式 模 式 /内 模 式 映 射
内模式（物理级数据库）
内模式
物理数据 库
DBMS
操作系统
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关系模型（重点）
实体和联系均用二维表来表示的数据模型称之为关系数 据模型。一张二维表，由行和列组成。目前应用最广泛。
（2）模式 （ Schema，也称逻辑模式或概念模式) – 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，是数据库系统模式结构的中间层。 – 一个数据库只有一个模式。
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（3）内模式（也称存储模式）
– 数据库在物理存储器上具体实现的描述，是数据在数 据库内部的表示方法，也是数据物理结构和存储方式 的描述。
上面特点就使得用层次模型表示1:n联系非常简便，这 是它的突出优点，但是它不能直接表示m:n的联系。
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网状模型
用树状结构表示实体及实体间的联系。
网状模型有如下几个特点： （1）可以有一个或多个结点没有父亲结点。 （2）至少有一个结点有多个父亲结点。
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三、数据库系统的体系结构（三级模式、二级映射）
第10章 数据库设计基础
1
第一部分
整体概述
THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW, PLEASE SUMMARIZE THE CONTENT
2
本章主要内容
数据库系统的概述 数据库系统工作原理 关系数据库 数据库设计
3

常见的物理设计工具包括Oracle SQL Developer等。
04
数据库实现与优化
数据建模工具与数据库创建
数据建模工具介绍
详细介绍常用的数据建模工具，如 ERD工具、数据库设计软件等，以及 它们在数据库设计中的重要性和应用 。
数据库创建流程
阐述如何使用数据建模工具进行数据 库的物理设计，包括创建表、视图、 索引等数据库对象，以及如何设置存 储过程和触发器等。
数据库设计概述
数据库设计定义
数据库设计是指根据需求分析结果，规划并建立数据库系统的过程 。
数据库设计目标
目标是建立一个高效、可靠、可维护的数据库系统，满足用户的需 求，并保证数据的一致性、完整性和安全性。
数据库设计步骤
包括需求分析、概念设计、逻辑设计、物理设计等阶段。
需求分析
需求分析定义
需求分析是数据库设计的第一步，主要任务 是收集、分析和整理用户需求，明确系统功 能和性能要求。
05
数据库课程设计案例分析
案例一：学生信息管理系统
总结词
简单实用、贴近实际
详细描述
学生信息管理系统是一个常见的数据库应用案例，主要用于管理学生信息，包括 学生基本信息、成绩、选课等内容。该系统采用关系型数据库，通过数据表的形 式存储和管理数据，实现对学生信息的增删改查等操作。
案例一：学生信息管理系统
需求分析方法
可以采用问卷调查、面谈、观察等方式进行需求收 集，并利用数据流图、数据字典等工具进行需求分 析和整理。
需求分析结果
需求分析的结果是形成数据字典和数据流图 ，为后续设计提供基础。
概念设计
01
概念设计定义
概念设计是根据需求分析结果， 使用概念模型（如实体-关系模 型）对系统进行高级设计的过程 。

数据库应用系统设计步骤
一、系统需求分析 二、概念结构设计 三、逻辑结构设计 四、数据库结构设计 五、数据库物理设计 六、数据库实施 七、数据库运行与维护
系统需求分析
我们搜集了校园网上学生全校性选修课选课的详细表单信息， 部分如下所示：
• 根据分析，本数据库系统的实体有院系、学生、教师、 课程和选课信息。 • 描述院系的属性有：院系编号、名称、负责人、办公 地点。 • 描述学生的属性有：院系、学号、姓名、性别、专业。 • 描述教师的属性有：工号、院系、姓名、性别、职称、 专业。 • 描述课程的属性有：课程代码、课程名称、上课时间、 上课地点、课程性质、校区代码、授课教师、开课学 院。 • 描述选课信息的属性有：学号、课程代码、容量、已 选、余量、考试成绩。 • 每个学生、教师只能属于一个院系，每个学生可选多 门课程或者不选，每个教师教授最多一门课程。
概念结构设计
ER图实现
逻辑结构设计
• 关系模式 院系（院系编号、名称、负责人、办公地点） 学生（院系、学号、姓名、性别、专业） 教师（工号、院系、姓名、性别、职称、专业） 课程（课程代码、课程名称、上课时间、上课地点、 课程性质、校区代码、授课教师、开课学院） 选课信息（学号、课程代码、容量、已选、余量、 考试成绩） 外模式 学生_负责人(学号、姓名、性别、院系负责人) 教师_课程（工号、姓名、性别、职称、专业和所授 的课程名）
数据库课程设计
课程名称：《数据库技术及应用》 研究课题：学生选修课选课数据库系统
小组成员：陈尧、倪韫韬、邵鹏华、王顺、张莉雯
指导老师：贾铁军
引
• 通过对我们电机学院校园网上 的学生全校性选修课选课项目 的调研，我们小组经过系统地 分析与讨论，决定本次课程设 计的主题是是我们学校学生选 课系统。学生全校性选修课选 课系统是学校教务管理系统中 一个很庞大、很复杂的数据库 系统，为此我们将其简化，只 选取了部分比较直观的关系模 式。我们设计的整个系统涉及 院系信息、学生信息、教师信 息、课程信息以及选课信息。

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。

法为：
可将“一方”实体的主关键字纳入“n方”实体转换后
的数据表中作为“外部关键字”，同时把关系的属性也一并
其中。
一对多中的关系转换为数据表
学号
姓名
年龄
性别
N
学生
班级（班级编号、班级名称）
属于
学生（学号、姓名、性别、年龄、班级编 号）
班级
1
编号
名称
多对多的关系转换为数据表
如果实体A和实体B之间是多对多的关系，必须按以下 原则转换化数据表：
第二范式
第二范式是在第一范式的基础上，确保表中的每列都 和主键相关。即要求一个表只描述一件事情。
职工信息
工程信息
劳资信息
第二范式
工程信息
职工信息 劳资信息
第三范式
第三范式是在第二范式的基础上，确保表中每列都 和主键直接相关，而不是间接相关。间接相关又称 为传递依赖。
假设数据表中A、B、C三列，如果A->B，而B->C，则
1. 必须对“关系”单独建立一个数据表。
2. 该数据表的属性中至少要包括实体A和实体B的主关键字作为
外键，并且如果关系有属性，也要归入这个关系中。
多对多的关系转换为数据表
学号
姓名
年龄
性别
学生
学生（学号、姓名、性别、年龄）
N
选课
课程（课程号、名称、课时、学分）
N
选课（编号、学号、课程号）
课程
课程号
名称
ID编号列，它没有实际含义，用于做主键。 例如：通知数据表中除了标题、内容外，还应加一个ID主键列 ，用以区分每条记录。
3. 如果实体之间有某种关系，还要在表中添加外键。
学生选课系统中各实体转换为数 据表

4）询问：对某些调查中的问题，可以找专人询问。 5）请用户填写设计调查表：数据库设计人员可以提前设计一个合理的、详
细的业务活动及数据要求调查表，并将此表发给相关的用户。用户根据表中 的要求，经过认真思考、充分准备后填写表中的内容。如果调查表设计得合 理，则这种方法很有效，用户也易于接受。 6）查阅数据记录：调查中还需要查阅与原系统有关的数据记录，包括账本、 档案或文献等。
数据库设计过程中：
需求分析阶段，设计者的中心工作是弄清并综合各个用 户的应用需求；
概念设计阶段，设计者要将应用需求转换为与计算机硬 件无关的、与各个数据库管理系统产品无关的概念模型 （即E-R图）；
逻辑设计阶段，要完成数据库的逻辑模式和外模式的设 计工作，即系统设计者要先将E-R图转换成具体的数据库 产品支持的数据模型，形成数据库逻辑模式，然后根据 用户处理的要求、安全性的考虑建立必要的数据视图， 形成数据的外模式；
3．数据库的物理模式设计
数据库的物理模式设计要求：根据库结构的动态 特性（即数据库应用处理要求），在定的DBMS 环境下，把数据库的逻辑结构模型加以物理实现， 从而得出数据库的存储模式存取方法。
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第2章 数据库系统设计
2.1.2 数据库系统设计应注意的问题
1．进行数据库系统设计时应考虑计算机硬件、 软件的实际情况
模块设计、 IPO表 程序编码、编译连接、测试
运行维护
性能监测、转储/恢复、数据库重 新旧系统转换、运行、维护（修正性、适
组和重构
应性、改善性维护）
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第2章 数据库系统设计
2.1.4 数据库系统设计的基本步骤
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2
数据库和信息系统
数据库是信息系统的核心和基础 – 把信息系统中大量的数据按一定的模型组织起来 – 提供存储、维护、检索数据的功能 – 使信息系统可以方便、及时、准确地从数据库中获 得所需的信息
数据库是信息系统的各个部分能否紧密地结合在一起 以及如何结合的关键所在
数据库设计是信息系统开发和建设的重要组成部分
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二、需求分析的重点
需求分析的重点是调查、收集与分析用户在数据管理 中的信息要求、处理要求、安全性与完整性要求。
信息要求
– 用户需要从数据库中获得信息的内容与性质 – 由用户的信息要求可以导出数据要求，即在析的重点（续）
处理要求
– 对处理功能的要求 – 对处理的响应时间的要求 – 对处理方式的要求(批处理 / 联机处理)
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数据库设计的基本步骤（续）
二、数据库设计的过程(六个阶段) ⒈需求分析阶段 – 准确了解与分析用户需求（包括数据与处理） – 是整个设计过程的基础，是最困难、最耗费 时间的一步
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数据库设计的基本步骤（续）
⒉概念结构设计阶段 – 是整个数据库设计的关键 – 通过对用户需求进行综合、归纳与抽象，形
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数据库设计方法简述（续）
计算机辅助设计
– ORACLE Designer 2000 – SYBASE PowerDesigner
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数据库设计的基本步骤
一、数据库设计的准备工作 选定参加设计的人员
1. 数据库分析设计人员 – 数据库设计的核心人员 – 自始至终参与数据库设计 – 其水平决定了数据库系统的质量
新系统的功能必须能够满足用户的信息要求、处理要 求、安全性与完整性要求。