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數(shù)據(jù)庫設(shè)計與管理的公共基礎(chǔ)學(xué)習(xí)教程
（四）數(shù)據(jù)庫設(shè)計與管理
1．?dāng)?shù)據(jù)庫設(shè)計概述
數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本任務(wù)是根據(jù)用戶對象的信息需求、處理需求和數(shù)據(jù)庫的支持環(huán)境（包括硬件、操作系統(tǒng)與DBMS）設(shè)計出數(shù)據(jù)模式。
數(shù)據(jù)庫設(shè)計的兩種方法：
面向數(shù)據(jù)的方法：以信息需求為主，兼顧處理需求。
面向過程的方法：以處理需求為主，兼顧信息需求。
目前，面向數(shù)據(jù)的設(shè)計方法是數(shù)據(jù)庫設(shè)計的主流方法。
數(shù)據(jù)庫設(shè)計一般采用生命周期法，分為如下幾個階段：
需求分析階段
概念設(shè)計階段
邏輯設(shè)計階段
物理設(shè)計階段
編碼階段
測試階段
運行階段
進一步修改階段
前四個階段是數(shù)據(jù)庫設(shè)計的主要階段，重點以數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與模型的設(shè)計為主線。
2．?dāng)?shù)據(jù)庫設(shè)計的需求分析
第一階段：需求收集和分析，收集基本數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)流圖。
主要的任務(wù)是：通過詳細(xì)調(diào)查現(xiàn)實世界要處理的對象（組織、部門、企業(yè)等），充分了解原系統(tǒng)的工作概況，明確用戶的各種需求，在此基礎(chǔ)上確定新系統(tǒng)的功能。
對數(shù)據(jù)庫的要求：
信息要求
處理要求
安全性和完整性的要求
數(shù)據(jù)字典是各類數(shù)據(jù)的集合，它包括五個部分：
數(shù)據(jù)項，即數(shù)據(jù)的最小單位
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是若干數(shù)據(jù)項有意義的集合
數(shù)據(jù)流，可以是數(shù)據(jù)項，也可以是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用來表示某一處理過程的輸入或輸出
數(shù)據(jù)存儲，處理過程中存取的數(shù)據(jù)，通常是手工憑證、手工文檔或計算機文件
處理過程
3．?dāng)?shù)據(jù)庫概念設(shè)計
1）概念設(shè)計概述
（1）集中式模式設(shè)計法
根據(jù)需求由一個統(tǒng)一的機構(gòu)或人員設(shè)計一個綜合的全局模式。適合于小型或并不復(fù)雜的單位或部門。
�。�2）視圖集成設(shè)計法
將系統(tǒng)分解成若干個部分，對每個部分進行局部模式設(shè)計，建立各個部分的視圖，再以各視圖為基礎(chǔ)進行集成。比較適合于大型與復(fù)雜的單位，是現(xiàn)在使用較多的方法。
2）數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計的過程
（1）選擇局部應(yīng)用
根據(jù)系統(tǒng)情況，在多層的數(shù)據(jù)流圖中選擇一個適當(dāng)層次的數(shù)據(jù)流圖，將這組圖中每一部分對應(yīng)一個局部應(yīng)用，以該層數(shù)據(jù)流圖為出發(fā)點，設(shè)計各自的E-R圖。
�。�2）視圖設(shè)計
視圖設(shè)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始逐步細(xì)化、具體化和特殊化。
由底向上：先從具體的對象開始，逐步抽象，普遍化和一般化，最后形成一個完整的視圖設(shè)計
由內(nèi)向外：先從最基本與最明顯的對象開始，逐步擴充至非基本、不明顯的對象。
例：某大學(xué)由一名校長主管，學(xué)校下設(shè)多個學(xué)院，每個學(xué)院又的多個系；每個系有一名系主任，負(fù)責(zé)聘任教師；每個教師可以承擔(dān)多門課，同一門課又可由多個教師承擔(dān)；每個系有多個班級，每個班級有一定數(shù)量的學(xué)生；學(xué)生在校期間要學(xué)習(xí)多門課程，學(xué)習(xí)結(jié)束后，每門課程對應(yīng)一個成績。要求設(shè)計該大學(xué)的教學(xué)管理系統(tǒng)。
需求分析階段，得到該學(xué)校的機構(gòu)組織結(jié)構(gòu)圖如下圖所示：
E-R圖設(shè)計
首先，設(shè)計“院長”、“學(xué)院”和“系”之間的聯(lián)系。一個學(xué)院有一個院長，一個院長主管一個學(xué)校；一個系屬于一個學(xué)院，一個學(xué)院有多個系。院長與學(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，一個系會聘用多個教師，而一個教師只屬于一個系，所以，系和教師之間的關(guān)系是一對多的聯(lián)系；一門課可由多個教師講授，同時，一個教師可講授多門課，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，一個系有多個班，一個班只能屬于一個系，它們之間的聯(lián)系是一對多的聯(lián)系；一個班有多個學(xué)生，同時，一個學(xué)生只屬于一個班，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，一個系可開設(shè)多門課，同時，一門課可被多個系開設(shè)，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，一個學(xué)生會選多門課，同時，一門課可被多個學(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(shè)計
學(xué)院（學(xué)院編號，學(xué)院名，學(xué)院地址，院長編號）
院長（院長編號，院長姓名，聯(lián)系電話，辦公地址）
系（系編號，系名，聯(lián)系電話，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，工資，聯(lián)系電話，系編號）
班級（班級編號，班級名稱，學(xué)生人數(shù)，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，學(xué)分）
開課（系編號，課程號）
授課（職工號，課程號）
選課（學(xué)號，課程號，成績）
�。�3）視圖集成
視圖集成是將所有局部視圖統(tǒng)一與合并成一個完整的數(shù)據(jù)模式。
視圖集成的重點是解決局部設(shè)計中的沖突，常見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)過合并生成E-R圖時，其中還可能存在冗余的數(shù)據(jù)和冗余的實體間聯(lián)系。
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