数据库设计
7.1 数据库设计概述
（1）数据库设计
数据库设计是指对于一个给定的应用环境，构造（设计）优化的数据库逻辑模式和物理结构，并据此建立数据库及其应用系统，使之能够有效地存储和管理数据，满足各种用户的应用需求，包括信息管理要求和数据操作要求。
信息管理要求：在数据库中应该存储和管理哪些数据对象 。
数据操作要求：对数据对象需要进行哪些操作，如查询、增、删、改、统计等操作。
（2）数据库设计
数据库设计的目标是为用户和各种应用系统提供一个信息基础设施和高效率的运行环境 。
高效率的运行环境
数据库数据的存取效率高
数据库存储空间的利用率高
数据库系统运行管理的效率高
7.1.1 数据库设计的特点
7.1.2 数据库设计方法
（1）大型数据库设计是涉及多学科的综合性技术，又是一项庞大的工程项目。
（2）它要求多方面的知识和技术。主要包括：
计算机的基础知识
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
（3）规范设计法
手工设计方法
基本思想
过程迭代和逐步求精
典型方法
新奥尔良（New Orleans）方法
基于E-R模型的数据库设计方法
3NF（第三范式）的设计方法
面向对象的数据库设计方法
统一建模语言（UML）方法
7.1.3 数据库设计的基本步骤
（1）数据库设计分6个阶段
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
数据库运行和维护
（2）需求分析和概念设计独立于任何数据库管理系统
（3）逻辑设计和物理设计与选用的数据库管理系统密切相关
7.1.4 数据库设计过程中的各级模式
数据库设计不同阶段形成的数据库各级模式
7.2 需求分析
7.2.1 需求分析的任务
1）详细调查现实世界要处理的对象（组织、部门、企业等）
2）充分了解原系统（手工系统或计算机系统）工作概况
3）明确用户的各种需求
4）在此基础上确定新系统的功能
5）新系统必须充分考虑今后可能的扩充和改变
6）调查的重点是“数据”和“处理”，获得用户对数据库的要求
（1）信息要求
用户需要从数据库中获得信息的内容与性质
由信息要求可以导出数据要求，即在数据库中需要存储哪些数据
（2）处理要求
用户要完成的处理功能
对处理性能的要求
（3）安全性与完整性要求
7）确定用户最终需求的难点
用户缺少计算机知识，不能准确地表达自己的需求，他们所提出的需求往往不断地变化。
设计人员缺少用户的专业知识，不易理解用户的真正需求，甚至误解用户的需求
8）解决方法
设计人员必须不断深入地与用户进行交流，才能逐步确定用户的实际需求
7.2.2 需求分析的方法
（1）分析方法
结构化分析方法（Structured Analysis，简称SA方法）
SA方法从最上层的系统组织机构入手
采用自顶向下、逐层分解的方式分析系统
（2）对用户需求进行分析与表达后，需求分析报告必须提交给用户，征得用户的认可
需求分析过程
7.2.3 数据字典
（1）数据字典是关于数据库中数据的描述，即元数据，不是数据本身
（2）数据字典在需求分析阶段建立，在数据库设计过程中不断修改、充实、完善
（3）数据字典是进行详细的数据收集和数据分析所获得的主要结果
（4）数据字典的内容
数据项
数据结构
数据流
数据存储
处理过程
（5） 数据项是数据的最小组成单位
（6）若干个数据项可以组成一个数据结构
（7） 数据字典通过对数据项和数据结构的定义来描述数据流、数据存储的逻辑内容
例：学生学籍管理子系统的数据字典。
数据项，以“学号”为例：
数据项： 学号
含义说明：唯一标识每个学生
别名： 学生编号
类型： 字符型
长度： 8
取值范围：00000000至99999999
取值含义：前两位标别该学生所在年级，
后六位按顺序编号
与其他数据项的逻辑关系：
数据结构，以“学生”为例
“学生”是该系统中的一个核心数据结构：
数据结构： 学生
含义说明： 是学籍管理子系统的主体数据结构，
定义了一个学生的有关信息
组成： 学号，姓名，性别，年龄，所在系，年级
数据流，“体检结果”可如下描述：
数据流： 体检结果
说明： 学生参加体格检查的最终结果
数据流来源：体检
数据流去向：批准
组成： ……
平均流量： ……
高峰期流量：……
数据存储，“学生登记表”可如下描述：
数据存储： 学生登记表
说明： 记录学生的基本情况
流入数据流：……
流出数据流：……
组成： ……
数据量： 每年8000张
存取方式： 随机存取
处理
