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數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)與管理的公共基礎(chǔ)學(xué)習(xí)教程
（四）數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)與管理
1．?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)概述
數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的基本任務(wù)是根據(jù)用戶對(duì)象的信息需求、處理需求和數(shù)據(jù)庫(kù)的支持環(huán)境（包括硬件、操作系統(tǒng)與DBMS）設(shè)計(jì)出數(shù)據(jù)模式。
數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)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(guò)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(jì)方法是數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的主流方法。
數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)一般采用生命周期法，分為如下幾個(gè)階段：
需求分析階段
概念設(shè)計(jì)階段
邏輯設(shè)計(jì)階段
物理設(shè)計(jì)階段
編碼階段
測(cè)試階段
運(yùn)行階段
進(jìn)一步修改階段
前四個(gè)階段是數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的主要階段，重點(diǎn)以數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與模型的設(shè)計(jì)為主線。
2．?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)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(guò)詳細(xì)調(diào)查現(xiàn)實(shí)世界要處理的對(duì)象（組織、部門(mén)、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(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)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(lèi)數(shù)據(jù)的集合，它包括五個(gè)部分：
數(shù)據(jù)項(xiàng)，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(xiàng)有意義的集合
數(shù)據(jù)流，可以是數(shù)據(jù)項(xiàng)，也可以是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用來(lái)表示某一處理過(guò)程的輸入或輸出
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，處理過(guò)程中存取的數(shù)據(jù)，通常是手工憑證、手工文檔或計(jì)算機(jī)文件
處理過(guò)程
3．?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)概念設(shè)計(jì)
1）概念設(shè)計(jì)概述
�。�1）集中式模式設(shè)計(jì)法
根據(jù)需求由一個(gè)統(tǒng)一的機(jī)構(gòu)或人員設(shè)計(jì)一個(gè)綜合的全局模式。適合于小型或并不復(fù)雜的單位或部門(mén)。
（2）視圖集成設(shè)計(jì)法
將系統(tǒng)分解成若干個(gè)部分，對(duì)每個(gè)部分進(jìn)行局部模式設(shè)計(jì)，建立各個(gè)部分的視圖，再以各視圖為基礎(chǔ)進(jìn)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(kù)概念設(shè)計(jì)的過(guò)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(gè)適當(dāng)層次的數(shù)據(jù)流圖，將這組圖中每一部分對(duì)應(yīng)一個(gè)局部應(yīng)用，以該層數(shù)據(jù)流圖為出發(fā)點(diǎn)，設(shè)計(jì)各自的E-R圖。
�。�2）視圖設(shè)計(jì)
視圖設(shè)計(jì)的三種次序：
自頂向下：先從抽象級(jí)別高且普遍性強(qiáng)的對(duì)象開(kāi)始逐步細(xì)化、具體化和特殊化。
由底向上：先從具體的對(duì)象開(kāi)始，逐步抽象，普遍化和一般化，最后形成一個(gè)完整的視圖設(shè)計(jì)
由內(nèi)向外：先從最基本與最明顯的對(duì)象開(kāi)始，逐步擴(kuò)充至非基本、不明顯的對(duì)象。
例：某大學(xué)由一名校長(zhǎng)主管，學(xué)校下設(shè)多個(gè)學(xué)院，每個(gè)學(xué)院又的多個(gè)系；每個(gè)系有一名系主任，負(fù)責(zé)聘任教師；每個(gè)教師可以承擔(dān)多門(mén)課，同一門(mén)課又可由多個(gè)教師承擔(dān)；每個(gè)系有多個(gè)班級(jí)，每個(gè)班級(jí)有一定數(shù)量的學(xué)生；學(xué)生在校期間要學(xué)習(xí)多門(mén)課程，學(xué)習(xí)結(jié)束后，每門(mén)課程對(duì)應(yīng)一個(gè)成績(jī)。要求設(shè)計(jì)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(jī)構(gòu)組織結(jié)構(gòu)圖如下圖所示：
E-R圖設(shè)計(jì)
首先，設(shè)計(jì)“院長(zhǎng)”、“學(xué)院”和“系”之間的聯(lián)系。一個(gè)學(xué)院有一個(gè)院長(zhǎng)，一個(gè)院長(zhǎng)主管一個(gè)學(xué)校；一個(gè)系屬于一個(gè)學(xué)院，一個(gè)學(xué)院有多個(gè)系。院長(zhǎng)與學(xué)院的關(guān)系是一對(duì)一的聯(lián)系，學(xué)院和系之間是一對(duì)多的聯(lián)系。
在系里在，一個(gè)系會(huì)聘用多個(gè)教師，而一個(gè)教師只屬于一個(gè)系，所以，系和教師之間的關(guān)系是一對(duì)多的聯(lián)系；一門(mén)課可由多個(gè)教師講授，同時(shí)，一個(gè)教師可講授多門(mén)課，課程和教師之間的關(guān)系是多對(duì)多的聯(lián)系。
在系里，學(xué)生和課程之間的聯(lián)系有，一個(gè)系有多個(gè)班，一個(gè)班只能屬于一個(gè)系，它們之間的聯(lián)系是一對(duì)多的聯(lián)系；一個(gè)班有多個(gè)學(xué)生，同時(shí)，一個(gè)學(xué)生只屬于一個(gè)班，所以，班級(jí)和學(xué)生之間的聯(lián)系是一對(duì)多的聯(lián)系；系和課程之間的聯(lián)系，一個(gè)系可開(kāi)設(shè)多門(mén)課，同時(shí)，一門(mén)課可被多個(gè)系開(kāi)設(shè)，因此，課程和系之間的關(guān)系是多對(duì)多的聯(lián)系；學(xué)生與課程之間，一個(gè)學(xué)生會(huì)選多門(mén)課，同時(shí)，一門(mén)課可被多個(gè)學(xué)生選取，因此，課程和學(xué)生之間的關(guān)系是多對(duì)多的聯(lián)系。
邏輯設(shè)計(jì)
學(xué)院（學(xué)院編號(hào)，學(xué)院名，學(xué)院地址，院長(zhǎng)編號(hào)）
院長(zhǎng)（院長(zhǎng)編號(hào)，院長(zhǎng)姓名，聯(lián)系電話，辦公地址）
系（系編號(hào)，系名，聯(lián)系電話，系地址，學(xué)院編號(hào)，系主任職工號(hào)）
教師（職工號(hào)，姓名，性別，學(xué)歷，職稱(chēng)，工資，聯(lián)系電話，系編號(hào)）
班級(jí)（班級(jí)編號(hào)，班級(jí)名稱(chēng)，學(xué)生人數(shù)，系名）
學(xué)生（學(xué)號(hào)，身份證號(hào)，姓名，性別，出生日期，民族，籍貫，班級(jí)名）
課程（課程編號(hào)，課程名稱(chēng)，學(xué)分）
開(kāi)課（系編號(hào)，課程號(hào)）
授課（職工號(hào)，課程號(hào)）
選課（學(xué)號(hào)，課程號(hào)，成績(jī)）
�。�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(gè)完整的數(shù)據(jù)模式。
視圖集成的重點(diǎn)是解決局部設(shè)計(jì)中的沖突，常見(jiàn)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(shí)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(guò)合并生成E-R圖時(shí)，其中還可能存在冗余的數(shù)據(jù)和冗余的實(shí)體間聯(lián)系。
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