数据库设计与实现-绪论.ppt
数据库设计与实现,软件工程硕士专业必修课,2023年11月14日星期二,2,第一章 绪论,本章主要内容1.1课程目标、特点及主要内容1.2数据库基础知识1.3数据库设计概述1.4一个基于数据库的应用系统演示,2023年11月14日星期二,3,1.1课程目标、特点及主要内容,课程目标：学习数据库模式设计的工程方法，通过学习，学生能够较好地完成软件工程项目中的数据库设计工作,2023年11月14日星期二,4,1.1课程目标、特点及主要内容,主要内容：基础E-R模型高级E-R模型E-R模型向关系模式的转换物理数据库设计（索引建立）数据库实施与维护,2023年11月14日星期二,5,1.1课程目标、特点及主要内容,课程特点工程性有基本的对错问题不能简单以对/错论述问题不同的工程方法都可以达到工程目的“对/错”的概念被弱化强调优/劣、好/坏“好/优”的工程可以以较小代价，获得较好/高的成果反之则不然 强调多数人的看法和评价,2023年11月14日星期二,6,1.1课程目标、特点及主要内容,本课程教学特点：鉴于课程工程性的特点，学生在学习过程中需要多思考、多体会课堂教学方法：讲解-练习-再讲解-再练习。通过大量练习，达到教学目标,2023年11月14日星期二,7,1.1课程目标、特点及主要内容,成绩构成课堂练习30%期中考试20%期末考试50%,2023年11月14日星期二,8,1.1课程目标、特点及主要内容,课程参考书数据库系统概念(第5版)Abraham Silberschatz等著，杨冬青等译机械工业出版社，2006.09数据库设计教程 Connolly,T,M 著，何玉洁 等译 机械工业出版社，2005.01数据库设计入门经典 鲍威尔 著，沈洁 等译 清华大学出版社，2007.03数据库设计解决方案入门经典 史蒂芬森著，王海涛，宋丽华译 清华大学出版社，2010.01,2023年11月14日星期二,9,数据库系统概念-导论,1.1课程目标、特点及主要内容,基本情况了解：毕业的学校、专业工作时间、性质如果您从事计算机软件开发有多长时间的开发经历开发过什么系统、在开发队伍中的角色如果你在单位维护计算机系统维护什么系统、多长时间；维护工作的主要内容你打算将来从事计算机技术工作吗？如果是，你打算从事开发还是系统维护？,1.1课程目标、特点及主要内容,基本情况了解：您学习过数据库课程吗？如果是，请阐述下述内容的掌握程度：基础关系理论、SQL、E-R图、规范化理论您从事过数据库系统开发吗？如果是，请阐述对下述问题掌握和应用程度事务、索引、E-R图请写上学号、姓名，作为课堂作业记入成绩,2023年11月14日星期二,10,数据库系统概念-导论,2023年11月14日星期二,11,1.2数据库基础知识,一个数据库逻辑模式示例：,2023年11月14日星期二,12,1.2数据库基础知识,二维表(表，table)每个表由若干行(row)组成行是一系列值之间的联系行列的值不可再分,2023年11月14日星期二,13,1.2数据库基础知识,域（Domain）一组值的集合，这组值具有相同的数据类型如整数的集合、字符串的集合、全体学生的集合笛卡尔积（Cartesian Product）一组域D1,D2,Dn的笛卡尔积为:D1D2Dn=(d1,d2,dn)|diDi,i=1,n笛卡尔积的每个元素(d1,d2,dn)称作一个元组（tuple）元组的每一个值di叫做一个分量（component）,2023年11月14日星期二,14,1.2数据库基础知识,关系笛卡尔积D1D2Dn的子集叫做在域D1,D2,Dn上的关系关系是笛卡尔积中有意义的子集,2023年11月14日星期二,15,1.2数据库基础知识,关系的特征：行无序行不同列无序列同质不同列可出自同一域分量的原子性S=S,2023年11月14日星期二,16,1.2数据库基础知识,关系的模式和实例关系模式(型)，关系(变量)，实例(值)表述方式关系模式：S(sno,sname,dno)关系及关系模式不同关系中属性名可以相同用以阐述不同关系的元组之间的联系,2023年11月14日星期二,17,1.2数据库基础知识,超码(superkey)是一个或多个属性的集合，这些属性的集合可以在一个关系中唯一地标识一个元组候选码（Candidate Key）关系中的一个属性组，其值能唯一标识一个元组。其任意真子集均不是超码，这样的属性组称作候选码，如关系S中的sno可作为候选码,2023年11月14日星期二,18,1.2数据库基础知识,主码（Primary Key）从一个关系的多个候选码中选定一个作为主码，如可选定sno作为关系S的主码外部码（Foreign Key）关系R中的一个属性组，它不是R的主码，但它与关系S的主码相对应，则称这个属性组为R的外部码（R和S可以是同一关系）。如S关系中的dno属性。R是参照关系(Referencing Relation)S是被参照关系(Referenced Relation)R通过外码F参照关系S,2023年11月14日星期二,19,1.2数据库基础知识,模式图表示各关系模式：属性主码关系引用,2023年11月14日星期二,20,1.3数据库设计概述,数据库设计是指根据用户需求研制数据库结构的过程。具体地说，是指对于一个给定的应用环境，构造最优的数据库模式，建立数据库及其应用系统，使之能有效的管理数据，满足用户的信息要求和处理要求。,2023年11月14日星期二,21,1.3数据库设计概述,数据库设计目标最大限度地满足用户的应用功能需求主要是指用户可以将当前与可预知的将来应用所需要的数据及其联系，全部准确地存放在数据库中获得良好的数据库性能即要求数据库设计保持良好的数据特性以及对数据的高效率存取和资源的合理使用，并使建成的数据库具有良好的数据共享性、独立性、完整性及安全性等对现实世界模拟的精确度高数据库设计应充分利用和发挥现有DBMS的功能和性能符合软件工程设计要求,2023年11月14日星期二,22,1.3数据库设计概述,数据库设计方法直观设计法（手工试凑法）设计质量与设计人员的经验和水平有关缺乏科学理论和工程方法指导工程方法：1978年10月，来自三十多个国家的数据库专家在美国新奥尔良市（New Orleans）专门讨论了数据库设计问题，他们运用软件工程的思想和方法，提出了数据库设计的方法，这就是著名的新奥尔良法，它是目前公认的比较完整和权威的一种工程设计法。新奥尔良法将数据库设计分成四个阶段：需求分析（分析用户需求）概念设计（信息分析和定义）逻辑设计（设计实现）物理设计（物理数据库设计）,2023/11/14,23,1.3数据库设计概述,需求分析,概念数据库设计,逻辑数据库设计,确定存储哪些数据、数据之间的联系和约束,在需求分析的基础上，形成独立于DBMS的概念模型,将概念模型映射为某个特定的DBMS模式数据,物理数据库设计,为逻辑数据模型建立一个完整的能实现的数据库结构,实施,物理设计的结果把原始数据装入数据库，建立一个具体的数据库,运行与维护,进一步调整和修改数据库。,2023/11/14,24,1.3数据库设计概述,需求分析需求分析是整个数据库设计过程的基础，要收集数据库所有用户的信息内容和处理要求，并加以规格化和分析。这是最费时、最复杂的一步，但也是最重要的一步，相当于待构建的数据库大厦的地基，它决定了以后各步设计的速度与质量。需求分析做得不好，可能会导致整个数据库设计返工重做。在分析用户需求时，要确保用户目标的一致性。,2023/11/14,25,1.3数据库设计概述,概念数据库设计概念设计是把用户的信息要求统一到一个整体逻辑结构中，此结构能够表达用户的要求，是一个独立于任何DBMS软件和硬件的概念模型。主要设计方法：ER模型,age,院系,隶属属,学生,课程,学习属,dno,dname,sno,sname,cno,cname,time,score,pid,2023/11/14,26,1.3数据库设计概述,逻辑数据库设计逻辑设计是将上一步所得到的概念模型转换为某个DBMS所支持的数据模型，并对其进行优化。,2023年11月14日星期二,26,2023/11/14,27,1.3数据库设计概述,物理数据库设计物理设计是为逻辑数据模型建立一个完整的能实现的数据库结构，包括存储结构和索引。实施根据物理设计的结果把原始数据装入数据库，建立一个具体的数据库并编写和调试相应的应用程序。,2023/11/14,28,1.3数据库设计概述,运行与维护收集和记录实际系统运行的数据，数据库运行的记录用来提高用户要求的有效信息，用来评价数据库系统的性能，进一步调整和修改数据库。在运行中，必须保持数据库的完整性，并能有效地处理数据库故障和进行数据库恢复。在运行和维护阶段，可能要对数据库结构进行修改或扩充。,2023年11月14日星期二,29,1.3数据库设计概述,数据库设计在软件工程中位置示意图,2023年11月14日星期二,30,1.3数据库设计概述,数据库设计工具PowerDesigner是Sybase推出的主打数据库设计工具。致力于采用基于Entiry-Relation的数据模型，分别从概念数据模型(Conceptual Data Model)和物理数据模型(Physical Data Model)两个层次对数据库进行设计ERWin 是CA公司的产品。界面相当简洁漂亮，也是采用ER模型，适合开发中小型数据库，不适合非常大的数据库的设计 Design 2000：是ORACLE公司推出的数据库设计工具,2023年11月14日星期二,31,1.4:一个应用实例介绍,一个基于数据库的应用系统演示,
