需求分析数据库设计.ppt
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1、第5章 数据库设计,学习要点,数据库设计的特点数据库设计的基本步骤,51 数据库设计概述,数据库设计对于一个给定的应用环境构造最优的数据库模式数据库应用系统使用数据库的各类系统信息系统信息系统是提供信息,辅助人们对应用环境进行控制和进行决策的系统数据库是信息系统的核心和基础,数据库设计必备的技术知识,数据库基本知识和设计技术计算机科学基础知识、程序设计的方法和技巧软件工程的原理和方法应用领域的知识,补充知识,数据库设计的内容,硬件、软件、技术与管理的综合体“三分技术,七分管理,十二分基础数据”数据库设计与应用系统相结合过去的结构化设计和逐步求精设计方法着重于处理过程的特性,而推迟数据结构的设计
2、早期的数据库设计致力于对数据建模法,而忽视行为设计(P204图),现实世界,数据分析,概念模型分析,逻辑数据库设计,物理数据库设计,子模式设计,数据库运行,数据分析,功能模型,事务设计,程序说明,应用程序设计,程序编码调试,功能说明,图5-1 结构和行为分离和并行的设计,数据库设计的目标,数据库设计的核心问题:是如何建立一个好的模型。一般而言,这个好的模型应该满足若干准则,这些准则可以分为两类:结构准则和性能准则。结构准则:讨论如何保持数据的特性。性能准则:主要是考虑资源合理使用、系统使用方便和效率高的数据库。具体而言,数据库设计应该达到以下的目标:,1满足用户的信息需求和处理需求。2准确模拟
3、现实世界3具有DBMS的支持4具有良好的性能,数据库设计的目标,四、数据库设计的基本步骤,按照规范设计的方法,考虑数据库及其应用系统开发全过程,将数据库设计分为以下六个阶段: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。,数据库设计的基本步骤,需求收集和分析,设计概念结构,设计逻辑结构,数据模型优化,设计物理结构,设计评价,性能预测,物理实现,试验性运行,使用、维护数据库,需求分析阶段,概念设计阶段,逻辑设计阶段,物理设计阶段,数据库实施阶段,数据库运行维护阶段,应用需求(数据、处理),转换规则、DBMS功能、优化方法,应用要求DBMS详细特征,不满意,不满
4、意,需求文档数据字典数据流图等,用E-R图描述的概念模型,某种数据模型并优化,存储安排方法选择存取路径建立,编写模式数据装入数据库试运行,性能检测、转储/恢复数据库重组和重构,按照规范化设计的方法,过程迭代、逐步求精的设计思想,需求收集和分析,结果得到数据字典描述的数据需求(和数据流图描述的处理需求),对用户需求进行综合、归纳与抽象,形成独立于具体DBMS的概念模型,可用E-R图表示,将概念结构转换为某个DBMS所支持的数据模型(例如关系模型),并对其进行优化,为逻辑数据模型选取一个最适合应用环境的物理结构(包括存储结构和存取方法),运用DBMS提供的数据语言(如SQL)及其宿主语言(如C),
5、建立数据库,编制调试应用程序,组织数据入库,试运行,数据库应用系统经过试运行后即可投入正式运行。但必须不断地对其进行评价、调整与修改,设计过程各个阶段的设计描述:,数据库设计方法简述,手工试凑法和技术人员水平和经验有关规范设计法将数据库设计分阶段进行E-R模型、关系范式理论等方法应用于设计的不同阶段本质上还是手工设计法,基本思想是设计过程迭代、逐步求精自动数据库设计工具Design 2000(ORACLE),PowerDesigner(SYBASE)数据设计和应用设计同时进行很多计算机辅助软件工程(CASE,Computer Aided Software Engineering)工具,Syba
6、se建模工具:PowerDesigner10.0,满足企业对所有业务、数据和对象建模的需求建模工具集数据建模、UML建模和业务流程建模将商业需求与应用技术紧密结合,不论终端用户的技术水平如何保证了所有企业所用来开发软件服务的一种语言或多种语言、组件及应用都能够被全面支持对UML的全面支持扩大了现有的Java,C+,Corba IDL,PowerBuilder和XML的编码生成增加了对Microsoft.Net平台上的最流行语言的支持,数据库设计工具,数据库设计 阶段,数据库的设计必须与数据处理的设计在每一各设计步骤中紧密结合,相互参照,相互补充,设计过程中形成的数据库各级模式,概念模式,逻辑模
7、式,内模式,应用要求,应用要求,应用要求,应用要求,外模式,外模式,外模式,外模式,综合,转换,映象,映象,应用1,应用2,应用3,应用4,应用1,应用2,应用3,应用4,需求分析阶段,概念设计阶段,逻辑设计阶段,逻辑设计阶段,物理设计阶段,6.2.1 规划6.2.2 需求调查6.2.3 需求分析6.2.4 需求报告,6.2 需求分析,输入:,数据库设计步骤:,工作:,59页,建立数据库的必要性及可行性分析,确定数据库系统在组织中和信息系统中的地位,确定各个数据库之间的联系。,返回,6.2.1 规划阶段,1、规划阶段的主要任务,实例:图书馆图书管理系统需求分析,内容包括:信息范围、信息来源、人
8、力资源、设备资源、软件及支持工具资源、开发成本估算、开发进度计划、现行系统向新系统过渡计划等。,返回,6.2.1 规划阶段,2、规划阶段的工作,规划工作完成后应写出详尽的可行性分析报告数据库系统规划纲要,6.2.2 需求调查(第1步),需求分析的任务:调查、收集、记录用户对数据库的要求信息要求需存储的数据处理要求要完成的功能、响应时间、处理方式等安全性与完整性要求用户管理、数据管理、数据一致性等,1、调查用户需求的步骤,调查组织机构情况调查各部门的业务活动情况熟悉业务活动,明确新系统的各种要求确定新系统的边界(需计算机化的部分)企业限制,调查用户需求的方法,跟班作业开调查会请专人介绍询问填写调
9、查表查阅原系统的工作记录,需求分析的内容:分析用户对数据库的要求信息要求分析需存储的数据处理要求分析要完成的功能、响应时间、处理方式等安全性与完整性要求分析用户管理、数据管理、数据一致性等,6.2.3 需求分析(第2步),1、需求的内容,2、需求分析的步骤,(1)分析用户活动,产生用户活动图。(2)确定系统范围,产生系统范围图。(3)分析用户活动所涉及的数据,产生数据流图。(4)分析系统数据,产生数据字典。,需求分析阶段的活动主要由以下的四个步骤组成。,结构化分析(SA)方法自顶向下、逐层分解形成需求文档、数据字典(DD)及多层数据流图(DFD),数据来源,数据存储,数据输出,处理,某一层次的
10、抽象图,3、需求分析方法,4、数据流图,(1)数据流图(Data Flow Diagram,DFD)是描述系统的重要工具,它力图从数据传递和处理的角度以图形的方式表示数据处理系统的工作状况,较好地抓住问题的本质,具有直观、容易理解的优点,便于一组人同时进行审查。,(2)绘制数据流程图的符号,数据源点或终点:指本系统之外的人或单位,他们与本系统有信息传递关系。,数据存储文件:指通过数据文件、文件夹或账本等存储数据。,数据处理:数据处理对进入的数据流进行特定的加工的过程,处理后将产生新的数据流,数据流:表示流动着的数据,它可以是一项数据,也可以是一组数据。,(3)数据流图分解,为了很好地表达数据处
11、理过程的数据加工情况,需要采用层次结构的数据流图。,顶层图:将整个系统作为一个数据加工项,着重描述系统与外部实体的联系。明确系统的边界。,第0层图:对顶层图中的数据加工进行分解,形成系统较详细的数据流程图,第一层图:对顶层图中的数据加工进一步分解,形成系统更详细的数据流程图。,5、需求分析的过程,调查组织机构总体情况,明确用户需求,熟悉业务活动,概念设计,确定系统边界,DFD,DD,用户,设计员,6.2.5 图书管理系统需求分析,1、需求调查组织机构,图书管理员要为每个学生建立学生借阅账户,并给学生发放不同类别的借阅卡,账户内存储学生的个人基本信息和借阅记录信息。持有借阅卡的学生可以通过管理员
12、(作为学生的代理人与系统交互)借阅、归还图书,不同类别的学生可借阅图书的范围、数量和期限不同。学生可通过互联网或图书馆内查询终端查询图书信息和个人借阅情况,以及进行续借图书(系统审核符合续借条件)。,1、业务流程,借阅图书时,先输入学生的借阅卡号,系统验证借阅卡的有效性和学生是否可继续借阅图书,无效则提示其原因,有效则显示学生的基本信息(包括照片),供管理员人工核对。然后输入要借阅的书号,系统查阅图书信息数据库,显示图书的基本信息,供管理员人工核对。最后提交借阅请求,若被系统接受则存储借阅纪录,并修改可借阅图书的数量。,归还图书时,输入学生借阅卡号和图书号,系统验证是否有此借阅纪录以及是否超期
13、借阅,无则提示,有则显示学生和图书的基本信息供管理员人工审核。如果有超期借阅或丢失情况,先转入过期罚款或图书丢失处理。然后提交还书请求,系统接受后删除借阅纪录,修改可借阅图书的数量。图书管理员定期或不定期对图书信息进行入库、修改、删除等图书信息管理以及注销(不外借),包括图书类别和出版社管理。,3、数据流图,根据之前的描述,建立了图书管理系统的顶层数据流程图。,顶层数据流图,第0层数据流图,然而,顶层数据流图毕竟太抽象了,从这张图上对图书管理系统所能了解到的信息非常有限。下面再对它一步一步地分解,把基本模型细化,描述系统的主要功能。分解时要注意下层数据流必须与上层数据流图保持一致。下一层的数据
14、流图必须有上图的所有输入/输出数据流和外部实体。把顶层数据流图分解后得到如图5-5所示的图书管理系统第0层图。,第0层数据流图,第1层数据流图,接下来应该对功能级数据流图中描绘的系统主要功能进一步细化。,(1)图书管理,第1层数据流图,。,(2)学生管理,第1层数据流图,(3)借阅管理,4、数据字典,。,所谓数据字典就是对数据流程图中的各个数据元素做更进一步的详细说明。数据流程图配以数据字典,就可以从图形和文字两个方面对系统的逻辑模型作进一步完整地描述。数据字典的内容如下:,数据项数据流数据存储处理过程,4、数据字典,(1)数据项。数据项是不可再分的数据单位。对数据项的描述通常包括以下内容:,
15、数据项名称:借书证号 别 名:借书证编号 数据项含义:唯一地标识学生借阅身份的号码 定 义:借书证号6数字字符6 位 置:学生信息、借阅信息,数据字典,(2)数据流。数据流可以是数据项,也可以是数据结构,表示某一加工处理过程的输入或输出数据。对数据流的描述应该包括以下内容:,数据流名称:借书信息 别 名:BORROW 说 明:学生到图书管理员那里完成借阅图书 数据流来源:图书管理员 数据流去向:图书管理系统 平均流量:200次/天 高峰流量:280次/天 数据组成:借书证号ISBN借书时间+应还时间,数据字典,(3)数据存储。数据存储是数据保留或保存的地方,也是数据流的来源和去向之一。它可以是
16、手工文档或手工凭单,也可以是计算机文档。对数据存储的描述通常包括以下内容:,数据存储名:图书信息表 别 名:BOOK 说 明:数据库存放,记录图书的详细信息 编 号:D2 数据组成:ISBN+书名+作者+价格+复本数+库存量 数 据 量:350本/天 存取频率:450本/天,数据字典,(4)处理过程。处理过程说明某个具体的加工处理工作。,处理过程名:图书管理 别 名:Bookmanage 说 明:图书管理员将图书基本信息录入系统,学生给定查询条件完成图书查找。编 号:P1 触发条件:图书管理员送来图书信息,学生给出查 询条件。输 入:图书情况、图书查询条件 输 出:图书信息 加工逻辑:图书管理
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