2023年7月27日发(作者：)

数据库应用系统设计

数据库设计概述

软件工程与软件生存期

一、软件工程

1、软件危机的主要表现特征

⑴ 开发速度、成本难以控制。

⑵ 软件产品质量低劣，功能往往不能满足用户要求。

⑶ 软件难以维护。

2、什么是软件工程

软件工程是研究软件的开发、生产和维护的技术与方法。用科学管理知识、工程设计方法来指导软件的开发。

二、软件生存期

软件生存期是指从软件的规划、研制、实现、测试、投入运行后的维护，直到它被新的软件所取代的整个期间。软件生存期通常分为六个阶段。

1、规划阶段：确定开发的总目标，给出计划开发的软件系统的功能、性能、可靠性以及接口等方面的设想。

2、需求分析阶段：收集所有用户的需求：信息需求、处理需求、完整性需求、安全性需求。

3、设计阶段：把需求分析阶段所确定的功能细化，主要是设计模块结构图和系统的数据结构，然后，对每个模块内部设计详细的流程。

4、程序编制阶段：以一种或几种特定的程序设计语言表达上一阶段确定的各模块控制流程。

5、调试阶段：对已编制好的程序进行单元调试，整体调试和系统测试。

6、运行维护阶段：这是整个软件生存期中，时间最长的阶段，其工作重点是将系统付诸实用，同时解决开发过程的遗留问题，改正错误并进行功能扩充和性能改善。

数据库应用软件系统与数据库系统生存期

一、什么是数据库应用软件系统

数据库软件系统是指以数据库为核心的软件系统。它是软件的子集。

二、数据库系统的生存期

数据库应用系统的生存期是指从开始规划、设计、实现、测试、运行维护，直到它被新的系统所取代的整个期间。数据库应用系统的生存期通常分为七个阶段。

1、规划：进行建立数据库的必要性及可行性研究，确定数据库在组织中和信息系统中的地位，以及各数据库之间的关系。

2、需求分析：收集数据库所有用户的需求信息（信息需求、安全性和完整性需求、处理需求），加以规格化和分析。

3、概念设计：把用户的需求信息统一到一个整体逻辑结构中。

4、逻辑设计：这一步设计分成两部分，数据库结构设计和应用程序设计。数据库结构设计应符合DBMS结构要求；应用程序设计主要是程序功能模块说明。

5、物理设计：这一步设计分成两部分，物理数据库结构的选择和应用程序各模块的精细化。

6、系统实现：根据物理设计产生一个具体的数据库和应用程序。

7、运行和维护：这一阶段主要是收集和记录系统运行状况的数据，用来评价数据库系统的性能，以便改进。

数据库设计的全过程

1 规划阶段

规划阶段具体可分为三个步骤：

1、系统调查：对单位组织作全面的调查，画出组织结构图，以及各部门的主要职责等。

2、可行性分析：从经济、技术、效益、法律的方面对数据库系统进行可行性分析，写出可行性报告并组织专家讨论。

3、确定系统的总目标和制订项目开发计划：写出项目开发说明书。

2 需求分析阶段

需求分析阶段具体可分为四个步骤：

1、分析用户活动，产生业务流程图

2、确定系统范围，产生系统范围图

3、分析用户活动涉及的数据，产生数据流图

4、分析系统数据，产生数据字典

3 概念设计阶段

一、重要性

1、有助于从全局角度观察系统中，各个要管理的事物（实体或对象）之间的关系

2、是数据库三级模式结构中，模式设计的基础。

二、步骤及结果

1、进行数据抽象，设计局部概念模式

2、将局部概念模式综合成全局概念模式

3、评审

此阶段产生的结果是：全局ER模型。有关概念设计的详细内容，将在7.3节介绍。4 逻辑设计阶段

逻辑设计的主要任务是：把概念模型转化成与选定的具体DBMS所支持的数据模型（一般来说是“关系模型”）相符合的逻辑结构。这一阶段可分成两个阶段：

一、逻辑模型概要设计阶段

此阶段主要工作是把全局ER图转换成一个个关系模式。转换要遵守：ER模型向关系模型转换规则。例如：高校基于学分制的教学管理ER模型

生日

性别

姓名

教师号

姓名

学生

学号

教师

职称

属于

m 1

选 课

成绩

教学情况

工作量

m

学生类别

n

评估成绩

教学班

限定人数

m m

教学班号

专业

排课

教室使用

时间

日期

1 n

教室

容量

课程

课号

1 n

课名

m

名称

类型

先导课

学分

简介

教学计划细节

课程性质

n

制定

教学计划

计划号

开设学期

制定日期

必修课总学分

计划名称

选修课总学分

总学时

院系 教材

转换成关系模式为：

学生（学号，姓名，性别，民族，生日，家庭住址，电话，专业，类别）

教师（教师号，姓名，性别，民族，生日，家庭住址，电话，职称，学历）

课程（课号，课名，总学时，教学大纲，课程类型，课程简介）

教学计划（计划号，计划名称，总学时，必修学分，选修学分，制定日期，专业，学生类别）

教室（教室号，名称，教师类型，容量）

教学计划细节（计划号，课号，学分，课程性质，开设学期）

课程先导关系（课号，先导课号）

教学班（教学班号，学年，学期，课号，限定人数, 教师号，教学工作数量，评估成绩）

教室使用（教室号，教学班号，周，节）

选课（学号，教学班号，成绩，院系教学）

专业（专业代号，名称）

二、逻辑模型详细设计阶段

此阶段的任务有：

1、根据每个业务流程、应用程序处理流程的需要，添加一些辅助性关系模式或在已有的关系模式中添加属性。

2、对每个关系模式进行详细设计，主要工作为：

⑴ 确定模式中每个属性的取值类型，长度，约束等。特别是对“代码”字段进行编码。

⑵ 确定模式之间的外键约束。

2.5 物理设计阶段

一、任务及重要性

在SQL标准中，数据库按三级模式构建，它们是：用户模式（视图）、模式（基本表）、存储模式（存放数据的操作系统文件）。物理设计的任务是：

1、确定每个基本表的存放位置，既把一个基本表存放到哪个文件中 。

2、确定每个基本表应建立哪些索引。

物理设计的目标是：

1、查询速度快。

2、备份还原容易。

在同等平台环境下，如果物理设计不同，可能会使查询速度有很大的差异。

二、设计步骤

1、确定每个表的访问频繁度、更新。

2、

2.6 数据库的实现阶段

1、定义数据库结构

2、数据装载 3、编制与调试应用程序

4、数据库试运行

6.2.7 数据库的运行与维护阶段

1、数据库的转储和恢复

2、数据库的安全性与完整性控制

3、数据库性能的监控、分析和改进

4、数据的重组和重构

6.3 ER模型