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数据库设计与管理的公共基础学习教程
（四）数据库设计与管理
1．数据库设计概述
数据库设计的基本任务是根据用户对象的信息需求、处理需求和数据库的支持环境（包括硬件、操作系统与DBMS）设计出数据模式。
数据库设计的两种方法：
面向数据的方法：以信息需求为主，兼顾处理需求。
面向过程的方法：以处理需求为主，兼顾信息需求。
目前，面向数据的设计方法是数据库设计的主流方法。
数据库设计一般采用生命周期法，分为如下几个阶段：
需求分析阶段
概念设计阶段
逻辑设计阶段
物理设计阶段
编码阶段
测试阶段
运行阶段
进一步修改阶段
前四个阶段是数据库设计的主要阶段，重点以数据结构与模型的设计为主线。
2．数据库设计的需求分析
第一阶段：需求收集和分析，收集基本数据和数据流图。
主要的任务是：通过详细调查现实世界要处理的对象（组织、部门、企业等），充分了解原系统的工作概况，明确用户的各种需求，在此基础上确定新系统的功能。
对数据库的要求：
信息要求
处理要求
安全性和完整性的要求
数据字典是各类数据的集合，它包括五个部分：
数据项，即数据的最小单位
数据结构，是若干数据项有意义的集合
数据流，可以是数据项，也可以是数据结构，用来表示某一处理过程的输入或输出
数据存储，处理过程中存取的数据，通常是手工凭证、手工文档或计算机文件
处理过程
3．数据库概念设计
1）概念设计概述
（1）集中式模式设计法
根据需求由一个统一的机构或人员设计一个综合的全局模式。适合于小型或并不复杂的单位或部门。
（2）视图集成设计法
将系统分解成若干个部分，对每个部分进行局部模式设计，建立各个部分的视图，再以各视图为基础进行集成。比较适合于大型与复杂的单位，是现在使用较多的方法。
2）数据库概念设计的过程
（1）选择局部应用
根据系统情况，在多层的数据流图中选择一个适当层次的数据流图，将这组图中每一部分对应一个局部应用，以该层数据流图为出发点，设计各自的E-R图。
（2）视图设计
视图设计的三种次序：
自顶向下：先从抽象级别高且普遍性强的对象开始逐步细化、具体化和特殊化。
由底向上：先从具体的对象开始，逐步抽象，普遍化和一般化，最后形成一个完整的视图设计
由内向外：先从最基本与最明显的对象开始，逐步扩充至非基本、不明显的对象。
例：某大学由一名校长主管，学校下设多个学院，每个学院又的多个系；每个系有一名系主任，负责聘任教师；每个教师可以承担多门课，同一门课又可由多个教师承担；每个系有多个班级，每个班级有一定数量的学生；学生在校期间要学习多门课程，学习结束后，每门课程对应一个成绩。要求设计该大学的教学管理系统。
需求分析阶段，得到该学校的机构组织结构图如下图所示：
E-R图设计
首先，设计“院长”、“学院”和“系”之间的联系。一个学院有一个院长，一个院长主管一个学校；一个系属于一个学院，一个学院有多个系。院长与学院的关系是一对一的联系，学院和系之间是一对多的联系。
在系里在，一个系会聘用多个教师，而一个教师只属于一个系，所以，系和教师之间的关系是一对多的联系；一门课可由多个教师讲授，同时，一个教师可讲授多门课，课程和教师之间的关系是多对多的联系。
在系里，学生和课程之间的联系有，一个系有多个班，一个班只能属于一个系，它们之间的联系是一对多的联系；一个班有多个学生，同时，一个学生只属于一个班，所以，班级和学生之间的联系是一对多的联系；系和课程之间的联系，一个系可开设多门课，同时，一门课可被多个系开设，因此，课程和系之间的关系是多对多的联系；学生与课程之间，一个学生会选多门课，同时，一门课可被多个学生选取，因此，课程和学生之间的关系是多对多的联系。
逻辑设计
学院（学院编号，学院名，学院地址，院长编号）
院长（院长编号，院长姓名，联系电话，办公地址）
系（系编号，系名，联系电话，系地址，学院编号，系主任职工号）
教师（职工号，姓名，性别，学历，职称，工资，联系电话，系编号）
班级（班级编号，班级名称，学生人数，系名）
学生（学号，身份证号，姓名，性别，出生日期，民族，籍贯，班级名）
课程（课程编号，课程名称，学分）
开课（系编号，课程号）
授课（职工号，课程号）
选课（学号，课程号，成绩）
（3）视图集成
视图集成是将所有局部视图统一与合并成一个完整的数据模式。
视图集成的重点是解决局部设计中的冲突，常见的冲突主要有如下几种：
命名冲突：有同名异义或同义异名
概念冲突：同一概念在一处为实体而在另一处为属性或联系
域冲突：相同的属性在不同视图中有不同的域
约束冲突：不同的视图可能有不同的约束
视图经过合并生成E-R图时，其中还可能存在冗余的数据和冗余的实体间联系。
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