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第五章数据库设计数据库设计的基本过程:1.需求分析阶段：综合各个用户的应用需求2.概念设计阶段：形成独立于机器特点，独立于各个DBMS产品的概念模式(E-R图)3.逻辑设计阶段：首先将E-R图转换成具体的数据库产品支持的数据模型，如关系模型，形成数据库逻辑模式;然后根据用户处理的要求、安全性的考虑，在基本表的基础上再建立必要的视图(View)，形成数据的外模式4.物理设计阶段：根据DBMS特点和处理的需要，进行物理存储安排，建立索引，形成数据库内模式本章重要介绍前三个阶段。
5.1需求分析需求分析阶段是数据库设计的基础，是数据库设计的第一步，也是其他设计阶段的依据，是最为困难、最耗费时间的阶段。
1.需求分析的任务（1）信息要求了解用户将从数据库中获得信息的内容、性质，数据库应用系统用到的所有基础信息类型及其联系，了解用户希望从数据库中获得那些类型的信息，数据库中需要储存哪些数据。
（2）处理要求了解用户希望数据库应用系统对数据进行什么处理，对各种数据处理的响应时间的要求，对各种数据处理方式的要求等。
（3）安全性要求了解用户对数据库中存放的信息的安全保密要求，哪些信息是需要保密的，哪些信息是不需要保密的。
（4）完整性要求了解哟你还希望数据库中存放的信息满足什么样的约束条件，什么样的信息在数据库中才是正确的数据。
2.需求分析具体做法（1）调查数据库应用系统所涉及的用户的各部门的组成情况，各部门的职责，各部门的业务及其流程。
（2）了解用户对数据库应用系统的各种要求，包括信息要求、处理要求、安全性和完整性要求。
（3）深入分析用户的各种需求。
（4）分析系统数据。
数据库设计的基本过程:1.需求分析阶段：综合各个用户的应用需求2.概念设计阶段：形成独立于机器特点，独立于各个DBMS产品的概念模式(E-R图)3.逻辑设计阶段：首先将E-R图转换成具体的数据库产品支持的数据模型，如关系模型，形成数据库逻辑模式;然后根据用户处理的要求、安全性的考虑，在基本表的基础上再建立必要的视图(View)，形成数据的外模式4.物理设计阶段：根据DBMS特点和处理的需要，进行物理存储安排，建立索引，形成数据库内模式。
数据库设计概述⽬录数据库设计概述数据库设计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，使之能够有效地存储数据，满⾜各种⽤户的应⽤需求，包括信息需求和处理需求。
信息需求:表⽰⼀个单位所需要的数据及其结构，该部分的数据库设计是将应⽤系统所要⽤到的所有信息描述成实体、属性及实体间的联系，主要⽤来描述数据之间的联系。
处理需求:表⽰⼀个单位需要经常进⾏的数据处理，该部分的数据库设计是将要进⾏的数据处理描述为操作的优先次序、操作执⾏的频率和场合，主要⽤来描述操作与数据之间的联系。
信息需求表达了对数据库的内容及结构的要求，是静态要求，处理需求表达了基于数据库的数据处理要求，是动态要求。
由于数据库系统的复杂性及其与环境联系的密切性，使得数据库设计成为⼀个困难、复杂和费时的过程。
⼤型数据库设计和实施涉及多学科的综合与交叉，是⼀项开发周期长、耗资巨⼤、风险较⾼的⼯程，因此，⼀个从事数据库设计的专业⼈员⾄少应该具备以下4个⽅⾯的技术和知识：数据库的基本知识和数据库设计技术。
计算机科学的基础知识和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。
数据库设计的任务数据库系统的设计主要包括数据库的结构特性设计以及数据库的⾏为特性设计。
设计数据库的结构特性，是为特定应⽤环境构造出最优的数据模型。
设计数据库的⾏为特性，是建⽴满⾜各种⽤户对数据库应⽤需求的功能模型。
设计数据库系统，⾸先应进⾏结构设计，数据库结构设计是否合理，直接影响到系统中各个处理过程的性能和质量。
另⼀⽅⾯，结构特性⼜不能与⾏为特性分离，静态的结构特性的设计与动态的⾏为特性的设计分离，会导致数据与程序不易结合，增加数据库设计的复杂性。
数据库设计的原则不依赖性原则:指数据库系统对各种原始成果数据的格式和内容进⾏存储和管理，对数据的存储和管理不依赖于某个特定的软件系统。
开放性原则:指系统不限定数据的存储格式，即原则上能存储任意格式的数据，在系统中，数据的存储位置、存储⽅法、数据格式等对系统管理者来说是透明的和开放的，原则上没有数据⿊匣⼦。
数据库设计是指根据特定的需求和约束条件，设计数据库结构和布局的过程。
数据库设计包括确定数据存储结构、定义数据关系和约束条件等方面。
一个良好的数据库设计可以提高数据存取效率、保证数据一致性、完整性和安全性。
下面我们将从以下几个方面阐述数据库设计的基本概念和程序设计的基本结构。
一、数据库设计的基本概念1.1 数据库设计的目标数据库设计的目标是建立一个能够满足用户需求的数据库，通过合理的数据组织和存储结构，实现数据的高效访问和管理。
同时要考虑数据的完整性、一致性和安全性。
1.2 数据库设计的步骤数据库设计包括需求分析、概念设计、逻辑设计和物理设计等步骤。
需求分析阶段确定用户需求和功能要求；概念设计阶段建立数据模型和关系模式；逻辑设计阶段将概念模型转换为逻辑结构；物理设计阶段确定存储结构、索引和存取方法。
1.3 数据库设计的原则数据库设计的原则包括适应性、一致性、完整性、性能和安全性。
设计时要考虑系统的可扩展性和灵活性，保证数据的一致性和完整性，提高系统的性能和安全性。
二、程序设计的基本结构2.1 程序设计的目标程序设计的目标是根据特定的需求和功能要求，设计出满足用户需求的程序。
程序设计要考虑程序的可维护性、可扩展性、可重用性和性能等方面。
2.2 程序设计的步骤程序设计包括需求分析、概要设计、详细设计、编码和测试等步骤。
需求分析阶段确定用户需求和功能要求；概要设计阶段建立系统的结构和模块之间的关系；详细设计阶段详细描述各模块的算法和数据结构；编码阶段将设计转换为程序代码；测试阶段对程序进行测试和调试。
2.3 程序设计的基本结构程序设计的基本结构包括顺序结构、选择结构和循环结构。
顺序结构是程序从上到下依次执行；选择结构根据条件执行不同的分支；循环结构根据条件反复执行一段程序。
数据库设计是建立一个满足用户需求的高效、安全、一致、完整的数据库，包括需求分析、概念设计、逻辑设计和物理设计等步骤。
程序设计是根据用户需求和功能要求，设计出满足用户需求的程序，包括需求分析、概要设计、详细设计、编码和测试等步骤，其中包括顺序结构、选择结构和循环结构。
1.需求分析系统需求分析：随着互联网的发展，计算机的软硬件不断的更新迭代，这时计算机已经可以管理超大规模的数据，文件系统远远不能满足各种应用的需求，数据库使得数据实现了结构化存储，数据更容易被共享。
数据库管理系统既便于数据的集中管理，控制冗余，提高数据的利用率和一致性，又利于应用程序的开发和维护。
随着高校学生人数越来越多，课程越来越丰富，学生多老师少，迫切需要一个数据库管理系统来管理、存取大量的信息，则建立一个学生毕业设计选题系统具有非常大的实际应用意义。
我们知道计算机具有运算速度快，处理能力强等特点。
因此，为了保证学校信息的流畅，工作高效，学生毕业设计选题系统应运而生。
这不但能使教务人员从复杂的管理中解脱出来，而且对于推动教学的发展也起到非常重要的作用。
系统功能需求分析：教师和学生进行双向选择，即学生可选择相应的毕业设计题目，教师也可选择学生。
1）教师：1.1 教师可以增加毕业设计题目，人数，及要求。
1.2 教师可录取报名的学生，查看学生的详细信息如学生的基本信息等内容。
1.3针对不同的用户，可进行相关的统计、查询可查看报自己的学生人数，基本信息等。
2）学生：2.1 可浏览教师的毕业设计题目及教师的简介等内容。
2.2 可查看自己的个人信息（基本信息）。
2.3 可以报毕业设计题目，每人限报两个，第一选题志愿和第二选题志愿。
3）管理员3.1 可对每个教师、学生进行统计分析与维护。
2.概念设计（E-R图）根据需求分析结果，学生、教师、管理员、题目、班级、专业、学院等可建模为基本实体集。
各基本实体集的属性定义如下：1.学生（Student）实体集。
其属性有：学号（studentNo）、（studentName）、性别（sex）、出生日期（birthday）、籍贯（native）、民族（nation）等。
2.教师（Teacher）实体集。
其属性有：教师编号（teacherNo）、（teacherName）、性别（sex）、学位（degree）等。
简述数据库设计的主要步骤数据库设计是指根据特定需求和目标，创建数据库的过程。
它涉及到多个步骤，从需求分析到最终的数据库实现。
下面将详细介绍数据库设计的主要步骤。
1. 需求分析数据库设计师需要与用户或相关利益相关者进行沟通，了解他们的需求和目标。
这个步骤是非常重要的，因为只有充分理解需求，才能设计出满足用户期望的数据库。
2. 概念设计在概念设计阶段，数据库设计师将需求转化为概念模型。
概念模型是对现实世界的抽象表示，它使用实体、属性和关系来描述数据之间的逻辑关系。
常用的概念模型包括实体关系模型（ERM）和统一建模语言（UML）。
3. 逻辑设计逻辑设计是在概念设计的基础上，将概念模型转化为具体的数据库模式。
在这个阶段，数据库设计师将实体、属性和关系映射到数据库表和列，并定义表之间的关系和约束。
逻辑设计通常使用关系模型，如关系数据模型（RDM）。
4. 物理设计物理设计是将逻辑模型转化为实际的数据库实现的过程。
在这个阶段，数据库设计师需要选择合适的数据库管理系统（DBMS），并根据其特性来优化数据库的性能和可扩展性。
物理设计还涉及索引、分区、存储和安全等方面的决策。
5. 数据库实施数据库实施是将物理设计中定义的数据库结构和约束实际创建在DBMS中的过程。
这包括创建表、列、索引和其他数据库对象，并加载数据到数据库中。
数据库实施还涉及权限管理和安全设置。
6. 数据库测试在数据库实施完成后，需要对数据库进行测试，以确保其功能和性能符合预期。
测试可以包括功能测试、性能测试、安全测试等。
测试的目的是发现并修复可能存在的问题，以确保数据库的稳定和可靠。
7. 数据库维护数据库维护是数据库设计的最后一步，它包括监控数据库的性能、备份和恢复数据、优化查询和处理数据库故障等方面的工作。
数据库维护是确保数据库持续可用和高效运行的关键。
数据库设计涉及到需求分析、概念设计、逻辑设计、物理设计、数据库实施、数据库测试和数据库维护等多个步骤。
数据库设计方法简述一、需求分析需求分析是数据库设计的第一步，主要任务是明确用户需求，包括数据存储需求、数据操作需求、数据安全性需求等。
在这一阶段，需要深入了解业务场景，与用户进行充分沟通，获取详细的需求信息。
二、概念设计概念设计是根据需求分析的结果，对现实世界的事物进行抽象，并转化为数据模型的过程。
这一阶段的主要目标是形成完整、一致的概念模型，便于用户理解和操作。
常用的概念模型工具有实体-关系图（ER图）等。
三、逻辑设计逻辑设计是将概念模型转化为关系模型的过程，以适应用户的逻辑操作和查询。
这一阶段需要考虑数据库的逻辑结构、数据之间的关系以及数据完整性约束等问题。
通过逻辑设计，可以将概念模型转换为具体的数据库表结构。
四、物理设计物理设计是确定数据库物理结构的过程，包括存储结构、索引策略、文件组织等方面。
这一阶段需要结合数据库管理系统的特点和性能要求，优化数据库的物理结构，提高数据访问速度和系统性能。
五、实施与维护实施是将设计好的数据库结构转换为实际的数据库系统。
在这个过程中，需要完成数据导入、表结构的创建、索引的建立等操作。
维护则包括数据的备份与恢复、性能监控与优化等，以确保数据库系统的正常运行和持续改进。
六、数据模型数据模型是数据库设计的核心，用于描述数据的组织结构和关系。
常见的数据模型有层次模型、网状模型和关系模型等。
关系模型是目前最广泛使用的数据模型，它以二维表的形式表示数据关系，具有简单、灵活的特点。
七、关系规范化关系规范化是为了解决关系数据库中的数据冗余和更新异常问题而发展的一套理论和技术。
通过将关系分解为满足一定范式要求的小关系，可以消除冗余并确保数据的完整性。
常见的范式有第一范式（1NF）、第二范式（2NF）、第三范式（3NF）等。
规范化过程有助于提高数据库设计的性能和可维护性。
