資料庫系統的應用系統設計

A. 資料庫設計的基本步驟

資料庫設計的基本步驟

1、需求分析階段

進行資料庫設計首先必須准確了解與分析用戶需求（包括數據與處理）。需求分析是整個設計過程的基礎，是最困難和最耗費時間的一步。作為「地基」的需求分析是否做得充分與准確，決定了在其上構建資料庫「大廈」的速度與質量。需求分析做的不好，可能會導致整個資料庫設計返工重做。

2、概念結構設計階段

概念結構設計階段是整個資料庫設計的關鍵，它通過對用戶需求進行綜合、歸納與抽象，形成一個獨立於具體資料庫管理系統的概念模型。

3、邏輯結構設計階段

邏輯結構設計是將概念結構轉換為某個資料庫管理系統所支持的數據模型，並對其進行優化。

4、物理設計階段

物理結構設計師為邏輯數據模型選取一個最適合應用環境的物理結構（包括存儲結構和存取方式）。

5、資料庫實施階段

在資料庫實施階段，設計人員運用資料庫管理系統提供資料庫語言及其宿主語言，根據邏輯設計和物理設計的結果建立資料庫，編寫與調試應用程序，組織數據入庫，並進行測試運行。

6、資料庫運行和維護階段

資料庫應用系統經過試運行後即可投入正式運行，在資料庫系統運行過程中必須不斷對其進行評估、調整與修改。

資料庫設計的基本原則

1、一致性原則：對數據來源進行統一、系統的分析與設計，協調好各種數據源，保證數據的一致性和有效性。

2、完整性原則：資料庫的完整性是指數據的正確性和相容性。要防止合法用戶使用資料庫時向資料庫加入不合語義的數據。對輸入到資料庫中的數據要有審核和約束機制。

3、安全性原則：資料庫的安全性是指保護數據，防止非法用戶使用資料庫或合法用戶非法使用資料庫造成數據泄露、更改或破壞。要有認證和授權機制。

4、可伸縮性與可擴展性原則：資料庫結構的設計應充分考慮發展的需要、移植的需要，具有良好的擴展性、伸縮性和適度冗餘。

5、規范化原則：資料庫的設計應遵循規范化理論。規范化的資料庫設計，可以減少資料庫插入、刪除、修改等操作時的異常和錯誤，降低數據冗餘度等。

B. 資料庫應用系統設計和開發過程中應該注意那些問題

系統設計中應該注意:
1.實體間的關系.以及如何准確表達這些關系.
2.把關系轉化為表
3.對表進行優化,去除冗餘.一般3範式就可以了

開發中注意:
1.資料庫操作時是否會產生冗餘垃圾數據.比如刪除了學生後,它的信息也應該一起刪除.
2.資料庫的維護,備份,安全問題.

C. 資料庫應用系統設計包括哪些內容

資料庫設計包括六個主要步驟：
1、需求分析：了解用戶的數據需求、處理需求、安全性及完整性要求；
2、概念設計：通過數據抽象，設計系統概念模型，一般為e-r模型；
3、邏輯結構設計：設計系統的模式和外模式，對於關系模型主要是基本表和視圖；
4、物理結構設計：設計數據的存儲結構和存取方法，如索引的設計；
5、系統實施：組織數據入庫、編制應用程序、試運行；
6、運行維護：系統投入運行，長期的維護工作。

D. 如何設計開發資料庫應用系統

第13章 資料庫應用系統設計概述
13.1 資料庫設計概述
13.1.1 資料庫系統設計內容
資料庫設計包含兩方面的內容。
1. 結構特性設計
結構特性設計通常是指資料庫模式或資料庫結構設計，它應該具有最小冗餘的、能滿足不同用戶數據需求的、能實現數據共享的系統。資料庫結構特性是靜態的，應留有擴充餘地，使系統容易改變。
2. 行為特性設計
行為特性設計是指應用程序、事物處理的設計。
13.1.2 資料庫設計特點
資料庫設計是一項綜合性技術。「三分技術，七分管理，十二分基礎數據」是資料庫建設的基本規律。資料庫設計的特點是：
硬體、軟體和管理界面相結合。
結構設計和行為設計相結合。
13.2 資料庫設計步驟
見圖。

13.3 資料庫結構設計
13.3.1 需求分析
需求分析的目標是准確了解系統的應用環境，了解並分析用戶對數據及數據處理的需求。
1. 收集需求信息
一般來講，用戶對資料庫的要求如下：
(1)信息需求
(2)處理需求
(3)安全性與完整性要求
2. 分析整理
分析的過程是對所收集到的數據進行抽象的過程。下面是「高校收費管理系統」的用戶需求分析：
每年新生入學時學費基本信息的輸入
每年老生離校時學生基本信息的刪除
查詢、列印學生的交費情況
查詢、列印降級生的交費情況
進入學費管理系統的安全性條件設計
3. 數據流圖
資料庫設計中採用數據流圖（DFD：Data Flow Diagram）來描述系統的功能。DFD一般由下面圖素構成。
：數據及其流動方向，直線上方標明數據流名稱

：數據處理，圓圈內標明處理名稱

：數據流的終點和源點，方框內標明相應的名稱

：文件和數據存儲，在其內標明相應名稱
例如：高校收費管理系統
4．數據字典
數據字典（DD：Data Dictionary）用於記載系統中的各種數據、數據元素以及它們的名字、性質、意義及各類約束條件，記錄系統中用到的常量、變數、數組及其他數據單位，是系統開發與維護中不可缺少的重要文件。數據字典是關於資料庫中數據的一種描述，而不是數據本身。數據字典是在需求分析階段建立，在資料庫設計過程中不斷修改、充實、完善的。
數據字典產生於數據流圖，是對數據流圖中的四個成分（數據流、數據項、文件和處理）描述的結果。其中：
數據流描述：定義數據流的組成，一般包含若干數據項，通常在數據流圖的下方通過「說明」定義。
文件描述：定義文件的組成以及文件的組織方式，如學生交費數據可用下面方法描述：
交費數據＝學號＋姓名＋收費標准＋應交學費＋待交學費＋本次交款
數據項描述：定義數據項，一般包括名稱、類型長度、允許范圍等。如學生交費數據文件中的數據項。

數據項名稱 類型 長度（位元組） 范圍
學號 字元 8 H、G和數字
姓名 字元 8 任何字母
收費標准 正整數 5 0-99999
應交學費 正整數 5 0-99999
待交學費 正整數 5 0-99999
本次交款 正整數 5 0-99999
數據處理的描述：說明數據處理的邏輯關系，即輸入與輸出之間的邏輯關系。同時，也要說明數據處理的觸發條件、錯誤處理等問題。
13.3.2 概念結構設計
概念結構的目標是將需求分析得到的用戶需求抽象為資料庫的概念結構，即概念模式。概念結構設計形成一個獨立於具體DBMS的概念模型。描述概念模式的是E―R圖。
1. 局部E－R模型設計
局部E―R模型設計是從數據流圖出發確定實體和屬性，並根據數據流圖中表示的對數據的處理、確定實體之間的聯系。

2. 總體E－R模型設計
將各個局部E―R圖加以綜合，使同一個實體只出現一次，便可產生總體E―R圖。

13.3.3 邏輯結構設計
資料庫的邏輯結構設計的目標就是將概念結構轉換成特定的DBMS所支持的數據模型，並對其優化的過程。邏輯設計階段一般分三個過程進行：
將概念結構轉換為一般的關系、網狀、層次模型；
將由概念結構轉換來的模型向所選用DBMS支持的數據模型轉換；
對數據模型進行優化
13.3.4 物理設計
資料庫的物理設計目標是在選定的DBMS上建立起邏輯設計結構確立的資料庫的結構。這項工作一般由系統程序員完成。資料庫的物理設計通常分為兩步進行。
1. 確定資料庫的物理結構
在關系資料庫中，確定資料庫的物理結構主要指確定數據存放位置和存儲結構，包括確定關系、索引、日誌、備份等數據的存儲分配合存儲結構，確定系統配置等工作。
2. 對所確定的物理結構進行評價
13.4 應用程序設計
資料庫的應用程序設計和一般的應用程序設計方法基本相同。
應用程序的設計方法可以採用一般的程序設計方法。
13.5 運行和維護
13.5.1 數據載入資料庫
13.5.2 資料庫系統試運行
在試運行階段應當注意：
1. 數據的載入過程應先輸入小部分數據進行試運行
2. 應注意資料庫的轉儲和恢復工作
13.5.3 資料庫系統的運行和維護
在資料庫系統正式運行階段，對資料庫的經常性維護工作是由DBA來實施的，他的工作主要包括：
1. 資料庫的轉儲和恢復
2. 資料庫的安全性和完整性控制
3. 資料庫性能的監督、分析和改造
4. 資料庫的重組與重構
(1)資料庫的重組
(2)資料庫的重構
13.6 小結
本章通過高校收費管理系統資料庫的構建與設計過程的詳細描述，學習了資料庫設計的基本方法，資料庫設計的基本流程，E－R圖的建立和到關系模式的轉換，學習了軟體工程的基本思想，為後續課程資料庫開發技術打好基礎。

E. 簡述資料庫應用系統的設計步驟

資料庫設計的基本步驟：

1、系統需求分析與設計。

2、概念結構分析與設計。

3、邏輯結構分析與設計。

4、物理結構分析與設計。

5、系統實施。

6、系統維護。

(5)資料庫系統的應用系統設計擴展閱讀：

資料庫設計技巧：

1、原始文件與實體的關系

它可以是一對一，一對多，多對多的關系。一般來說，它們是一對一的關系：一個原始文檔只對應於一個實體。在特殊情況下，它們可以是一對多或多對一關系，即一個原始文檔對應於多個實體，或者多個原始文檔對應於一個實體。

這里的實體可以理解為基本表。在對應關系明確後，對輸入介面的設計非常有利。

2、主鍵和外鍵

一般來說，實體不能既沒有主鍵也沒有外鍵。在E－R圖中，葉中的實體可以定義主鍵或不定義主鍵（因為它沒有子代），但它必須有外鍵（因為它有父項）。

主鍵和外鍵的設計在全局資料庫的設計中起著重要的作用。當全球資料庫的設計完成後，一位美國資料庫設計專家說：「鑰匙無處不在，只有鑰匙。」。這是他資料庫設計的經驗，也體現了他對信息系統核心（數據模型）高度抽象的理念。

因為：主鍵是一個高度抽象的實體。主鍵和外鍵的配對表示實體之間的連接。

3、基本表的屬性

基本表不同於中間表和臨時表，因為它具有以下四個特點：

原子性。基本表中的欄位不可分解。

原始主義。基本表中的記錄是原始數據（基本數據）的記錄。

演繹的。所有輸出數據都可以從基本表和代碼表中的數據導出。

穩定。基本表的結構比較穩定，表中的記錄要長期保存。

在了解基本表的性質之後，在設計資料庫時，可以將基本表與中間表和臨時表區分開來。

F. 資料庫設計的基本步驟

資料庫設計的基本步驟
按照規范設計的方法，考慮資料庫及其應用系統開發全過程，將資料庫設計分為以下6個階段
1.需求分析
2.概念結構設計
3.邏輯結構設計
4.物理結構設計
5.資料庫實施
6.資料庫的運行和維護
在資料庫設計過程中，需求分析和概念設計可以獨立於任何資料庫管理系統進行，邏輯設計和物理設計與選用的DAMS密切相關。
1.需求分析階段（常用自頂向下）
進行資料庫設計首先必須准確了解和分析用戶需求（包括數據與處理）。需求分析是整個設計過程的基礎，也是最困難，最耗時的一步。需求分析是否做得充分和准確，決定了在其上構建資料庫大廈的速度與質量。需求分析做的不好，會導致整個資料庫設計返工重做。
需求分析的任務，是通過詳細調查現實世界要處理的對象，充分了解原系統工作概況，明確用戶的各種需求，然後在此基礎上確定新的系統功能，新系統還得充分考慮今後可能的擴充與改變，不僅僅能夠按當前應用需求來設計。
調查的重點是，數據與處理。達到信息要求，處理要求，安全性和完整性要求。
分析方法常用SA(Structured Analysis) 結構化分析方法，SA方法從最上層的系統組織結構入手，採用自頂向下，逐層分解的方式分析系統。
數據流圖表達了數據和處理過程的關系，在SA方法中，處理過程的處理邏輯常常藉助判定表或判定樹來描述。在處理功能逐步分解的同事，系統中的數據也逐級分解，形成若干層次的數據流圖。系統中的數據則藉助數據字典（data dictionary，DD）來描述。數據字典是系統中各類數據描述的集合，數據字典通常包括數據項，數據結構，數據流，數據存儲，和處理過程5個階段。
2.概念結構設計階段（常用自底向上）
概念結構設計是整個資料庫設計的關鍵，它通過對用戶需求進行綜合，歸納與抽象，形成了一個獨立於具體DBMS的概念模型。
設計概念結構通常有四類方法：
自頂向下。即首先定義全局概念結構的框架，再逐步細化。
自底向上。即首先定義各局部應用的概念結構，然後再將他們集成起來，得到全局概念結構。
逐步擴張。首先定義最重要的核心概念結構，然後向外擴張，以滾雪球的方式逐步生成其他的概念結構，直至總體概念結構。
混合策略。即自頂向下和自底向上相結合。
3.邏輯結構設計階段（E-R圖）
邏輯結構設計是將概念結構轉換為某個DBMS所支持的數據模型，並將進行優化。
在這階段，E-R圖顯得異常重要。大家要學會各個實體定義的屬性來畫出總體的E-R圖。
各分E-R圖之間的沖突主要有三類：屬性沖突，命名沖突，和結構沖突。
E-R圖向關系模型的轉換，要解決的問題是如何將實體性和實體間的聯系轉換為關系模式，如何確定這些關系模式的屬性和碼。
4.物理設計階段
物理設計是為邏輯數據結構模型選取一個最適合應用環境的物理結構（包括存儲結構和存取方法）。
首先要對運行的事務詳細分析，獲得選擇物理資料庫設計所需要的參數，其次，要充分了解所用的RDBMS的內部特徵，特別是系統提供的存取方法和存儲結構。
常用的存取方法有三類：1.索引方法，目前主要是B+樹索引方法。2.聚簇方法（Clustering）方法。3.是HASH方法。
5.資料庫實施階段
資料庫實施階段，設計人員運營DBMS提供的資料庫語言（如sql）及其宿主語言，根據邏輯設計和物理設計的結果建立資料庫，編制和調試應用程序，組織數據入庫，並進行試運行。
6.資料庫運行和維護階段
資料庫應用系統經過試運行後，即可投入正式運行，在資料庫系統運行過程中必須不斷地對其進行評價，調整，修改。