資料庫設計與管理的公共基礎學習教程
（四）資料庫設計與管理
1．資料庫設計概述
資料庫設計的基本任務是根據使用者物件的資訊需求、處理需求和資料庫的支援環境（包括硬體、作業系統與DBMS）設計出資料模式。
資料庫設計的兩種方法：
面向資料的方法：以資訊需求為主，兼顧處理需求。
面向過程的方法：以處理需求為主，兼顧資訊需求。
目前，面向資料的設計方法是資料庫設計的主流方法。
資料庫設計一般採用生命週期法，分為如下幾個階段：
需求分析階段
概念設計階段
邏輯設計階段
物理設計階段
編碼階段
測試階段
執行階段
進一步修改階段
前四個階段是資料庫設計的主要階段，重點以資料結構與模型的設計為主線。
2．資料庫設計的需求分析
第一階段：需求收集和分析，收集基本資料和資料流圖。
主要的任務是：透過詳細調查現實世界要處理的物件（組織、部門、企業等），充分了解原系統的工作概況，明確使用者的各種需求，在此基礎上確定新系統的功能。
對資料庫的要求：
資訊要求
處理要求
安全性和完整性的要求
資料字典是各類資料的集合，它包括五個部分：
資料項，即資料的最小單位
資料結構，是若干資料項有意義的集合
資料流，可以是資料項，也可以是資料結構，用來表示某一處理過程的輸入或輸出
資料儲存，處理過程中存取的資料，通常是手工憑證、手工文件或計算機檔案
處理過程
3．資料庫概念設計
1）概念設計概述
（1）集中式模式設計法
根據需求由一個統一的機構或人員設計一個綜合的全域性模式。適合於小型或並不複雜的單位或部門。
（2）檢視整合設計法
將系統分解成若干個部分，對每個部分進行區域性模式設計，建立各個部分的檢視，再以各檢視為基礎進行整合。比較適合於大型與複雜的單位，是現在使用較多的方法。
2）資料庫概念設計的過程
（1）選擇區域性應用
根據系統情況，在多層的資料流圖中選擇一個適當層次的資料流圖，將這組圖中每一部分對應一個區域性應用，以該層資料流圖為出發點，設計各自的E-R圖。
（2）檢視設計
檢視設計的三種次序：
自頂向下：先從抽象級別高且普遍性強的物件開始逐步細化、具體化和特殊化。
由底向上：先從具體的物件開始，逐步抽象，普遍化和一般化，最後形成一個完整的檢視設計
由內向外：先從最基本與最明顯的物件開始，逐步擴充至非基本、不明顯的物件。
例：某大學由一名校長主管，學校下設多個學院，每個學院又的多個系；每個繫有一名系主任，負責聘任教師；每個教師可以承擔多門課，同一門課又可由多個教師承擔；每個繫有多個班級，每個班級有一定數量的學生；學生在校期間要學習多門課程，學習結束後，每門課程對應一個成績。要求設計該大學的教學管理系統。
需求分析階段，得到該學校的機構組織結構圖如下圖所示：
E-R圖設計
首先，設計“院長”、“學院”和“系”之間的聯絡。一個學院有一個院長，一個院長主管一個學校；一個系屬於一個學院，一個學院有多個系。院長與學院的.關係是一對一的聯絡，學院和系之間是一對多的聯絡。
在系裡在，一個系會聘用多個教師，而一個教師只屬於一個系，所以，系和教師之間的關係是一對多的聯絡；一門課可由多個教師講授，同時，一個教師可講授多門課，課程和教師之間的關係是多對多的聯絡。
在系裡，學生和課程之間的聯絡有，一個繫有多個班，一個班只能屬於一個系，它們之間的聯絡是一對多的聯絡；一個班有多個學生，同時，一個學生只屬於一個班，所以，班級和學生之間的聯絡是一對多的聯絡；系和課程之間的聯絡，一個系可開設多門課，同時，一門課可被多個系開設，因此，課程和系之間的關係是多對多的聯絡；學生與課程之間，一個學生會選多門課，同時，一門課可被多個學生選取，因此，課程和學生之間的關係是多對多的聯絡。
邏輯設計
學院（學院編號，學院名，學院地址，院長編號）
院長（院長編號，院長姓名，聯絡電話，辦公地址）
系（系編號，系名，聯絡電話，系地址，學院編號，系主任職工號）
教師（職工號，姓名，性別，學歷，職稱，工資，聯絡電話，系編號）
班級（班級編號，班級名稱，學生人數，系名）
學生（學號，身份證號，姓名，性別，出生日期，民族，籍貫，班級名）
課程（課程編號，課程名稱，學分）
開課（系編號，課程號）
授課（職工號，課程號）
選課（學號，課程號，成績）
（3）檢視整合
檢視整合是將所有區域性檢視統一與合併成一個完整的資料模式。
檢視整合的重點是解決區域性設計中的衝突，常見的衝突主要有如下幾種：
命名衝突：有同名異義或同義異名
概念衝突：同一概念在一處為實體而在另一處為屬性或聯絡
域衝突：相同的屬性在不同檢視中有不同的域
約束衝突：不同的檢視可能有不同的約束
檢視經過合併生成E-R圖時，其中還可能存在冗餘的資料和冗餘的實體間聯絡。
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