第五章 数据库设计与ER图

1.数据库应用系统

以数据库为基础的信息系统称为数据库应用系统，简称数据库系统（Database System, DBS）

数据库工程

数据库应用系统的开发是一项软件工程，但有自己的特点，所以叫“数据库工程”。

2.数据库系统生存期(Life cycle of Database)

将数据库应用系统从开始规划、设计、实现、维护到最后被新的系统取代而被停止使用的整个期间，称为数据库系统生存期。
数据库系统生存期一般分为七个阶段：
（1）规划
（2）需求分析
（3）概念结构设计
（4）逻辑结构设计
（5）物理设计
（6）实施阶段
（7）运行与维护阶段

3.规划的具体步骤

系统调查—对企业组织全面调查，画组织层次图，以了解企业的组织结构。
可行性分析—从技术、经济、效益、法律等分析可行性，写分析报告，组织专家讨论。
确定数据库系统的总目标（与现有系统之间的边界）并制定项目开发计划。争取决策部门批准，批准后正式进行数据库系统的开发工作。

设计一个完善的数据库应用系统是不可能一蹴而就的，它往往是这六个阶段的不断反复。

4.需求分析

由计算机人员和用户共同收集数据库所需要的信息内容和用户对处理的要求。以说明书形式确定下来，作为系统开发的指南和系统验证的依据。
在分析用户需求时，要确保用户目标的一致性。
这是最费时、最复杂的一步，但也是最重要的一步，它决定了以后各步设计的速度与质量。

5.概念设计阶段

任务：将用户的信息要求统一到一个整体逻辑结构（概念模式或组织模式），此结构能表达用户的要求。
概念模式不受特定的DBMS和硬件的限制，也独立于存储安排和效率方面的考虑，因而比逻辑模型更为稳定。
概念模式能充分反映现实世界中客体间的联系，又是各种基本数据模型的共同基础，同时也容易向关系模型转换。
一般分为三步，
(1) 进行数据抽象，设计局部概念模式；
(2) 将各局部概念模式综合成全局概念模式；
(3) 评审。
分为用户评审和DBA评审。
评审的重点是确认全局概念模式是否反映了用户的信息需求和现实世界事物的属性间的固有联系。
概念设计中最著名的方法是实体联系方法(ER方法)，用ER图表示。

6.逻辑阶段设计

目标：逻辑设计的目的就是将概念设计阶段设计的全局ER模式转换为与选用的DBMS所支持的数据模型(如关系模型)相符的逻辑结构（包括数据库模式和外模式）。
这些模式在功能、完整性和一致性约束及数据库的可扩充性上应满足用户的要求。

7.数据库物理设计

对于给定的基本数据模型选定一个最适合应用环境的物理结构的过程**（包括存储结构、存取方法)**。
物理结构：存储记录格式、存储记录安排和存取方法。依赖于硬件和DBMS产品。
关系数据库中，物理设计简单——文件是单记录形式，包括索引机制、空间大小、块的大小。
完整性和安全性考虑

8.ER模型

基本ER模型的组成成分是实体、联系和属性。

实体(Entity)

客观存在并可相互区分的事物叫实体
同一类实体叫实体集
实体类型是对实体集的定义，表示实体的内涵
学生（学号、姓名、年龄、性别、系别）
ER模型中的实体指实体集合。

联系(Relationship)：

联系表示一个或多个实体之间的关联关系
  某学生选修某课程
同一类联系构成联系集合
联系的内涵用联系类型表示—对联系的具体定义。联系也可以有属性
  选课(学号,课程号,成绩)
在ER模型中，联系用棱形框表示

属性(Attribute)

实体的某一特性称为属性
一个实体可以由若干个属性来刻画
 例如，学生可由学号、姓名、年龄、系等组成
实体中能唯一标识实体的属性或属性组合称为实体标识符，
也叫实体主键，但无候选实体标识符概念。
在ER模型中，属性用椭圆表示，实体标识符要加下划线。

属性的域(Domain)

即属性的取值范围
如属性性别的域为{男、女}，月份的域为１到12的整数
对实体型如学生（学号、姓名、年龄、性别、系别）中各属性指定具体值得到一个实体的具体表示。

两个以上实体之间的联系:

单个实体型内的联系：

ER图举例：