年级
数据流，“体检结果”可如下描述： 数据流： 体检结果
说明： 学生参加体格检查的最终结果 数据流来源：体检 数据流去向：批准 组成： …… 平均流量： …… 高峰期流量：……
数据存储，“学生登记表”可如下描述： 数据存储： 学生登记表
说明： 记录学生的基本情况 流入数据流：…… 流出数据流：…… 组成： ……
数据量： 每年3000张 存取方式： 随机存取
处理过程“分配宿舍”可如下描述： 处理过程：分配宿舍
说明： 为所有新生分配学生宿舍 输入： 学生，宿舍
输出： 宿舍安排
处理：在新生报到后，为所有新生分配学生宿舍。 要求同一间宿舍只能安排同一性别的学生， 同一个学生只能安排在一个宿舍中。
每个学生的居住面积不小于3平方米。 安排新生宿舍其处理时间应不超过15分钟。数据字典是关于数据库中数据的描述，是元数据，而不是数据本身；数据字典在需求分析阶段建立，在数据库设计过程中不断修改、充实、完善 三、进一步分析和表达用户需求 1．首先把任何一个系统都抽象为：
数据存储信息要求数据流数据流数据处理数据来源输出处理要求2.分解处理功能和数据
（1）分解处理功能：将处理功能的具体内容分解为若干子功能，再将每个子功能继续分解，直到把系统的工作过程表达清楚为止。
（2）分解数据：在处理功能逐步分解的同时，其所用的数据也逐级分解，形成若干层次的数据流图；数据流图表达了数据和处理过程的关系
（3）表达方法：处理过程：用判定表或判定树来描述数据：用数据字典来描述
借书证读者打印申请单读者资料办借书证读者资料存档办借书证的数据流图处理要求借书证打印信息要求读者申请单读者资料办借书证读者资料存档读者基本信息表办借书证的数据流图
读者借书单借书业务应还日期图书标签借书业务的数据流图读者图书状态借图书状态书借书记录单借书情况借书业务应还日期图书标签 读者图书还书业务图书归档还书业务的数据流图读者图书状态图图书状态读者借阅表书读者借阅状态还书业务图书归档还书业务的数据流图
借书证信息输入有未还欠款吗？显示欠款信息接受要借的图书信息输入现在还款吗？5本了吗？退出接受欠款，删除欠款信息退出接受借书，增加借书信息处理过程判定树
3.用户确认 需求分析得到的DFD和数据字典中的内容必须返回用户，并且用非专业术语与用户交流。在反馈时，设计者与用户一起检查与修改那些没有如实反映现实世界的错误或遗漏。修改DFD图、补充数据字典的过程可能需要反复多次，最终取得用户认可。 四、确定数据库设计方向：确定数据模型的类型；确定使用产品；定义命名规则和标准;确定工作进度和时间期限,小组成员工作的分配
需求分析的结果 需求分析的主要成果是需求规格说明（Software Requirement Specification简称SRS），需求规格说明是用户、分析人员、设计人员及测试人员之间相互理解和交流提供了方便，是系统设计、测试和验收的主要依据，同时需求规格说明也起着控制系统演化过程的作用。
需求规格说明模板3.2 硬件接口3.3 软件接口3.4 通信接口1 引言4 系统特征1.1 目的4.1 说明和优先级1.2 文档约定4.2 激励/响应序列1.3 预期的读者和阅读建议4.3 功能需求1.4 产品的范围5 其他非功能需求1.5 参考文献5.1 性能需求2 综合描述5.2 安全设施需求2.1 产品的前景5.3 安全性需求2.2 产品的功能5.4 软件质量属性2.3 用户类和特征5.5 业务规则2.4 运行环境5.6 用户文档2.5 设计和实现上的限制6 其他需求2.6 假设和依赖附录A 词汇表3 外部接口要求附录B 分析模型3.1 用户界面附录C 待确定问题的列表
需求分析的过程调查组织机构总体熟悉明确确定概念情况业务活动用户需求系统边界设计用户设计员DDDFD
总结
需求文档中最重要的三块：数据流图:说明了数据与处理的关系;过程处理图:采用判定树或表来表述处理;数据字典:描述了数据 概念结构设计
什么是概念结构设计:需求分析阶段描述的用户应用需求是现实世界的具体需求;将需求分析得到的用户需求抽象为信息世界的信息结构即概念模型的过程就是概念结构设计;概念结构是各种数据模型的共同基础，它比数据模型更独立于机器、更抽象，从而更加稳定。概念结构设计是整个数据库设计的关键。最著名最常用的概念模型表示方法是P.P.S.Chen于1976
年提出的实体－联系方法（简称ER方法）该方法用ER图表示概念模型，用ER图表示的概念模型也称为ER模型。
概念结构设计的特点（1）能真实、充分地反映现实世界，包括事物和事物之间的联系，能满足用户对数据的处理要求。是对现实世界的一个真实模型。（2）易于理解，从而可以用它和不熟悉计算机的用户交换意见，用户的积极参与是数据库的设计成功的关键。（3）易于更改，当应用环境和应用要求改变时，容易对概念模型修改和扩充。（4）易于向关系、网状、层次等各种数据模型转换。
概念结构设计方法 自顶向下：首先定义全局的概念结构的框架，然后逐步分解细化。
自底向上：首先义局部的概念结构，然后将局部概念结构集成全局的整体概念结构。逐步扩张：首先定义核心的概念结构，然后以核心概念结构为中心，向外部扩充，逐步形成其它概念结构，直至总体全局概念结构。混合策略：自顶向下和自底向上相结合。 概念结构设计步骤1、设计分E-R图：对数据库中要存储的数据进行分类整理，划分出各个实体和构成实体的属性组成，以及实体和实体之间的联系，为每一个实体及实体间的联系建立E-R图。2、设计综合E-R图：把各个分E-R图按照它们之间的关系联结为一个
有机的整体，构成一个全局的概念模型。3、设计基本E-R图：在初步E-R图中可能存在数据冗余或联系冗余，严重影响性能，应尽量消除。
数据抽象
概念结构是对现实世界的一种抽象：从实际的人、物、事和概念中抽取所关心的共同特性，忽略非本质的细节；把这些特性用各种念精确地加以描述；这些概念组成了某种模型 三种常用抽象
1. 分类（Classification） 定义某一类概念作为现实世界中一组对象的类型；这些对象具有某些共同的特性和行为；它抽象了对象值和型之间的“is member of”的语义；在E-R模型中，实体型就是这种抽象 2. 聚集（Aggregation） 定义某一类型的组成成分；它抽象了对象内部类型和成分之间“is part of”的语义；在E-R模型中若干属性的聚集组成了实体型，
就是这种抽象
3. 概括（Generalization） 定义类型之间的一种子集联系；它抽象了类型之间的“is subset of”的语义；概括有一个很重要的性质：继承性。子类继承超类上定义的所有抽象。
数据抽象的用途：对需求分析阶段收集到的数据进行分类、组织（聚集），形成实体；实体的属性，标识实体的码；确定实体之间的联系类型(1:1，1:n，m:n) 局部视图设计 一个应用的局部E—R图反映出具体应用的视图。首先，根据需求分析阶段产生的各个部门的数据流图和数据字典中相关数据，设计出各项应用的局部E—R图。1.确定实体和属性2.确定联系类型3.画出局部E—R图
综合成初步E—R图1.局部E—R图的合并2.合并后消除冲突① 属性冲突② 命名冲突③ 结构冲突 局部E-R图的集成 集成的两种方式
一次集成：一次集成多个分E-R图；通常用于局部视图比较简单时
逐步累积式：首先集成两个局部视图（通常是比较关键的两个局部视图）；以后每次将一个新的局部视图集成进来
一、合并分E-R图，生成初步E-R图
各分Ｅ－Ｒ图存在冲突：各个局部应用所面向的问题
不同；由不同的设计人员进行设计——>各个分E-R图之间必定会存在许多不一致的地方；合并分E-R图的主要工作与关键所在：合理消除各分E-R图的冲突 冲突的种类：属性冲突；命名冲突；结构冲突 ⒈ 属性冲突 两类属性冲突
属性域冲突：属性值类型、取值范围或取值集合不同。 例1， 由于学号是数字，因此某些部门（即局部应用）将学号定义为整数形式，而由于学号不用参与运算，因此另一些部门（即局部应用）将学号定义为字符型形式。
例2， 某些部门（即局部应用）以出生日期形式表示学生的年龄，而另一些部门（即局部应用）用整数形式表示学生的年龄。
属性取值单位冲突
例：学生的身高，有的以米为单位，有的以厘米为单位，有的以尺为单位。
属性冲突的解决方法：通常用讨论、协商等行政手段加以解决
⒉ 命名冲突 两类命名冲突
同名异义：不同意义的对象在不同的局部应用中具有相同的名字。例，局部应用A中将教室称为房间；局部应用B中将学生宿舍称为房间 异名同义（一义多名）：同一意义的对象在不同的局部应用中具有不同的名字。例，有的部门把教科书称为课本；有的部门则把教科书称为教材
命名冲突可能发生在属性级、实体级、联系级上。其中属性的命名冲突更为常见。命名冲突的解决方法：通过讨论、协商等行政手段加以解决 ⒊ 结构冲突
三类结构冲突 同一对象在不同应用中具有不同的抽象。例，?课程?在某一局部应用中被当作实体；在另一局部应用中则被当作属性
解决方法：通常是把属性变换为实体或把实体变换为属性，使同一对象具有相同的抽象。
同一实体在不同局部视图中所包含的属性不完全相同，或者属性的排列次序不完全相同。
产生原因：不同的局部应用关心的是该实体的不同侧面。解决方法：使该实体的属性取各分E-R图中属性的并集，再适当设计属性的次序。
实体之间的联系在不同局部视图中呈现不同的类型。例：实体E1与E2在局部应用A中是多对多联系，而在局部应用B中是一对多联系
解决方法：根据应用语义对实体联系的类型进行综合或调整. 二、修改与重构 消除不必要的冗余，设计基本E-R图。所谓冗余的数据是指可由基本数据导出的数据，冗余的联系是指可由其他联系导出的联系。
逻辑结构设计
逻辑结构设计的任务 概念结构是各种数据模型的共同基础；为了能够用某一DBMS实现用户需求，还必须将概念结构进一步转化为相应的数据模型，这正是数据库逻辑结构设计所要完成的任务。 逻辑结构设计的步骤：将概念结构转化为一般的关系、网状、层次模型；将转化来的关系、网状、层次模型向特定DBMS支持下的数据模型转换；对数据模型进行优化
数据库设计中的规范化技术
关系规范化的作用：关系数据库是由若干个相关的表组织存储数据的。当数据库中需要存储大量相关数据的时候，各个关系表中可能产生字段和数据的重复，数据冗余大，数据的更新不一致等。所谓规范化技术，就是用形式更为简洁、结构更加规范的关系模式取代原有关系的过程。
不规范关系的冗余和异常问题
数据冗余。如果一个教师教几门课程，那么这个教师的地址就要重复几次存储。
操作异常。由于数据的冗余，在对数据操作时会引起各种异常：修改异常。如教师张洁教三门课程，在关系中就会有三个元组。如果他的地址变了，这三个元组中的地址都要改变。若有一个元组中的地址未更改，就会造成这个教师的地址不惟一，产生不一致现象。插入异常。如果一个教师刚调来，尚未分派教学任务，那么要将教师的姓名和地址存储到关系中去时，在属性课程号和课程名称上就没有值（空值）。删除异常。如果要取消教师李玉教学任务，那么就要把这个教师的元组删去，同时也把李玉的地址信息从表中删去了。
数据库规范化——范式 仅有好的RDBMS并不足以 避免数据冗余，必须在数据库的设计中创建好的表结构；Dr EF.codd 最初定义了规范化的三个级别，范式是具有最小冗余的表结构。这些范式是： 第一范式(1st NF －The First Normal Form) 第二范式(2nd NF－ The Second Normal Form) 第三范式(3rd NF－ The Third Normal Form) 范式：符合某一种级别的关系模式的集合；基本思想： 逐步消除不合理的数据依赖，使模式中的关系模式达
到某种程度的?分离?
关键字——某个字段或多个字段的值可以唯一地标识一条记录，则该字段就称为关键字 。
主关键字（主码）——一个关键字是用以区别每条记录的唯一性标志 。
候选关键字——除主关键字以外的其他关键字 联合主键——用2个或2个以上的字段组成主键 外键（外码）——一个关系模式的外码是另一个关系模式的主码
第一范式 (1NF) 一个满足第一规范化形式的关系中的每一个属性（字段）都是不可分的数据项。第一规范化形式简称为一范式或1NF。1NF是关系数据库应具备的最起码的条件，如果数据库设计不能满足第一范式，就不能称为关系型数据库。第一范式的目标是确保每列的原子性；如果每列都是不可再分的最小数据单元（也称为最小的原子单元），则满足第一范式（1NF）
不符合第一范式样例
符合第一范式样例
第二范式 (2NF) 如果在一个满足1NF的关系中，所有非主键（非主属性，非主关键字，非主码）数据
元素都完全依赖于关键字（主属性，主关键字，主码），即如果给定一个关键字，则可以在这个数据表中唯一确定一条记录。则称这个关系满足第二规范化形式，简称二范式或2NF。
如果一个关系满足1NF，并且除了主键以外的其他列，都依赖于该主键，则满足第二范式（2NF） 。第二范式要求每个表只描述一件事情
第二范式：每个非主键完全依赖于主键；关系模式SLC(学号, 系别, 住处, 课程号, 成绩)；假设每个系的学生住在同一个地方。SLC主属性为(学号, 课程号)
第三范式（3NF） 对于那些满足2NF的关系，且其非主属性之间不存在函数依赖（即：不存在一个非主关键字，可以确定另外一些非主关键字），则称这个关系满足第三规范化形式，简称三范式或3NF。
在图书销售表，非主关键字?售货员姓名?可以确定
?售货员性别?和?售货员籍贯?，所以非主关键字之间存在函数依赖关系。图书销售表不满足3NF范式，相同姓名的售货员性别和籍贯存在重复存储，造成数据冗余。为了使表满足3NF范式，可以将它拆分成?图书销售表?和?人员信息表?两个表，每个表对应一个对象，并为?人员信息表?添加字段?人员编号?，作为关键字。