1、数据库应用系统设计第五章 数据库应用系统设计本章将软件工程角度，介绍建立数据库应用系统的有关设计方法，主要包括数据库应用系统设计的总体规划、应用系统的需求分析、应用系统的总体设计以及实现等主要步骤的具体工作内容。 数据库应用系统设计概述在这一节中，我们将从三方面，简要介绍数据库应用系统（DBAS）设计的有关情况。这三方面分别是：一、成功开发数据库应用系统的关键；二、开发数据库应用系统的基本策略；三、开发数据库应用系统的基本步骤。1.成功开发数据库应用系统的关键，有以下五条： 能够为相关部门带来效益（有形、无形），具有很好性能价格比。 领导的热情支持，用户的积极参与，以及强有力的DBAS开发组织
2、架构与管理（解决多部门、多用户、多资源、多层次、多任务和多开发人员等相关问题）。 面向用户（参与全过程），目标明确（用户沟通），业务流程清楚明了（用户意见）。 严格按设计规章办事（多阶段、多策略），实行标准化文档要求（阶段性成果描述）。 充分考虑变化的情况（各设计阶段），主要有：部门内部的变化和外界环境的变化。2.开发数据库应用系统的基本策略，有以下二条： 自上而下 自下而上通常是二者结合，即自上而下规划设计，自下而上设计实施。此外还有原型法和面向对象方法等。3.开发数据库应用系统的主要步骤，有以下五步： 系统总体规划，对部门（企业）内外部情况进行初步调查，提出可行性报告（开题报告）。 系统需
3、求分析，对部门（企业）内外部情况进行详细调查，搞清原系统的工作情况（输入、处理和输出情况），以及对新系统的功能要求（输入、处理和输出情况），提出DBAS的逻辑模型（数据模型设计和主要业务处理流程）。 系统应用设计，根据系统分析结果，完成各功能模块的设计，设计规范标准（如代码、命名等）的确立，数据库各表的具体设计，以及物理配制方案的制订（硬件、软件和网络等）。 系统应用实现，根据系统应用设计的结果，完成系统的编码和测试，以及硬件的安装与调试，以及新旧系统转换、系统运行维护等。 系统评价，对系统运行所带来的效益，进行评估。 数据库应用系统规划在进行初步调查的基础之上，提出可行性报告，说明系统必要与
4、可行。初步调查的主要内容有： 系统的基本情况（内部与外部，应用目标，主要业务，以及存在问题等）。 系统中信息处理情况（组织结构，工作方式，技术手段，以及效能，人员等）。 系统资源情况（人、财、物）。 系统涉及人员的态度（现在和将来）。可行性报告的主要内容有： 项目的目标与功能，以及意义（大背景和小背景下的必要性）。 经济可行性，即需要支出的费用，和可以获得的有形无形的收益。 技术可行性，目前电脑软硬件的情况，开发人员水平。 管理可行性，即各级，尤其是中高层，管理人员对此项目的看法，以及目前单位里的管理情况是否适合。 预期的效益与结论。 数据库应用系统分析系统分析任务，就是明确用户需求，了解目前
5、系统的输入、输出和有关处理情况，完成系统的逻辑设计（新系统应该做什么，具有哪些功能）。其具体工作主要有：一、详细调查；二、系统化分析资料；三、提出新系统方案（逻辑设计）。 详细调查为了使新系统能够比现有系统工作更有效地工作，就必须首先要搞清楚现有系统的情况。详细调查就是要弄清目前单位的工作情况，查明其执行过程，发现薄弱环节，收集数据，为设计DBAS提供必要的基础资料。具体调查工作主要有：管理业务状况调查分析和数据流程调查分析。具体可采用的调查方法有： 访问，与用户交谈。 发调查表。 召开调查会。 参加业务实践。 利用各种图表、文档资料等。管理业务调查主要包括：（仅仅获得现系统的物理模型） 系统
6、环境调查，它包括现有管理的水平，原始数据来源，管理人员的态度，开发人员状况，现有的设备等调查。 组织机构和职责调查，即了解清楚单位内部各级组织机构，以及各部门人员的业务分工和工作职责等。 业务流程调查，即根据现有信息流动过程，逐个调查所有环节的处理业务、处理内容、处理顺序等，搞清各环节所需的数据信息及来源和流向、处理或计算方法、以及信息的形式（报表、显示格式等）。通常用图形的方法来描述管理业务流程调查的结果。数据流程调查分析主要包括：（获得较抽象的信息流，即数据和数据流） 收集现有的全部输入单据（如收据、凭证等）、输出报表和其它书面记载数据（如帐本）。 弄清各环节上的详细处理方法。 弄清收集而
7、来的各单据等样品上的附加信息（如制作单位、报送单位等），以及其样品上所涉及的各数据项情况（如数据类型、取值范围等）。 绘制能够全面描述现有系统信息流动和处理环节（即系统逻辑模型）的数据流程图。该数据流程图将着重说明数据的流动、加工处理和存储的情况。数据流图有二个特点：抽象性和概括性。 系统化分析为了最终获得一个能够正确反映新系统数据信息流动、加工处理和存储的逻辑模型，就必须进一步对详细调查结果进行系统化分析，它是一个可能需要反反复复的分析过程，其中需要进行认真分析的内容主要有： 对新系统目标的分析，经过详细调查后，需再次考虑原先确立的目标是否符合实际情况，必要时，进行适当的修改或提出确保目标实
8、现的具体措施。 对现系统存在问题的分析，通过详细调查，对所发现的原系统存在的问题提出改进办法。 功能分析和子系统划分，确定为了实现既定目标，新系统应该具有那些必要的功能。如果目标过大，则要考虑如何进行目标分解，然后分别用若干子系统来实现这些子目标。 数据分析，根据详细调查的结果，编制数据字典，以备所有DBAS开发人员查阅，以防止出现差错。数据字典内容主要包括：数据项描述（如名称、类型、长度和取值范围等）、数据项间关系、处理过程、数据存储组织结构等内容。 数据库应用系统设计系统设计，就是在前一步系统分析的结果之上，按照所获逻辑模型，对各处理部分等有关方面进行细化，为最终完成整个DBAS，奠定坚实
9、的基础。系统设计，一般包括总体设计和具体设计两方面。其中，总体设计内容主要包括系统功能设计、系统处理流程设计、设计规范制定和硬件配置方案制定等；具体设计内容则主要包括数据库设计、输入设计、输出设计和程序模块设计说明等。在进行系统设计时，应注意以下几点要求： 系统性，整个系统中所涉及的各种规范应当统一，使用方法、界面风格应尽量保证一致，避免功能的重复和操作的冗余。 灵活性，通过提高各功能模块的相对独立性，减少各功能模块的相互依赖，以使的所建立的系统对环境的变化有较强的适应能力，如可以很容易增加新功能模块，原有功能模块便于修改等。 可靠性，尽可能增强系统的抗干扰能力，如用户敲错键、突然掉电、输入错
10、误、数据保密等。1. 系统功能设计通常我们将复杂系统中，由电脑完成的某项具体工作，称为一个功能模块。一般通过逐级功能分解的办法，就可以获得一个最终的、能够完成系统总体功能要求的系统功能结构图。为了获得一个合理的功能结构图，您可以参考由系统分析所获得的数据流程图中的处理（功能），来进行系统的逐级功能分解。这种模块化设计方法，是目前最常用的一种功能模块设计方法。2. 系统处理流程设计由于功能结构图主要是从功能的角度，来描述系统的整体结构，但并未表达出各功能模块间是如何传递数据信息的。因此系统处理流程设计，就是要以图的形式，形象地反映出数据信息和处理之间的相互关系，如：数据从何而来，中间结果存放何处
11、，最终结果送到哪里等情况。系统处理流程图也是以由系统分析所获得的数据流程图为基础而绘制的，主要步骤就是：首先为数据流程图中的各处理功能为依据，描绘出各处理功能的数据关系；然后再将这些处理功能的数据关系综合起来，以形成一个能够反映整个系统数据关系的图，即系统处理流程图。3. 设计规范制定由于一般的DBAS，都包含着许多数据项、数据文件（数据库）和程序，如不予以统筹命名，统一标准，将来无论是在系统的使用、操作和维护管理方面，都将会造成极大的混乱，甚至会导致系统无法继续正常运行。设计规范制定，就是给整个系统确立一个“公用标准”，它具体地规定了各数据项、数据文件和程序的统一命名标准、格式和统一名称等。
12、为了说明清楚，下面我们给大家举几个例子，如在一个工资MIS中，我们可以这样规定： 数据项，采用两位拼音字母（大写）来命名，这两拼音字母分别来自数据项头两个汉字的第一个拼音字母。如基本工资，用JB表示；房租，用FZ表示。 程序，采用GZXX形式来命名，其中XX是两位拼音字母（大写）来命名，这两拼音字母分别来自程序所完成的功能名称头两个汉字的第一个拼音字母。如查询程序，用GZCX。4. 硬件配置方案制定对于大型DBAS来讲，制定硬件配置方案是个颇为费神的事情，它需要渊博的电脑软硬件知识、实际开发经验等诸多知识。好在现在电脑的功能已日趋强大而价格却逐渐下降，因此对一般的DBAS来讲，主要考虑以下几个
13、因素： 是否连网，即考虑所建立的数据库应用系统，是否准备在多台电脑上同时运行，若是这样，就需要建立电脑局域网。 电脑，若要联网，则需要考虑费用，若经济较拮据，则可以考虑高档的电脑作服务器和低档的电脑作日常操作之用。 数据库软件，通常用Foxpro就可以了，但如果要求数据安全保密，则需要考虑高档的数据库软件了，如Sybase、SQL Server等。5. 数据库设计实际上，由于数据库技术的日趋成熟，这部分的设计工作，已不是件难事。只要我们依据在系统分析时，总结出的数据字典，以及系统处理流图，就可以很方便地设计出所需要的数据库。6. 输入输出设计输入输出设计，一般是指设计电脑屏幕和打印机，显示出的
14、格式，以便用户能够输入数据，观察系统的处理结果。输入输出格式设计的好坏，直接影响到DBAS用户，甚至领导对系统印象的好坏。为了设计好输入输出的格式，您可以从两方面入手，一参考借鉴他人的类似系统的输入输出设计格式；二是以所收集来的已有的输入输出格式（如原始单据、凭证格式、报表格式等），以及用户的意见。以下是一些关于输入输出格式设计的几点意见：(1) 输入设计 便于用户输入操作，简化和减轻输入操作。 版面设计，有条不紊，清晰明了，符合用户习惯。 要保证输入数据格式的正确性。 尽可能保证输入数据正确。 要考虑显示硬件的限制。(2) 输出设计 版面设计，有条不紊，清晰明了，符合用户习惯。 要考虑输出硬
15、件的功能限制。 要保证输出数据格式的正确性。7. 程序模块设计说明程序模块设计说明，以一个处理过程作为单位，是用于定义处理过程的书面文件。该说明将在系统设计结束后，交给程序员，由程序员根据说明的具体内容完成程序的编码工作。程序模块设计说明，应包含的内容有：程序名、所属系统及子系统名、功能、程序输入输出数据说明、输入输出数据文件和程序处理过程说明等。 数据库应用系统实现系统实施的主要包括物理系统的实施、程序代码设计与测试、项目管理（文档准备）、人员培训、数据准备与装入、系统转换与评价。在系统设计完成以后，现在就要准备全面施工，完成整个DBAS。由于系统实施工作，头绪很多，需要有条不紊进行。系统规
16、模越大，实施阶段的任务就越复杂，因此在系统实施开始之前，需要制定出周密的具体实施计划，即确定系统实施的方法、步骤、所需的时间和费用，并要监督计划的执行，以保证系统实施工作的顺利进行。系统实施阶段既是成功地实现新系统，又是取得用户对系统信任的关键阶段。1. 硬件系统的实施硬件系统实施主要包括：电脑系统和通信网络系统的订购、机房的准备和设备安装调试等一系统活动。电脑系统实施的基本原则就是：使所购置的电脑系统能够满足MIS的设计要求，并且使之具有一定的扩充余地。当然，所购买的计算机系统还应具有合理的性能价格比。通信网络系统实施，当一个DBAS是基于一个由通信线路相互连接起来的各种设备所组成的计算机网
17、络时，您还需要负责安装各种通信设备，如架设电缆、通讯线路连接等。此外还有网络性能的调试等项工作。2. 程序编码它的主要工作就是根据系统设计所获得的各功能模块说明，编写程序代码。在程序的具体编写过程中，需注意以下二点要求： 可维护性，所编写的程序，应便于今后的程序维护。为此您要注意：在程序中要多加注释，一个程序不编太长，程序的调用层次应当清楚等。 可靠性，编写程序，您应当考虑一些意外情况的处理，如这时用户敲错键如何等。3. 程序和系统调试程序和系统调试的目的就是发现程序和系统中的错误并及时予以纠正。其中： 程序调试的工作内容主要包括：程序的语法检查和程序的处理逻辑检查。在程序处理逻辑检查之前，您
18、需要准备一些测试数据，即正常数据、异常数据和错误数据，以此来考验程序的正确性。 功能调试（简称：分调），它的工作内容就是将一个功能内所有程序按次序串联起来进行测试。这种调试的目的主要是保证内部流程控制关系正确和数据操作内容正确，同时也测试模块的运转效率。 系统联调，它是由系统设计者亲自进行，其工作内容包括：（A）主控制和调度程序调试，调试目的不是验证处理结果的正确性，而且确认控制往来通路和参数传送的正确性，以及发现并解决资源调度中的问题；（B）程序的总调，经过功能模块和控制与调度程序的调试，即可开始整个系统程序的总调，也就是将主控制调度程序和功能模块联结起来，进行调试，确认整个系统的功能符合设
19、计要求。 4. 系统转换、运行及维护它的工作内容主要包括： 系统转换，用新系统取代旧系统通常采用平行转换的方法，即新旧两系统同时运行，对照两者的输出，利用原系统来检测新系统。一般可分两步走，第一步以原系统的作业为正式作业，新系统处理作校核用。第二步以新系统处理为正式作业，原系统作业做校核用。并行处理的时间视业务内容而定，短则2-3个月，长则半年至一年。转换工作不应急于求成，对于较大的系统，可以分步进行转换.不仅是机器的转换，程序的转换，更难的是人工的转换。转换中可能发生各种各样的问题。对此应作详细记录。 系统运行管理及维护，在新系统正式投入运行后，为了使MIS能够长期高效地工作，必须加强对MI
20、S运行的日常管理工作。这其中主要包括：（A）系统运行的日常维护，即数据收集、整理、输入及处理结果的整理和分发；且对系统运行情况进行记录，尤其是要记录意外情况。 程序维护，根据用户对系统使用过程的反馈，对MIS中的程序进行适当地修改。 数据维护，主要是注意对MIS中的数据库，进行定期的备份工作，以防万一。5. 项目管理开发和实现MIS，需要多方面人员的密切配合，如果您希望整个MIS项目能够成功，以下几方面的人材是不可缺少的： 系统工作人员：负责系统分析和设计，他们应当既懂管理业务，又懂计算机； 程序员：负责编写和调试程序； 操作人员：包括上机操作人员和数据录入人员； 硬件人员：负责机器维护和保
21、工作； 项目负责人：他相当于系统发展的总工程师，应当精通管理业务，又熟悉计算机。6. 系统的评价MIS投入运行后，要在平时运行管理工作的基础上，定期地对其运行状况进行集中评价。进行这项工作的目的是通过对新系统运行过程和成效的审查，来检查新系统是否达到了预计目的，是否充分利用了系统内各种资源（包括计算机硬件资源、软件资源和数据资源），系统的管理工作是否完善，以及指出系统改进和扩展的方向是什么等。系统评价的内容包括： 对信息系统的功能评价； 对现有硬件和软件的评价； 对信息系统的应用评价； 对信息系统的经济效益评价。 数据库应用系统示例这是一个用于工厂产品仓库管理的DBAS。这家生产照明灯的企业，
22、每年工业产值在四千万元左右。该厂目前生产的产品如图-1 所示。 系统规划工厂的产品仓库管理组隶属于销售科领导，由七名职工组成，主要负责产品的出入库管理、库存帐务管理和统计报表，并且应当随时向上级部门和领导提供库存查询信息。为了防止超储造成产品积压，同时也为了避免产品库存数量不足而影响市场需求，库存管理组还应经常提供库存报警数据（与储备定额相比较的超储数量或不足数量）。产品入库管理的过程是，各生产车间随时将制造出来的产品连同填写好的入库单（入库小票）一起送至仓库。仓库人员首先进行检验，一是抽验产品的质量是否合格，二是核对产品的实物数量和规格等是否与入库单上的数据相符，当然还要校核入库单上的产品代
23、码。检验合格的产品立即进行产品入库处理，同时登记产品入库流水帐。检验不合格的产品要及时退回车间。图-1 工厂产品一览 产品出库管理的过程是，仓库保管员根据销售科开出的有效产品的出库单（出库小票）及时付货，并判明是零售出库还是成批销售出库，以便及时登记相应的产品出库流水帐。平均看来，仓库每天要核收三十笔入库处理，而各种出库处理约五十笔。每天出入库处理结束后，记帐员就根据入库流水帐和出库流水帐按产品及规格分别进行累计，以便将本日内发生的累计数填入库存台帐。 图-2 有关单据一览如图-2所示，产品入库单如表所示，出库单如表所示，入库流水帐如表所示，出库流水帐如表和表所示，而库存台帐帐页如表所示。产品
24、库存的收发存月报表是根据库存台帐制作出来的。产品库存查询响应是通过翻阅几本帐后实现的。因为只做一个用于产品仓库的管理信息系统，因此只要了解与仓库管理有关的数据和信息交流情况就可以了。 系统分析根据收集到的各种系统输入单、帐页和输出报表等凭证，又通过亲身实践以及向有关业务管理人员的访问调查，系统分析结果如下:1. 详细调查结果(1) 该厂产品库存管理的组织机构如图-3所示。 图-3 组织机构设置图(2) 管理职能调查结果（如图-4所示）： 库长：全面负责仓库的行政与业务管理。 出入库管理组：负责产品的出入库检验、产品的出入库管理、登记出入库帐。 统计分析组：每天根据出入库管理组的出入库帐，统计出
25、各种规格产品当日出入库累计数字，然后登入库存台帐。此外，负责生成产品收发库存月报表，经库长签字后呈上级主管部门。有时还要尽量满足各方面各种查询要求。图-4 管理职能示意图(3) 业务流程分析现行产品库管理系统的业务流程图如图-5所示。(4) 数据流程分析A.现行系统的顶层数据流程图（简称DFD）如图-6所示。对顶层图中的数据流“1，2，3，4”说明如下： 图-6 顶层DFD “1”：车间产品入库单。 “2”：销售科开出的有效零售产品出库单。 “3”：销售科开出的有效批发产品出库单。 “4”：仓库制作的产品库存收发月报表。B. 第一层数据流程图如图-7所示。图-7中的数据流“1，2，3，4”与图
26、-6中的数据流“1，2，3，4”相同。 图-7 第一层DFD C. 第二层数据流程图如图-8所示。图-8中的数据流说明如下： 图-5 业务流程图 “1，2，3，4”：其意义与图-6中的相同。 “5”：产品入库单上的数据。 “6”：零售出库单上的数据。 “7”：批发出库单上的数据。 “8”：入库流水帐上的当日按产品名称、规格分别累计的数据。 “9”：零售出库流水帐上的当日按产品名称、规格分别累计的数据。 “10”：批发出库流水帐上的当日按产品名称、规格分别累计的数据。 “11”：获得的“8，9，10”数据。 “12”：库存台帐上的当月按产品名称、规格分别累计的数据和其它加工处理后的数据。图-8
27、第二层DFD (5) 数据字典A. 数据流字典_数据流名称：产品入库单 标识符 F1数据结构： 01 产品入库单 类型 长度 02 日期（RQ） 字符型 8 02 产品代码（CPDM） 字符型 3 02 产品名称（CPMC） 字符型 18 02 单位代码（DWDM） 字符型 1 02 单位（DW） 字符型 4 02 规格代码（GGDM） 字符型 2 02 规格（GG） 字符型 10 02 入库数量（RKSL） 数值型 6排列方式： 按（入库日期+产品代码）升序排列流量：最大50张/日 平均30张/日来源：生产车间去向：产品入库处理 _ _数据流名称：产品出库单 标识符 F2数据结构： 01 产
28、品入库单 类型 长度 02 日期（RQ） 字符型 8 02 产品代码（CPDM） 字符型 3 02 产品名称（CPMC） 字符型 18 02 单位代码（DWDM） 字符型 1 02 单位（DW） 字符型 4 02 规格代码（GGDM） 字符型 2 02 规格（GG） 字符型 10 02 备注 03 零售出库数量（LSSL）数值型 6 02 批发出库数量（PFSL）数值型 6排列方式： 按（日期+产品代码）升序排列流量：最大70张/日 平均50张/日来源：销售科去向：产品出库处理 _数据流名称：仓库产品收发存月报表 标识符 F3数据结构： 01 收发存月报表 类型 长度 02 日期（BBRQ）
29、字符型 8 02 产品代码（CPDM） 字符型 3 02 产品名称（CPMC） 字符型 18 02 单位代码（DWDM） 字符型 1 02 单位（DW） 字符型 4 02 本月累计入库数量（RKSL）字符型 2 02 本月累计零售数量（LSSL）字符型 10 02 本月累计批发数量（PFSL）数值型 6排列方式： 按日期排列流量：最大：1份/月 平均：1分/月来源：仓库统计分析去向：主管部门 _其它中间过程的数据流描述省略。B. 数据存储字典_存储文件名：产品入库流水帐 标识符 D1数据结构： 01 产品入库帐 类型 长度 02 日期（BBRQ） 字符型 8 02 产品代码（CPDM） 字符型 3 02 产品名称（CPMC） 字符型 18 02 单位代码（DWDM） 字符型 1 02 单位（DW） 字符型 4 02 规格 （GG） 字符型 10 02 入库数量（RKSL） 数值型 6流入的数据流： 产品入库单（F1）流出的数据流：涉及的处理名：入库处理、记库存台帐排列方式：按入库日期升序_
