第2章 数据库需求分析,内容提要,数据库需求分析是数据库系统开发工作的重要基础。本章首先介绍数据库需求分析的概念、原则、步骤以及数据库系统需求分析的方法和工具，然后介绍数据库需求调查、数据字典、信息分类与编码的基本概念和方法，接着介绍数据定义分析、数据操纵分析、数据完整性分析、数据安全性分析、并发处理分析、数据库性能分析的基本概念和方法，最后介绍数据库需求分析的重要工具E-R图的基本概念及其设计方法。,2.1 概述,2.1.1 数据库需求分析的定义 数据库需求分析是从现存系统开始的。现存系统就是现在使用的系统，可能是一个手工系统，也可能是一个计算机系统。通过对现存系统的调查和分析，开发符合用户需求的数据库系统（也称作目标系统）。 作为数据库系统需求分析的一部分，数据库需求分析是数据库需求分析人员在调查现存系统基础上，分析和确认用户的数据需求。数据库需求分析是数据库开发的基础，其工作质量的好坏将直接影响到数据库设计乃至整个数据库系统开发工作的成败,2.1.2 数据库需求分析的内容,2.1.2 数据库需求分析的内容 数据库需求分析的主要内容是数据结构分析、数据定义分析、数据操纵分析、数据完整性分析、数据安全性分析、数据库性能分析、E-R图设计。其中数据结构分析、数据完整性分析、E-R图设计是数据库模式设计的重要基础。,2.1.2 数据库需求分析的内容,1. 数据结构分析 数据结构分析是分析目标系统运行过程中需要的各种数据的结构特征。数据结构包括数据的名称、含义、数据类型、构成等。这些数据有些是业务数据、有些是系统运行管理与维护数据（如运行日志、维护日志）、有些是用户注册数据（如用户名称、用户编号）。数据字典是描述数据结构的常用工具。,2.1.2 数据库需求分析的内容,2. 数据定义分析 在数据库系统中，绝大多数数据库基本表、视图、索引、角色等对象是在目标系统实现或初始化阶段创建的，但也有一些是在目标系统安装或正常运行期间动态创建的。数据定义分析是分析目标系统动态创建、修改和删除基本表、视图、索引、角色等数据对象的需求。 3. 数据操纵分析 数据操纵分析是分析数据库用户关于数据插入、修改、删除、查询、统计和排序等的数据操纵需求。,2.1.2 数据库需求分析的内容,4. 数据完整性分析 数据完整性分析是分析数据之间的各种联系。数据联系常常在数据字典和E-R图中描述。 5. 数据安全性分析 数据安全性分析是分析数据库的各种安全需求。根据这些需求，设计人员才能设计数据库的用户、角色、权限、加密方法等数据库安全保密措施。数据安全性需求可以在数据字典中描述。,2.1.2 数据库需求分析的内容,6. 并发处理分析 并发处理分析是数据库需求分析人员在现存系统调查的基础上，分析数据库的各种并发处理需求，为数据库并发控制设计提供依据。并发处理需求可以在数据字典中描述。 7. 数据库性能分析 数据库性能分析是数据库需求分析人员在现存系统调查的基础上，分析数据库容量、吞吐量、精度、响应时间、存储方式、可靠性、可扩展性、可维护性等数据库性能需求。,2.1.2 数据库需求分析的内容,8. E-R图设计 应用数据结构分析和数据完整性分析等的结果，构造实体集、联系集，用E-R图反映数据间的联系。利用E-R图，设计人员能够很容易地设计基本表。,2.1.3 数据库需求分析的原则,2.1.3 数据库需求分析的原则 1. 制订数据库需求分析计划 数据库需求分析人员首先要制定好工作计划，如何时到何地做何工作，需要用户方何人协助，需要哪些开发人员协助等等。不断检查、调整、及时总结工作成果。 2. 选择适当的数据库需求分析方法 选择一种合适的数据库需求分析方法，如结构化分析方法、原型化分析方法、面向对象分析方法。,2.1.3 数据库需求分析的原则,3. 选择合适的数据库需求分析工具软件 为了提高数据库需求分析的效率，数据库需求分析人员应尽量使用数据库需求分析工具，如美国IBM公司的Rational DOORS、美国Microsoft公司的Visio。 4. 调查现存系统 数据库需求分析人员应该认真收集、整理现存系统中的各种数据，避免遗漏和错误发生。,2.1.3 数据库需求分析的原则,5. 充分与用户沟通 数据库需求分析人员要使用用户能够理解的语言进行沟通，避免使用纯计算机专业语言来提问、解释有关问题。充分尊重用户的意见，尽可能满足用户的需求。对一些不能实现的要求则要耐心解释为什么不能或不应该实现。 6. 理解用户的数据管理内容及目标 数据库需求分析人员只有理解用户的数据管理内容及目标，才能有助于数据库设计人员设计出满足用户需要的目标系统。,2.1.3 数据库需求分析的原则,7. 分析并确认数据库需求 数据需求并不是现存系统数据实际情况的复制，因为现存系统中的数据可能存在描述错误、冗余、不准确、不完整、不一致等现象。数据库需求分析人员应该消除以上不合理现象，必要时通过修改数据结构、合并数据、分解数据等手段，反复权衡，获得准确的数据库需求。 8. 需求变更要立即联系 虽然完全消除数据库需求变更非常困难，但过多的需求变更会给严重影响系统开发进度和质量。因此，减少乃至消除需求变更是数据库需求分析人员的重要任务之一，需求变更的多寡也反映了数据库需求分析工作的质量和水平。,2.1.3 数据库需求分析的原则,在系统开发过程中，需求变更出现得越晚，影响就越大。例如，总体结构已确定但发现要增加新的功能模块就将导致高代价的返工。用户如需变更需求应与开发方及早联系。 9. 提出数据库实施建议和解决方案 通常用户所说的“需求”已经是一种实际可行的实施方案，数据库需求分析人员应尽力从该实施方案中了解真正的数据需求，同时还应找出现存系统数据管理业务不合理之处，以确保目标系统不会无效或低效；在彻底弄清业务领域内的数据后，提出改进方法，增加一些用户没有发现的有价值的数据特性。,2.1.3 数据库需求分析的原则,10. 认真撰写数据库需求规格说明书 数据库需求规格说明书是数据库系统需求分析的一部分，它完整、清晰、准确、易于理解地描述了数据库的各种需求。因此，数据库需求分析人员不仅要有良好的计算机专业知识，还要有良好的目标系统所处理的事务对应领域的专业知识，以及良好的文字表达能力。 在文档中暂时加上“待定”标志是个方法。用该标志可指明哪些是需要进一步讨论、分析或增加信息的地方，有时也可能因为某个特殊需求难以解决或没有人愿意处理它而标注上“待定”。如果用户一时不能准确表达，通常要用原型开发技术。通过原型开发技术，用户可以同开发人员一起反复修改，不断完善需求定义。,2.1.3 数据库需求分析的原则,11. 使用软件复用技术 充分利用现有的数据库需求分析文档，实现文档复用（即重复使用）。数据库需求分析人员如果发现有某个软件的数据库需求与用户描述的需求相近，则可以充分利用之，以缩短数据库需求分析的时间。,2.1.3 数据库需求分析的原则,12. 认真评审数据库需求规格说明书 为了确认数据库需求规格说明书所描述的数据库需求的合理性、完整性、正确性，还必须进行数据库需求评审。 数据库需求评审一般和数据库系统评审一起进行，评审的主要内容是： （1）数据库需求是否和用户的需求一致。 （2）数据库需求是否满足数据库系统的要求，是否存在接口问题。 （2）数据库需求规格说明书的内容是否齐全。 （3）数据库需求规格说明书是否完整、清晰、准确、易于理解地反映了用户数据需求。 （4）所有图表是否合理，解释是否充分。 为了保证数据库需求的评审质量，评审人员应包括数据库需求分析人员、用户、数据库系统设计人员和测试人员、项目负责人。评审结束后，评审负责人应该签名、给出评审意见。,2.1.3 数据库需求分析的原则,此外，如果时间允许，开发人员可以先为目标系统开发一个原型（即目标系统的某种版本）。这样用户就能提供更有价值的反馈信息给开发人员，使他们更好地理解数据库需求；原型不一定是最终目标系统，但开发人员能将其转化、扩充成功能齐全的系统。 13. 修改、完善数据库需求规格说明书 根据评审意见，认真修改数据库需求规格说明书直至用户方和开发方共同批准。共同批准的数据库需求规格说明书是数据库设计、数据库测试和验收的依据。 数据库需求分析的最终目的是获得共同批准的数据库需求规格说明书。,2.1.4 数据库需求分析的步骤,2.1.5 数据库系统需求分析的方法和工具,2.1.5 数据库系统需求分析的方法和工具 1. 需求分析的工具 数据库系统需求分析的工具很多，常用的工具有数据流程图、数据字典、判定表、判定树、结构化自然语言、伪代码、层次方框图、Warnier图、IPO（Input、Process、Output，输入、处理、输出）图、统一建模语言（Unified Modeling Language，UML）等。 数据流程图（Data Flow Diagram，DFD）是数据库系统最重要的需求分析工具之一，它通过图形符号描述数据的输入（来源）、输出（去向）和移动变换过程。DFD的基本图形元素有4个：外部实体、处理、数据流、数据存储，如图2-2所示。,DFD的基本图形符号,需求分析的方法,2. 需求分析的方法 数据库系统需求分析的方法很多，常用的方法有结构化分析方法、原型化分析方法、面向对象分析方法。 结构化分析（Structured Analysis，SA）方法是最著名需求分析方法之一，它通过与DFD结合，遵循自顶向下、逐层分解和结构化、模块化的原则从DFD的顶层（即第0层）开始，逐层、逐幅画出数据库系统的全部DFD。如图2-3所示。,自顶向下，逐层、逐幅画出DFD,图2-3 自顶向下，逐层、逐幅画出DFD,某超市营销管理系统DFD,某超市营销管理系统DFD,2.2 数据库需求调查,数据库需求调查是数据库需求分析人员通过充分调查现存系统，了解现存系统数据的结构特征、使用者及与其他数据库系统的联系等各种数据需求。 2.2.1 数据库需求调查的内容 数据库需求调查的任务是调查现存系统的各种数据，其中一些数据可能是描述组织、部门等实体的，也有一些可能是描述票据、表格、帐本等常规业务数据的，还有一些可能是描述图形、图像、视频、语音等多媒体业务数据的。,数据库需求调查的内容,数据库需求调查的主要内容如下： （1）调查组织、部门等实体 包括了解该组织的部门组成情况、人员岗位职责等。 （2）调查各部门的业务数据 包括了解各个部门和人员输入和使用什么数据、输出什么数据、输出到什么部门、输出结果的格式是什么。 （3）明确目标系统的各种数据需求 在熟悉业务数据的基础上，协助用户明确目标系统的各种数据需求。,2.2.2 数据库需求调查的原则,2.2.2 数据库需求调查的原则 （1）自顶向下全面展开 系统调查工作应先从整个管理机构的工作模式、组织结构、业务流程、信息流程开始调查，从整体到具体，由粗及细，逐步调查。 （2）分析现存系统数据管理存在的问题，研究改进的可能性 （3）采用工程化的工作方法 工程化方法就是制定协同工作计划，注意多人协同工作时的时间衔接、任务衔接，注意需求分析中所用的术语、图例、表格等统一和规范化，以方便群体之间的相互沟通。 （4）全面铺开与重点调查相结合,2.2.3 数据库需求调查的方法,2.2.3 数据库需求调查的方法 （1）跟班作业法 跟班作业法是数据库需求分析人员亲临一线现场，通过从事或者观察组织的业务管理来调查系统的数据需求。该方法通常是在其他数据收集方法碰到困难或者系统的某一部分过于复杂以至于用户很难把他们工作中碰到的困难以及需求解释清楚的时候使用。 （2）文档阅读法 数据库需求分析人员阅读、分析现存系统的开发、运行维护和问题报告等文档是了解现存系统一个快捷方法。,2.2.3 数据库需求调查的方法,（3）网站访问法 各个组织存在的问题有很多相似之处，尤其是相类似的组织。网站访问法是通过访问其他已解决相关问题组织的网站而调查数据库需求的一种方法。如果能够分享到相关信息将会节省大量的时间和精力。 （4）专家介绍法 专家介绍法是请业务熟练的专