1.4 数据库开发与维护

根据数据库应用系统的结构和行为特性，其开发可分为数据库设计和应用程序开发两个主要方面。按照规范设计法，数据库设计分为需求分析、概念设计、逻辑设计和物理设计4个阶段。结合应用程序开发和系统运行维护，整个过程可分为以下6个阶段。

1.需求分析阶段

需求分析是数据库应用系统开发的起点，主要任务是调查、收集与分析用户在数据处理中的数据需求、功能需求、完整性和安全性需求，经过反复修改和用户的确认，最终形成需求分析报告。需求分析的基本方法将在第2章简单介绍。

2.概念设计阶段

该阶段根据需求分析的结果，使用某种建模方法将客观事物及其联系抽象为实体及其属性、实体间的联系以及对信息的制约条件的概念模型。所建立的概念模型独立于计算机与各种DBMS产品，以一种抽象形式表示出来。数据库概念设计的基本方法将在第2章介绍。

3.逻辑设计阶段

该阶段将概念设计得到的概念模型转换成具体的DBMS产品支持的逻辑模型（如关系模型），建立数据库的整体逻辑结构（数据库的模式），并对数据进行规范化和优化处理。数据库逻辑设计的基本方法将在第3章介绍。

4.物理设计阶段

该阶段根据DBMS的特点和处理的需要，对逻辑设计阶段得到的关系模型进行物理存储并设计。使用DBMS提供的DDL在数据库服务器上创建数据库（DATABASE），并建立数据库的物理模型（数据库的内模式）。在所创建的数据库中创建基本表（TABLE）等数据库对象，以在物理上实现数据库的模式结构。数据库物理设计的基本方法将在第5章和第6章详细介绍。

5.应用开发阶段

该阶段根据数据处理的功能需求，使用DBMS提供的DML对所创建的数据库进行修改（插入、删除数据行以及更新数据）与检索（查询）操作；使用DBMS提供的DDL在基本表（TABLE）的基础上创建视图（VIEW），建立数据库的局部逻辑结构（数据库的外模式）。数据库的数据操作、数据查询、视图的应用与SQL程序设计的基本方法将在第6～10章重点介绍。

在数据库应用系统开发的过程中，通常是将DBMS提供的SQL嵌入程序设计语言中，按照软件项目开发流程编制与调试应用程序，组织数据入库并进行试运行。有关内容本书将不做介绍。

6.运行维护阶段

数据库应用系统经过试运行调试完成后即可投入正式运行。数据库应用系统在运行过程中还必须不断地进行评价、调整与优化。

数据库的日常维护工作主要由数据库管理员来完成，可以使用DBMS提供的DCL进行数据库的转储和恢复，数据库的安全性、完整性控制，数据库性能监视、分析和改进，以及数据库的重构。数据库的安全性管理和数据库的恢复与传输将在第11章和第12章介绍。

在数据库应用系统的实际开发过程中，各个阶段的划分并没有明确界限，设计步骤也不是完全按顺序从第一步进行到最后一步的。在任何阶段及在进入下一阶段前一般都有一步或几步的回溯。在测试过程中解决出现的问题时可能要求修改设计，用户还可能会提出一些需求来修改需求报告等。

本章简述了数据处理的发展阶段（人工管理、文件系统、数据库）；介绍了数据库系统的主要构成（DB、DBMS、DDT、DBAS和User），其中重点阐述了DB的三级模式结构和DBMS的主要功能；简单介绍了设计数据库所需的数据模型的应用层次（概念模型、逻辑模型、物理模型）、组成要素（数据结构、数据操作、数据完整性约束）以及结构分类（层次模型、网状模型、关系模型），简单列出了数据库开发与维护过程的主要步骤。通过学习，读者可以全面了解数据库应用系统开发与维护的主要技术，为后续的学习打下良好的基础。