軟件工程技術在數據庫設計中的應用

郭子豪 李恒清

摘 要：互聯網時代，軟件工程技術被廣泛應用于各個行業領域，并推動其發展。在數據庫設計中應用軟件工程技術，對于提升其應用效果有積極作用。本文對軟件工程技術進行了簡單概述，并分析了它在數據庫設計中的應用價值，重點討論了它在數據庫設計中的具體應用。

關鍵詞：軟件工程技術;數據庫設計;應用

上世紀七十年代，軟件開發已經進入到了軟件工程時代，由此，軟件工程技術逐漸形成。在網絡化、信息化持續發展的今天，軟件開發已經相當普遍，而軟件工程技術也被廣泛應用于各個行業領域，并推動其發展。數據庫設計是軟件開發的重要環節，主要指根據用戶需求，基于具體數據庫管理系統設計數據庫結構并搭建數據庫，它關系到后續的軟件運行與維護。在數據庫設計中應用軟件工程技術，是軟件開發的需要，也是軟件應用效能提升的需要。

一、軟件工程技術概念

目前學界關于軟件工程概念的界定眾說紛紜，IEEE認為，軟件工程是將工程化應用于軟件;FritzBauer認為，軟件工程是基于工程化原則，通過某種手段獲得能有效運行的可靠軟件的系列方法，而其他定義也在強調以工程化方法開發、維護軟件。由此可見，軟件工程技術就是一種研究以工程化方法開發、運行、維護軟件的技術。

二、軟件工程技術在數據庫設計中的應用價值分析

數據庫設計一般經歷這樣的流程：需求分析——結構設計——實施——運行與維護，而在不同的環節中，軟件工程技術有著其特定的價值。需求分析中，主要通過對研究對象的詳細調查收集并分析需求信息，確定信息處理需求與安全完整需求，給相關人員撰寫需求分析報告提供信息支撐。結構設計主要包含三個方面，即概念結構、邏輯結構與物理結構。概念結構設計方面，先從需求分析中找到實體，確認實體屬性與關系，對其進行抽象后形成局部E-R圖，再通過合并各局部E-R圖消除沖突，生成全局E-R圖;邏輯結構設計方面，將全局E-R圖轉化為特定DMBS所支持的數據模型，將E-R圖中的實體及其屬性與聯系用DMBS語言描述出來;物理結構設計方面，設計存儲結構，明確如何建立索引以及具體在何處存放數據，并對結構設計中產生的多種方案進行評價，通過對比給邏輯數據模型選取一個最適宜的物理存儲結構。整個結構設計過程中，基于軟件工程技術的工程化方法可提高結構設計的科學性與合理性。數據庫實施中，根據實際設計于網絡環境中構建數據庫結構，并對其進行測試與試運行，同時監測運行結果，基于此改善數據庫性能，從而使數據庫更加具有適用性。

三、軟件工程技術在數據庫設計中的具體應用

（一）需求分析方面

由于軟件所面向的對象以及用途有明顯差異，實際進行需求分析時，需要對面向對象以及軟件系統用途進行調查與了解，明確實體及其屬性、相互關系。例如，教學管理系統主要面向學校，用于管理學校教學中產生的各種信息，如學生基本信息、專業課程、學院信息、學院專業分布、學生成績等。實體為學生、專業、學院、課程，學生屬性包括學號、姓名、性別、民族、籍貫、受教育經歷、入學日期等，專業屬性包括專業編號、專業名稱、專業類別。相互關系為學生主修專業、選修課程，學院設置專業、開設課程，學生通過專業教育、課程獲得成績。軟件工程技術中，數據庫的主要作用在于為軟件的運行提供數據支撐，并存儲其運行中產生的數據。所以，數據庫應當具有可拓展性。為了防止他人非法獲取軟件信息，數據庫也必須具備安全性。那么需求分析時，要著重考慮數據庫的這兩種必備特性。根據工程化原則，需求分析采用SA方法。從已有的數據庫系統入手，自系統頂層結構進行逐層分析，并用DFD與DD進行描述，從而獲得需求信息。

（二）結構設計方面

1. 概念結構設計

概念結構設計的目標在于獲得數據庫E-R模型圖，先通過需求分析獲得DFD、DD，基于此抽象出局部E-R圖，再通過視圖集成獲得全局E-R圖。根據工程化方法，第一步進行數據抽象，于大量的數據流中選擇可作為E-R圖出發點的層次，確定局部E-R圖的實體及其屬性、相互關系，采用分類、聚合方法劃分實體與屬性。第二步設計局部E-R模型，模型設計原則上保持屬性不可分，確定它和其他實體不存在任何關系。第三步設計全局E-R圖，通過多元集成法或二元集成法將第二步所獲得的所有E-R圖合成為一個圖，消除它們間不必要的冗余。

2.邏輯結構設計

邏輯結構設計的目的在于將全局E-R圖轉化為特定DBMS支持的數據模型，先進行初始關系模型設計，再將關系模式規范化。根據工程化方法，第一步進行實體間關系轉換，對于一個1：1關系，將其轉換為一個獨立關系模式，也可將其與任意一端所對應的關系模式進行合并，一個1：n關系轉換相似。比如教學管理中，班級對應班號、專業、人數，班長對應學號、姓名、專長，將關系“管理”合并到實體“班級”后，班級中加入班長學號這一屬性。對于一個m：n關系，將其轉換為一個關系模式。第二步明確關系模式的函數關系，確定范式級別。第三步運用工程化、規范化的方法將關系模式規范化，并通過合并與分解對模式進行改建。

3.物理結構設計

簡單來說，物理結構設計就是給已經設計好的數據模型選取適用于最佳應用環境的物理結構，先確定物理結構，再對其進行評價。根據工程化方法，第一步設計存儲結構、存取路徑以及存放位置，在存儲結構設計上，深入分析存取時間的長短、存儲空間的大小、維護代價的高低等的影響，存取路徑選擇主要是建立索引，存放位置設計則是根據數據的性質及使用設計數據分開存放的位置。第二步，設計系統配置，重新對數據變量賦值。第三步，評價物理結構，對于實際設計生成的多種方案，從存儲結構設計方面進行權衡與比較，選出最優物理結構。

結語

軟件工程技術在數據庫設計中有較高的應用價值，可應用于數據庫需求分析、結構設計、數據庫實施、運行與維護的設計全過程中。實際應用軟件工程技術時，必須以工程化的方法進行數據庫設計，著重考慮影響設計的多種因素，而不是憑借主觀意向進行設計。對于數據庫技術人員而言，應當充分把握軟件工程技術，做好設計每一環節，切實提升數據庫性能。

參考文獻

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