§3 系统详细设计

《信息系统开发与管理》课程组

§3 系统详细设计

系统平台设计代码设计对话（人机界面）设计输入 /输出设计数据库设计模块内部的算法设计（处理流程设计）


一系统平台设计

信息系统的平台设计包括计算机处理方式、软

硬件选择、网络系统的设计、数据库管理系统的

选择等。


(1) 计算机处理方式

根据系统功能、业务处理的特点、性能 /价格比等因素，选择批处理、联机实时处理、联机成批处理、分布式处理等方式，也可以混合使用各种方式。


(2) 软硬件选择

根据系统需求和资源约束进行软、硬件的选择：

硬件选择：选择技术上成熟可靠的系列机型；处理速度快；数据存储容量大；具有良好的兼容性与可扩充性、可维护性；有良好的性能 /价格比；售后服务与技术服务好；操作方便；在一定时间内保持一定先进性的硬件。

软件选择：操作系统、数据库管理系统、开发语言、开发工具、应用软件包等软件的选择。如 Oracle Server 、 Microsoft SQL Server 、 Visual FoxPro 等。


(3) 网络系统的设计

计算机网络系统的设计主要包括中小型主机方案与微机网络方案的选取、网络拓扑结构、互连结构及通信介质的选型、网络计算模式、网络操作系统及网络协议等的选择。

网络计算模式原来一般采用客户机 /服务器 (C/S) 模式，但随着 Internet 技术的发展和广泛应用， IS 的网络计算模式开始更多的采用浏览器 /Web 服务器 / 数据库服务器 (B/W/D) 模式。


系统的平台设计结果：

提交如下材料

硬件网络结构图；

服务器：硬件、软件选型；

工作站：硬件、软件选型；

硬件配置清单等表格。


X 公司是服务于客户与航空公司、轮船公司之间的国内货运代理公司，其服务的内容是为客户代办托运、报关手续。建立 X 公司管理信息系统的目的是缩短货运周期，提高服务质量和增强竞争力量。1、网络建设需求(1) 提供信息通道。 X 公司网络信息系统连接该公司在全国的 28 个城市的分公司和办事处，要求提供通信通畅，无断点、无瓶颈的信息通道。(2) 提供 Internet 信息服务。在总公司 /北京分公司设一主出口，与因特网联网。在 Internet 上，建立公司的 WWW 主页，提供 E－ mail 、 Telnet 、 FTP 、 WWW 等信息服务功能。

案例 : X 公司的网络系统设计


(3) 提供智能化电子邮件功能。能使网上用户通过电子邮件相互访问，并能够通过总部的 Internet电子邮件网关与国外进行电子邮件通信。

(4) 提供全局命名服务功能。全网统一的名字服务系统可方便网络管理与使用。

(5) 提供信息安全功能。在企业网范围内提供信息的安全保密功能，不仅能控制用户对网络和文件访问，还能对网上的所有资源提供保护，对非法入侵者进行防范和跟踪。


2 、网络系统设计

系统设计的出发点是为用户提供一个既切合实际又具有扩展升级能力的方案，使用户能够获得最大的经济效益。在设计中遵循了以下原则：

A. 切实可行：符合当今通信技术的发展现状，能够利用所有成熟的通讯手段灵活地构造网络系统。

B.开放性：遵循主流的接口规范和协议标准，不基于特定机型、操作系统或厂家的体系结构，从而保证将来系统扩展与升级以及与其它系统互联的方便可行，避免 "今天的投资成为明天的浪费 "。

案例 : X 公司的网络系统设计(续 )


C. 整体优化：不片面追求单机、子系统的高性能，而是以保证子系统有较高的整体性能为目的，整个系统在用户界面上应是一个透明的完整体。

D.技术先进：所选的技术与设备应是成熟的，先进实用，稳定可靠。

E.设计周密：操作系统及网络结构应充分考虑到将来联网的要求。


案例 : X 公司的网络系统设计(续 )

3 、 X公司企业网系统

由局域网系统、区域网系统、广域网系统三个层次组成。

(1) 广域网系统①总部是整个广域网系统的信息枢纽，设有全网络系统的主数据库，被所有分公司、代理和办事处访问与共享。总部与 CHINAPAC ， Internet ，PSTN等都有直接的连接。在总部设有通往 Internet 的出口。

②大多数分公司与总公司连接，各分公司之间的连接都通过 CHINAPAC进行，一些较为重要的分公司与总部通过 DDN数字专线连接。

③在总部设有网络管理工作站，通过中心一套基于 PC 的网管软件，对整个企业网中所有的路由器进行管理和性能监控，从而提高网络的可维护性与可靠性。


(2)区域网系统

由于 X公司的某些分公司其下属的多个业务部门往往不在一个建筑物内，而是分布在一个城市的不同地区，所以需要进行区域网建设。这些业务部门有的组建规模不同的局域网，通过分组交换网或 DDN 专线互联；有的小营业点，采用单台 PC拨号上网的方式与分公司通信。


(3)局域网系统

根据 X公司各分公司规模的不同，其局域网的建设方案分为 A、B、 C、 D四种。

A 类： A 类局域网采用交换式局域体系结构，具有局域网网管功能和较强的广域网连结能力。选用交换式集成器 3COM LinkSwitch2200作为局域网的枢纽。选用 3COM 的　 LinkBuilder FMS Management Module 实现网络管理功能。选用 Cisco 公司的中档路由器 Cisco4500作为广域网的接入设备。

B类： B类方案采用传统的共享式以太网结构。选用可堆叠式的集线器作为网络连接设备，使网络易于扩展，保护现有投资。选用 Cisco2501作为广域网的接入设备。比较大的分公司采用这种方案。


C类： C类方案在局域网构成上与 B类方案相似。其广域接入设备采用更低档的 Cisco路由器 Cisco1005。采用这种方案的主要是那些本地需建小型局网的分公司。

D类： D类方案采用单机形式，无局域网设备，无路由器。通过 PC 计算机上的串口资源或广域网卡与其他分公司进行数据交换。业务规模较小的分公司和一些办事处采用 D类方案。


二代码设计

代码，是用来代表事物名称、属性、状态等的符号和记号。以简短的符号形式代替了具体的文字说明。

代码设计的任务 :设计出一套供信息系统开发和运行所需的代码（编码）系统。


( 一 ) 代码的作用

便于录入节省存储空间，提高处理速度便于计算机识别和处理提高数据标准化程度提高处理精度


(二 ) 代码系统具有的特点

1) 唯一性：每个代码都仅代表唯一的实体或属性；

2) 通用性：表示采用已有的国家标准通用化码（标准化）；

3) 可扩充性：当增加新的实体或属性时，直接利用原代码扩充，而不需要变动代码系统；

4) 简洁性：如果代码太长会影响所占存贮空间，输入输出速度，以及输入时的出错率，应尽量减短；

5) 系统性：代码要有规律，逻辑性强，即便于计算机处理，也便于识别，记忆和人工处理的使用；

6) 可修改性：当系统条件发生变化时，代码应容易进行修改。


(三 ) 代码的分类

1. 顺序代码：用连续数字代表编码对象：如：张平的职工号为 0001；李立为 0002 等优点：简单，易追加；缺点：可识别性差，无逻辑性。


2. 区间代码：代码分为组，每组具有一定的含义，如某大学的学生代码 * * * * * * ，前两位代表年级编号 ( 大分类 ) ，中间两位代表专业及班级编号 ( 中分类 ) ，后两位代表学生在班上的编号 ( 小分类 ) 。优点：分类明确，每层之间有严格的隶属关系，容量大；缺点：位数多。


例：我国公民身份证代码的含义

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

所在省市

所在地区

所在县区年月日

出生日期户口所归属的派出所性别：男为奇数

女为偶数

校验码

优点：是分类基准明确，码中的数字 ( 或字母 ) 与位置都代表一定的意义，因而检索、分类或排序都很方便。缺点：有时会造成代码过长。


3. 字母代码：用具有特定意义的字母代表某一类项目。如：“ TV”：电视，“ CM”厘米优点：可用汉字拼音或英语联想帮助记忆；缺点：位数多，处理不便，易产生重复。

4. 组合代码：用上述编码组合而成。按位编码和顺序码组合：学号 01164015按字母码和数字码组合：汽车号闽 C-10002


(四 ) 代码的校验

校验：

为了保证关键代码输入的准确性、减少输入错误，有意识地在编码设计的基础上，通过事先规定的某种数学方法，计算出校验码，附加在编码之后，作为编码的一部分。输入时与代码一起输入，此时计算机会用同种数学方法，输入代码进行数学计算，并与所输入的代码进行比较，以校验是否正确，并发现错误。


1．将代码 (Ci) 各位乘以权因子 (Pi) ，求出各位的积 :C1P1，C2P2 ， ...CnPn2．求出加权和 : S=C1P1+C2P2+...+CnPn3．以称为模的常数 M 除和，求出余数 R即

R=S mod M4．把模 M 减去余数 R 作为校验位 , J=M-R (当 J为 10、 11、 12…时，其校验位码为 A、 B、 C…； )

确定校验位的方法


校验码例子

原代码 1238，权因子为质数法，模 M=10 ，以 J=M-R 为校验码，设计出其校验码。

2. S=11+14+15+24=64

原编码： 1 2 3 8

权因子： 11 7 5 3

11 14 15 24

1.3. R= S MOD M

=64 MOD 10

=4

4. J= M-R=10-4=6

原代码加校验码： 1 2 3 8 6


思考

原代码 1 2 3 4 5，权因子为 2 的位数法： 2，4， 6， 8， 10，模 M=11 ，以 J = M-R 为校验码，写出校验码的设计过程。


三对话设计

这里讲的对话是指人通过屏幕、键盘等设备与计算机进行信息交换，控制系统运行，也称为屏幕设计或界面设计。

1 对话设计的原则： “用户友好”

对话界面要美观、醒目；

提示要清楚、简单，不能有二义性；

要便于操作和学习，有帮助功能；

能及时反馈错误信息等。


2 实现用户友好的三个要点 :

树立用户第一的观点；

实现界面友好的工作必须融于系统开发的全过程；

采用软件开发技术改善界面友好性。


3 对话设计的基本类型

菜单：用菜单方式使整个界面清晰，简洁；

图像：在用户界面中，加入丰富多彩的画面能够更形象地为用户提供有用的信息，达到可视化的目的；

对话框：在系统必要时，显示于屏幕上的一个矩形区域内的图形和正文信息，通过对话框实现用户和系统之间的联系；

窗口：通过窗口显示观察其工作领域全部或一部分内容，并可对所显示的内容进行各种系统预先规定好的正文和图形操作。


下拉式菜单、瀑布式菜单

瀑布式菜单

弹出式菜单

图标式菜单


四输入 /输出设计

输入 / 输出设计的标准应尽量减少汉字的输入。屏幕显示应尽量直观、逼真。输入数据时应尽量采用选择的方式。有较强的检错和容错能力。具有一定的数据恢复能力。具有完善的帮助系统。界面风格应当尽量向标准化靠近。


( 一 ) 输出设计

用户所需的信息、报表都要由系统输出完成。

输出设计工作主要包括：

确定输出方式；

确定输出的类型与内容；

进行输出格式的设计。


1 输出方式的选择

输出方式应根据输出信息的要求，信息量的大小、输出设备的限制等条件来决定。一般有：

显示输出

打印输出

图形输出


2 输出的类型与内容

输出类型的确定输出有外部输出和内部输出之分，内部输出是指一个处理过程（或子系统）向另一个处理过程（或子系统）的输出；外部输出是指向计算机系统外的输出，如有关报表等。

输出设备与介质的选择输出设备有打印机、磁带机、磁盘机、光盘机等，输出介质有打印纸、磁带、磁盘等。

输出内容的设计输出内容的设计包括输出内容的项目名称、项目数据的类型、长度、精度、格式设计、输出方式等。


3 输出格式设计的注意点

1) 报告应注明名称、标题、日期、图号；

2) 尽量将相类似的项目归纳在一起；

3) 尽量将位数相同的项目归纳在一起；

4) 当一行打印的位数有多余时，项目与项目之间的空格可以加大，使布局合理、醒目；

5) 决定数据位数时，要考虑编辑结果的最大数（包括货币符号、逗号所占的位数）；

6) 字符从左对齐，空格和数字从右对齐；

7) 注意“ 0”和空格的含义；

8) “合计”要醒目；

9) 打印时，应把已代码化的名称复原，以求一目了然；


(二 ) 输入设计

输出信息的正确性很大程度取决于输入信息的正确性和及时性。因此，必须科学地进行输入设计，使之正确地、及时地、方便地收集信息、录入信息。输入设计工作主要包括：

输入数据的分析与内容的确定输入方式及设备的选择输入数据的格式设计输入数据的检验方法


1 输入设计的原则

在保证处理需求的前提下尽量减少输入量，输入过程尽量简单方便（如减少汉字输入、使用条形码扫描输入），输入界面友好，在输入数据时要采取有效措施，减少输入错误。


2 输入方式

键盘输入

OCR或 OMR输入

媒体化后成批输入

联机输入


3 输入设计的步骤

1) 分析与确定输入数据的内容

根据处理要求来确定，包括确定输入数据项的名称、数据类型、位数和精度、数值范围及输入处理方式。

2) 确定数据的输入方式数据输入的类型有外部输入 (如键盘输入、扫描仪、磁盘导入等 )和计算机输入 (网络传送数据等 )，输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、光电阅读器、光笔、磁盘、磁带、网络传输等。


3) 设计输入数据的记录格式

输入格式要尽量与原始单据格式类似，屏幕界面要友好，数据输入格式有录入式、选择式（如：单选、列表选择）等，屏幕格式有简列式、表格式、窗口编辑方式等。

4) 对输入数据的正确性检验设计常用的检验的方法有 : 重复录入校验、视觉校验（如代码输入时，屏幕立即显示出代码的相关信息以方便校验）、数据类型格式范围校验、分批数据汇总校验、加检验位校验、平衡校验等。


五数据库设计

数据库概述

数据库设计步骤

概念设计方法

逻辑设计方法


( 一 ) 数据库概述


1 数据库系统

数据处理：

指对各种数据进行收集、存储、加工和传播的一系列活动的总和。

数据管理

指的是对数据的进行分类、组织、编码、存储、检索和维护等，它是数据处理的中心问题。

随着计算机软硬件技术的发展，经历了从手工管理到文件系统、数据库系统等阶段


1) 相关术语数据库 DB长期储存在计算机内的、有组织的、可共享的数据的集合由 DBMS 统一管理，多用户共享

数据库管理系统 DBMS系统软件，对数据库进行统一管理和控制

数据库系统带有数据库的整个计算机系统，包括硬件、软件、数据、人员


2) 数据库的发展数据库系统是在文件系统的基础上发展起来的。早期的数据处理系统是由大量的文件构成的。这些文件的数

据面向应用，一个文件对应一个或几个应用程序，数据冗余度大；不便于多用户共享；对数据的维护也非常困难；而且要修改数据时，要多处去改动，容易造成数据的不一致性；文件不便扩充；不能表述复杂的数据模型。随着数据量增大，共享性要求高，再加上软磁盘的问世，传统文件系统已不能适应要求，因此产生了数据库。


3) 数据库的主要特征数据的共享数据结构化

数据反映了客观事物间的本质联系，而不是着眼于面向某个应用，是有结构的数据。这是数据库系统的主要特征之一，与文件系统的根本差别。

数据的独立性最小的冗余度数据的安全性数据的完整性并发控制


现实世界信息世界数据世界

个体：一个实际存在且可识别的事物

实体：具体描述的客观事物

记录

总体：同一类个体的集合；

实体集：具有相同性质的实体

文件

特征项：个体的特征；

属性：实体的属性

数据项

标识特征项：

能够标识的特征项；

标识属性：能够唯一表示实体的属性

关键字

2 现实世界、信息世界和数据世界的关系


加工转换

实体集

实体相关属性集合

数据库

记录相关属性集合

客观事物

事物相关属性集合

认识选择描述

现实世界信息世界 ( 概念模型 )

数据世界 ( 数据结构模

型 ) 认识、抽象关系 1( 属性 1 ，

属性 2 ，… ) ；

关系 2(…) ； …

转换


3 概念模型

概念模型即实体 - 关系模型，其具有三种基本成份 : 实体、关系 ( 联系 ) 和属性。用 E-R 图来表示。


1) 基本概念实体 (Entity) ：

客观存在并可相互区分的事物叫实体。如学生张三、工人李四、计算机系、数据库概论。

属性 (Attribute) ：实体所具有的某一特性。一个实体可以由若干个属性来刻画。例如，学生可由学号、姓名、年龄、系、年级等组成。

域 (Domain) ：属性的取值范围。例如，性别的域为（男、女），月份的域为１到１２的整数。


1) 基本概念 ( 续 )实体型 (Entity Type) ：

实体名与其属性名集合共同构成实体型。例，学生（学号、姓名、年龄、性别、系、年级）。注意实体型与实体（值）之间的区别，后者是前者的一个特例。如 (9808100，王平， 21，男，计算机系， 2)是一个实体。

实体集 (Entity Set) ：同型实体的集合称为实体集。如全体学生。


1) 基本概念 ( 续 )联系 (Relationship) ：

实体之间的相互关联。如学生与老师间的授课关系，学生与学生间有班长关系。联系有一对一、一对多、多对多三种不同类型。联系也可以有属性，如学生与课程之间有选课联系，每个选课联系都有一个成绩作为其属性。同类联系的集合称为联系集。

元或度（ Degree ）：参与联系的实体集的个数称为联系的元。如学生选修课程是二元联系，供应商向工程供应零件则是三元联系。


1) 基本概念 ( 续 )码 (Key) ：

能唯一标识实体的属性或属性组称作候选码。从所有候选码中选定一个用来区别同一实体集中的不同实体，称作主码。一个实体集中任意两个实体在主码上的取值不能相同。如学号是学生实体的码。通讯录（姓名，邮编，地址，电话， Email ， BP ）


2) E-R图矩形框

实体菱形框

联系椭圆形框

实体和联系的属性直线相互联系的实体之间以直线连接，并标注联系类型


码在 E-R图中的表示

表示要点：实体集属性中作为主码的一部分的属性用下划线来标明。

学生课程选修

学号姓名系别课程名先修课主讲老师

n m


实体间的不同联系

系主任

负责

系

1

1

班级

包含

学生

1

N

产品

组成

零件

M

N

一对一联系一对多联系多对多联系


4 数据模型

数据模型：对客观事物以及它们之间的联系的数据组织；它描述了数据库中记录间关系的数据结构方式。一般理解为数据结构模型。数据模型有三种

层次模型网状模型关系模型


1) 层次模型

用树形结构表示实体类型及实体间联系

有且仅有一个结点无双亲 (树根 )

其它结点有且仅有一个双亲 (1:1,1:n 无法表示 m:n 联系 )

系

教研室学生

教师


2) 网状模型

用有向图（网络）结构表示实体类型及实体间联系有一个以上的结点无双亲 ( 可以多根 );至少有一个结点有多于一个的双亲 ;两个结点之间可以有两种或多种联系 (n:m) 。

学生宿舍

教研室

学生

系

教师


3) 关系模型

用数据的二维表格来描述实体与实体间的联系。表中每一项须是基本项 (初等项 ); 表中每一列必须有相同的数据类型 ; 每一列须有段名，且同一表格中段名不重复 ; 表中不能有相同的行 (即不能有相同的记录 ); 行列的顺序均不影响表中信息的内容。

学号姓名成绩等级备注

00001 王一 86 良好侨生

00002 丁二 92 优秀

00003 张三 67 及格


利用关系数据库描述一对一关系

系主任编号主任名称职称系名地址

EB01 章教授财务系经院3楼 EB08 王副教授工管系经院5楼 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …


利用关系数据库描述一对多关系

班级名称学生姓名学生性别学生来源

经81 张三男北京

经81 李四女山西

经81 王五男河北

经81 赵六男河南 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …


利用关系数据库描述多对多关系

工序名称加工设备零件名称零件编号零件数量铸造变速箱轴 023-12 40

铸造 130底盘 4-34-3 10

粗车 616车床变速箱轴 023-12 40

粗车 616车床 30螺拴 1-23 50

精车数控车床变速箱轴 023-12 40… … … … … … … … … … … … … … … … … … … …… … … … … … … … … … … … … … … … … … … …… … … … … … … … … … … … … … … … … … … …


4) 三种数据模型的比较


(二 ) 数据库设计的步骤

1 数据需求分析

在系统分析时画出 DFD DD 的所有条目提供实体分析对象以及实体之间的联系。

2 概念模型设计

用概念模型将用户的数据要求明确地表达出来。用 E-R图表示。


3 逻辑结构设计

将概念模型（ E-R模型）转换为与选用的数据库管理系统所支持的数据模型相符的逻辑数据模型。


4 物理设计

对数据库在物理设备存贮和存贮方法上的设计。包括：

确定数据的存储结构

存取路径的选择和调整

确定数据存放位置

确定存储空间分配

确定数据的安全性


(三 ) 概念设计方法

设计步骤 :

1．划分和确定实体

DFD 和 DD 中的数据存储、数据结构可作为确定实体时考虑的对象

2．划分和确定关系 3．确定属性 4．画出 E-R模型


(四 ) 逻辑设计方法

1 将概念模型 (即 E-R模型 )转换为与选用的数据库管理系统所支持的数据模型相符的初始的逻辑数据模型。

2 对数据模型进行下列几步的改进：

· 规范化；

· 适应ＤＢＭＳ限制条件的修改

· 对性能、存储空间等的优化


1 转换策略

在 E-R模型中有实体和联系两类元素，用关系模型中的二维表来表示。具体来说有以下五种情况：

1) 一个实体用一个二维表来表示，实体的所有属性就是表的属性，实体的码就是表的码。 2) 一个 m:n 联系用一个二维表来表示，与该联系相连的各实体的码以及联系本身的属性均成为此表的属性。而表的码为联系相连的各实体的码的组合。


例如 :

学生

选修

课程

学号姓名籍贯

课程号课程名

成绩

m

n

学生 ( 学号，姓名，籍贯 )

课程 ( 课程号，课程名 )

选修 ( 学号，课程号，成绩 )


3) 一个 1:n 联系可以转换为一个独立的二维表，与该联系相连的各实体的码以及联系本身的属性均成为此表的属性。而表的码为联系相连的 n端实体的码。另一种方法是并入 n端实体，即在 n端实体的表中增加 1端实体的码。后一种方法较好。


例如 :

学生

属于

班级

学号姓名籍贯

班级号班级名

1

n

学生 ( 学号，姓名，籍贯，班级号 )

班级 ( 班级号，班级名 )

外码


4) 一个 1:1联系可以转换为一个独立的二维表，与该联系相连的各实体的码以及联系本身的属性均成为此表的属性。每个实体的码均是该表的码。另一种方法是并入任一端实体，即在该端实体的表中增加另一端实体的码和联系本身的属性。后一种方法较好。


例如 :

班主任

负责

班级

职工号姓名性别

班级号班级名

1

1

班主任 ( 职工号，姓名，性别，班级号 )

班级 ( 班级号，班级名 )

外码

或，班级 ( 班级号，班级名，职工号 )


5) 对三个以上实体间的多元联系，以及同一实体集的实体间的自联联系，根据相同的转换规则，按联系的不同类型进行相应的转换。


例如 :

讲授

课程

课程号课程名

m

n

课程 ( 课程号，课程名 )

教师

职工号姓名性别

教材

书号书名

p

教材 ( 书号，书名 )

教师 ( 职工号，姓名，性别 )

讲授 ( 课程号，书号，职工号 )


思考

n

零件

编号名称规格

转化成几个二维表？每个二维表的属性由什么组成？

装配m


n

零件

编号名称规格

装配m 装配 ( 零件号，子件号 )

零件 ( 编号，名称，规格 )


（五）逻辑结构的规范化

规范化是关系数据库设计的重要理论。借助规范化方法来设计数据存储的结构，并力求简化数据存储的数据结构，提高数据的可修改性、完整性和一致性。

规范化：以关系模型为背景，以关系理论为基础，在一个关系模型的数据结构中，没有出现重复的数据主项即为规范化。


关系数据库规范化

所有非平坦数据结构分解为二维表方式并指定关键字——第一范式

当关键字不止一个属性时，必须确保每个非关键字属性完全函数依赖于整个关键字——第二范式

所有非关键字属性彼此独立——第三范式


(1) 规范化形式

第一范式

如果在一个数据结构中没有重复出现的数据项或空白值数据项，就称该数据结构是规范的。任何满足规范化要求的数据结构都称为第一规范形式，记为 1NF 。


例：不规范转为规范

职工号姓名性别出生日期简历

工作日期

工作单位职务.

.

.

.

.

.

.

.

.

不规范

转换

职工号姓名性别出生日期工作日期工作单位职务

职工基本情况

职工简明表

关键字：职工号


如果一个规范化的数据结构的所有非关键字数据项完全函数依赖于它的整个关键字，则称该数据结构是第二范式的，记为 2NF 。

转化为第二范式的方法是：对于若干个关键字由若干个数据项组成的数据结构，必须确保所有的非关键字数据元素依赖于整个关键字。即去掉部分依赖关系，把它分解成若干个都是 2NF 的数据结构。

第二范式


部分依赖：假设 ABC 分别是同一个数据结构 R中的三个元素或分别是 R中若干个数据元素的集合。 C依赖于 AB 的子集，则称 C 部分依赖于 AB 。否则，称为 C完全依赖于 AB 。

AB->C ， A->C 则 AB->C

例如，

（学号，课程号） ->成绩

（学号，课程号） -> 姓名

p

p

f


例：第一范式转为第二范式材料供应商库存的关系如下：

材料编号

材料名称

规格

供应商名称

供应商地址

价格

库存量

库存占用资金

关键字：材料编号 + 供应商名称

材料名称、规格、供应商地址不完全依赖于关键字，不是 2NF


例：第一范式转为第二范式

分解成三个 2NF 的数据结构

材料编号 *

供应商名称 *

价格

库存量

库存占用资金

材料编号*

材料名称

规格

供应商名称 *

供应商地址

1. 材料库存

2. 材料库存

3. 供应商


如果一个数据结构中任何一个非关键字数据项都不传递依赖于它的关键字，则称该数据结构是第三范式的，记为 3NF 。

传递依赖：假设 ABC 分别是同一个数据结构 R中的三个元素或分别是 R中若干个数据元素的集合，如果 C依赖 B ，而 B依赖于 A，那么 C自然依赖于 A，即称 C传递依赖 A。

A->B ， B->C 则 A->(传递 )C

去掉传递依赖关系，就是 3NF 。

第三范式


例：第二范式转为第三范式

因为价格与库存量、库存占用资金都是非关键字，但库存量依赖于价格和库存占用资金，所以非 3NF.

上例转为第三范式：去掉多余的“库存占用资金”，而在程序中加以解决即可。

材料编号 *

供应商名称 *

价格

库存量

材料编号*

材料名称

规格

供应商名称 *

供应商地址

1. 材料库存

2. 材料库存

3. 供应商


(2) 数据结构规范化设计的步骤非规范化的数据（有重复的数据）

1NF （没有重复的数据）

2NF （所有的非关键字均完全依赖于整个关键字）

3NF （所有的非关键字均完全依赖于整个关键字，且只依赖于整个关键字）

把所有非规范化的数据结构分解成若干个二维表形式的数据结构，并指定一个或若干个关键字

若关键字由不止一个元素组成，必须保证所有的非关键字数据元素依赖于整个关键字，否则去掉部分依赖关系。

检查所有非关键字数据元素是否彼此独立，如果不是，去掉传递依赖关系，通过去除冗余的数据元素，构成都是 3NF 的数据结构。


六处理流程设计

在进行处理流程设计时，设计者面临两方面的问题：一个是决定实现每个模块的算法；另一个是如何精确地表达这些算法。前一个问题涉及到所开发项目的具体要求和每个模块的具体功能，因而不能一概而论。后一个问题需要给出适当的算法表达形式，或者说应该选择某种表达工具来描述处理流程。


IPO 图问题分析图（ PAD ）控制流程图 (FC)过程设计语言（ PDL ）

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处理过程设计的工具

用 SD 方法，可以完成系统总体模块结构的设计，而每一个模块完成的具体操作，则在处理过程设计中完成。处理过程设计是系统设计的最后一步，也是最详细的涉及到具体的业务处理过程的一步，是下一步编程实现系统的基础。所用到的设计工具有：


IPO 图由 IBM 公司提出。主要是用来配合层次化模块结构图详细说明每个模块内部功能的一种工具。

IPO 图的设计因人和具体情况而异，但都必须包括输入（ I ）、输出（ O ）、处理（ P ）以及与之相应的数据库或文件、在总体结构中的位置等信息。

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IPO图（ INPUT--PROCESS--OUTPUT）


开始

循环 .T.

显示系统功能

功能选择

工作结束销售业务采购业务选择错误会计业务

退出

0 1 2 3 其他

Y

N

处理过程说明

局部数据元素：注释：

输入：功能代码 0,1,2,3

上层调用模块：无可调用的下层模块：销售、采购、会计模块

输出：

系统：材料供应商 MIS 设计人：张涛模块：主控日期： 2003.3

IPO 图

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流程图（ FC--FLOW CHART ）又称框图，是经常使用的程序细节描述工具。

框图的特点：清晰易懂，便于初学者掌握。框图中的箭头若使用不当，会使框图非常难懂，而且无法进行保护。

框图的三种基本成分

处理步骤判断控制流

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P1

P2

顺序

P1

P2

选择

C P

循环

C

与结构化程序设计中的三种基本程序结构相对应。

由日本日立公司二村良彦等人于 1979年提出，是一种支持结构化程序设计的图形工具。它仅有三种基本成分。

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问题分析图（ PROBLEM ANALYSIS DIAGRAM ）


问题分析图的独到之处在于：以问题分析图为基础，按照一个机械的变换规则就可编写出计算机程序。该规则称为“走树” (Tree Walk) ：顺着问题分析图所呈的树形结构移动，依次将遇到的 PAD基本成分变换成相应的程序结构。

问题分析图有着逻辑结构清晰、图形标准化及与人们所熟悉的控制流程图比较相似等优点，更重要的是它引导设计人员使用结构化程序设计方法，从而提高了程序的质量。

同时，由于“走树”规则可直接产生程序，故有利于软件生产的自动化。

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过程设计语言的外层语法描述结构，采用了一般编程语言类似的确定的关键字（如 IF--THEN--ELSE， WHILE--DO等），内层语法描述操作，可以采用任意的自然语句（英语或汉语）。

过程设计语言的特点：同自然语言（英语）很接近，易于理解；易于被计算机处理并存贮；可以从它自动产生程序；不如图形描述直观，英语使用的准确性要求较高。

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过程设计语言（ PROCESS DESING LANGUAGE）


系统设计报告

1、系统总体结构图 (SC 图 )

2 、系统设备配置图

3、系统编码方案 (编码和检验方式 )

5、数据库结构图

4、输入 /输出及界面设计方案

6、系统模块处理流程设计说明


三、系统设计

1．系统硬、软件配置

(1) 系统处理方式

百货商店业务管理信息系统采用分布式处理。采购、销售、会计三个部门各配置一台微机，三台微机联成网络，相互通信。采购、销售、会计三个部门各自独立地进行业务处理，各部门之间的数据通信由网络完成。

实例解析—百货商店业务管理信息系统


（ 2 ）系统硬件配置

<1> 三台微机（包括主机、显示器及磁盘驱动器）。

<2>打印机。

<3>适配器、电缆等其它网络配件。

（ 3）软件配置

<1> 多用户操作系统。

<2> 数据库系统。

<3 > 其它应用软件。


2．系统功能结构图与控制结构图百货商店业务管理信息系统共分成销售、采购、会计三个子系统，其功能模块结构如图所示。

图百货商店业务管理信息系统功能模块结构


在上图中，通过输入功能模块得到订单、顾客细节、库存细节信息，然后进行销售处理。在销售业务处理中，首先对订单、顾客细节进行编辑，并反馈出编辑后的订单，然后对编辑过的订单再进行检验核对并且加载分类标志。订单、顾客细节、库存细节经过编辑、检验核对后进行分类处理。根据订单加载的分类标志，将订单划分为不可供处理（反馈出缺货单）和不合格订单，对于可供货的订单，要根据货名和数量修改库存，根据顾客细节、货名和数量建销售记录，并为顾客开发货票。


图采购子系统控制结构


图会计子系统控制结构


3．系统的 IPO 图

系统的 IPO 图 ( 主控模块 )


系统的 IPO( 一 )


系统的 IPO(二 )


系统的 IPO(三 )


系统的 IPO(四 )


系统的 IPO(五 )


4．系统程序结构框图

根据销售子系统控制框图、采购子系统控制结构图和会计子系统控制结构图分别画出系统各模块的 IPO 图。为了更具体和直观，也可以再进一步画出程序结构控制框图（通常称作框图），百货商店业务管理信息系统的销售业务程序结构框图如图 14 所示，采购业务程序结构框图如图 15 所示，会计业务程序结构框图如图 16所示，它们分别根据其系统控制结构框图和 IPO 图画出。


图 14 销售业务流程图


图 15 会计业务流程图


图 16 采购业务流程图

§3 系统详细设计

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