软件工程技术在数据库设计中的应用

郭子豪 李恒清

摘 要：互联网时代，软件工程技术被广泛应用于各个行业领域，并推动其发展。在数据库设计中应用软件工程技术，对于提升其应用效果有积极作用。本文对软件工程技术进行了简单概述，并分析了它在数据库设计中的应用价值，重点讨论了它在数据库设计中的具体应用。

关键词：软件工程技术;数据库设计;应用

上世纪七十年代，软件开发已经进入到了软件工程时代，由此，软件工程技术逐渐形成。在网络化、信息化持续发展的今天，软件开发已经相当普遍，而软件工程技术也被广泛应用于各个行业领域，并推动其发展。数据库设计是软件开发的重要环节，主要指根据用户需求，基于具体数据库管理系统设计数据库结构并搭建数据库，它关系到后续的软件运行与维护。在数据库设计中应用软件工程技术，是软件开发的需要，也是软件应用效能提升的需要。

一、软件工程技术概念

目前学界关于软件工程概念的界定众说纷纭，IEEE认为，软件工程是将工程化应用于软件;FritzBauer认为，软件工程是基于工程化原则，通过某种手段获得能有效运行的可靠软件的系列方法，而其他定义也在强调以工程化方法开发、维护软件。由此可见，软件工程技术就是一种研究以工程化方法开发、运行、维护软件的技术。

二、软件工程技术在数据库设计中的应用价值分析

数据库设计一般经历这样的流程：需求分析——结构设计——实施——运行与维护，而在不同的环节中，软件工程技术有着其特定的价值。需求分析中，主要通过对研究对象的详细调查收集并分析需求信息，确定信息处理需求与安全完整需求，给相关人员撰写需求分析报告提供信息支撑。结构设计主要包含三个方面，即概念结构、逻辑结构与物理结构。概念结构设计方面，先从需求分析中找到实体，确认实体属性与关系，对其进行抽象后形成局部E-R图，再通过合并各局部E-R图消除冲突，生成全局E-R图;逻辑结构设计方面，将全局E-R图转化为特定DMBS所支持的数据模型，将E-R图中的实体及其属性与联系用DMBS语言描述出来;物理結构设计方面，设计存储结构，明确如何建立索引以及具体在何处存放数据，并对结构设计中产生的多种方案进行评价，通过对比给逻辑数据模型选取一个最适宜的物理存储结构。整个结构设计过程中，基于软件工程技术的工程化方法可提高结构设计的科学性与合理性。数据库实施中，根据实际设计于网络环境中构建数据库结构，并对其进行测试与试运行，同时监测运行结果，基于此改善数据库性能，从而使数据库更加具有适用性。

三、软件工程技术在数据库设计中的具体应用

（一）需求分析方面

由于软件所面向的对象以及用途有明显差异，实际进行需求分析时，需要对面向对象以及软件系统用途进行调查与了解，明确实体及其属性、相互关系。例如，教学管理系统主要面向学校，用于管理学校教学中产生的各种信息，如学生基本信息、专业课程、学院信息、学院专业分布、学生成绩等。实体为学生、专业、学院、课程，学生属性包括学号、姓名、性别、民族、籍贯、受教育经历、入学日期等，专业属性包括专业编号、专业名称、专业类别。相互关系为学生主修专业、选修课程，学院设置专业、开设课程，学生通过专业教育、课程获得成绩。软件工程技术中，数据库的主要作用在于为软件的运行提供数据支撑，并存储其运行中产生的数据。所以，数据库应当具有可拓展性。为了防止他人非法获取软件信息，数据库也必须具备安全性。那么需求分析时，要着重考虑数据库的这两种必备特性。根据工程化原则，需求分析采用SA方法。从已有的数据库系统入手，自系统顶层结构进行逐层分析，并用DFD与DD进行描述，从而获得需求信息。

（二）结构设计方面

1. 概念结构设计

概念结构设计的目标在于获得数据库E-R模型图，先通过需求分析获得DFD、DD，基于此抽象出局部E-R图，再通过视图集成获得全局E-R图。根据工程化方法，第一步进行数据抽象，于大量的数据流中选择可作为E-R图出发点的层次，确定局部E-R图的实体及其属性、相互关系，采用分类、聚合方法划分实体与属性。第二步设计局部E-R模型，模型设计原则上保持属性不可分，确定它和其他实体不存在任何关系。第三步设计全局E-R图，通过多元集成法或二元集成法将第二步所获得的所有E-R图合成为一个图，消除它们间不必要的冗余。

2.逻辑结构设计

逻辑结构设计的目的在于将全局E-R图转化为特定DBMS支持的数据模型，先进行初始关系模型设计，再将关系模式规范化。根据工程化方法，第一步进行实体间关系转换，对于一个1：1关系，将其转换为一个独立关系模式，也可将其与任意一端所对应的关系模式进行合并，一个1：n关系转换相似。比如教学管理中，班级对应班号、专业、人数，班长对应学号、姓名、专长，将关系“管理”合并到实体“班级”后，班级中加入班长学号这一属性。对于一个m：n关系，将其转换为一个关系模式。第二步明确关系模式的函数关系，确定范式级别。第三步运用工程化、规范化的方法将关系模式规范化，并通过合并与分解对模式进行改建。

3.物理结构设计

简单来说，物理结构设计就是给已经设计好的数据模型选取适用于最佳应用环境的物理结构，先确定物理结构，再对其进行评价。根据工程化方法，第一步设计存储结构、存取路径以及存放位置，在存储结构设计上，深入分析存取时间的长短、存储空间的大小、维护代价的高低等的影响，存取路径选择主要是建立索引，存放位置设计则是根据数据的性质及使用设计数据分开存放的位置。第二步，设计系统配置，重新对数据变量赋值。第三步，评价物理结构，对于实际设计生成的多种方案，从存储结构设计方面进行权衡与比较，选出最优物理结构。

结语

软件工程技术在数据库设计中有较高的应用价值，可应用于数据库需求分析、结构设计、数据库实施、运行与维护的设计全过程中。实际应用软件工程技术时，必须以工程化的方法进行数据库设计，着重考虑影响设计的多种因素，而不是凭借主观意向进行设计。对于数据库技术人员而言，应当充分把握软件工程技术，做好设计每一环节，切实提升数据库性能。

参考文献

[1]郑宪秋. 软件工程技术在数据库设计中的重要性及应用[J].电子技术与软件工程， 2019（07）：173.

[2]佘华杰.软件工程技术在数据库设计中的价值及实践[J].科技风， 2018（35）：105.