数据库设计步骤中的需求分析主要包括（）三个方面。

【案例分析一】

以某市城乡土地管理信息数据库的设计和建立为例说明专题地理信息数据库的建设过程，包括数据库建设需求分析、数据库构成、专题数据的组织、数据库的物理设计共四个部分。

[问题]

1.土地专题空间数据主要包括哪些内容?这些数据如何获取?

2.土地信息专题数据库设计要遵照哪些原则?

3.简述建立共享数据库的基本流程。

4.元数据的作用是什么?建立元数据库的基本原则有哪些?

概念结构设计是整个数据库设计的关键，独立于数据库的逻辑结构，独立支持数据库的 DBMS，其目标是产生反映企业组织信息需求的数据库概念结构，即概念模型。目前表达概念设计的工具有多种，其中最著名、最实用的是1976年提出的“E-R模型”。试回答以下问题：

1．E-R模型的基本概念?

2．E-R模型的特点?

3．采用E-R模型进行数据库概念设计的基本步骤?

数据库系统的应用将是非常复杂的系统工程，涉及到软件工程技术和项目管理等各方面的知识，仅就开发数据库系统而言，就需要经历分析、(1)、(2)、运行和(3)等多个过程，而在系统成功安装到客户硬件环境上，还需要进行初始化和人员培训等工作。(2)是一项非常重要的工作，其中包括采购、布置从其他厂商购买的软硬件，还包括自己开发软件系统(模块)及其相关工作，而编码就是自己开发软件过程中的一项工作。

A．需求

B．设计

C．维护

D．计划

试题四（共25分）

阅读以下关于数据库架构设计的叙述，回答问题1至问题3。

某软件公司欲开发一个社交网络系统，该系统能够接收多个不同种类客户端发送的信息，并将这些信息实时显示在每个客户端的页面上供客户阅读。该系统将为数以百万计的用户服务，因此，要求采用的数据库能够支持大量信息存储，能够满足并发读写要求，并要求随着数据规模的扩大，数据库系统要易于进行扩充。关于数据库架构的设计，王工和张工提出了两种模式：王工提出基于传统的关系型数据库模式，通过向上扩展( Scale-up)以满足数据库的可扩展性要求；李工提出利用新兴的NoSQL数据库模式，通过向外扩展( Scale-out)以满足数据库的可扩展性要求。项目组经过讨论，决定采用李工提出的设计方案。

【问题1】（11分）

请指出关系数据库模式和NoSQL模式在并发支持、存储与查询、扩展方式、索引方式和应用领域五个方面各自的特点，结果填入表4-1中(1)～(10)；并针对应用需求，说明项目组选择李工提出的设计方案的原因。

【问题2】（8分）

与传统的关系型数据库相比，NoSQL数据库所支持的典型数据存储类型有哪些？

【问题3】（6分）

在实际应用中，NoSQL数据库存在的问题有哪些？

一个图书借阅管理数据库要求提供下述服务： (1)可随时查书库中现有书籍的品种、数量与存放位置。所有各类书籍均可由书号唯一标识。 (2)可随时查询书库借还情况。包括借书人单位、姓名、借书证号、借书日期和还书日期。 约定：任何人可借多种书，任何一种书可为多个人所借，借书证号具有唯一性。 (3)当需要时，可通过数据库中保存的出版社的电报编号、电话、邮编及地址等信息向有关书籍的出版社增购有关书籍。约定：一个出版社可出版多种书籍，同一本书仅为一个出版社出版，出版社名具有唯一性。 根据以上情况和假设，试作出如下设计： (1)构造满足需求的E-R图。 (2)转换为等价的关系模型结构。

一个图书借阅管理数据库要求提供下面服务：

1)可以随时查询书库中现有书籍的品种、数量与存放位置。所有各类书籍由书号唯一标

识。

2)可以随时查询书籍借还情况。包括借阅人单位、姓名、借书证号、借书日期和还书日

期；并有以下规定：任何人可借多种书，任何一种书可为多个人所借，借书证号具有唯一性。

3)若有需要时，可以通过数据库中保存的出版社的电报编号、电话、邮编及地址等信息向有关书籍的出版社增购有关书籍。并有以下规定：一个出版社可出版多种书籍，同一本书仅为一个出版社出版。出版社名具有唯一性。

根据以上假设，试作出如下设计：

1)构造满足需求的E—R图；转换为等价的关系模型结构，并指出每一个关系模式的关键字；

2)考察各关系模式的规范化程度，使其达到3NF。

阅读以下关于项目工作管理系统的数据库设计说明，根据要求回答问题1～问题4。

[说明]

某软件开发公司，决定结合自身工作的需求开发设计本公司的项目工作管理系统，由郭工程师承担数据库的设计工作。公司项目管理的需求分析如下。

1．组织机构。该公司有多个部门，每个部门有多个职员、多个办公室，每个办公室有一部电话。当部门变更时更换新的部门代码。职员辞职后，若再次被聘用仍使用辞职前的代码。被聘用职员担任某职务，职务用职务代码来标识。职务分为：工程师、高级工程师、经理助理、经理等。职员的工资根据等级区分，共分为S、A、B、C、D 5个等级。一个职务对应某个等级，一个等级对应多个职务。职员月工资等于职员月工作时间(小时)乘以小时工资。职员的人事变动及职位变更(升级、降级)在月初进行。

2．项目管理。项目用项目代码标识，使用过的项目代码不能重复使用。一个部门可承担多个项目，但一个项目仅由一个部门承担。一个项目有一名项目主管和多个职员；一个职员可参加多个项目。项目代码由系统自动生成，一旦项目建立，项目名、部门代码及起始年月日不能再变更。

3．项目的工作管理流程为：项目工作计划输入(初始计划)→工作业绩输入→业绩生成(每月一次)→计划修正(每月一次)。

①项目工作计划输入。项目主管使用如图1-9所示的计划输入界面，输入项目代码、职员代码、职员参加某个项目的月工作时间(计划)。图中空白区域为可输入项。

②工作业绩输入。输入职员每天参加各个项目的工作时间。如图1-10所示为工作业绩输入界面，图中空白区域为可输入项。其中，出勤时间由考勤系统管理，指定项目代码的顺序可以不同，并且一天可以输入多个项目代码，但同一个项目代码不能重复输入。

③业绩生成。月底汇总职员的当月工作业绩，生成月工作业绩表。

④计划修正。项目主管根据项目进度修改以后的工作计划。

郭工程师根据公司的项目需求将数据库关系模式设计如下：

部门(部门代码，部门名，起始年月，终止年月，办公室，办公电话)；

职务(职务代码，职务名)；

等级(等级代码，等级名，年月，小时工资)；

职员(职员代码，职员名，部门代码，职务代码，任职时间)；

项目(项目代码，项目名，部门代码，起始年月日，结束年月日，项目主管)；

工作计划(项目代码，职员代码，年月，工作时间)。

请使用“关系模式标记规则”(见本题附内容，全书同)，给出“部门”、“等级”、“项目”和“工作计划”关系模式的主键和外键。

试题（40）~（45）

张工应邀为一炼钢厂的中心机房设计设备方案。其现状是：机房处于车间附近，车间具有很高的温度，所用设备具有很强的交流电流；控制系统基于计算机网络实现数据传输、存储；约有2000个监测点（通过多台PLC设备实现），每个监测点每2ms取样一次4字节的监测数据，通过网络发送到网络中心，并以文件形式被保存到文件服务器上，所有监测数据需在服务器上保存半年以上；对各种设备的控制信号通过同一网络传输到各监控点上；各种监测数据可在异地通过公用网络同步查看并进行实时分析。张工的方案中，将设备分为了三类：一是服务器类，设计了文件服务器、数据库服务器、控制服务器、监控服务器等四个主要服务器，二是网络设备类，设计了一个路由器、5台千兆交换机等主要设备，三是辅助类，包括UPS、机房监控系统、空调等主要设备，另外计划配置有关软件系统。

文件服务器采用RAID5冗余模式、容量为1TB的硬盘构建，则应配置的硬盘数至少为（40） ，优先采用的结构是 （41） 。

监控服务器负责接收、处理监测数据，其恰当的机型是（42） 。

所配置的监测数据分析软件应具备的最基本功能是（43） 。

交换机最必要的配置是（44） 。

根据上述需求，至少应增加的一台设备是（45） 。

（40）

A. 65

B. 78

C. 86

D. 96

（41）

A. IPSAN

B. FCSAN

C. NAS

D. DAS

（42）

A. 大规模Cluster

B. 小规模Cluster

C. 大规模SMP

D. 小规模SMP

（43）

A. FFT变换

B. 趋势图显示

C. 带通滤波

D. 3D图形

（44）

A. 双电源

B. 光纤模块

C. VLAN功能

D. ACL功能

（45）

A. 防火墙

B. IPS

C.Web服务器

D. FTP服务器

阅读下面关于项目工作管理系统的数据库设计说明，回答问题1至问题3。

【说明】

E软件开发公司，决定开发设计本公司的项目工作管理系统，由王先生承担数据库的设计工作。公司项目管理的需求分析如下：

1．组织机构：E公司有多个部门，每个部门有多个职员、多个办公室，每个办公室有一部电话。当部门变更时更换新的部门代码。职员辞职后，若再次被聘用仍使用辞职前的代码。被聘用职员担任某职务，职务用职务代码来标识。职务分为：工程师、高级工程师、经理助理、经理等。职员的工资根据等级区分，共分为S、A、B、C、D五个等级。一个职务对应某个等级，一个等级对应多个职务。职员月工资等于职员月工作时间(小时)乘以小时工资。职员的人事变动及职位变更(升级、降级)在月初进行。

2．项目管理：项目用项目代码标识，使用过的项目代码不能重复使用。一个部门可承担多个项目，但一个项目仅由一个部门承担。一个项目有一名项目主管和多个职员；—个职员可参加多个项目。项目代码由系统自动生成，一旦项目建立，项目名、部门代码及起始年月日不能再变更。

3．项目的工作管理流程为：项目上作计划输入(初始计划)→工作业绩输入→业绩生成(每月一次)→计划修正(每月一次)。

(1)项目工作计划输入：项目主管使用如图22-14所示计划输入界面，输入项目代码、职员代码、职员参加某个项目的月工作时间(计划)。图中白色部分为可输入项。

(2)工作业绩输入：输入职员每天参加各个项目的工作时间。图22-15为工作业绩输入界面，图中白色部分为可输入项。其中，出勤时间由考勤系统管理，指定项目代码的顺序可以不同，并且一天可以输入多个项目代码，但同—个项目代码不能重复输入。

(3)业绩生成：月底汇总职员的当月工作业绩，生成月工作业绩表。

(4)计划修正：项目主管根据项目进度修改以后的工作计划。

王先生根据公司的项目需求将数据库关系模式设计如图22-16所示。

请使用“关系模式标记规则”，给出部门、等级、项目、工作计划关系模式的主键和外键，以及基本函数依赖集F1、F2、F3和F4。