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假设含n个记录的文件内容为｛R1，R2，…，Rn｝，其相应的关键字为｛k1，k2，…，kn｝。经过排序确定一种排列｛Rj1，Rj2，…，Rjn｝，使得它们的关键字满足如下递增（或递减）关系：kj1≤kj2≤…≤kjn（或kj1≥kj2≥…≥kjn）。
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数据库设计的主要任务是在DBMS的支持下，按照应用的要求，为某一部门或组织设计一个结构合理、使用方便、效率较高的数据库及其应用系统。其中主要的研究方向是数据库设计方法学和设计工具，包括数据库设计方法、设计工具和设计理论的研究，数据模型和数据建模的研究，计算机辅助数据库设计方法及其软件系统的研究，数据库设计规范和标准的研究等。
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在确定了数据库设计的策略以后，就需要相应的设计方法和步骤。多年来，人们提出了多种数据库设计方法，多种设计准则和规范。但考虑数据库和应用系统开发全过程，将数据库设计分为如下6个阶段：
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（1）用户需求分析。数据库设计人员采用一定的辅助工具对应用对象的功能、性能、限制等要求所进行的科学分析。
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（2）概念结构设计。概念结构设计是对信息分析和定义，如视图模型化、视图分析和汇总，对应用对象精确地抽象、概括而形成的独立于计算机系统的企业信息模型。描述概念模型的较理想的工具是E-R图。
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（3）逻辑结构设计。将抽象的概念模型转化为与选用的DBMS产品所支持的数据模型相符合的逻辑模型，它是物理结构设计的基础。包括模式初始设计、子模式设计、应用程序设计、模式评价以及模式求精。
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（4）物理结构设计。逻辑模型在计算机中的具体实现方案。
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（5）数据库实施阶段。数据库设计人员根据逻辑设计和物理设计阶段的结果建立数据库，编制与调试应用程序，组织数据入库，并进行试运行。
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（6）数据库运行和维护阶段。数据库应用系统经过试运行即可投入运行，但该阶段需要不断地对系统进行评价、调整与修改。
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数据库设计一般应包括数据库的结构设计和行为设计两部分内容。数据库的结构设计是指系统整体逻辑模式与子模式的设计，是对数据的分析设计；数据库的行为设计是指施加在数据库上的动态操作（应用程序集）的设计，是对应用系统功能的分析设计。
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数据库行为设计与一般软件工程的系统设计，产生模块化程序的过程是一致的，并且从学科划分的范畴来看，它更偏重于软件设计。在系统分析中，过早地将“数据分析”和“功能分析”进行分离是不明智的，因为数据需求分析是建立在功能分析上的，只有通过功能分析，才能产生系统数据流图与数据字典，然后再通过数据分析去划分实体与属性等，最后才能进入结构设计。
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需求分析是软件生存周期中相当重要的一个阶段。由于开发人员熟悉计算机但不熟悉应用领域的业务，用户熟悉应用领域的业务但不熟悉计算机，因此对于同一个问题，开发人员和用户之间可能存在认识上的差异。在需求分析阶段，通过开发人员与用户之间的广泛交流，不断澄清一些模糊的概念，最终形成一个完整的、清晰的、一致的需求说明。可以说，需求分析的好坏将直接影响到所开发的软件的成败。
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需求分析主要是确定待开发软件的功能、性能、数据和界面等要求。具体来说，可有以下五个方面：
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（1）确定软件系统的综合要求。主要包括系统界面要求、系统的功能要求、系统的性能要求、系统的安全和保密性要求、系统的可靠性要求、系统的运行要求、异常处理要求和将来可能提出的要求。其中，系统界面要求是指描述软件系统的外部特性，即系统从外部输入哪些数据，系统向外部输出哪些数据；系统的功能要求是要列出软件系统必须完成的所有功能；系统的性能要求是指系统对响应时间、吞吐量、处理时间、对主存和外存的限制等方面的要求；系统的运行要求是指对硬件、支撑软件和数据通信接口等方面的要求；异常处理要求通常是指在运行过程中出现异常情况时应采取的行动以及希望显示的信息，例如临时性或永久性的资源故障，不合法或超出范围的输入数据、非法操作和数组越界等异常情况的处理要求；将来可能提出的要求主要是为将来可能的扩充和修改做准备。
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（2）分析软件系统的数据要求。包括基本数据元素、数据元素之间的逻辑关系、数据量和峰值等。常用的数据描述方法是实体-关系模型（E-R模型）。
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（3）导出系统的逻辑模型。在结构化分析方法中可用数据流图来描述；在面向对象分析方法中可用类模型来描述。
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（4）修正项目开发计划。在明确了用户的真正需求后，可以更准确地估算软件的成本和进度，从而修正项目开发计划。
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（5）如有必要，可开发一个原型系统。对一些需求不够明确的软件，可以先开发一个原型系统，以验证用户的需求。
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在此需要强调的是，需求分析阶段主要解决“做什么”的问题，而“怎么做”则是由设计阶段来完成。
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软件需求就是系统必须完成的事以及必须具备的品质。软件需求包括功能需求、非功能需求和设计约束三方面的内容。
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（1）功能需求：所开发的软件必须具备什么样的功能。
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（2）非功能需求：是指产品必须具备的属性或品质，如可靠性、性能、响应时间、容错性和扩展性等。
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（3）设计约束：也称为限制条件、补充规约，这通常是对解决方案的一些约束说明。
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概念结构设计的主要特点有：能真实地反映现实世界，包括事物和相互之间的联系，能满足用户对数据的处理要求，是对现实世界的一个真实模型；易于理解；易于更改；易于向关系、网状、层次等各种数据模型转换。
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概念结构设计的基本方法有自顶向下、自底向上、逐步扩张、混合策略。
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（1）数据的抽象。对象之间两种基本联系是聚集和概括。
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（2）依赖关系。一个实体的存在必须以另一个实体的存在为前提。通常将前者称为弱实体，用双线框表示，用指向弱实体的箭头表明依赖关系。
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多媒体课件的结构规定了教学软件中各部分教学内容的相互关系及呈现的形式，它反映了教学软件的主要框架及其教学功能，多媒体课件的系统结构大多采用非线性的超媒体结构，在此基础上形成了以下四种组织结构方式。
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①线性结构：学生顺序地接收信息，从当前帧到下一帧，是一个事先设置好的序列。
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②树状结构：学生沿着一个树状分支展开学习活动，该树状结构按教学内容的自然逻辑形成。
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③网状结构：多媒体课件的网状结构是超文本结构，学生可在内容单元之间自由航行，没有预设路径的约束。
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④复合结构：学生可以在一定范围内自由地航行，但同时受主流信息的线性引导和分层逻辑组织的影响。
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逻辑结构设计的目的是把概念设计阶段的基本E-R图转换成与选用的具体机器上的DBMS所支持的数据模型相符合的逻辑结构（包括数据库模式和外模式）。逻辑设计有以下3个步骤。
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（1）将概念模型（E-R图）转换为一般的关系、网状或层次模型。
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（2）将关系、网状或层次模型向特定的DBMS支持下的数据模型转换。
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数据库（DataBase，DB）是指长期存储在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和存储，具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共享。
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对于给定的基本数据模型选取一个最适合应用环境的物理结构的过程，称为物理结构设计。对于一个给定的逻辑数据模式选取一个最适合应用环境的物理结构的过程，称为数据库的物理结构设计。
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