第九章 数据库设计

9.1 数据库设计概述

　　  定义: 数据库设计是指利用现有的数据库管理系统,针对具体的应用对象构建合适的数据模式,建立数据库及其应用系统并使之能有效地收集,存储,操作和管理数据,满足企业中各类用户的应用要求.

　　概念:对一个给定的应用的环境,构造(设计)优化的数据库逻辑模式和物理结构,并据此建立数据库及其应用系统,使之能够有效地存储和管理数据,满足各种用户的应用需求.

　　 本质:将数据库与现实世界进行密切的,协调一致的结合的过程

 

　　9.1.1 数据库设计的特点

　　　　1.三分技术,七分管理,十二分基础数据

　　　　2.综合性

　　　　3.结构(数据)设计和行为(处理)设计相结合

9.2 数据库设计的基本步骤

　　1.需求分析阶段

　　　　用到的工具: 数据字典 数据流图

　　2.概念结构设计阶段

　　　　e-r图,系统说明书

　　3.逻辑结构设计阶段

　　　　将e-r图转化为关系表,系统结构表

　　4.物理结构设计阶段

　　　　存储安排,方法选择,存取路径建立,ipo表

　　5.数据库实施阶段

　　　　编写模式,装入数据,数据库试运行

　　6.数据库运行和维护阶段

　　　　性能检测,转储/恢复,数据库重组和重构

9.3 需求分析的步骤

　　1.分析用户活动,产生业务流程图

　　2.确定系统功能,分析数据处理流程,产生数据流图

　　　　数据流图,Data Flow Fiagranm(DFD)

　　　　　　数据流图是从数据传递和加工的角度,以图形的方式来表达系统的逻辑功能

　　　　　　　　4个基本成分:

　　　　　　　　　　数据流(用箭头表示),

　　　　　　　　　　加工或处理(用圆圈表示),

　　　　　　　　　　文件或数据存储(用双线段表示),

　　　　　　　　　　外部实体(数据流的源点和终点,用方框表示)

　　3.分析系统数据,产生数据字典

　　　　数据字典通常包括数据项,数据结构,数据流,数据存储和处理过程等进行详细的说明

　　4.撰写需求说明书

9.4 概念结构设计

　　9.4.1 概念结构用e-r模型表示

　　　　e-r模型是实体-联系方法来描述现实世界的概念模型　　

　　9.4.2 e-r图的3个基本组成和3要素

　　　　(1)3个基本组成

　　　　　　用矩形框表示实体,并在其中写入实体名

　　　　　　用椭圆内写实体属性名

　　　　　　菱形内些联系名

　　　　(2)3个基本要素

　　　　　　实体型

　　　　　　实体的属性

　　　　　　实体型之间的联系　　　　

　　9.4.3两个实体型之间的联系类型

　　　　1. 一对一(1:1)

　　　　2.一对多(1:n)

　　　　3.多对多(m:n)

　　9.4.4概念结构设计的方法和步骤

　　　　1.自顶向下方法

　　　　2.自底向上方法

　　　　3.逐步扩张方法

　　　　4.混合策略方法

　　9.4.5概念结构设计的步骤

　　　　1.抽象数据并设计局部视图

　　　　2.将局部视图合并成全局的概念结构

　　9.4.6数据抽象的方法

　　　　1.分类(classification)

　　　　2.概括(generalization)

　　　　3.聚合(aggregation)

　　9.4.7 局部e-r图设计步骤

　　　　1.选择局部应用

　　　　2.逐一设计分E-R图

　　9.4.8 全局e-r图设计

　　　　1.确定公共实体类型

　　　　2.局部e-r模型的合并

　　　　3.消除冲突

　　　　　　有哪些冲突?

　　　　　　　　1.属性冲突

　　　　　　　　2.命名冲突

　　　　　　　　3.结构冲突

　　9.4.9 优化全局e-r图

　　　　1.实体的合并

　　　　2.冗余属性的消除

　　　　3.冗余联系的消除　　　　　　

9.5 逻辑结构设计

　　9.5.1 设计逻辑结构三步骤　　

　　　　(1)将概念结构转化为一般关系,网状,层次模型

　　　　(2)将转化来的关系,网状,层次模型向特定DBMS支持下的数据模型转换

　　　　(3)对数据模型进行优化

　　9.5.2 e-r图向关系模型的转换的步骤

　　　　1.实体转换

　　　　2.联系的转换

　　　　例:将如下的e-r图转化为关系模型

　　　　方法1:

　　　　　　实体转换:学生(学号,姓名),校园卡(卡号,余额)

　　　　　　联系(办卡)转换:办卡(学号,卡号,办卡日期)

　　　　方法2:(与任意一端对应的关系模型合并):

　　　　　　学生(学号,姓名,卡号,办卡日期)或者校园卡(卡号,余额,学号,办卡日期)

`　　　　总结:

　　　　　　方法1是将e-r图转换为3张关系表

　　　　　　方法2是将e-r图转化成了1张关系表

　　　　例子:将操作员和读者的e-r图转化为关系模型

 

　　　　　　　方法1:

　　　　　　　　实体转化:

　　　　　　　　读者(读者编号,读者姓名,性别,年龄,注册日期,电话号码)

　　　　　　　　操作员(操作员编号,用户名,密码,性别,年龄,身份证号)

　　　　　　　　联系(管理)转化:管理(读者编号,操作员编号)　　

　　　　　方法2(联系与读者实体一端合并):

　　　　　　　　操作员(操作员编号,用户名,密码,性别,年龄,身份证号)

　　　　　　　　读者(读者编号,读者姓名,性别,性别,年龄,注册日期,带你换号码,操作员编号)

　　　　例子:m:n联系转换

　　　　方法:

　　　　　　实体转化:

　　　　　　　　 读者(读者编号,读者姓名,性别,年龄,电话号码,注册日期)

　　　　　　　　 图书(图书编号,图书名称,图书类别,作者,出版社,图书价格)

　　　　　　联系(借阅)转化:

　　　　　　　　图书借阅(读者编号,图书编号,借阅日期,归还日期,罚款)　　

　　9.5.3 数据模型的优化

　　　　1. 增加冗余属性

　　　　2.增加派生属性

　　　　3.重建关系

　　　　4.分割关系

9.6 数据库的物理设计

　　(1)确定数据库的物理结构.这在关系型数据库中主要指数据的存储方法和存储结构

　　(2)对所设计的物理结构进行评价,评价的重点是系统的时间和空间效率

　　通常关系数据库物理设计的内容主要包括以下两个方面

　　　　1.确定数据的存取方法

　　　　2.确定数据库的物理存储结构

　　9.6.1 确定数据库的物理结构

　　　　　1.关系模式存取方法的设计

　　　　　　(1)索引存取方法的设计

　　　　　　(2)聚簇存取方法的设计

　　　　　　(3)hash存取方法的设计

　　　　　2.数据存储位置的设计

　　　　　　为了提高系统性能,设计人员应该根据应用情况的易变部分,稳定部分,经常存取部分和存取频率较低部分分开存放.

　　　　　3.系统配置的设计

　　9.6.2 评价物理结构

　　　　1.查询和响应时间

　　　　2.更新事务的开销

　　　　3.生成报告的开销

　　　　4.主存储空间的开销

　　　　5.辅助存储空间的开销

9.7 数据库的实施

　　9.7.1 数据的载入和应用程序的调试

　　9.7.2 数据库的试运行

　　　　当一小部分数据输入数据库后,就可以开始对数据库系统进行来拟合调试,这称为数据库的试运行.

　　　　需要强调两点:

　　　　　　(1)由于数据入库工作量实在太大,费时,费力,所以应分期分批地组织数据入库.先输入小批量数据共调试用,等检测合格后再大批量输入数据,逐步增加数据量,逐步完成运行评价

　　　　　　(2)在数据试运行阶段,系统还不稳定,所以硬件,软件故障随时都可能发生.因此,相关人员应该先调试郧西dbms的恢复功能,做好数据库的转储和恢复工作

9.8 数据库的运行与维护

　　1.数据库的备份和恢复

　　2.数据库的安全性,完整性控制

　　3.监督,分析和改进数据库的性能

　　4.数据库的重组织和重构造