第七章 数据库设计

目标：
通过构造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，为用户和各种应用提供一个信息基础设施和高效率的运行环境。

一、特点

三分技术，七分管理，十二分数据，将数据库结构设计和数据处理设计结合起来。

二、设计方法

手工与经验相结合方法

规范设计法

新奥尔良法

分为若干阶段和步骤

基于E-R模型的设计方法

概念设计广泛设计。

3NF设计方法

逻辑阶段很有效的方法

ODL方法

面向对象的数据库设计方法。

三、数据库设计基本步骤

需求分析

独立于任何数据库管理系统

数据字典：{

数据项：不可分割的最小单位；

数据结构：数据之间的组合关系（由若干数据项、数据结构组成）；

数据流：数据结构在系统内传输的路径；

处理过程：数据结构停留或保存的地方；

数据存储：用判定表或判定书描述；

}

数据字典是元数据，不是数据本身，在需求分析阶段建立。

概念结构设计

独立于任何数据库管理系统

形成一个独立于具体DBMS的概念模型，是各种数据模型的共同基础。

方法

1）自顶向下：先定义全局概念结构，再逐步细化。

2）自底向上：先定义局部概念结构，在进行集成。

3）逐步扩张：先定义核心概念结构，在向外扩充。

4）混合策略：先用自顶向下设计全局，在由自底向上设计各局部结构。

数据抽象

从实际的人、物、事和概念中抽取共同特性，抓住本质，忽略非本质。

抽象方法：

分类（is member of）

聚集（is part of）

概括（is subset of）

局部视图设计（E-R图）重要

准则：

1）属性必须是不可分的数据项，不能再由另一些属性组成。

2）属性不等你与其他实体有联系，联系只发生在实体之间。

如：

从局部视图出发来逐个设计、

视图的集成

方法：

1）多个E-R图一次集成：当局部视图比较简单时。

2）逐步集成：一次集成两个E-R图。

最后合并，修改并重构，消除冲突和冗余。

冲突类型：
1）属性域冲突（类型、取值范围不同）

2）属性取值单位冲突

3）同名异义

4）异名同义

5）结构冲突：同一对象在不同应用中具有不同的抽象，同一实体在不同分E-R图中包含的属性个数和属性排列次序不完全相同，实体联系在不同局部视图中呈现不同的类型。

分E-R图------》初步E-R图-------》基本E-R图

消除冗余的方法：

逻辑结构设计

将概念结构转为DBMS支持的数据模型。

步骤：

1）将概念结构转为关系、层次、网状模型；

2）将上面的相关模型转为DBMS支持的数据模型；

3）对模型优化。

E-R图向关系模型的转换

内容：将实体、实体的属性和实体之间的联系转为关系模式。

联系方式：1:1联系，1:n联系，m:n联系。

数据模型的优化

方法：

1）确定数据依赖

2）消除冗余联系

3）确定所属范式

4）分析需求要求

5）分解关系模式

水平分解：
将关系的元组分成若干子集合，每个子集合为一个子关系，来提高系统的效率。

垂直分解：

将关系模式的属性分为若干子集合，形成若干子关系模式。

设计用户子模式

1）起符合用户习惯的别名；

2）针对不同级别的用户定义不同的视图，提高系统的安全性；

3）简化用户对系统的使用。

物理结构设计

为逻辑数据模型选一个最适合应用环境的物理结构，主要是存取方法和存储结构。

评价的重点是时间和空间。

设计的内容和方法

为关系模式选择存取方法（存取路径）、设计物理存储结构。

关系模式存取方法

1）索引存取方法

在查询多、聚集函数多、经常连接的属性建立索引，但会产生额外开销。

2）聚簇

将属性上具有相同的元组集中存放在连续的物理块中，能够提高查询效率和节省空间，但开销也相当大。在经常进行连接操作的关系、经常出现在相等比较的条件中、属性值的重复率很高时可以建立聚簇。

3）HASH存取

等值连接或相等比较选择条件中，关系大小可预知而且不变可用HASH存取。

数据库实施

建立数据库、调试应用程序、组织数据入库、进行试运行。

数据库运行和维护

后期评价、调整和修改。

四、数据库设计过程的各级模式

概念阶段--概念模式

逻辑设计--逻辑模式

物理设计--内模式