《數(shù)據(jù)庫應(yīng)用技術(shù)項(xiàng)目化教程》第一章預(yù)備知識(shí) 數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識(shí)

第一章數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握E-R圖設(shè)計(jì)過程；關(guān)系數(shù)據(jù)庫的規(guī)范化；數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)步驟。13了解數(shù)據(jù)庫的相關(guān)概念；數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)的發(fā)展。2熟悉數(shù)據(jù)模型的概念和常見的數(shù)據(jù)模型。掌握了解熟悉數(shù)據(jù)庫基本概念1.1常見的數(shù)據(jù)庫1.21.3數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)的發(fā)展目錄數(shù)據(jù)模型1.4常見的數(shù)據(jù)模型1.51.6關(guān)系數(shù)據(jù)庫的規(guī)范化1.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)目錄信息是現(xiàn)實(shí)世界事物的存在方式或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的反映，它通過符號(hào)、信號(hào)等具體形式表現(xiàn)出來。1.1數(shù)據(jù)庫基本概念數(shù)據(jù)(Data)狹義：數(shù)值數(shù)據(jù)描述事物的符號(hào)記錄廣義：數(shù)字、文字、聲音、圖形等大量、海量數(shù)據(jù)庫(DataBase)數(shù)據(jù)集合針對(duì)明確的應(yīng)用目標(biāo)而設(shè)計(jì)共享性和易擴(kuò)充性保證了整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的一致性特性數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）一種操縱和管理數(shù)據(jù)庫的大型軟件，用于建立、使用和維護(hù)數(shù)據(jù)庫集中了各種應(yīng)用的數(shù)據(jù)與客觀事物的狀態(tài)保持一致（張三豐，男，1990.9，河南，信息工程系，2017）1.1數(shù)據(jù)庫基本概念數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)DataBaseSystem(DBS)引入了數(shù)據(jù)庫后的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件軟件數(shù)據(jù)庫人員1.1數(shù)據(jù)庫基本概念1.2常見的數(shù)據(jù)庫-數(shù)據(jù)不能長(zhǎng)期保存，用完就刪除。-數(shù)據(jù)的管理由應(yīng)用程序完成。-數(shù)據(jù)面向應(yīng)用不能共享。-數(shù)據(jù)不獨(dú)立。數(shù)據(jù)集1數(shù)據(jù)集2數(shù)據(jù)集n應(yīng)用程序1應(yīng)用程序2應(yīng)用程序n

1.3.1人工管理階段1.3數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展-數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)期保存。-由文件系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)。-數(shù)據(jù)共享率低，冗余程度高。-數(shù)據(jù)獨(dú)立性差。文件1文件2文件n應(yīng)用程序1應(yīng)用程序2應(yīng)用程序n文件管理系統(tǒng)1.3.2文件系統(tǒng)階段1.3數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展-數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化。-數(shù)據(jù)共享性高、冗余少且易擴(kuò)充。-數(shù)據(jù)獨(dú)立性高。-數(shù)據(jù)由DBMS統(tǒng)一管理和控制。應(yīng)用程序1應(yīng)用程序2應(yīng)用程序n數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫1.3.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段1.3數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展模型(Model)

1.4.1數(shù)據(jù)模型的概念1.4數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型（DataModel）它是數(shù)據(jù)特征的抽象。數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心與基礎(chǔ)，它從抽象層次上描述了系統(tǒng)的靜態(tài)特征、動(dòng)態(tài)行為和約束條件，為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的信息表示與操作提供了一個(gè)抽象的框架。1.4.1數(shù)據(jù)模型的概念1.4數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1數(shù)據(jù)操作2數(shù)據(jù)的約束條件31.4.1數(shù)據(jù)模型的概念1.4數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):主要描述數(shù)據(jù)的類型、內(nèi)容、性質(zhì)以及數(shù)據(jù)間的聯(lián)系等，是對(duì)系統(tǒng)靜態(tài)特征的描述。1.4.1數(shù)據(jù)模型的概念1.4數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)操作:主要描述在相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上的操作類型和操作方式，是對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特征的描述。1.4.1數(shù)據(jù)模型的概念1.4數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)的約束條件：主要描述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)數(shù)據(jù)間的語法、詞義聯(lián)系、他們之間的制約和依存關(guān)系，以及數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)變化的規(guī)則，以保證數(shù)據(jù)的正確、有效和相容。1.4.1數(shù)據(jù)模型的概念1.4數(shù)據(jù)模型（1）概念模型：也稱為信息模型，是一種面向用戶、面向客觀世界的模型，主要用來描述世界的概念化結(jié)構(gòu)。概念模型是現(xiàn)實(shí)世界到信息世界的第一次抽象，用于信息世界的建模，是數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)人員的有利工具，也是數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)人員與用戶之間交流的語言。（2）數(shù)據(jù)模型：它直接面向數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)，是現(xiàn)實(shí)世界的第二次抽象。它是按計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的觀點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)建模，主要用于DBMS的實(shí)現(xiàn)。目前最常用的數(shù)據(jù)模型主要包括層次模型、網(wǎng)狀模型和關(guān)系模型。1.4.2數(shù)據(jù)模型分類1.4數(shù)據(jù)模型課程部門老師學(xué)生選課部門與職工的關(guān)系河南省鄭州市1.4.3概念模型的表示方法（1）實(shí)體(Entity)：是指客觀世界中存在并且可以相互區(qū)分的事物。實(shí)體1.4數(shù)據(jù)模型（2）屬性(Attribute)：是指實(shí)體的所具有的某一特性職工號(hào)姓名

性別年齡學(xué)歷部門1.4數(shù)據(jù)模型1.4.3概念模型的表示方法（3）碼(Key)：是指唯一標(biāo)識(shí)實(shí)體的屬性集。例如，職工號(hào)是職工實(shí)體的碼。（4）域（Domain）：是指屬性的取值范圍。例如，職工號(hào)的域?yàn)?位整數(shù)。（5）實(shí)體型（EntityType）：具有相同屬性的實(shí)體必然具有共同的特征和性質(zhì)，用實(shí)體名及其屬性名集合來抽象和刻畫這些實(shí)體，稱為實(shí)體型。例如，職工（職工號(hào)，姓名，性別，年齡，學(xué)歷，部門）就是一個(gè)實(shí)體型。1.4數(shù)據(jù)模型1.4.3概念模型的表示方法學(xué)生實(shí)體及屬性實(shí)體名屬性名學(xué)生

學(xué)號(hào)

姓名

性別

年齡班級(jí)1.4數(shù)據(jù)模型

（6）實(shí)體集（EntitySet）：同型實(shí)體的集合稱為實(shí)體集。例如，全體職工就是一個(gè)實(shí)體集。（7）聯(lián)系（Relationship）：在客觀世界中，事物內(nèi)部及事物之間是普遍存在聯(lián)的，這些聯(lián)系在信息世界中表現(xiàn)為實(shí)體（型）內(nèi)部的聯(lián)系和實(shí)體（型）之間的聯(lián)系。實(shí)體內(nèi)部的聯(lián)系通常是指組成實(shí)體的各屬性之間的聯(lián)系。實(shí)體之間的聯(lián)系通常是指不同實(shí)體型之間的聯(lián)系。1.4數(shù)據(jù)模型

概念模型的表示方法有很多，但最常用的方法為實(shí)體-聯(lián)系方法（Entity-RelationshipApproach），簡(jiǎn)稱E-R方法，該方法用E-R圖（Entity-RelationshipDiagram，實(shí)體-聯(lián)系圖）來描述現(xiàn)實(shí)世界的概念模型，E-R方法也稱為E-R模型（Entity-RelationshipModel）。實(shí)體名屬性名實(shí)體：屬性：實(shí)體名屬性名聯(lián)系名聯(lián)系類型1.4數(shù)據(jù)模型1.4.3概念模型的表示方法兩個(gè)實(shí)體型之間的聯(lián)系通常有3種：1.4數(shù)據(jù)模型1.4.3概念模型的表示方法兩個(gè)以上的實(shí)體集之間也存在著一對(duì)一、一對(duì)多、多對(duì)多聯(lián)系。1.4數(shù)據(jù)模型1.4.3概念模型的表示方法同一個(gè)實(shí)體集內(nèi)的各實(shí)體之間也存在一對(duì)一、一對(duì)多、多對(duì)多的聯(lián)系。1.4數(shù)據(jù)模型1.4.3概念模型的表示方法注意：如果聯(lián)系也具有屬性，則這些屬性也要用無向邊與該聯(lián)系連接起來。例如學(xué)生與課程之間存在學(xué)習(xí)的聯(lián)系，學(xué)習(xí)就有“成績(jī)”這一屬性。1.4.3概念模型的表示方法1.4數(shù)據(jù)模型用樹形結(jié)構(gòu)表示各類實(shí)體及實(shí)體間聯(lián)系。它是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中最早出現(xiàn)的數(shù)據(jù)模型。層次模型的特點(diǎn)是：有且僅有一個(gè)結(jié)點(diǎn)無雙親節(jié)點(diǎn)，稱為根結(jié)點(diǎn)。除根結(jié)點(diǎn)之外的其他節(jié)點(diǎn)有且僅有一個(gè)雙親結(jié)點(diǎn)。

1.5常見的數(shù)據(jù)模型1.5.1層次模型(HierarchicalModel)用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)表示各類實(shí)體及實(shí)體間聯(lián)系。網(wǎng)狀模型的特點(diǎn)是：允許一個(gè)以上的結(jié)點(diǎn)無雙親結(jié)點(diǎn)。一個(gè)結(jié)點(diǎn)可以有多于一個(gè)的雙親結(jié)點(diǎn)。1.5.2網(wǎng)狀模型（NetworkModel）1.5常見的數(shù)據(jù)模型網(wǎng)狀模型有很多種，以下為幾種典型的圖例：1.5常見的數(shù)據(jù)模型1.5.2網(wǎng)狀模型（NetworkModel）用二維（2-Dimension）表的形式表示各類實(shí)體及實(shí)體間聯(lián)系。1、關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系模式的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就是一種二維表結(jié)構(gòu)，它由行列組成，如表1-1學(xué)生信息表所示：1.5常見的數(shù)據(jù)模型1.5.3關(guān)系模型（RelationalModel）表中常見術(shù)語：（1）關(guān)系(Relation)：一個(gè)關(guān)系對(duì)應(yīng)著一張二維表，二維表就是關(guān)系名。（2）元組(Tuple)：表中的一行就是一個(gè)元組。（3）屬性(Attribute)：表中的一列稱為一個(gè)屬性。列的值就是屬性值；屬性值的取值范圍為（值）域(Domain)：（4）分量：每一行對(duì)應(yīng)的列的屬性值，即元組中的一個(gè)屬性值。（5）關(guān)系模式：對(duì)關(guān)系的描述稱為關(guān)系模式。一般表示為關(guān)系名（屬性1，屬性2，......,屬性n）。1.5.2關(guān)系模型（RelationalModel）1.5常見的數(shù)據(jù)模型表中常見術(shù)語：（6）候選鍵或候選碼：關(guān)系中存在多個(gè)屬性或?qū)傩约寄苡脕砦ㄒ粯?biāo)識(shí)該關(guān)系的元組，則這些屬性或?qū)傩约Q為該關(guān)系的候選鍵或候選碼。（7）主鍵或主碼：在一個(gè)關(guān)系的若干候選鍵中指定一個(gè)用來唯一標(biāo)識(shí)該關(guān)系的元組，則稱這個(gè)被指定的候選鍵稱為主關(guān)鍵字，或簡(jiǎn)稱為主鍵、關(guān)鍵字、主碼。每一個(gè)關(guān)系都有并且只有一主鍵，通常用較小的屬性集作為主鍵。1.5.2關(guān)系模型（RelationalModel）1.5常見的數(shù)據(jù)模型（8）主屬性和非主屬性：包含在任何一個(gè)候選鍵中的屬性稱為主屬性，不包含在任何一個(gè)候選鍵中的屬性稱為非主屬性。（9）外鍵或外碼：關(guān)系中的某個(gè)屬性或?qū)傩约m然不是該關(guān)系的主鍵，或者只是主鍵的一部分，但它卻是別的關(guān)系的主鍵時(shí)，則稱其為外鍵或者外碼。1.5常見的數(shù)據(jù)模型2、關(guān)系模型的數(shù)據(jù)操作與完整性約束。（1）實(shí)體完整性規(guī)則（EntityIntegrityRule）：該規(guī)則要求關(guān)系中的元組在組成主鍵的屬性上不能有空值，且不能出現(xiàn)重復(fù)值。（2）參照完整性規(guī)則（ReferenceIntegrityRule）:該規(guī)則用于約束相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)表間的數(shù)據(jù)要保持一致，建立外鍵的目的就是為了實(shí)現(xiàn)參照完整性。（3）用戶定義的完整性規(guī)則：這是針對(duì)某一具體數(shù)據(jù)庫的約束條件并由相關(guān)的應(yīng)用環(huán)境而定。1.5常見的數(shù)據(jù)模型1.5.3關(guān)系模型（RelationalModel）3、關(guān)系模型的優(yōu)缺點(diǎn)。關(guān)系模型的優(yōu)點(diǎn)主要有：（1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)單一。在該模型中，不管是實(shí)體還是實(shí)體之間的聯(lián)系，都用關(guān)系來表示，而關(guān)系都對(duì)應(yīng)一張二維表，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、清晰。（2）關(guān)系規(guī)范化，并建立在嚴(yán)格的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)上。（3）概念簡(jiǎn)單，用戶容易理解和掌握，操作方便。關(guān)系模型的缺點(diǎn)主要有：存儲(chǔ)路徑透明，查詢效率不如非關(guān)系型數(shù)據(jù)模型。1.5常見的數(shù)據(jù)模型1.5.3關(guān)系模型（RelationalModel）面向?qū)ο竽Ｐ筒捎妹嫦驅(qū)ο蟮姆椒▉碓O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫，其數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)的對(duì)象是以對(duì)象為單位，每個(gè)對(duì)象由屬性和方法組成，具有類和繼承等特點(diǎn)。1.5常見的數(shù)據(jù)模型1.5.4面向?qū)ο竽Ｐ停∣bjectOrientedModel）1、常見概念類（Class）：類是對(duì)客觀世界中一類具有共同特征的事物的抽象。如學(xué)生是一個(gè)類、汽車也是一個(gè)類。對(duì)象（Object）：對(duì)象是客觀世界中概念化的實(shí)體，是類的具體實(shí)現(xiàn)。如一個(gè)學(xué)生、一輛汽車。1.5.4面向?qū)ο竽Ｐ停∣bjectOrientedModel）1.5常見的數(shù)據(jù)模型1.5常見的數(shù)據(jù)模型封裝（Encapsulation）：利用抽象數(shù)據(jù)類型將數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)的操作結(jié)合在一起，使其構(gòu)成一個(gè)不可分割的獨(dú)立實(shí)體，盡可能隱藏內(nèi)部的細(xì)節(jié)，只保留一些對(duì)外接口，使之與外部發(fā)生聯(lián)系。繼承（Inheritance）：在一個(gè)現(xiàn)有類的基礎(chǔ)上去構(gòu)建一個(gè)新的類，構(gòu)建出來的新類被稱作子類或派生類，現(xiàn)有類被稱作父類或基類，子類會(huì)自動(dòng)擁有父類所有可繼承的屬性和方法。1.5.4面向?qū)ο竽Ｐ停∣bjectOrientedModel）2、面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型的優(yōu)點(diǎn)：(1)適合處理的數(shù)據(jù)類型豐富，如圖片、聲音、視頻、文本、數(shù)字等。(2)開發(fā)效率高。面向?qū)ο竽Ｐ吞峁?qiáng)大的特性，如封裝、繼承、多態(tài)等，這樣允許開發(fā)者不編寫特定對(duì)象的代碼就可以構(gòu)成對(duì)象并提供解決方案，有效地提高了開發(fā)效率。(3)提高了數(shù)據(jù)訪問的性能。1.5常見的數(shù)據(jù)模型1.5.4面向?qū)ο竽Ｐ停∣bjectOrientedModel）2、面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型的缺點(diǎn)：(1)沒有準(zhǔn)確的定義。該模型很難提供一個(gè)準(zhǔn)確的定義來說明面向?qū)ο驞BMS應(yīng)建成什么樣。(2)維護(hù)起來比較麻煩。當(dāng)對(duì)象的定義被改變和移植數(shù)據(jù)庫時(shí)，操作起來比較困難。(3)不適合所有應(yīng)用。該模型更適合于需要管理數(shù)據(jù)對(duì)象之間存在復(fù)雜關(guān)系的應(yīng)用，并不是適合所有應(yīng)用。1.5常見的數(shù)據(jù)模型1.5.4面向?qū)ο竽Ｐ停∣bjectOrientedModel）范式（NormalForm）是符合某一種級(jí)別的關(guān)系模式的集合，是衡量關(guān)系模式規(guī)范化程度的標(biāo)準(zhǔn)，符合標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系才是規(guī)范化的。范式可以分為多個(gè)等級(jí)：第一范式（1NF）、第二范式（2NF）、第三范式（3NF）、BC范式（BCNF）等，一般規(guī)范到3NF就可以滿足大部分的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)要求。1.6關(guān)系數(shù)據(jù)庫的規(guī)范化1.6關(guān)系數(shù)據(jù)庫的規(guī)范化如果關(guān)系模式R中所有的屬性都是不可分解的，則稱該關(guān)系模式R滿足第一范式（FirstNormalForm），簡(jiǎn)稱1NF，記作R1NF。1.6.1第一范式（1NF）1.6關(guān)系數(shù)據(jù)庫的規(guī)范化表1-2中聯(lián)系方式屬性可以再分成系別和班級(jí)兩個(gè)屬性，不符合1NF的要求，如何將該表規(guī)范成1NF呢？實(shí)例1.6關(guān)系數(shù)據(jù)庫的規(guī)范化1.5常見的數(shù)據(jù)模型1.6關(guān)系數(shù)據(jù)庫的規(guī)范化如果一個(gè)關(guān)系模式R1NF，且R中的每一個(gè)非主屬性都完全函數(shù)依賴于碼，則稱該關(guān)系模式R滿足第二范式（SecondNormalForm），簡(jiǎn)稱2NF，記作R2NF。1.6關(guān)系數(shù)據(jù)庫的規(guī)范化1.6.2第二范式（2NF）實(shí)例表1-3符合2NF的要求。1.6關(guān)系數(shù)據(jù)庫的規(guī)范化實(shí)例例如，學(xué)生成績(jī)表（學(xué)號(hào)，課程號(hào)，姓名，課程名，成績(jī)）中，“學(xué)號(hào)”和“課程號(hào)”字段組成主鍵，“成績(jī)”完全依賴于該主鍵，但是“姓名”和“課程名”都只是部分依賴于主鍵，“姓名”可以由“學(xué)號(hào)”確定，并不需要“課程號(hào)”，而“課程名”是由“課程號(hào)”決定并不依賴于“學(xué)號(hào)”。所以該關(guān)系表就不符合2NF。對(duì)于上面的這種關(guān)系，可以將其分解為三張表：（1）學(xué)生信息表（學(xué)號(hào)，姓名）（2）課程信息表（課程號(hào)，課程名）（3）成績(jī)表（學(xué)號(hào)，課程號(hào)，成績(jī)）1.6關(guān)系數(shù)據(jù)庫的規(guī)范化1.6關(guān)系數(shù)據(jù)庫的規(guī)范化如果一個(gè)關(guān)系模式R2NF，且R中的每個(gè)非主屬性都不傳遞函數(shù)依賴于碼，則稱該關(guān)系模式R滿足第三范式（ThirdNormalForm），簡(jiǎn)稱3NF，記作R3NF。1.6關(guān)系數(shù)據(jù)庫的規(guī)范化1.6.3第三范式（3NF）例如，學(xué)生信息（學(xué)號(hào)，姓名，年齡，班級(jí)號(hào)，班主任），“班主任”依賴于“學(xué)號(hào)”是由于“班級(jí)號(hào)”依賴于“學(xué)號(hào)”，“班主任”依賴于“班級(jí)號(hào)”而形成的，“班主任”依賴于“學(xué)號(hào)”就構(gòu)成了傳遞函數(shù)依賴，因此不符合3NF。要想讓這個(gè)數(shù)據(jù)表符合3NF，可以將此表分解為兩張表：（1）學(xué)生信息表（學(xué)號(hào)，姓名，年齡，班級(jí)號(hào)）（2）班級(jí)信息表（班級(jí)號(hào)，班主任）實(shí)例1.6關(guān)系數(shù)據(jù)庫的規(guī)范化1.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)是建立數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)的技術(shù)，是信息系統(tǒng)開發(fā)過程中的關(guān)鍵技術(shù)。設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是對(duì)于一個(gè)給定的應(yīng)用環(huán)境，根據(jù)用戶的各種需求，構(gòu)造出最優(yōu)的數(shù)據(jù)庫模式，建立數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)，使之能夠有效地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。1.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)1.7.1數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述1.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要有兩個(gè)方面，分別是結(jié)構(gòu)特性設(shè)計(jì)和行為特性設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)特性設(shè)計(jì)1行為特性設(shè)計(jì)21.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)1.7.1數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述結(jié)構(gòu)特性設(shè)計(jì)是指確定數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)模型，在滿足要求的前提下應(yīng)該盡可能地減少冗余，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。1.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)1.7.1數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述行為特性設(shè)計(jì)是指確定數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的行為和動(dòng)作，應(yīng)用的行為由應(yīng)用程序體現(xiàn)，所以行為特性的設(shè)計(jì)主要是應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)。1.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)1.7.1數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述1.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)1.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)需求分析就是分析用戶的各種需求。

調(diào)查用戶實(shí)際需求通常按以下步驟進(jìn)行：（1）調(diào)查現(xiàn)實(shí)世界的組織機(jī)構(gòu)情況。（2）調(diào)查相關(guān)部門的業(yè)務(wù)活動(dòng)情況。（3）在熟悉了業(yè)務(wù)活動(dòng)的基礎(chǔ)上，協(xié)助用戶明確對(duì)新系統(tǒng)的各種實(shí)際需求。（4）確定新系統(tǒng)的邊界。1.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)1.7.2需求分析調(diào)查方法：（1）開調(diào)查會(huì)。（2）設(shè)計(jì)調(diào)查表請(qǐng)用戶填寫。（3）查閱記錄。（4）詢問。（5）請(qǐng)專人介紹。（6）跟班作業(yè)。1.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)1.7.2需求分析調(diào)查過程中的重點(diǎn)在于“數(shù)據(jù)”與“處理”。通過調(diào)查、收集與分析，獲得用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫的如下要求：（1）信息需求。（2）處理要求。（3）安全性和完整性要求。調(diào)查了解了用戶的實(shí)際需求以后，還需要進(jìn)一步分析和表達(dá)用戶的需求。經(jīng)過需求分析階段最后會(huì)形成系統(tǒng)需求說明書。1.7.2需求分析1.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是將需求分析階段得到的用戶需求進(jìn)行綜合、歸納與抽象成信息結(jié)構(gòu)即概念模型的過程。（1）自頂向下。（2）自底向上。（3）逐步擴(kuò)張。（4）混合策略。

在設(shè)計(jì)過程中通常是先自頂向下進(jìn)行需求分析，然后再自底向上地設(shè)計(jì)概念結(jié)構(gòu)。1.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)1.7.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要應(yīng)用E-R圖（EntityRelationshipDiagram，實(shí)體-聯(lián)系圖）來完成。步驟如下：1、對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行抽象并設(shè)計(jì)局部E-R圖概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)首先就是要抽象機(jī)制對(duì)需求分析階段收集到的數(shù)據(jù)分類、組織（聚集），形成實(shí)體型、屬性和碼，確定實(shí)體型之間的聯(lián)系類型（一對(duì)一、一對(duì)多或多對(duì)多），進(jìn)而設(shè)計(jì)分E-R圖。1.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)1.7.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2、將各局部E-R圖進(jìn)行合并，形成初步E-R圖各局部E-R圖設(shè)計(jì)完成后，還需要對(duì)它們進(jìn)行合并，集成為系統(tǒng)整體的E-R圖，當(dāng)然，形成的這個(gè)E-R圖只是一個(gè)初步的E-R圖。局部E-R圖的集成有兩種方法：（1）一次集成法，就是一次性地將所有局部E-R圖合并為全局E-R圖。（2）逐步集成法，先集成兩個(gè)局部E-R圖，然后用累加的方式逐漸合并進(jìn)去一個(gè)新的E-R圖，這樣一直繼續(xù)下去，直到得到全局的E-R圖。1.7.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)合并局部E-R圖時(shí)要注意消除各局部E-R圖中的不一致，以形成一個(gè)能為全系統(tǒng)中所有用戶共同理解和接受的統(tǒng)一概念模型。各局部E-R圖之間的沖突主要有三類：(1)屬性沖突。

(2)命名沖突。(3)結(jié)構(gòu)沖突。1.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)1.7.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3、消除不必要的冗余，形成基本E-R圖在合并后的初步E-R圖中，可能存在冗余的數(shù)據(jù)和冗余的聯(lián)系。所謂冗余的數(shù)據(jù)是指可由基本數(shù)據(jù)導(dǎo)出數(shù)據(jù)，冗余的聯(lián)系是指可由其他聯(lián)系導(dǎo)出的聯(lián)系。概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，哪些冗余信息要消除哪些可以保留需要根據(jù)用戶的整體需求來確定。消除了冗余的初步的E-R圖稱為基本E-R圖，它代表了用戶的數(shù)據(jù)要求，決定了下一步的邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。1.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)1.7.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段的任務(wù)就是將上一階段所設(shè)計(jì)好的基本E-R圖轉(zhuǎn)換為與選用DBMS產(chǎn)品所支持的數(shù)據(jù)模型相符合的邏輯結(jié)構(gòu)。1.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)1.7.4邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換在轉(zhuǎn)換過程中要遵循的的原則有：（1）一個(gè)實(shí)體型轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式，實(shí)體的屬性就是關(guān)系的屬性，實(shí)體的碼就是關(guān)系的碼。1.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)1.7.4邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)（2）可以將1:1聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式，也可以與任意一端對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式合并。（3）可以將1:n聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式，也可以與n端對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式合并。1.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)（4）可以將m:n聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式。（5）三個(gè)或三個(gè)以上實(shí)體間的一個(gè)多元聯(lián)系，可以轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式。（6）具有相同碼的關(guān)系模式可以合并。實(shí)例將下圖所示的含有1:1聯(lián)系的E-R圖按上述規(guī)則轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式。方案1：聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式：職工（職工號(hào)，姓名，年齡）；產(chǎn)品（產(chǎn)品號(hào)，產(chǎn)品名，價(jià)格）；

負(fù)責(zé)（職工號(hào)，產(chǎn)品號(hào)）。

方案2：“負(fù)責(zé)”與“職工”兩關(guān)系模式合并：

職工（職工號(hào)，姓名，年齡，產(chǎn)品號(hào)）；

產(chǎn)品（產(chǎn)品號(hào)，產(chǎn)品名，價(jià)格）。方案3：“負(fù)責(zé)”與“產(chǎn)品”兩關(guān)系合并：

職工（職工號(hào)，姓名，年齡）；產(chǎn)品（產(chǎn)品號(hào)，產(chǎn)品名，價(jià)格，職工號(hào)）。實(shí)例將下圖所示的含有1:n聯(lián)系的E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式。方案1：聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式：倉庫（倉庫號(hào)，地點(diǎn)，面積）；產(chǎn)品（產(chǎn)品號(hào)，產(chǎn)品名，價(jià)格）；倉儲(chǔ)（倉庫號(hào)，產(chǎn)品號(hào)，數(shù)量）。.方案2：與n端對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式合并：倉庫（倉庫號(hào)，地點(diǎn)，面積）；產(chǎn)品（產(chǎn)品號(hào)，產(chǎn)品名，價(jià)格，倉庫號(hào)，數(shù)量）。實(shí)例將下圖所示的含有m:n聯(lián)系的E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式。學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，年齡，性別）；課程（課程號(hào)，課程名，學(xué)時(shí)數(shù)）；選修（學(xué)號(hào)，課程號(hào)，成績(jī)）。實(shí)例將下圖所示的含有m:n聯(lián)系的E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式。供應(yīng)商（供應(yīng)商號(hào)，供應(yīng)商名，地址）；零件（零件號(hào)，零件名，單價(jià)）；產(chǎn)品（產(chǎn)品號(hào)，產(chǎn)品名，型號(hào)）；

供應(yīng)（供應(yīng)商號(hào)，零件號(hào)，產(chǎn)品號(hào)，數(shù)量）。數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì)，就是為一個(gè)給定的邏輯數(shù)據(jù)模型選取一個(gè)最適合應(yīng)用要求的物理結(jié)構(gòu)的過程。該階段分兩步來進(jìn)行：（1）首先確定數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)，在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中主要指的是存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)與存取方法。（2）從時(shí)間和空間效率兩個(gè)方面來對(duì)數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)價(jià)。1.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)1.7.5數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì)

在數(shù)據(jù)庫實(shí)施階段，設(shè)計(jì)人員運(yùn)用RDBMS提供的數(shù)據(jù)語言及其宿主語言，根據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)的結(jié)果建立數(shù)據(jù)庫，編制和調(diào)試應(yīng)用程序，組織數(shù)據(jù)入庫，并進(jìn)行試運(yùn)行。1.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)1.7.6數(shù)據(jù)庫實(shí)施

數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)經(jīng)過試運(yùn)行后，即可投入正式運(yùn)行，在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運(yùn)行過程中必須不斷地對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)、調(diào)整和修改。在該階段，對(duì)數(shù)據(jù)庫經(jīng)常性的維護(hù)工作主要是由DBA完成的，主要包括：（1）數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)儲(chǔ)和和恢復(fù)，它是系統(tǒng)正式運(yùn)行后最重要的維護(hù)工作之一。（2）數(shù)據(jù)庫的安全性、完整性控制。（3）數(shù)據(jù)庫性能的監(jiān)督、分析和改造。（4）數(shù)據(jù)庫的重組織和重構(gòu)造。1.7