數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法及步驟詳解PPT

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論AnIntroductiontoDatabaseSystem第七章數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)2023/9/3

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第七章數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)7.1數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述7.2需求分析7.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)7.4邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)7.5數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì)7.6數(shù)據(jù)庫實(shí)施和維護(hù)7.7小結(jié)2023/9/3

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)是指對(duì)于一個(gè)給定的應(yīng)用環(huán)境，構(gòu)造（設(shè)計(jì)）優(yōu)化的數(shù)據(jù)庫邏輯模式和物理結(jié)構(gòu)，并據(jù)此建立數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)，使之能夠有效地存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)，滿足各種用戶的應(yīng)用需求，包括信息管理要求和數(shù)據(jù)操作要求。目標(biāo)：為用戶和各種應(yīng)用系統(tǒng)提供一個(gè)信息基礎(chǔ)設(shè)施和高效率的運(yùn)行環(huán)境2023/9/3

7.1數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述7.1.1數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的特點(diǎn)7.1.2

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法7.1.3數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本步驟7.1.4數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程中的各級(jí)模式2023/9/3

7.1.1數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的特點(diǎn)數(shù)據(jù)庫建設(shè)的基本規(guī)律三分技術(shù)，七分管理，十二分基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)庫建設(shè)項(xiàng)目管理企業(yè)（即應(yīng)用部門）的業(yè)務(wù)管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)收集、入庫更新新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（數(shù)據(jù)）設(shè)計(jì)和行為（處理）設(shè)計(jì)相結(jié)合將數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理設(shè)計(jì)密切結(jié)合2023/9/3

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的特點(diǎn)（續(xù)）現(xiàn)實(shí)世界概念模型設(shè)計(jì)子模式設(shè)計(jì)物理數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)邏輯數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)建立數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)分析功能分析功能模型功能說明事務(wù)設(shè)計(jì)程序說明應(yīng)用程序設(shè)計(jì)程序編碼調(diào)試結(jié)構(gòu)和行為分離的設(shè)計(jì)

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7.1數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述7.1.1數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的特點(diǎn)7.1.2數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法7.1.3數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本步驟7.1.4數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程中的各級(jí)模式2023/9/3

7.1.2數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法

手工與經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合方法設(shè)計(jì)質(zhì)量與設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)和水平有直接關(guān)系數(shù)據(jù)庫運(yùn)行一段時(shí)間后常常不同程度地發(fā)現(xiàn)各種問題，增加了維護(hù)代價(jià)規(guī)范設(shè)計(jì)法基本思想：過程迭代和逐步求精2023/9/3

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法（續(xù)）新奧爾良（NewOrleans）方法將數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)分為若干階段和步驟

基于E-R模型的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法概念設(shè)計(jì)階段廣泛采用3NF（第三范式）的設(shè)計(jì)方法邏輯階段可采用的有效方法ODL（ObjectDefinitionLanguage）方法面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法2023/9/3

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法（續(xù)）計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)ORACLEDesigner2000SYBASEPowerDesigner2023/9/3

7.1數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述7.1.1數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的特點(diǎn)7.1.2數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法7.1.3數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本步驟7.1.4數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程中的各級(jí)模式2023/9/3

7.1.3數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本步驟數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)分6個(gè)階段需求分析概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫實(shí)施數(shù)據(jù)庫運(yùn)行和維護(hù)

需求分析和概念設(shè)計(jì)獨(dú)立于任何數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)與選用的DBMS密切相關(guān)2023/9/3

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本步驟（續(xù)）一、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備工作：選定參加設(shè)計(jì)的人1.系統(tǒng)分析人員、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)人員

自始至終參與數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)2.用戶和數(shù)據(jù)庫管理員主要參加需求分析和數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行維護(hù)3.應(yīng)用開發(fā)人員（程序員和操作員）在系統(tǒng)實(shí)施階段參與進(jìn)來，負(fù)責(zé)編制程序和準(zhǔn)備軟硬件環(huán)境

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數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本步驟（續(xù)）二、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的過程(六個(gè)階段)

⒈需求分析階段準(zhǔn)確了解與分析用戶需求（包括數(shù)據(jù)與處理）最困難、最耗費(fèi)時(shí)間的一步

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數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本步驟（續(xù)）

⒉概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段整個(gè)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的關(guān)鍵通過對(duì)用戶需求進(jìn)行綜合、歸納與抽象，形成一個(gè)獨(dú)立于具體DBMS的概念模型2023/9/3

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本步驟（續(xù)） ⒊邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段將概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為某個(gè)DBMS所支持的數(shù)據(jù)模型對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化2023/9/3

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本步驟（續(xù)）

⒋數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì)階段為邏輯數(shù)據(jù)模型選取一個(gè)最適合應(yīng)用環(huán)境的物理結(jié)構(gòu)（包括存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和存取方法）2023/9/3

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本步驟（續(xù)）

⒌數(shù)據(jù)庫實(shí)施階段運(yùn)用DBMS提供的數(shù)據(jù)庫語言（如SQL）及宿主語言，根據(jù)邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)的結(jié)果建立數(shù)據(jù)庫編制與調(diào)試應(yīng)用程序組織數(shù)據(jù)入庫進(jìn)行試運(yùn)行2023/9/3

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本步驟（續(xù)）

⒍數(shù)據(jù)庫運(yùn)行和維護(hù)階段數(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)整與修改2023/9/3

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本步驟（續(xù)）

設(shè)計(jì)一個(gè)完善的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)往往是上述六個(gè)階段的不斷反復(fù)（P202圖7.2）把數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)和對(duì)數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)處理的設(shè)計(jì)緊密結(jié)合起來將這兩個(gè)方面的需求分析、抽象、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)在各個(gè)階段同時(shí)進(jìn)行，相互參照，相互補(bǔ)充，以完善兩方面的設(shè)計(jì)2023/9/3

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)各個(gè)階段的設(shè)計(jì)描述2023/9/3

7.1數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述7.1.1數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的特點(diǎn)7.1.2數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法7.1.3數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本步驟7.1.4數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程中的各級(jí)模式2023/9/3

7.1.4數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程中的各級(jí)模式數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)不同階段形成的數(shù)據(jù)庫各級(jí)模式數(shù)據(jù)庫的各級(jí)模式

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第七章數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)7.1數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述7.2需求分析7.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)7.4邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)7.5數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì)7.6數(shù)據(jù)庫實(shí)施和維護(hù)7.7小結(jié)2023/9/3

7.2需求分析7.2.1需求分析的任務(wù)7.2.2需求分析的方法7.2.3數(shù)據(jù)字典2023/9/3

7.2.1需求分析的任務(wù)需求分析的任務(wù)需求分析的重點(diǎn)需求分析的難點(diǎn)2023/9/3

需求分析的任務(wù)詳細(xì)調(diào)查現(xiàn)實(shí)世界要處理的對(duì)象（組織、部門、企業(yè)等）充分了解原系統(tǒng)（手工系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)）明確用戶的各種需求確定新系統(tǒng)的功能充分考慮今后可能的擴(kuò)充和改變2023/9/3

需求分析的重點(diǎn)調(diào)查的重點(diǎn)是“數(shù)據(jù)”和“處理”，獲得用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫要求

信息要求處理要求安全性與完整性要求2023/9/3

需求分析的難點(diǎn)確定用戶最終需求用戶缺少計(jì)算機(jī)知識(shí)設(shè)計(jì)人員缺少用戶的專業(yè)知識(shí)解決方法設(shè)計(jì)人員必須不斷深入地與用戶進(jìn)行交流2023/9/3

7.2需求分析7.2.1需求分析的任務(wù)7.2.2需求分析的方法7.2.3數(shù)據(jù)字典2023/9/3

7.2.2需求分析的方法調(diào)查需求達(dá)成共識(shí)分析表達(dá)需求2023/9/3

調(diào)查用戶需求的具體步驟⑴調(diào)查組織機(jī)構(gòu)情況⑵調(diào)查各部門的業(yè)務(wù)活動(dòng)情況。⑶在熟悉業(yè)務(wù)活動(dòng)的基礎(chǔ)上，協(xié)助用戶明確對(duì)新系統(tǒng)的各種要求。⑷確定新系統(tǒng)的邊界2023/9/3

常用調(diào)查方法(1)跟班作業(yè)(2)開調(diào)查會(huì)(3)請(qǐng)專人介紹(4)詢問(5)設(shè)計(jì)調(diào)查表請(qǐng)用戶填寫(6)查閱記錄2023/9/3

進(jìn)一步分析和表達(dá)用戶需求結(jié)構(gòu)化分析方法（StructuredAnalysis，簡稱SA方法） 從最上層的系統(tǒng)組織機(jī)構(gòu)入手自頂向下、逐層分解分析系統(tǒng)2023/9/3

進(jìn)一步分析和表達(dá)用戶需求（續(xù)）1．首先把任何一個(gè)系統(tǒng)都抽象為：數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)存儲(chǔ)信息要求數(shù)據(jù)來源處理數(shù)據(jù)輸出處理要求2023/9/3

進(jìn)一步分析和表達(dá)用戶需求（續(xù)）2．分解處理功能和數(shù)據(jù)

(1)分解處理功能將處理功能的具體內(nèi)容分解為若干子功能

(2)分解數(shù)據(jù)處理功能逐步分解同時(shí)，逐級(jí)分解所用數(shù)據(jù)，形成若干層次的數(shù)據(jù)流圖

(3)表達(dá)方法處理邏輯：用判定表或判定樹來描述數(shù)據(jù)：用數(shù)據(jù)字典來描述3．將分析結(jié)果再次提交給用戶，征得用戶的認(rèn)可2023/9/3

需求分析過程需求分析過程2023/9/3

7.2需求分析7.2.1需求分析的任務(wù)7.2.2需求分析的方法7.2.3數(shù)據(jù)字典2023/9/3

7.2.3數(shù)據(jù)字典

數(shù)據(jù)字典的用途進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)分析所獲得的主要結(jié)果數(shù)據(jù)字典的內(nèi)容數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)存儲(chǔ)處理過程2023/9/3

⒈數(shù)據(jù)項(xiàng)

數(shù)據(jù)項(xiàng)是不可再分的數(shù)據(jù)單位對(duì)數(shù)據(jù)項(xiàng)的描述

數(shù)據(jù)項(xiàng)描述＝｛數(shù)據(jù)項(xiàng)名，數(shù)據(jù)項(xiàng)含義說明，別名， 數(shù)據(jù)類型，長度，取值范圍，取值含義， 與其他數(shù)據(jù)項(xiàng)的邏輯關(guān)系，數(shù)據(jù)項(xiàng)之間的 聯(lián)系｝2023/9/3

⒉數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)反映了數(shù)據(jù)之間的組合關(guān)系。一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以由若干個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)組成，也可以由若干個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成，或由若干個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)混合組成。對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的描述

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述＝｛數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)名，含義說明，組成:｛數(shù)據(jù)項(xiàng)或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)｝｝2023/9/3

⒊數(shù)據(jù)流

數(shù)據(jù)流是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在系統(tǒng)內(nèi)傳輸?shù)穆窂健?duì)數(shù)據(jù)流的描述

數(shù)據(jù)流描述＝｛數(shù)據(jù)流名，說明，數(shù)據(jù)流來源，數(shù)據(jù)流去向，組成:｛數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)｝，平均流量，高峰期流量｝2023/9/3

⒋數(shù)據(jù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)停留或保存的地方，也是數(shù)據(jù)流的來源和去向之一。對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的描述

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)描述＝｛數(shù)據(jù)存儲(chǔ)名，說明，編號(hào)， 輸入的數(shù)據(jù)流，輸出的數(shù)據(jù)流， 組成:｛數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)｝，數(shù)據(jù)量，存取頻度， 存取方式｝2023/9/3

⒌處理過程具體處理邏輯一般用判定表或判定樹來描述處理過程說明性信息的描述

處理過程描述＝｛處理過程名，說明，輸入:｛數(shù)據(jù)流｝，輸出:｛數(shù)據(jù)流｝，處理:｛簡要說明｝｝2023/9/3

數(shù)據(jù)字典舉例例：學(xué)生學(xué)籍管理子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)字典。數(shù)據(jù)項(xiàng)，以“學(xué)號(hào)”為例：數(shù)據(jù)項(xiàng)：學(xué)號(hào)含義說明：唯一標(biāo)識(shí)每個(gè)學(xué)生別名：學(xué)生編號(hào)類型：字符型長度：8

取值范圍：00000000至99999999取值含義：前兩位標(biāo)別該學(xué)生所在年級(jí)，后六位按順序編號(hào)與其他數(shù)據(jù)項(xiàng)的邏輯關(guān)系：2023/9/3

處理過程（續(xù)）

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以“學(xué)生”為例 “學(xué)生”是該系統(tǒng)中的一個(gè)核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：學(xué)生含義說明：是學(xué)籍管理子系統(tǒng)的主體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，定義了一個(gè)學(xué)生的有關(guān)信息組成：學(xué)號(hào)，姓名，性別，年齡，所在系，年級(jí)

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處理過程（續(xù)）數(shù)據(jù)流，“體檢結(jié)果”可如下描述：數(shù)據(jù)流：體檢結(jié)果說明：學(xué)生參加體格檢查的最終結(jié)果數(shù)據(jù)流來源：體檢數(shù)據(jù)流去向：批準(zhǔn)組成：……平均流量：……高峰期流量：……2023/9/3

處理過程（續(xù)）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，“學(xué)生登記表”可如下描述：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：學(xué)生登記表說明：記錄學(xué)生的基本情況流入數(shù)據(jù)流：……

流出數(shù)據(jù)流：……

組成：……

數(shù)據(jù)量：每年3000張存取方式：隨機(jī)存取

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處理過程（續(xù)）處理過程“分配宿舍”可如下描述：處理過程：分配宿舍說明：為所有新生分配學(xué)生宿舍輸入：學(xué)生，宿舍輸出：宿舍安排處理：在新生報(bào)到后，為所有新生分配學(xué)生宿舍。要求同一間宿舍只能安排同一性別的學(xué)生，同一個(gè)學(xué)生只能安排在一個(gè)宿舍中。每個(gè)學(xué)生的居住面積不小于3平方米。安排新生宿舍其處理時(shí)間應(yīng)不超過15分鐘。

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數(shù)據(jù)字典數(shù)據(jù)字典是關(guān)于數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的描述，是元數(shù)據(jù)，而不是數(shù)據(jù)本身數(shù)據(jù)字典在需求分析階段建立，在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程中不斷修改、充實(shí)、完善2023/9/3

需求分析小結(jié)設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分考慮到可能的擴(kuò)充和改變，使設(shè)計(jì)易于更改，系統(tǒng)易于擴(kuò)充必須強(qiáng)調(diào)用戶的參與2023/9/3

第七章數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)7.1數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述7.2需求分析7.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)7.4邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)7.5數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì)7.6數(shù)據(jù)庫實(shí)施和維護(hù)7.7小結(jié)2023/9/3

7.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)7.3.1概念結(jié)構(gòu)7.3.2概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法與步驟7.3.3數(shù)據(jù)抽象與局部視圖設(shè)計(jì)7.3.4視圖的集成2023/9/3

7.3.1概念結(jié)構(gòu)什么是概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將需求分析得到的用戶需求抽象為信息結(jié)構(gòu)即概念模型的過程就是概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概念結(jié)構(gòu)是各種數(shù)據(jù)模型的共同基礎(chǔ)，它比數(shù)據(jù)模型更獨(dú)立于機(jī)器、更抽象，從而更加穩(wěn)定概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是整個(gè)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的關(guān)鍵2023/9/3

概念結(jié)構(gòu)（續(xù)）現(xiàn)實(shí)世界機(jī)器世界信息世界需求分析概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2023/9/3

概念結(jié)構(gòu)（續(xù)）概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

(1)能真實(shí)、充分地反映現(xiàn)實(shí)世界

(2)易于理解

(3)易于更改

(4)易于向關(guān)系、網(wǎng)狀、層次等各種數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換2023/9/3

概念結(jié)構(gòu)（續(xù)）描述概念模型的工具E-R模型2023/9/3

7.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)7.3.1概念結(jié)構(gòu)7.3.2概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法與步驟7.3.3數(shù)據(jù)抽象與局部視圖設(shè)計(jì)7.3.4視圖的集成2023/9/3

7.3.2概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法與步驟設(shè)計(jì)概念結(jié)構(gòu)的四類方法自頂向下

首先定義全局概念結(jié)構(gòu)的框架，然后逐步細(xì)化自頂向下策略2023/9/3

7.3.2概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法與步驟自底向上

首先定義各局部應(yīng)用的概念結(jié)構(gòu)，然后將它們集成起來，得到全局概念結(jié)構(gòu)自底向上策略2023/9/3

概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法與步驟（續(xù)）逐步擴(kuò)張

首先定義最重要的核心概念結(jié)構(gòu)，然后向外擴(kuò)充，以滾雪球的方式逐步生成其他概念結(jié)構(gòu)，直至總體概念結(jié)構(gòu)逐步擴(kuò)張策略2023/9/3

概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法與步驟（續(xù)）混合策略將自頂向下和自底向上相結(jié)合，用自頂向下策略設(shè)計(jì)一個(gè)全局概念結(jié)構(gòu)的框架，以它為骨架集成由自底向上策略中設(shè)計(jì)的各局部概念結(jié)構(gòu)。2023/9/3

概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法與步驟（續(xù)）常用策略自頂向下地進(jìn)行需求分析自底向上地設(shè)計(jì)概念結(jié)構(gòu)2023/9/3

概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法與步驟（續(xù)）自底向上設(shè)計(jì)概念結(jié)構(gòu)的步驟

第1步：抽象數(shù)據(jù)并設(shè)計(jì)局部視圖 第2步：集成局部視圖，得到全局概念結(jié)構(gòu)2023/9/3

7.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)7.3.1概念結(jié)構(gòu)7.3.2概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法與步驟7.3.3數(shù)據(jù)抽象與局部視圖設(shè)計(jì)7.3.4視圖的集成2023/9/3

7.3.3數(shù)據(jù)抽象與局部視圖設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)抽象局部視圖設(shè)計(jì)2023/9/3

數(shù)據(jù)抽象抽象是對(duì)實(shí)際的人、物、事和概念中抽取所關(guān)心的共同特性，忽略非本質(zhì)的細(xì)節(jié)，并把這些特性用各種概念精確地加以描述。概念結(jié)構(gòu)是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的一種抽象2023/9/3

數(shù)據(jù)抽象（續(xù)）三種常用抽象1.分類（Classification）定義某一類概念作為現(xiàn)實(shí)世界中一組對(duì)象的類型抽象了對(duì)象值和型之間的“ismemberof”的語義2023/9/3

數(shù)據(jù)抽象（續(xù)）2023/9/3

數(shù)據(jù)抽象（續(xù)）2.聚集（Aggregation）定義某一類型的組成成分抽象了對(duì)象內(nèi)部類型和成分之間“ispartof”的語義2023/9/3

數(shù)據(jù)抽象（續(xù)）聚集2023/9/3

數(shù)據(jù)抽象（續(xù)）

復(fù)雜的聚集，某一類型的成分仍是一個(gè)聚集

更復(fù)雜的聚集

2023/9/3

數(shù)據(jù)抽象（續(xù)）3.概括（Generalization）定義類型之間的一種子集聯(lián)系抽象了類型之間的“issubsetof”的語義繼承性

2023/9/3

數(shù)據(jù)抽象（續(xù)）概括2023/9/3

局部視圖設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)分E-R圖的步驟:⒈選擇局部應(yīng)用⒉逐一設(shè)計(jì)分E-R圖2023/9/3

⒈選擇局部應(yīng)用在多層的數(shù)據(jù)流圖中選擇一個(gè)適當(dāng)層次的數(shù)據(jù)流圖，作為設(shè)計(jì)分E-R圖的出發(fā)點(diǎn)通常以中層數(shù)據(jù)流圖作為設(shè)計(jì)分E-R圖的依據(jù)2023/9/3

選擇局部應(yīng)用（續(xù)）設(shè)計(jì)分E-R圖的出發(fā)點(diǎn)

2023/9/3

⒉逐一設(shè)計(jì)分E-R圖任務(wù)將各局部應(yīng)用涉及的數(shù)據(jù)分別從數(shù)據(jù)字典中抽取出來參照數(shù)據(jù)流圖，標(biāo)定各局部應(yīng)用中的實(shí)體、實(shí)體的屬性、標(biāo)識(shí)實(shí)體的碼確定實(shí)體之間的聯(lián)系及其類型（1:1，1:n，m:n）2023/9/3

逐一設(shè)計(jì)分E-R圖（續(xù)）兩條準(zhǔn)則：（1）屬性不能再具有需要描述的性質(zhì)。即屬性必須是不可分的數(shù)據(jù)項(xiàng)，不能再由另一些屬性組成（2）屬性不能與其他實(shí)體具有聯(lián)系。聯(lián)系只發(fā)生在實(shí)體之間2023/9/3

逐一設(shè)計(jì)分E-R圖（續(xù)）職稱作為一個(gè)實(shí)體2023/9/3

逐一設(shè)計(jì)分E-R圖（續(xù)）病房作為一個(gè)實(shí)體2023/9/3

逐一設(shè)計(jì)分E-R圖（續(xù)）倉庫作為一個(gè)實(shí)體2023/9/3

逐一設(shè)計(jì)分E-R圖（續(xù)）［實(shí)例］銷售管理子系統(tǒng)分E-R圖的設(shè)計(jì)銷售管理子系統(tǒng)的主要功能：處理顧客和銷售員送來的訂單工廠是根據(jù)訂貨安排生產(chǎn)的交出貨物同時(shí)開出發(fā)票收到顧客付款后，根據(jù)發(fā)票存根和信貸情況進(jìn)行應(yīng)收款處理2023/9/3

逐一設(shè)計(jì)分E-R圖（續(xù)）下圖是第一層數(shù)據(jù)流圖，虛線部分劃出了系統(tǒng)邊界

圖7.18銷售管理子系統(tǒng)第一層數(shù)據(jù)流圖

2023/9/3

逐一設(shè)計(jì)分E-R圖（續(xù)）上圖中把系統(tǒng)功能又分為4個(gè)子系統(tǒng)，下面四個(gè)圖是第二層數(shù)據(jù)流圖

圖7.19接收訂單2023/9/3

逐一設(shè)計(jì)分E-R圖（續(xù)）圖7.20處理訂單2023/9/3

逐一設(shè)計(jì)分E-R圖（續(xù)）圖7.21開發(fā)票

2023/9/3

逐一設(shè)計(jì)分E-R圖（續(xù)）圖7.22支付過賬2023/9/3

逐一設(shè)計(jì)分E-R圖（續(xù)）分E-R圖的框架

2023/9/3

逐一設(shè)計(jì)分E-R圖（續(xù)）參照第二層數(shù)據(jù)流圖和數(shù)據(jù)字典，遵循兩個(gè)準(zhǔn)則，進(jìn)行如下調(diào)整：(1)訂單與訂單細(xì)節(jié)是1∶n的聯(lián)系(2)原訂單和產(chǎn)品的聯(lián)系實(shí)際上是訂單細(xì)節(jié)和產(chǎn)品的聯(lián)系。(3)圖7.21中“發(fā)票主清單”是一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，不必作為實(shí)體加入分E-R圖(4)工廠對(duì)大宗訂貨給予優(yōu)惠2023/9/3

逐一設(shè)計(jì)分E-R圖（續(xù)）得到分E-R圖如下圖所示

銷售管理子系統(tǒng)的分E-R圖2023/9/3

逐一設(shè)計(jì)分E-R圖（續(xù)）對(duì)每個(gè)實(shí)體定義的屬性如下：顧客：{顧客號(hào)，顧客名，地址，電話，信貸狀況，賬目余額}訂單：{訂單號(hào)，顧客號(hào)，訂貨項(xiàng)數(shù)，訂貨日期，交貨日期，工種號(hào)，生產(chǎn)地點(diǎn)}訂單細(xì)則：{訂單號(hào)，細(xì)則號(hào)，零件號(hào)，訂貨數(shù)，金額}應(yīng)收賬款：{顧客號(hào)，訂單號(hào)，發(fā)票號(hào)，應(yīng)收金額，支付日期，支付金額，當(dāng)前余額，貨款限額}產(chǎn)品描述：{產(chǎn)品號(hào)，產(chǎn)品名，單價(jià)，重量}折扣規(guī)則：{產(chǎn)品號(hào)，訂貨量，折扣}2023/9/3

7.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)7.3.1概念結(jié)構(gòu)7.3.2概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法與步驟7.3.3數(shù)據(jù)抽象與局部視圖設(shè)計(jì)7.3.4視圖的集成2023/9/3

7.3.4視圖的集成各個(gè)局部視圖即分E-R圖建立好后，還需要對(duì)它們進(jìn)行合并，集成為一個(gè)整體的數(shù)據(jù)概念結(jié)構(gòu)即總E-R圖。2023/9/3

視圖集成的兩種方式多個(gè)分E-R圖一次集成一次集成多個(gè)分E-R圖通常用于局部視圖比較簡單時(shí)2023/9/3

視圖的集成（續(xù)）逐步集成用累加的方式一次集成兩個(gè)分E-R圖2023/9/3

視圖的集成（續(xù)）集成局部E-R圖的步驟1.合并2.修改與重構(gòu)2023/9/3

視圖的集成（續(xù)）視圖集成2023/9/3

合并分E-R圖，生成初步E-R圖

各分E-R圖存在沖突各個(gè)分E-R圖之間必定會(huì)存在許多不一致的地方合并分E-R圖的主要工作與關(guān)鍵合理消除各分E-R圖的沖突2023/9/3

合并分E-R圖，生成初步E-R圖（續(xù)）

沖突的種類屬性沖突命名沖突結(jié)構(gòu)沖突2023/9/3

⒈屬性沖突兩類屬性沖突屬性域沖突屬性值的類型取值范圍取值集合不同屬性取值單位沖突2023/9/3

⒉命名沖突兩類命名沖突同名異義：不同意義的對(duì)象在不同的局部應(yīng)用中具有相同的名字異名同義（一義多名）：同一意義的對(duì)象在不同的局部應(yīng)用中具有不同的名字2023/9/3

⒊結(jié)構(gòu)沖突三類結(jié)構(gòu)沖突同一對(duì)象在不同應(yīng)用中具有不同的抽象同一實(shí)體在不同分E-R圖中所包含的屬性個(gè)數(shù)和屬性排列次序不完全相同實(shí)體之間的聯(lián)系在不同局部視圖中呈現(xiàn)不同的類型2023/9/3

消除不必要的冗余，設(shè)計(jì)基本E-R圖

基本任務(wù)消除不必要的冗余，設(shè)計(jì)生成基本E-R圖合并初步E-R圖分E-R圖可能存在冗余的數(shù)據(jù)和冗余的實(shí)體間聯(lián)系基本E-R圖消除不必要的冗余2023/9/3

消除不必要的冗余，設(shè)計(jì)基本E-R圖（續(xù)）

冗余消除冗余的方法2023/9/3

1．冗余冗余的數(shù)據(jù)是指可由基本數(shù)據(jù)導(dǎo)出的數(shù)據(jù) 冗余的聯(lián)系是指可由其他聯(lián)系導(dǎo)出的聯(lián)系冗余數(shù)據(jù)和冗余聯(lián)系容易破壞數(shù)據(jù)庫的完整性，給數(shù)據(jù)庫維護(hù)增加困難消除不必要的冗余后的初步E-R圖稱為基本E-R圖2023/9/3

消除冗余的方法分析方法以數(shù)據(jù)字典和數(shù)據(jù)流圖為依據(jù)根據(jù)數(shù)據(jù)字典中關(guān)于數(shù)據(jù)項(xiàng)之間的邏輯關(guān)系2023/9/3

消除冗余的方法（續(xù)）消除冗余2023/9/3

消除冗余的方法（續(xù)）效率VS冗余信息需要根據(jù)用戶的整體需求來確定若人為地保留了一些冗余數(shù)據(jù)，則應(yīng)把數(shù)據(jù)字典中數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的說明作為完整性約束條件Q4=∑Q5一旦Q5修改后就應(yīng)當(dāng)觸發(fā)完整性檢查，對(duì)Q4進(jìn)行修改2023/9/3

消除冗余的方法（續(xù)）規(guī)范化理論函數(shù)依賴的概念提供了消除冗余聯(lián)系的形式化工具2023/9/3

消除冗余的方法（續(xù)）方法1.確定分E-R圖實(shí)體之間的數(shù)據(jù)依賴，并用實(shí)體碼之間的函數(shù)依賴表示。勞動(dòng)人事管理的分E-R圖

2023/9/3

消除冗余的方法（續(xù)）上圖中，部門和職工之間一對(duì)多的聯(lián)系可表示為：職工號(hào)→部門號(hào)職工和產(chǎn)品之間多對(duì)多的聯(lián)系可表示為：（職工號(hào)，產(chǎn)品號(hào)）→工作天數(shù)得到函數(shù)依賴集FL

2023/9/3

消除冗余的方法（續(xù)）2.求FL的最小覆蓋GL

，差集為D=FL-GL。逐一考察D中的函數(shù)依賴，確定是否是冗余的聯(lián)系，若是，就把它去掉。(1)冗余的聯(lián)系一定在D中，而D中的聯(lián)系不一定是冗余的；(2)當(dāng)實(shí)體之間存在多種聯(lián)系時(shí)要將實(shí)體之間的聯(lián)系在形式上加以區(qū)分。2023/9/3

消除冗余，設(shè)計(jì)生成基本E-R圖實(shí)例

［實(shí)例］某工廠管理信息系統(tǒng)的視圖集成。

書中圖1.14(c)、圖7.24、圖7.29分別為該廠物資、銷售和勞動(dòng)人事管理的分E-R圖圖7.30為該系統(tǒng)的基本E-R圖支持的數(shù)據(jù)模型，它是各種數(shù)據(jù)模型的共同基礎(chǔ)，因而比數(shù)據(jù)模型更一般、更抽象、更接近現(xiàn)實(shí)世界。2023/9/3

消除冗余，設(shè)計(jì)生成基本E-R圖實(shí)例（續(xù)）支持的數(shù)據(jù)模型，它是各種數(shù)據(jù)模型的共同基礎(chǔ)，因而比數(shù)據(jù)模型更一般、更抽象、更接近現(xiàn)實(shí)世界。圖1.14(c)工廠物資管理E-R圖該廠物資管理分E-R圖2023/9/3

消除冗余，設(shè)計(jì)生成基本E-R圖實(shí)例（續(xù)）支持的數(shù)據(jù)模型，它是各種數(shù)據(jù)模型的共同基礎(chǔ)，因而比數(shù)據(jù)模型更一般、更抽象、更接近現(xiàn)實(shí)世界。圖7.24銷售管理子系統(tǒng)的分E-R圖該廠銷售管理分E-R圖2023/9/3

消除冗余，設(shè)計(jì)生成基本E-R圖實(shí)例（續(xù)）支持的數(shù)據(jù)模型，它是各種數(shù)據(jù)模型的共同基礎(chǔ)，因而比數(shù)據(jù)模型更一般、更抽象、更接近現(xiàn)實(shí)世界。圖7.29勞動(dòng)人事管理的分E-R圖該廠勞動(dòng)人事管理分E-R圖2023/9/3

消除冗余，設(shè)計(jì)生成基本E-R圖實(shí)例（續(xù)）支持的數(shù)據(jù)模型，它是各種數(shù)據(jù)模型的共同基礎(chǔ)，因而比數(shù)據(jù)模型更一般、更抽象、更接近現(xiàn)實(shí)世界。系統(tǒng)的基本E-R(圖7.30)某工廠管理信息系統(tǒng)的基本E-R圖

2023/9/3

消除冗余，設(shè)計(jì)生成基本E-R圖實(shí)例（續(xù)）集成過程，解決了以下問題：異名同義，項(xiàng)目和產(chǎn)品含義相同庫存管理中職工與倉庫的工作關(guān)系已包含在勞動(dòng)人事管理的部門與職工之間的聯(lián)系之中，所以可以取消職工之間領(lǐng)導(dǎo)與被領(lǐng)導(dǎo)關(guān)系可由部門與職工（經(jīng)理）之間的領(lǐng)導(dǎo)關(guān)系、部門與職工之間的從屬關(guān)系兩者導(dǎo)出，所以也可以取消2023/9/3

驗(yàn)證整體概念結(jié)構(gòu)視圖集成后形成一個(gè)整體的數(shù)據(jù)庫概念結(jié)構(gòu)，對(duì)該整體概念結(jié)構(gòu)還必須進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證，確保它能夠滿足下列條件：整體概念結(jié)構(gòu)內(nèi)部必須具有一致性，不存在互相矛盾的表達(dá)整體概念結(jié)構(gòu)能準(zhǔn)確地反映原來的每個(gè)視圖結(jié)構(gòu)，包括屬性、實(shí)體及實(shí)體間的聯(lián)系整體概念結(jié)構(gòu)能滿足需要分析階段所確定的所有要求2023/9/3

驗(yàn)證整體概念結(jié)構(gòu)（續(xù)）整體概念結(jié)構(gòu)最終還應(yīng)該提交給用戶，征求用戶和有關(guān)人員的意見，進(jìn)行評(píng)審、修改和優(yōu)化，然后把它確定下來，作為數(shù)據(jù)庫的概念結(jié)構(gòu)，作為進(jìn)一步設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫的依據(jù)。2023/9/3

概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小結(jié)概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的步驟抽象數(shù)據(jù)并設(shè)計(jì)局部視圖集成局部視圖，得到全局概念結(jié)構(gòu)驗(yàn)證整體概念結(jié)構(gòu)2023/9/3

概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小結(jié)數(shù)據(jù)抽象分類聚集概括2023/9/3

概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小結(jié)設(shè)計(jì)局部視圖⒈選擇局部應(yīng)用

2.逐一設(shè)計(jì)分E-R圖標(biāo)定局部應(yīng)用中的實(shí)體、屬性、碼，實(shí)體間的聯(lián)系用E-R圖描述出來2023/9/3

概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小結(jié)集成局部視圖1.合并分E-R圖，生成初步E-R圖消除沖突屬性沖突命名沖突結(jié)構(gòu)沖突2.修改與重構(gòu)消除不必要的冗余，設(shè)計(jì)生成基本E-R圖分析方法規(guī)范化理論2023/9/3

第七章數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)7.1數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述7.2需求分析7.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)7.4邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)7.5數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì)7.6數(shù)據(jù)庫的實(shí)施和維護(hù)7.7小結(jié)2023/9/3

7.4邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的任務(wù)把概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段設(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)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的步驟將概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為一般的關(guān)系、網(wǎng)狀、層次模型將轉(zhuǎn)換來的關(guān)系、網(wǎng)狀、層次模型向特定DBMS支持下的數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換對(duì)數(shù)據(jù)模型進(jìn)行優(yōu)化2023/9/3

邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(續(xù))邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)的3個(gè)步驟

2023/9/3

7.4邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)7.4.1E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換7.4.2數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化7.4.3設(shè)計(jì)用戶子模式2023/9/3

7.4.1E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換內(nèi)容轉(zhuǎn)換原則2023/9/3

E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換（續(xù)）E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換要解決的問題如何將實(shí)體型和實(shí)體間的聯(lián)系轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式如何確定這些關(guān)系模式的屬性和碼轉(zhuǎn)換內(nèi)容將E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型：將實(shí)體、實(shí)體的屬性和實(shí)體之間的聯(lián)系轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式。2023/9/3

E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換（續(xù)）實(shí)體型間的聯(lián)系有以下不同情況：(1)一個(gè)1:1聯(lián)系可以轉(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。轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式與某一端實(shí)體對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式合并(2)一個(gè)1:n聯(lián)系可以轉(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。轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式與n端對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式合并2023/9/3

E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換（續(xù)）(3)一個(gè)m:n聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式。 例，“選修”聯(lián)系是一個(gè)m:n聯(lián)系，可以將它轉(zhuǎn)換為如下關(guān)系模式，其中學(xué)號(hào)與課程號(hào)為關(guān)系的組合碼：選修（學(xué)號(hào)，課程號(hào)，成績）2023/9/3

E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換（續(xù)）(4)三個(gè)或三個(gè)以上實(shí)體間的一個(gè)多元聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式。 例，“講授”聯(lián)系是一個(gè)三元聯(lián)系，可以將它轉(zhuǎn)換為如下關(guān)系模式，其中課程號(hào)、職工號(hào)和書號(hào)為關(guān)系的組合碼：講授（課程號(hào)，職工號(hào)，書號(hào)）2023/9/3

E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換（續(xù)）(5)具有相同碼的關(guān)系模式可合并目的：減少系統(tǒng)中的關(guān)系個(gè)數(shù)合并方法：將其中一個(gè)關(guān)系模式的全部屬性加入到另一個(gè)關(guān)系模式中，然后去掉其中的同義屬性（可能同名也可能不同名），并適當(dāng)調(diào)整屬性的次序2023/9/3

E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換（續(xù)）注意：從理論上講，1:1聯(lián)系可以與任意一端對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式合并但在一些情況下，與不同的關(guān)系模式合并效率會(huì)大不一樣。因此究竟應(yīng)該與哪端的關(guān)系模式合并需要依應(yīng)用的具體情況而定。由于連接操作是最費(fèi)時(shí)的操作，所以一般應(yīng)以盡量減少連接操作為目標(biāo)。例如，如果經(jīng)常要查詢某個(gè)班級(jí)的班主任姓名，則將管理聯(lián)系與教師關(guān)系合并更好些。2023/9/3

E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換（續(xù)）[例]把圖7.30中虛線上部的E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型部門實(shí)體對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式部門（部門號(hào)，部門名，經(jīng)理的職工號(hào)，…）此關(guān)系模式已包含了聯(lián)系“領(lǐng)導(dǎo)”所對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式經(jīng)理的職工號(hào)是關(guān)系的候選碼職工實(shí)體對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式職工（職工號(hào)、部門號(hào)，職工名，職務(wù)，…）該關(guān)系模式已包含了聯(lián)系“屬于”所對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式2023/9/3

E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換（續(xù)）[例]把圖7.30中虛線上部的E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型（續(xù)）產(chǎn)品實(shí)體對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式產(chǎn)品（產(chǎn)品號(hào)，產(chǎn)品名，產(chǎn)品組長的職工號(hào)，…）供應(yīng)商實(shí)體對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式供應(yīng)商（供應(yīng)商號(hào)，姓名，…）零件實(shí)體對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式零件（零件號(hào)，零件名，…）2023/9/3

E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換（續(xù)）[例]把圖7.30中虛線上部的E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型（續(xù)）

聯(lián)系“參加”所對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式職工工作（職工號(hào)，產(chǎn)品號(hào)，工作天數(shù)，…）聯(lián)系“供應(yīng)”所對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式供應(yīng)（產(chǎn)品號(hào)，供應(yīng)商號(hào)，零件號(hào)，供應(yīng)量）

2023/9/3

7.4邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)7.4.1E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換7.4.2數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化7.4.3設(shè)計(jì)用戶子模式2023/9/3

7.4.2數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化得到初步數(shù)據(jù)模型后，還應(yīng)該適當(dāng)?shù)匦薷?、調(diào)整數(shù)據(jù)模型的結(jié)構(gòu)，以進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的性能，這就是數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化關(guān)系數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化通常以規(guī)范化理論為指導(dǎo)2023/9/3

數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化（續(xù)）優(yōu)化數(shù)據(jù)模型的方法確定數(shù)據(jù)依賴 按需求分析階段所得到的語義，分別寫出每個(gè)關(guān)系模式內(nèi)部各屬性之間的數(shù)據(jù)依賴以及不同關(guān)系模式屬性之間數(shù)據(jù)依賴消除冗余的聯(lián)系 對(duì)于各個(gè)關(guān)系模式之間的數(shù)據(jù)依賴進(jìn)行極小化處理，消除冗余的聯(lián)系。確定所屬范式按照數(shù)據(jù)依賴的理論對(duì)關(guān)系模式逐一進(jìn)行分析考查是否存在部分函數(shù)依賴、傳遞函數(shù)依賴、多值依賴等確定各關(guān)系模式分別屬于第幾范式

2023/9/3

數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化（續(xù)）按照需求分析階段得到的各種應(yīng)用對(duì)數(shù)據(jù)處理的要求，分析對(duì)于這樣的應(yīng)用環(huán)境這些模式是否合適，確定是否要對(duì)它們進(jìn)行合并或分解。注意：并不是規(guī)范化程度越高的關(guān)系就越優(yōu)，一般說來，第三范式就足夠了2023/9/3

數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化（續(xù)）例：在關(guān)系模式學(xué)生成績單(學(xué)號(hào),英語,數(shù)學(xué),語文,平均成績)

中存在下列函數(shù)依賴：學(xué)號(hào)→英語學(xué)號(hào)→數(shù)學(xué)學(xué)號(hào)→語文學(xué)號(hào)→平均成績

(英語,數(shù)學(xué),語文)→平均成績2023/9/3

數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化（續(xù)）

顯然有：學(xué)號(hào)→(英語,數(shù)學(xué),語文)

因此該關(guān)系模式中存在傳遞函數(shù)信賴，是2NF關(guān)系雖然平均成績可以由其他屬性推算出來，但如果應(yīng)用中需要經(jīng)常查詢學(xué)生的平均成績，為提高效率，仍然可保留該冗余數(shù)據(jù)，對(duì)關(guān)系模式不再做進(jìn)一步分解2023/9/3

數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化（續(xù)）按照需求分析階段得到的各種應(yīng)用對(duì)數(shù)據(jù)處理的要求，對(duì)關(guān)系模式進(jìn)行必要的分解，以提高數(shù)據(jù)操作的效率和存儲(chǔ)空間的利用率常用分解方法水平分解垂直分解2023/9/3

數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化（續(xù)）水平分解什么是水平分解把(基本)關(guān)系的元組分為若干子集合，定義每個(gè)子集合為一個(gè)子關(guān)系，以提高系統(tǒng)的效率水平分解的適用范圍滿足“80/20原則”的應(yīng)用并發(fā)事務(wù)經(jīng)常存取不相交的數(shù)據(jù)2023/9/3

數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化（續(xù)）垂直分解什么是垂直分解把關(guān)系模式R的屬性分解為若干子集合，形成若干子關(guān)系模式垂直分解的適用范圍取決于分解后R上的所有事務(wù)的總效率是否得到了提高2023/9/3

7.4邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)7.4.1E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換7.4.2數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化7.4.3設(shè)計(jì)用戶子模式2023/9/3

7.4.3設(shè)計(jì)用戶子模式定義用戶外模式時(shí)應(yīng)該注重的問題包括三個(gè)方面：

(1)使用更符合用戶習(xí)慣的別名

(2)針對(duì)不同級(jí)別的用戶定義不同的View，以

滿足系統(tǒng)對(duì)安全性的要求。

(3)簡化用戶對(duì)系統(tǒng)的使用2023/9/3

設(shè)計(jì)用戶子模式（續(xù)）[例]

關(guān)系模式產(chǎn)品（產(chǎn)品號(hào)，產(chǎn)品名，規(guī)格，單價(jià)，生產(chǎn)車間，生產(chǎn)負(fù)責(zé)人，產(chǎn)品成本，產(chǎn)品合格率，質(zhì)量等級(jí)），可以在產(chǎn)品關(guān)系上建立兩個(gè)視圖：為一般顧客建立視圖：產(chǎn)品1（產(chǎn)品號(hào)，產(chǎn)品名，規(guī)格，單價(jià)）為產(chǎn)品銷售部門建立視圖：產(chǎn)品2（產(chǎn)品號(hào)，產(chǎn)品名，規(guī)格，單價(jià)，車間，生產(chǎn)負(fù)責(zé)人）顧客視圖中只包含允許顧客查詢的屬性銷售部門視圖中只包含允許銷售部門查詢的屬性生產(chǎn)領(lǐng)導(dǎo)部門則可以查詢?nèi)慨a(chǎn)品數(shù)據(jù)可以防止用戶非法訪問不允許他們查詢的數(shù)據(jù)，保證系統(tǒng)的安全性2023/9/3

邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小結(jié)任務(wù)將概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為具體的數(shù)據(jù)模型邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的步驟將概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為一般的關(guān)系、網(wǎng)狀、層次模型將轉(zhuǎn)化來的關(guān)系、網(wǎng)狀、層次模型向特定DBMS支持下的數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換對(duì)數(shù)據(jù)模型進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)用戶子模式2023/9/3

邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小結(jié)E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換內(nèi)容E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換原則2023/9/3

邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小結(jié)優(yōu)化數(shù)據(jù)模型的方法

1.確定數(shù)據(jù)依賴

2.對(duì)于各個(gè)關(guān)系模式之間的數(shù)據(jù)依賴進(jìn)行極小化處理，消除冗余的聯(lián)系。

3.確定各關(guān)系模式分別屬于第幾范式。

4.分析對(duì)于應(yīng)用環(huán)境這些模式是否合適，確定是否要對(duì)它們進(jìn)行合并或分解。

5.對(duì)關(guān)系模式進(jìn)行必要的分解或合并2023/9/3

邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小結(jié)設(shè)計(jì)用戶子模式

1.使用更符合用戶習(xí)慣的別名

2.針對(duì)不同級(jí)別的用戶定義不同的外模式，以滿足系統(tǒng)對(duì)安全性的要求。

3.簡化用戶對(duì)系統(tǒng)的使用2023/9/3

第七章數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)7.1數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述7.2需求分析7.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)7.4邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)7.5數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì)7.6數(shù)據(jù)庫的實(shí)施和維護(hù)7.7小結(jié)2023/9/3

7.5數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫在物理設(shè)備上的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)與存取方法稱為數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)，它依賴于選定的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)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)用環(huán)境的物理結(jié)構(gòu)的過程，就是數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì)2023/9/3

數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì)(續(xù))數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì)的步驟確定數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)，在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中主要指存取方法和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)對(duì)物理結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)的重點(diǎn)是時(shí)間和空間效率如果評(píng)價(jià)結(jié)果滿足原設(shè)計(jì)要求，則可進(jìn)入到物理實(shí)施階段，否則，就需要重新設(shè)計(jì)或修改物理結(jié)構(gòu)，有時(shí)甚至要返回邏輯設(shè)計(jì)階段修改數(shù)據(jù)模型2023/9/3

數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì)(續(xù))數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì)確定數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫實(shí)施物理模型邏輯模型2023/9/3

7.5數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì)7.5.1數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì)的內(nèi)容和方法7.5.2關(guān)系模式存取方法選擇7.5.3確定數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)7.5.4評(píng)價(jià)物理結(jié)構(gòu)2023/9/3

7.5.1數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì)的內(nèi)容和方法設(shè)計(jì)物理數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)備工作對(duì)要運(yùn)行的事務(wù)進(jìn)行詳細(xì)分析，獲得選擇物理數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)所需參數(shù)充分了解所用RDBMS的內(nèi)部特征，特別是系統(tǒng)提供的存取方法和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)2023/9/3

數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì)的內(nèi)容和方法（續(xù)）選擇物理數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)所需參數(shù)數(shù)據(jù)庫查詢事務(wù)查詢的關(guān)系查詢條件所涉及的屬性連接條件所涉及的屬性查詢的投影屬性

2023/9/3

數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì)的內(nèi)容和方法（續(xù)）選擇物理數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)所需參數(shù)(續(xù))數(shù)據(jù)更新事務(wù)被更新的關(guān)系每個(gè)關(guān)系上的更新操作條件所涉及的屬性修改操作要改變的屬性值

每個(gè)事務(wù)在各關(guān)系上運(yùn)行的頻率和性能要求2023/9/3

數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì)的內(nèi)容和方法（續(xù)）關(guān)系數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì)的內(nèi)容為關(guān)系模式選擇存取方法(建立存取路徑)

設(shè)計(jì)關(guān)系、索引等數(shù)據(jù)庫文件的物理存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)2023/9/3

7.5數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì)7.5.1數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì)的內(nèi)容和方法7.5.2關(guān)系模式存取方法選擇7.5.3確定數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)7.5.4評(píng)價(jià)物理結(jié)構(gòu)2023/9/3

7.5.2關(guān)系模式存取方法選擇數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是多用戶共享的系統(tǒng)，對(duì)同一個(gè)關(guān)系要建立多條存取路徑才能滿足多用戶的多種應(yīng)用要求物理設(shè)計(jì)的任務(wù)之一就是要確定選擇哪些存取方法，即建立哪些存取路徑2023/9/3

關(guān)系模式存取方法選擇（續(xù)）DBMS常用存取方法索引方法目前主要是B+樹索引方法經(jīng)典存取方法，使用最普遍

聚簇（Cluster）方法HASH方法2023/9/3

一、索引存取方法的選擇根據(jù)應(yīng)用要求確定對(duì)哪些屬性列建立索引對(duì)哪些屬性列建立組合索引對(duì)哪些索引要設(shè)計(jì)為唯一索引2023/9/3

索引存取方法的選擇（續(xù)）選擇索引存取方法的一般規(guī)則如果一個(gè)(或一組)屬性經(jīng)常在查詢條件中出現(xiàn)，則考慮在這個(gè)(或這組)屬性上建立索引(或組合索引)如果一個(gè)屬性經(jīng)常作為最大值和最小值等聚集函數(shù)的參數(shù)，則考慮在這個(gè)屬性上建立索引如果一個(gè)(或一組)屬性經(jīng)常在連接操作的連接條件中出現(xiàn)，則考慮在這個(gè)(或這組)屬性上建立索引關(guān)系上定義的索引數(shù)過多會(huì)帶來較多的額外開銷維護(hù)索引的開銷查找索引的開銷2023/9/3

二、聚簇存取方法的選擇聚簇為了提高某個(gè)屬性（或?qū)傩越M）的查詢速度，把這個(gè)或這些屬性（稱為聚簇碼）上具有相同值的元組集中存放在連續(xù)的物理塊稱為聚簇2023/9/3

聚簇存取方法的選擇（續(xù)）聚簇的用途1.大大提高按聚簇碼進(jìn)行查詢的效率例：假設(shè)學(xué)生關(guān)系按所在系建有索引，現(xiàn)在要查詢信息系的所有學(xué)生名單。信息系的500名學(xué)生分布在500個(gè)不同的物理塊上時(shí)，至少要執(zhí)行500次I/O操作如果將同一系的學(xué)生元組集中存放，則每讀一個(gè)物理塊可得到多個(gè)滿足查詢條件的元組，從而顯著地減少了訪問磁盤的次數(shù)2023/9/3

聚簇存取方法的選擇（續(xù)）2.節(jié)省存儲(chǔ)空間聚簇以后，聚簇碼相同的元組集中在一起了，因而聚簇碼值不必在每個(gè)元組中重復(fù)存儲(chǔ)，只要在一組中存一次就行了2023/9/3

聚簇存取方法的選擇（續(xù)）聚簇的局限性1.聚簇只能提高某些特定應(yīng)用的性能2.建立與維護(hù)聚簇的開銷相當(dāng)大對(duì)已有關(guān)系建立聚簇，將導(dǎo)致關(guān)系中元組移動(dòng)其物理存儲(chǔ)位置，并使此關(guān)系上原有的索引無效，必須重建當(dāng)一個(gè)元組的聚簇碼改變時(shí)，該元組的存儲(chǔ)位置也要做相應(yīng)移動(dòng)2023/9/3

聚簇存取方法的選擇（續(xù)）聚簇的適用范圍1.既適用于單個(gè)關(guān)系獨(dú)立聚簇，也適用于多個(gè)關(guān)系組合聚簇 例：假設(shè)用戶經(jīng)常要按系別查詢學(xué)生成績單，這一查詢涉及學(xué)生關(guān)系和選修關(guān)系的連接操作，即需要按學(xué)號(hào)連接這兩個(gè)關(guān)系，為提高連接操作的效率，可以把具有相同學(xué)號(hào)值的學(xué)生元組和選修元組在物理上聚簇在一起。這就相當(dāng)于把多個(gè)關(guān)系按“預(yù)連接”的形式存放，從而大大提高連接操作的效率。2023/9/3

聚簇存取方法的選擇（續(xù)）2.當(dāng)通過聚簇碼進(jìn)行訪問或連接是該關(guān)系的主要應(yīng)用，與聚簇碼無關(guān)的其他訪問很少或者是次要的時(shí)，可以使用聚簇。尤其當(dāng)SQL語句中包含有與聚簇碼有關(guān)的ORDERBY，GROUPBY，UNION，DISTINCT等子句或短語時(shí)，使用聚簇特別有利，可以省去對(duì)結(jié)果集的排序操作2023/9/3

聚簇存取方法的選擇（續(xù)）設(shè)計(jì)候選聚簇對(duì)經(jīng)常在一起進(jìn)行連接操作的關(guān)系可以建立聚簇如果一個(gè)關(guān)系的一組屬性經(jīng)常出現(xiàn)在相等比較條件中，則該單個(gè)關(guān)系可建立聚簇如果一個(gè)關(guān)系的一個(gè)(或一組)屬性上的值重復(fù)率很高，則此單個(gè)關(guān)系可建立聚簇。即對(duì)應(yīng)每個(gè)聚簇碼值的平均元組數(shù)不太少。太少了，聚簇的效果不明顯2023/9/3

聚簇存取方法的選擇（續(xù)）優(yōu)化聚簇設(shè)計(jì)從聚簇中刪除經(jīng)常進(jìn)行全表掃描的關(guān)系；從聚簇中刪除更新操作遠(yuǎn)多于連接操作的關(guān)系；不同的聚簇中可能包含相同的關(guān)系，一個(gè)關(guān)系可以在某一個(gè)聚簇中，但不能同時(shí)加入多個(gè)聚簇

從這多個(gè)聚簇方案(包括不建立聚簇)中選擇一個(gè)較優(yōu)的，即在這個(gè)聚簇上運(yùn)行各種事務(wù)的總代價(jià)最小2023/9/3

三、HASH存取方法的選擇選擇HASH存取方法的規(guī)則當(dāng)一個(gè)關(guān)系滿足下列兩個(gè)條件時(shí)，可以選擇HASH存取方法該關(guān)系的屬性主要出現(xiàn)在等值連接條件中或主要出現(xiàn)在相等比較選擇條件中該關(guān)系的大小可預(yù)知，而且不變；或該關(guān)系的大小動(dòng)態(tài)改變，但所選用的DBMS提供了動(dòng)態(tài)HASH存取方法2023/9/3

7.5數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì)7.5.1數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì)的內(nèi)容和方法7.5.2關(guān)系模式存取方法選擇7.5.3確定數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)7.5.4評(píng)價(jià)物理結(jié)構(gòu)2023/9/3

7.5.3確定數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)確定數(shù)據(jù)庫物理結(jié)構(gòu)的內(nèi)容1.確定數(shù)據(jù)的存放位置和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)關(guān)系索引聚簇日志備份2.確定系統(tǒng)配置2023/9/3

1.確定數(shù)據(jù)的存放位置確定數(shù)據(jù)存放位置和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的因素存取時(shí)間存儲(chǔ)空間利用率維護(hù)代價(jià)這三個(gè)方面常常是相互矛盾的例：消除一切冗余數(shù)據(jù)雖能夠節(jié)約存儲(chǔ)空間和減少維護(hù)代價(jià)，但往往會(huì)導(dǎo)致檢索代價(jià)的增加必須進(jìn)行權(quán)衡，選擇一個(gè)折中方案2023/9/3

確定數(shù)據(jù)的存放位置（續(xù)）基本原則根據(jù)應(yīng)用情況將易變部分與穩(wěn)定部分分開存放存取頻率較高部分與存取頻率較低部分，分開存放2023/9/3

確定數(shù)據(jù)的存放位置（續(xù)）例：數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)備份、日志文件備份等由于只在故障恢復(fù)時(shí)才使用，而且數(shù)據(jù)量很大，可以考慮存放在磁帶上如果計(jì)算機(jī)有多個(gè)磁盤或磁盤陣列，可以考慮將表和索引分別放在不同的磁盤上，在查詢時(shí)，由于磁盤驅(qū)動(dòng)器并行工作，可以提高物理I/O讀寫的效率2023/9/3

確定數(shù)據(jù)的存放位置（續(xù)）例（續(xù)）：可以將比較大的表分別放在兩個(gè)磁盤上，以加快存取速度，這在多用戶環(huán)境下特別有效可以將日志文件與數(shù)據(jù)庫對(duì)象（表、索引等）放在不同的磁盤以改進(jìn)系統(tǒng)的性能2023/9/3

2.確定系統(tǒng)配置DBMS產(chǎn)品一般都提供了一些存儲(chǔ)分配參數(shù)同時(shí)使用數(shù)據(jù)庫的用戶數(shù)同時(shí)打開的數(shù)據(jù)庫對(duì)象數(shù)內(nèi)存分配參數(shù)使用的緩沖區(qū)長度、個(gè)數(shù)存儲(chǔ)分配參數(shù)

…….2023/9/3

7.5數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì)7.5.1數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì)的內(nèi)容和方法7.5.2關(guān)系模式存取方法選擇7.5.3確定數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)7.5.4評(píng)價(jià)物理結(jié)構(gòu)2023/9/3

7.5.4評(píng)價(jià)物理結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)內(nèi)容對(duì)數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì)過程中產(chǎn)生的多種方案進(jìn)行細(xì)致的評(píng)價(jià)，從中選擇一個(gè)較優(yōu)的方案作為數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)2023/9/3

評(píng)價(jià)物理結(jié)構(gòu)(續(xù))評(píng)價(jià)方法（完全依賴于所選用的DBMS）定量估算各種方案存儲(chǔ)空間