《互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫》 - 第六章 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

《互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫》第六章數(shù)據(jù)庫設(shè)計第六章數(shù)據(jù)庫設(shè)計學(xué)習(xí)目的和要求了解數(shù)據(jù)庫設(shè)計的步驟理解并掌握需求分析、概念結(jié)構(gòu)設(shè)計、邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計、數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計以及數(shù)據(jù)庫實施的方法了解數(shù)據(jù)庫運行與維護的內(nèi)容第六章數(shù)據(jù)庫設(shè)計往年頻繁考點：數(shù)據(jù)庫設(shè)計的步驟需求分析的方法；數(shù)據(jù)字典的概念和組成概念結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點、步驟；數(shù)據(jù)抽象；E-R圖的設(shè)計步驟；視圖的集成邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計的任務(wù)；邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計的步驟；E-R圖向數(shù)據(jù)模型的轉(zhuǎn)換的方法數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計的步驟；數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計的內(nèi)容；確定、評價數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫維護的主要內(nèi)容；數(shù)據(jù)庫的重組織和重構(gòu)造根據(jù)數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本步驟，能夠設(shè)計一個簡單的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)第一節(jié)

數(shù)據(jù)庫設(shè)計概述數(shù)據(jù)庫設(shè)計是指對于一個給定的應(yīng)用環(huán)境，構(gòu)造最優(yōu)的數(shù)據(jù)庫模式，建立數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)，使之能夠有效地存儲數(shù)據(jù)，滿足各種用戶的應(yīng)用需求在數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域內(nèi)，使用數(shù)據(jù)庫的各類系統(tǒng)通常被稱為數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)。信息系統(tǒng)是提供信息、輔助人們對環(huán)境進行控制和進行決策的系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫是信息系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)庫設(shè)計內(nèi)容：結(jié)構(gòu)（數(shù)據(jù)）設(shè)計：邏輯數(shù)據(jù)庫設(shè)計、物理數(shù)據(jù)庫設(shè)計行為（處理）設(shè)計：數(shù)據(jù)的裝載、應(yīng)用程序設(shè)計第一節(jié)

數(shù)據(jù)庫設(shè)計概述新奧爾良（New Orleans）方法 需求分析（分析用戶要求） 概念設(shè)計（信息分析和定義） 邏輯設(shè)計（設(shè)計實現(xiàn)）物理設(shè)計（物理數(shù)據(jù)庫設(shè)計）第一節(jié)

數(shù)據(jù)庫設(shè)計概述數(shù)據(jù)庫設(shè)計分為以下六個階段： 系統(tǒng)需求分析需求收集和分析，結(jié)果得到數(shù)據(jù)字典描述的數(shù)據(jù)需求和數(shù)據(jù)流圖描述的處理需求概念結(jié)構(gòu)設(shè)計通過對用戶需求進行綜合、歸納與抽象，形成一個獨立于具體DBMS的概念模型，可以用E-R圖表示邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計將概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為某個DBMS所支持的數(shù)據(jù)模型（例如關(guān)系模型），并對其進行優(yōu)化。第一節(jié)

數(shù)據(jù)庫設(shè)計概述數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計為邏輯數(shù)據(jù)模型選取一個最適合應(yīng)用環(huán)境的物理結(jié)構(gòu)（包括存儲結(jié)構(gòu)和存取方法）。數(shù)據(jù)庫實施運用DBMS提供的數(shù)據(jù)語言（例如SQL）及其宿主語言（例如VB），根據(jù)邏輯設(shè)計和物理設(shè)計的結(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，并進行試運行。數(shù)據(jù)庫運行維護數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)經(jīng)過試運行后即可投入正式運行。在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運行過程中必須不斷地對其進行評價、調(diào)整與修改。第一節(jié)

數(shù)據(jù)庫設(shè)計概述參加設(shè)計的人員：系統(tǒng)分析人員、數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員系統(tǒng)分析和數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員是數(shù)據(jù)庫設(shè)計的核心人員，他們將自始至終參與數(shù)據(jù)庫設(shè)計，他們的水平?jīng)Q定了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的質(zhì)量。程序員程序員則在系統(tǒng)實施階段參與進來，分別負責(zé)編制程序和準備軟硬件環(huán)境。用戶、數(shù)據(jù)庫管理員用戶和數(shù)據(jù)庫管理員主要參加需求分析和數(shù)據(jù)庫的運行、維護，他們的積極參與不但能加速數(shù)據(jù)庫設(shè)計，而且也是決定數(shù)據(jù)庫設(shè)計的質(zhì)量的重要因素。第一節(jié)

數(shù)據(jù)庫設(shè)計概述數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程中注意的問題：數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程中要充分調(diào)動用戶的積極性。應(yīng)用環(huán)境的改變、新技術(shù)的出現(xiàn)等都會導(dǎo)致應(yīng)用需求的變化，因此在設(shè)計數(shù)據(jù)庫時必須充分考慮到系統(tǒng)的可擴性。在設(shè)計數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的過程中，必須充分考慮到已有應(yīng)用，盡量使用戶能夠平穩(wěn)地從舊系統(tǒng)遷移到新系統(tǒng)。第二節(jié)

需求分析需求分析的任務(wù)詳細調(diào)查應(yīng)用領(lǐng)域要處理的對象充分了解原系統(tǒng)的工作概況明確用戶的各種要求信息要求：指用戶需要從數(shù)據(jù)庫中獲得信息的內(nèi)容與性質(zhì)。由信息要求可以導(dǎo)出數(shù)據(jù)要求，即在數(shù)據(jù)庫中需要存儲哪些數(shù)據(jù)。處理要求：指用戶要完成什么處理功能，對處理的響應(yīng)時間有什么要求，處理方式是批處理還是聯(lián)機處理。安全性和完整性要求確定新系統(tǒng)的功能考慮今后的擴充性第二節(jié)

需求分析調(diào)查用戶需求的方法: 跟班作業(yè)開調(diào)查會請專人介紹詢問請用戶填寫調(diào)查表查閱記錄第二節(jié)

需求分析數(shù)據(jù)字典是系統(tǒng)中各類數(shù)據(jù)描述的集合，是進行詳細的數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)分析所獲得的主要成果。包括：數(shù)據(jù)項、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)流、數(shù)據(jù)存儲、處理過程。數(shù)據(jù)項是數(shù)據(jù)的最小組成單位，若干個數(shù)據(jù)項可以組成一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)字典通過對數(shù)據(jù)項和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義來描述數(shù)據(jù)流、數(shù)據(jù)存儲的邏輯內(nèi)容。在需求分析階段需要注意的是：設(shè)計人員應(yīng)充分考慮到可能的擴充和改變，使設(shè)計易于更改，系統(tǒng)易于擴充，這是第一點。必須強調(diào)用戶的參與，這是數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的特點。第三節(jié)

概念結(jié)構(gòu)設(shè)計概念結(jié)構(gòu)設(shè)計就是將需求分析得到的用戶需求抽象為信息結(jié)構(gòu)概念模型的過程。概念結(jié)構(gòu)的特點：能充分地反映現(xiàn)實世界；易于理解；易于更改；易于向關(guān)系、網(wǎng)狀或?qū)哟蔚雀鞣N數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換。概念結(jié)構(gòu)設(shè)計的四種方法自頂向下：先全局，后細化自底向上：先局部，后集成由里向外：先核心，后擴充混合策略：自頂向下+自底向上第三節(jié)

概念結(jié)構(gòu)設(shè)計數(shù)據(jù)抽象：對實際的人、物、事和概念進行人為處理，抽取所關(guān)心的共同特性，忽略非本質(zhì)的細節(jié)，并把這些特性用各種概念精確地加以描述，這些概念組成了某種模型。分類（Classification）：定義某一類概念作為一組對象的類型，抽象了對象值和型之間的“is

member of”的語義。聚集（Aggregation）：定義某一類型的組成成分，抽象了對象內(nèi)部類型和成分之間“is

part of”的語義。概括（Generalization）：

定義類型之間的一種子集聯(lián)系。它抽象了類型之間的“is

subset of”的語義。第三節(jié)

概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(自底向上）概念結(jié)構(gòu)設(shè)計的步驟 抽象數(shù)據(jù)，設(shè)計局部視圖選擇局部應(yīng)用：在多層的數(shù)據(jù)流圖中選擇一個適當層次的數(shù)據(jù)流圖，作為設(shè)計分E-R圖的出發(fā)點。逐一設(shè)計分E-R圖：先從自然劃分出發(fā)定義E-R圖，然后再進行必要的調(diào)整。集成局部視圖，得到全局的概念結(jié)構(gòu)合并—解決各分圖之間的沖突，生成初步E-R圖修改和重構(gòu)—消除不必要的冗余，生成基本E-R圖第三節(jié)

概念結(jié)構(gòu)設(shè)計分E-R圖調(diào)整原則：能作為屬性對待的，盡量作為屬性對待。作為“屬性”，不能再具有需要描述的性質(zhì)?！皩傩浴辈荒芘c其他實體具有聯(lián)系。即E-R圖中所表示的聯(lián)系是實體之間的聯(lián)系。實體或聯(lián)系和其屬性值之間保持1：1或n:1的關(guān)系分E-R圖合并時的的沖突主要有 屬性沖突命名沖突結(jié)構(gòu)沖突概念結(jié)構(gòu)獨立于數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)，也獨立于支持數(shù)據(jù)庫的DBMS。第四節(jié)

邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計的任務(wù)是把概念結(jié)構(gòu)設(shè)計階段設(shè)計好的基本E-R圖轉(zhuǎn)換為與選用的DBMS產(chǎn)品所支持的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相符合的邏輯結(jié)構(gòu)。邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計的步驟：把概念結(jié)構(gòu)向一般的關(guān)系、網(wǎng)狀模型轉(zhuǎn)換；向特定的DBMS支持下的數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換；對數(shù)據(jù)模型進行優(yōu)化。第四節(jié)

邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換：一個實體型轉(zhuǎn)換為一個關(guān)系模式；一個m：n聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個關(guān)系模式；一個1：n聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個獨立的關(guān)系模式，也可以與n端對應(yīng)的關(guān)系模式合并。；一個1：1聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個獨立的關(guān)系模式也可與 任意一端對應(yīng)的關(guān)系模式合并；三個或三個以上實體間的一個多元聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個關(guān)系模式；同一實體集的實體間聯(lián)系；具有相同碼的關(guān)系模式可合并。第四節(jié)

邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化方法：確定數(shù)據(jù)依賴；對數(shù)據(jù)依賴進行極小化處理，消除冗余聯(lián)系；按照數(shù)據(jù)依賴的理論對關(guān)系模式逐一進行分析，確定分別屬于第幾范式；分析關(guān)系模式是否適應(yīng)應(yīng)用環(huán)境，確定是否進行合并或分解；對關(guān)系模式進行必要的分解或合并。第五節(jié)

數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計的步驟：確定數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)（確定數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)；存取路徑的選擇和調(diào)整；確定數(shù)據(jù)存放位置；確定存儲分配）；評價物理結(jié)構(gòu)，評價的重點是時間和空間效率。數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計的主要內(nèi)容：為關(guān)系模式選擇存取方法（包括索引存取方法、聚簇方法和

HASH方法）；設(shè)計關(guān)系、索引等數(shù)據(jù)庫文件的物理存儲結(jié)構(gòu)（確定數(shù)據(jù)的存放位置和確定系統(tǒng)配置）。第五節(jié)

數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計設(shè)計人員設(shè)計數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)時主要需要考慮以下幾個方面： 確定數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)設(shè)計數(shù)據(jù)的存取路徑確定數(shù)據(jù)的存放位置確定系統(tǒng)配置。第五節(jié)

數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計確定數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)必須充分了解所用DBMS的內(nèi)部特征，特別是存儲結(jié)構(gòu)和存取方法；充分了解應(yīng)用環(huán)境，特別是應(yīng)用的處理頻率和響應(yīng)時間要求；充分了解外存設(shè)備的特性。第五節(jié)

數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計評價物理結(jié)構(gòu)對時間效率、空間效率、維護代價和各種用戶要求進行權(quán)衡，產(chǎn)生多種方案，數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員對這些方案進行細致的評價，從中選擇一個較優(yōu)的方案作為數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)。評價物理數(shù)據(jù)庫的方法完全依賴于所選用的DBMS，主要是從定量估算各種方案的存儲空間、存取時間和維護代價入手，對估算結(jié)果進行權(quán)衡、比較，選擇出一個較優(yōu)的合理的物理