《數據庫原理與應用》課件1第4章 數據庫設計

數據庫原理與應用教程(Oracle12c版)14.1數據庫設計概述1.數據庫設計的特點和方法1）數據庫設計的特點（1）綜合性數據庫設計涉及面廣，較為復雜，它包含計算機專業(yè)知識及業(yè)務系統(tǒng)專業(yè)知識，要解決技術及非技術兩方面的問題；（2）結構設計與行為設計相結合數據庫的結構設計在模式和外模式中定義，應用系統(tǒng)的行為設計在存取數據庫的應用程序中設計和實現。靜態(tài)結構設計是指數據庫的模式框架設計（包括語義結構（概念）、數據結構（邏輯）、存儲結構（物理）），動態(tài)行為設計是指應用程序設計（動作操縱：功能組織、流程控制）。由于結構設計和行為設計是分離進行的，程序和數據不易結合，我們必須強調數據庫設計和應用系統(tǒng)設計的密切結合。數據庫原理與應用教程(Oracle12c版)22）數據庫設計的方法（1）新奧爾良(NewOrleans)設計方法新奧爾良方法是規(guī)范設計方法中比較著名的數據庫設計方法，該方法將數據庫設計分成4個階段：需求分析、概念設計、邏輯設計和物理設計。經過很多人的改進，將數據庫設計分為6個階段：需求分析、概念結構設計、邏輯結構設計、物理結構設計、數據庫實施和數據庫運行維護。（2）基于E-R模型的數據庫設計方法在需求分析的基礎上，基于E-R模型的數據庫設計方法設計數據庫的概念模型，是數據庫概念設計階段廣泛采用的方法。（3）3NF設計方法3NF的設計方法以關系數據庫設計理論為指導來設計數據庫的邏輯模型，是設計關系數據庫時在邏輯設計階段采用的一種有效方法。4.1數據庫設計概述數據庫原理與應用教程(Oracle12c版)3（4）對象定義語言(ObjectDefinitionLanguage,ODL)方法ODL方法是面向對象的數據庫設計方法，該方法使用面向對象的概念和術語來描述和完成數據庫的結構設計，通過統(tǒng)一建模語言(UML,UnifiedModelingLanguage)的類圖表示數據對象的匯集及它們之間的聯系，其所得到的對象模型，既可用于設計關系數據庫，也可用于設計面向對象數據庫等。數據庫設計工具已經實用化和商品化，例如SYSBASE公司的PowerDesigner、Oracle公司的Designer2000、Rational公司的RationalRose等。2.數據庫設計的基本步驟按照規(guī)范設計的方法，考慮數據庫及其應用系統(tǒng)開發(fā)全過程，將數據庫設計分為以下6個階段：需求分析階段，概念結構設計階段，邏輯結構設計階段，物理結構設計階段，數據庫實施階段，數據庫運行和維護階段，如圖4.1所示。4.1數據庫設計概述數據庫原理與應用教程(Oracle12c版)4（1）需求分析階段需求分析是整個數據庫設計的基礎，在數據庫設計中，首先需要準確了解與分析用戶的需求，明確系統(tǒng)的目標和實現的功能。（2）概念結構設計階段概念結構設計是整個數據庫設計的關鍵，其任務是根據需求分析，形成一個獨立于具體數據庫管理系統(tǒng)的概念模型，即設計E-R模型。圖4.1數據庫設計步驟4.1數據庫設計概述數據庫原理與應用教程(Oracle12c版)5（3）邏輯結構設計階段邏輯結構設計是將概念結構轉換為某個具體的數據庫管理系統(tǒng)所支持的數據模型。（4）物理結構設計階段物理結構設計是為邏輯數據模型選取一個最適合應用環(huán)境的物理結構，包括存儲結構和存取方法等。（5）數據庫施現階段設計人員運用數據庫管理系統(tǒng)所提供的數據庫語言和宿主語言，根據邏輯設計和物理設計的結果建立數據庫，編寫和調試應用程序，組織數據入庫和試運行。（6）數據庫運行與維護階段通過試運行后即可投入正式運行，在數據庫運行過程中，不斷地對其進行評估、調整和修改。4.1數據庫設計概述數據庫原理與應用教程(Oracle12c版)6數據庫設計的不同階段形成的數據庫各級模式，如圖4.2所示。圖4.2數據庫各級模式4.1數據庫設計概述數據庫原理與應用教程(Oracle12c版)7在需求分析階段，設計的中心工作是綜合各個用戶的需求。在概念結構設計階段，形成與計算機硬件無關的、獨立于各個數據庫管理系統(tǒng)產品的概念模式，即E-R圖。在邏輯結構設計階段，將E-R圖轉換成具體的數據庫管理系統(tǒng)產品支持的數據模型，形成數據庫邏輯模式，然后，在基本表的基礎上再建立必要的視圖，形成數據的外模式。在物理結構設計階段，根據數據庫管理系統(tǒng)的特點和處理的需要，進行物理存儲安排，建立索引，形成數據庫物理模式。4.1數據庫設計概述數據庫原理與應用教程(Oracle12c版)84.2需求分析1.需求分析的任務需求分析階段的主要任務是對現實世界要處理的對象（公司，部門，企業(yè)）進行詳細調查，在了解現行系統(tǒng)的概況、確定新系統(tǒng)功能的過程中，收集支持系統(tǒng)目標的基礎數據及其處理方法。需求分析是在用戶調查的基礎上，通過分析，逐步明確用戶對系統(tǒng)的需求，包括數據需求和圍繞這些數據的業(yè)務處理需求。用戶調查的重點是“數據”和“處理”。（1）信息需求定義未來數據庫系統(tǒng)用到的所有信息，明確用戶將向數據庫中輸入什么樣的數據，從數據庫中要求獲得哪些內容，將要輸出哪些信息，以及描述數據間的聯系等。數據庫原理與應用教程(Oracle12c版)9（2）處理需求定義了系統(tǒng)數據處理的操作功能，描述操作的優(yōu)先次序，包括操作的執(zhí)行頻率和場合，操作與數據間的聯系。處理需求還要明確用戶要完成哪些處理功能，每種處理的執(zhí)行頻度，用戶需求的響應時間以及處理的方式，比如是聯機處理還是批處理等。（3）安全性與完整性要求描述了系統(tǒng)中不同用戶對數據庫的使用和操作情況，完整性要求描述了數據之間的關聯關系以及數據的取值范圍要求。2.需求分析的方法1）數據流圖數據流圖用來描述系統(tǒng)的功能，表達了數據和處理的關系。數據流圖采用4個基本符號：外部實體、數據流、數據處理、數據存儲。4.2需求分析數據庫原理與應用教程(Oracle12c版)10（1）外部實體數據來源和數據輸出又稱為外部實體，表示系統(tǒng)數據的外部來源和去處，也可是另外一個系統(tǒng)。（2）數據流由數據組成，表示數據的流向，數據流都需要命名，數據流的名稱反映了數據流的含義。（3）數據處理指對數據的邏輯處理，也就是數據的變換。（4）數據存儲表示數據保存的地方，即數據存儲的邏輯描述。數據流圖如圖4.3所示。圖4.3數據流圖4.2需求分析數據庫原理與應用教程(Oracle12c版)112）數據字典數據字典是各類數據描述的集合，對數據流圖中的數據流和數據存儲等進行詳細的描述，它包括數據項、數據結構、數據流、存儲、處理過程等。（1）數據項數據項是數據最小的組成單位，即不可再分的基本數據單位，記錄了數據對象的基本信息，描述了數據的靜態(tài)特性.數據項描述＝｛數據項名，數據項含義說明，別名，數據類型，長度，取值范圍，取值含義，與其他數據項的邏輯關系｝（2）數據結構數據結構是若干數據項有意義的集合，由若干數據項組成，或由若干數據項和數據結構組成。數據結構描述＝｛數據結構名，含義說明，組成:｛數據項或數據結構｝｝4.2需求分析數據庫原理與應用教程(Oracle12c版)12（3）數據流數據流表示某一處理過程的輸入和輸出，表示了數據處理過程中的傳輸流向，是對數據動態(tài)特性的描述，。數據流描述＝｛數據流名，說明，數據流來源，數據流去向，組成:｛數據結構｝，平均流量，高峰期流量｝（4）數據存儲數據存儲是處理過程中存儲的數據，它是在事務和處理過程中數據所停留和保存過的地方.數據存儲描述＝｛數據存儲名，說明，編號，流入的數據流，流出的數據流，組成:｛數據結構｝，數據量，存取頻度，存取方式｝（5）處理過程在數據字典中，只需描述簡要描述處理過程的信息。處理過程描述＝｛處理過程名，說明，輸入:｛數據流｝，輸出:｛數據流｝,處理:｛簡要說明｝｝4.2需求分析數據庫原理與應用教程(Oracle12c版)134.3概念結構設計4.3.1概念結構的特點和設計步驟1.概念結構的特點（1）能真實、充分地反映現實世界概念模型是現實世界的一個真實模型，能滿足用戶對數據的處理要求。（2）易于理解便于數據庫設計人員和用戶交流，用戶的積極參與是數據庫設計成功的關鍵。（3）易于更改當應用環(huán)境和應用要求發(fā)生改變時，易于修改和擴充概念模型（4）易于轉換為關系、網狀、層次等各種數據模型。描述概念模型的有力工具是E-R模型，在第1章已經介紹，本章在介紹概念結構設計中也采用E-R模型。數據庫原理與應用教程(Oracle12c版)142.概念結構設計的方法概念結構設計的方法有4種。（1）自底向上首先定義局部應用的概念結構，然后按一定的規(guī)則把它們集成起來，得到全局概念模型。（2）自頂向下首先定義全局概念模型，然后再逐步細化。（3）由里向外首先定義最重要的核心概念結構，然后再逐步向外擴展。（4）混合策略將自頂向下和自底向上結合起來使用。4.3概念結構設計數據庫原理與應用教程(Oracle12c版)153.概念結構設計的步驟（1）根據需求分析劃分的局部應用，設計局部E-R圖。（2）將局部E-R圖合并，冗余和可能的矛盾，得到系統(tǒng)的全局E-R圖，審核和驗證全局E-R圖，完成概念模型的設計。概念結構設計步驟如圖4.4所示。圖4.4概念結構設計步驟4.3概念結構設計數據庫原理與應用教程(Oracle12c版)164.3.2E-R模型描述概念模型的有力工具是E-R模型，E-R模型即實體-聯系模型，在E-R模型中：●實體：客觀存在并可相互區(qū)別的事物稱為實體，實體用矩形框表示，框內為實體名。實體可以是具體的人、事、物或抽象的概念，例如，在學生成績管理系統(tǒng)中，“學生”就是一個實體?！駥傩裕簩嶓w所具有的某一特性稱為屬性，屬性采用橢圓框表示，框內為屬性名，并用無向邊與其相應實體連接。例如，在學生成績管理系統(tǒng)中，學生的特性有學號、姓名、性別、出生日期、專業(yè)、班號、總學分，它們就是學生實體的7個屬性?！?/p>

實體型：用實體名及其屬性名集合來抽象和刻畫同類實體，稱為實體型。例如，學生(學號,姓名,性別,出生日期,專業(yè),班號,總學分)就是一個實體型。4.3概念結構設計數據庫原理與應用教程(Oracle12c版)17●實體集：同型實體的集合稱為實體集，例如全體學生記錄就是一個實體集?！衤撓担簩嶓w之間的聯系，可分為一對一的聯系、一對多的聯系、多對多的聯系。實體間的聯系采用菱形框表示，聯系以適當的含義命名，名字寫在菱形框中，用無向邊將參加聯系的實體矩形框分別與菱形框相連，并在連線上標明聯系的類型，即1—1、1—n或m—n。如果聯系也具有屬性，則將屬性與菱形也用無向邊連上。（1）一對一的聯系（1:1）例如，一個班只有一個正班長，而一個正班長只屬于一個班，班級與正班長兩個實體間具有一對一的聯系。（2）一對多的聯系（1:n）例如，一個班可有若干學生，一個學生只能屬于一個班，班級與學生兩個實體間具有一對多的聯系。4.3概念結構設計數據庫原理與應用教程(Oracle12c版)18（3）多對多的聯系（m:n）例如，一個學生可選多門課程，一門課程可被多個學生選修，學生與課程兩個實體間具有多對多的聯系。實體之間的三種聯系如圖4.5所示。圖4.5實體之間的聯系4.3概念結構設計數據庫原理與應用教程(Oracle12c版)194.3概念結構設計4.3.3局部E-R模型設計使用系統(tǒng)需求分析階段得到的數據流程圖、數據字典和需求規(guī)格說明，建立對應于每一部門或應用的局部E-R模型，關鍵問題是如何確定實體（集）和實體屬性，即首先要確定系統(tǒng)中的每一個子系統(tǒng)包含哪些實體和屬性。設計局部E-R模型時，最大的困難在于實體和屬性的正確劃分，其基本劃分原則如下：（1）屬性應是系統(tǒng)中最小的信息單位。（2）若屬性具有多個值時，應該升級為實體。【例4.1】設有學生、課程、教師、學院實體如下：學生：學號、姓名、性別、出生日期、專業(yè)、總學分、選修課程號課程：課程號、課程名、學分、開課學院、任課教師號數據庫原理與應用教程(Oracle12c版)20教師：教師號、姓名、性別、出生日期、職稱、學院名、講授課程號學院：學院號、學院名、電話、教師號、教師名上述實體中存在如下聯系：（1）一個學生可選修多門課程，一門課程可為多個學生選修。（2）一個教師可講授多門課程，一門課程可為多個教師講授。（3）一個學院可有多個教師，一個教師只能屬于一個學院。（4）一個學院可擁有多個學生，一個學生只屬于一個學院。（5）假設學生只能選修本學院的課程，教師只能為本學院的學生講課。要求分別設計學生選課和教師任課兩個局部信息的結構E-R圖。4.3概念結構設計數據庫原理與應用教程(Oracle12c版)21圖4.6學生選課局部E-R圖解：從各實體屬性看到，學生實體與學院實體和課程實體關聯，不直接與教師實體關聯，一個學院可以開設多門課程，學院實體與課程實體之間是1:m關系，學生選課局部E-R圖如圖4.6所示。4.3概念結構設計數據庫原理與應用教程(Oracle12c版)22教師實體與學院實體和課程實體關聯，不直接與學生實體關聯，教師任課局部E-R圖如圖4.7所示。圖4.7教師講課局部E-R圖4.3概念結構設計數據庫原理與應用教程(Oracle12c版)234.3.4全局E-R模型設計綜合各部門或應用的局部E-R模型，就可以得到系統(tǒng)的全局E-R模型。綜合局部E-R模型的方法有兩種：（1）多個局部E-R圖逐步綜合，一次綜合兩個E-R圖。（2）多個局部E-R圖一次綜合。第一種方法，由于一次只綜合兩個E-R圖，難度降低，較易使用。在上述兩種方法中，每次綜合可分為以下兩個步驟：（1）進行合并，解決各局部E-R圖之間的沖突問題，生成初步E-R圖。（2）修改和重組，消除冗余，生成基本E-R圖。1）合并局部E-R圖，消除沖突由于各個局部應用不同，通常由不同的設計人員去設計局部E-R圖，因此，各局部E-R圖之間往往會有很多不一致，被稱為沖突，沖突的類型有：4.3概念結構設計數據庫原理與應用教程(Oracle12c版)24（1）屬性沖突屬性域沖突：屬性取值的類型、取值范圍或取值集合不同。例如年齡可用出生年月和整數表示?！駥傩匀≈祮挝粵_突：例如重量，可用公斤、克、斤為單位。（2）結構沖突●同一事物，不同的抽象：例如職工，在一個應用中為實體，而在另一個應用中為屬性?！裢粚嶓w在不同應用中的屬性組成不同?！裢宦撓翟诓煌瑧弥蓄愋筒煌?。（3）命名沖突命名沖突包括實體名、屬性名、聯系名之間的沖突●同名異議：不同意義的事物具有相同的名稱。●異名同義：不同意義的事物具有相同的名稱。4.3概念結構設計數據庫原理與應用教程(Oracle12c版)25屬性沖突和命名沖突可通過協(xié)商來解決，結構沖突在認真分析后通過技術手段解決?！纠?.2】將例4.1設計完成的兩個局部E-R圖合并成一個初步的全局E-R圖。解：將圖4.5中的’’教師號’’屬性轉換為’’教師”實體，將兩個局部E-R圖中的”選修課程號”和”講授課程號”統(tǒng)一為”課程號”，并將”課程”實體的屬性統(tǒng)一為”課程號”和”課程名”，初步的全局E-R圖如圖4.8所示。圖4.8初步的全局E-R圖4.3概念結構設計數據庫原理與應用教程(Oracle12c版)262）消除冗余在初步的E-R圖中，可能存在冗余的數據或冗余的聯系。冗余的數據是指可由基本的數據導出的數據，冗余的聯系也可由由其他的聯系導出。冗余的存在容易破壞數據庫的完整性，給數據庫的維護增加困難，應該消除?！纠?.3】消除冗余，對例4.8的初步的全局E-R圖進行改進。解：在圖4.8中，”屬于”和”開課”是冗余聯系，它們可以通過其他聯系導出，消除冗余聯系后得到改進的全局E-R圖，如圖4.9所示。4.3概念結構設計數據庫原理與應用教程(Oracle12c版)27圖4.9改進的全局E-R圖4.3概念結構設計數據庫原理與應用教程(Oracle12c版)284.4邏輯結構設計4.4.1邏輯結構設計的步驟以關系數據庫管理系統(tǒng)（RDBMS）為例，邏輯結構設計步驟如圖4.10所示。圖4.10邏輯結構設計步驟（1）將用E-R圖表示的概念結構轉換為關系模型。（2）優(yōu)化模型。（3）設計適合DBMS的關系模式。數據庫原理與應用教程(Oracle12c版)294.4.2E-R模型向關系模型的轉換由E-R圖向關系模型轉換有以下兩個規(guī)則：1）一個實體轉換為一個關系模式實體的屬性就是關系的屬性，實體的碼就是關系的碼。2）實體間的聯系轉換為關系模式有以下不同的情況（1）一個1:1聯系可以轉換為一個獨立的關系模式，也可以與任意一端所對應的關系模式合并。如果轉換為一個獨立的關系模式，則與該聯系相連的各實體的碼以及聯系本身的屬性都轉換為關系的屬性，每個實體的碼都是該關系的候選碼。如果與某一端實體對應的關系模式合并，則需在該關系模式的屬性中加入另一個關系模式的碼和聯系本身的屬性。（2）一個1:n聯系可以轉換為一個獨立的關系模式，也可以與n端所對應的關系模式合并。4.4邏輯結構設計數據庫原理與應用教程(Oracle12c版)30如果轉換為一個獨立的關系模式，則與該聯系相連的各實體的碼以及聯系本身的屬性都轉換為關系的屬性，且關系的碼為n端實體的碼。如果與n端實體對應的關系模式合并，則需在該關系模式的屬性中加入1端實體的碼和聯系本身的屬性。（3）一個m:n聯系轉換為一個獨立的關系模式。與該聯系相連的各實體的碼以及聯系本身的屬性都轉換為關系的屬性，各實體的碼組成該關系的碼或關系碼的一部分。（4）三個或三個以上實體間的一個多元聯系可以轉換為一個獨立的關系模式。與該多元聯系相連的各實體的碼以及聯系本身的屬性都轉換為關系的屬性，各實體的碼組成該關系的碼或關系碼的一部分。（5）具有相同碼的關系模式可以合并。4.4邏輯結構設計數據庫原理與應用教程(Oracle12c版)31【例4.4】

1:1聯系的E-R圖如圖4.11所示，將E-R圖轉換為關系模型。圖4.111:1聯系的E-R圖示例方案1：聯系轉換為獨立的關系模式，則轉換后的關系模式為：學校(學校編號,名稱,地址)校長(校長編號,姓名,職稱)任職(學校編號,校長編號)方案2：聯系合并到”學校”關系模式中，則轉換后的關系模式為：學校(學校編號,名稱,地址,校長編號)校長(校長編號,姓名,職稱)4.4邏輯結構設計數據庫原理與應用教程(Oracle12c版)32方案3：聯系合并到”校長”關系模式中，則轉換后的關系模式為：學校(學校編號,名稱,地址)校長(校長編號,姓名,職稱,學校編號)在1:1聯系中，一般不將聯系轉換為一個獨立的關系模式，這是由于關系模式個數多，相應的表也越多，查詢時會降低查詢效率?！纠?.5】1:n聯系的E-R圖如圖4.12所示，將E-R圖轉換為關系模型。圖4.121:n聯系的E-R圖示例4.4邏輯結構設計數據庫原理與應用教程(Oracle12c版)33方案1：聯系轉換為獨立的關系模式，則轉換后的關系模式為：班級(班級編號,教室號,人數)學生(學號,姓名,性別,出生日期，專業(yè)，總學分)屬于(學號,班級編號)方案2：聯系合并到n端實體對應的關系模式中，則轉換后的關系模式為：班級(班級編號,教室號,人數)學生(學號,姓名,性別,出生日期，班級編號)同樣原因，在1:n聯系中，一般也不將聯系轉換為一個獨立的關系模式。

4.4邏輯結構設計數據庫原理與應用教程(Oracle12c版)34【例4.6】m:n聯系的E-R圖如圖4.13所示，將E-R圖轉換為關系模型。圖4.13m:n聯系的E-R圖示例對于m:n聯系，必須轉換為獨立的關系模式，轉換后的關系模式為：學生(學號,姓名,性別,出生日期，專業(yè)，總學分)課程(課程號,課程名,學分，教師號)選課(學號,課程號,成績)4.4邏輯結構設計數據庫原理與應用教程(Oracle12c版)35【例4.7】三個實體聯系的E-R圖如圖4.14所示，將E-R圖轉換為關系模型。三個實體聯系聯系，一般也轉換為獨立的關系模式，轉換后的關系模式為：供應商(供應商號,供應商名,地址)項目(零件號,零件名,重量)零件(項目編號,項目名稱,開工日期)供應(供應商號,零件號,項目編號,零件數)圖4.14三個實體聯系的E-R圖示例4.4邏輯結構設計數據庫原理與應用教程(Oracle12c版)36【例4.8】將圖4.8所示的改進的全局E-R圖轉換為關系模式。將”學生”實體、”課程”實體、”教師”實體、”學院”實體分別設計成一個關系模式，將”擁有”聯系(1:n聯系)合并到”學生”實體(n端實體)對應的關系模式中，將”選課”聯系和”講課”(m:n聯系)轉換為獨立的關系模式。學生(學號，姓名，性別，年齡，專業(yè)，總學分，學院號)課程(課程號，課程名，學分)教師(教師號，姓名，性別，出生日期、職稱、學院名)學院(學院號，學院名，電話)選課(學號，課程號，成績)講課(教師號，課程號，上課地點)4.4邏輯結構設計數據庫原理與應用教程(Oracle12c版)37【例4.9】將圖1.12所示的商店銷售管理系統(tǒng)的E-R圖轉換為關系模式。將”部門”實體、”員工”實體、”訂單”實體、”商品”實體分別設計成一個關系模式，將”擁有”聯系(1:n聯系)合并到”員工”實體(n端實體)對應的關系模式中，將”開出”聯系(1:n聯系)合并到”訂單”實體(n端實體)對應的關系模式中，將”訂單明細”聯系(m:n聯系)轉換為獨立的關系模式。部門(部門號,部門名稱)員工(員工號,姓名,性別,出生日期,地址,工資,部門號)訂單(訂單號,客戶號,銷售日期,總金額,員工號)商品(商品號,商品名稱,商品類型代碼,單價,庫存量,未到貨商品數量)訂單明細(訂單號，商品號,單價,數量,總價,折扣率,折扣總價)4.4邏輯結構設計數據庫原理與應用教程(Oracle12c版)384.4.3數據模型的優(yōu)化和設計外模式1）關系模型的優(yōu)化數據庫邏輯設計的結果不是唯一的，為了進一步提高數據庫應用系統(tǒng)的性能，有必要根據應用需求適當修改、調整數據模型的結構，這就是數據模型的優(yōu)化，規(guī)范化理論是關系數據模型的優(yōu)化的指南和工具，具體方法如下：（1）確定數據依賴，考查各關系模式的函數依賴關系，以及不同關系模式屬性之間的數據依賴。（2）對各關系模式之間的數據依賴進行最小化處理，消除冗余的聯系。（3）確定各關系模式屬于第幾范式，并根據需求分析階段的處理要求，確定是否要對這些關系模式進行合并或分解。4.4邏輯結構設計數據庫原理與應用教程(Oracle12c版)39（4）對關系模式進行必要的分解，以提高數據操作的效率和存儲空間的利用率，常用的分解方法有垂直分解和水平分解?！翊怪狈纸猓喊殃P系模式R的屬性分解成若干屬性子集合，定義每個屬性子集合為一個子關系?！?/p>

水平分解：把基本關系的元組分為若干元組子集合，定義每個子集合為一個子關系，以提高系統(tǒng)的效率。2）設計外模式將概念模型轉換為全局邏輯模型后，還應該根據局部應用需求，結合具體數據庫管理系統(tǒng)的特點，設計用戶外模式。外模式設計的目標是抽取或導出模式的子集，以構造各不同用戶使用的局部數據邏輯結構。外模式概念對應關系數據庫的視圖概念，設計外模式是為了更好地滿足局部用戶的需求。4.4邏輯結構設計數據庫原理與應用教程(Oracle12c版)40定義數據庫的模式主要是從系統(tǒng)的時間效率、空間效率、易維護等角度出發(fā)，而用戶外模式和模式是相對獨立的，所以在設計外模式時，可以更多地考慮用戶的習慣和方便。（1）使用更符合用戶習慣的別名。（2）對不同級別的用戶定義不同的視圖，以保證系統(tǒng)的安全性。（3）簡化用戶對系統(tǒng)的使用，如將復雜的查詢定義為視圖等。4.4邏輯結構設計數據庫原理與應用教程(Oracle12c版)414.5物理結構設計1.物理結構設計的內容和方法數據庫的物理結構設計主要包括的內容為：確定數據的存取方法和確定數據的存儲結構。（1）確定數據的存取方法存取方法是快速存取數據庫中數據的技術，具體采用的方法由數據庫管理系統(tǒng)根據數據的存儲方式決定，一般用戶不能干預。一般用戶可以通過建立索引的方法來加快數據的查詢效率。建立索引的一般原則為：

●

在經常作為查詢條件的屬性上建立索引。

●

在經常作為連接條件的屬性上建立索引。

●

在經常作為分組依據列的屬性上建立索引。

●

對經常進行連接操作的表可以建立索引。數據庫原理與應用教程(Oracle12c版)42一個表可以建立多個索引，但只能建立一個聚簇索引。（2）確定數據的存儲結構一般的存儲方式有順序存儲、散列存儲和聚簇存儲?！?/p>

順序存儲：該存儲方式平均查找次數為表中記錄數的二分之一。●

散列存儲：其平均查找次數由散列算法確定?！?/p>

聚簇存儲：為了提高某個屬性或屬性組的查詢速度，把這個屬性或屬性組上具有相同值的元組集中存放在連續(xù)的物理塊上的處理稱為聚簇，這個屬性或屬性組稱為聚簇碼，通過聚簇可以極大提高按聚簇碼進行查詢的速度。一般情況下系統(tǒng)都會為數據選擇一種最合適的存儲方式。2.物理結構設計的評價4.5物理結構設計數據庫原理與應用教程(Oracle12c版)43在物理設計過程中，需要對時間效率、空間效率、維護代價和各種用戶要求進行權衡，從而產生多種設計方案，數據庫設計人員應對這些方案進行詳細地評價，從中選擇一個較優(yōu)的方案作為數據庫的物理結構。評價物理結構設計的方法完全依賴于具體的數據庫管理系統(tǒng)，主要考慮的是操作開銷，即為使用戶獲得及時、準確的數據所需的開銷和計算機的資源的開銷。具體可分為如下幾類：●

查詢和響應時間●

更新事務的開銷●

生成報告的開