一、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述

數(shù)據(jù)庫的生命周期

 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的目標(biāo)：

• 滿足應(yīng)用功能需求（存,、取,、刪、改）,，
• 良好的數(shù) 據(jù)庫性能（數(shù)據(jù)的高效率存取和空間的節(jié)省 共享性,、完整性、一致性,、安全保密性）

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的內(nèi)容

 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的方法

• 直觀設(shè)計(jì)法（ 最原始的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法）
• 規(guī)范設(shè)計(jì)法：（新奧爾良設(shè)計(jì)方法：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) ,； 基于E-R模型的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法 ；基于第三范式的設(shè)計(jì)方法,，是一類結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法）
• 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)法（ 輔助軟件工程工具）

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的過程

二,、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本步驟

需求分析（數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的起點(diǎn)）

• 目標(biāo)：是了解與分析用戶的信息及應(yīng)用處理的要求,，并將結(jié)果按一定格式整理 而形成需求分析報(bào)告。
• 作用：該分析報(bào)告是后續(xù)概念設(shè)計(jì),、邏輯設(shè)計(jì),、物理設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫建立與維護(hù)的依據(jù),。

需求分析的步驟：

• 確定數(shù)據(jù)庫范圍（數(shù)據(jù)庫的第一項(xiàng)工作）
• 應(yīng)用過程分析---了解并分析數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)處理間的關(guān)系
• 收集與分析數(shù)據(jù)
• 編寫需求分析報(bào)告

********************確定數(shù)據(jù)庫范圍（數(shù)據(jù)庫的第一項(xiàng)工作）**************

（1）有效地利用計(jì)算機(jī)設(shè)備及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的潛在能力； （2）提高數(shù)據(jù)庫的應(yīng)變能力,； （3）避免應(yīng)用過程中對數(shù)據(jù)庫做太多或太大的修改,； （4）延長數(shù)據(jù)庫的生命周期。

********************應(yīng)用過程分析********************************************

應(yīng)用過程分析的結(jié)果是數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)

（1）用到哪些數(shù)據(jù),； （2）數(shù)據(jù)使用的順序,； （3）對數(shù)據(jù)作何處理和處理的策略以及結(jié)果；

******************************收集與分析數(shù)據(jù)*******************************

數(shù)據(jù)收集與分析的任務(wù)是了解并分析數(shù)據(jù)的組成格式及操作特征,，每個(gè)數(shù) 據(jù)元素的語義及關(guān)系等,，并將它們收集起來整理歸檔。

分析內(nèi)容：

靜態(tài)結(jié)構(gòu) --- 不施加應(yīng)用操作于其上時(shí)數(shù)據(jù)的原始狀況（數(shù)據(jù)的（ 靜態(tài)結(jié)構(gòu) ）是指不施加應(yīng)用操作于其上時(shí)數(shù)據(jù)的原始狀況,， 這可通過數(shù)據(jù)分類表和數(shù)據(jù)元素表進(jìn)行說明）

• 數(shù)據(jù)分類表：用于數(shù)據(jù)的總體描述
  • 
• 數(shù)據(jù)元素表：指通常意義下的數(shù)據(jù)項(xiàng)或?qū)傩?/li>

動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu) ---將應(yīng)用操作施加于數(shù)據(jù)之上后數(shù)據(jù)的狀況

• 任務(wù)分類表：一個(gè)任務(wù)指為完成某一特定處理功能的相對獨(dú)立的操作序列
  • 
• 數(shù)據(jù)特征操作表：用以描述任務(wù)和數(shù)據(jù)之間的關(guān)系,，它包括不同任務(wù)對數(shù)據(jù)執(zhí)行不 同操作的頻率

數(shù)據(jù)約束 ---使用數(shù)據(jù)時(shí)的特殊要求

• 1）數(shù)據(jù)的安全保密性
• 2）數(shù)據(jù)的完整性
• 3）響應(yīng)時(shí)間
• 4）數(shù)據(jù)恢復(fù)

**************************編寫需求分析報(bào)告*****************************

概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（概念模型）：獨(dú)立于任何軟件與硬件  主要目標(biāo)：最大限度的滿足應(yīng)用需求；關(guān)系的規(guī)范化理論主要用于概念設(shè)計(jì)階段,。

• 實(shí)體分析法 （自頂向下法）
• 屬性綜合法 （自底向上法）
• 概念模型 （自頂向下） 

邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：目標(biāo)將概念模型轉(zhuǎn)換為等價(jià)的,、并為特定DBMS所支持?jǐn)?shù)據(jù)模 型的結(jié)構(gòu)；在基本表的基礎(chǔ)上再建立必要的視圖,，形成數(shù)據(jù)的外模式

物理設(shè)計(jì)：具體任務(wù)主要是確定數(shù)據(jù)庫在存儲(chǔ)設(shè)備上的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)及存取方法,， 因DBMS的不同還可能包括建立索引和聚集，以及物理塊大小,、緩沖區(qū)個(gè) 數(shù)和大小,、數(shù)據(jù)壓縮的選擇等。

數(shù)據(jù)庫實(shí)施：

• 加載數(shù)據(jù)（收集,、分類,、整理、校驗(yàn),、輸入等）  輸入與校驗(yàn) 不是由人工完成
• 應(yīng)用程序 設(shè)計(jì)
• 數(shù)據(jù)庫試 運(yùn)行：有利于工作人員掌握并熟悉系統(tǒng),； 有利于正式運(yùn)行時(shí)避免人為的操作不當(dāng)?shù)葥p害。

數(shù)據(jù)庫運(yùn)行與維護(hù)：保證數(shù)據(jù)庫的正常運(yùn)行,；系統(tǒng)維護(hù)中最困難的工作是 數(shù)據(jù)庫重組與重構(gòu),。

 三、關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法

關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程與各級模式

 *************************E-R圖的表示方法*********************************

概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法：

1,、局部信息結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)   

• 　　確定局部范圍：局部范圍主要依據(jù)需求分析報(bào)告中標(biāo)明的用戶視圖范圍來確定,；往往與子模式范圍相對應(yīng),。
•        選擇實(shí)體：數(shù)據(jù)分類表是選擇實(shí)體的直接依據(jù)。 實(shí)體選擇的最大困難是如何區(qū)別實(shí)體與屬性
• 　　選擇實(shí)體 的關(guān)鍵字 屬性：實(shí)體的存在依賴于其關(guān)鍵字的存在,。
• 　　確定實(shí)體 間聯(lián)系：數(shù)據(jù)間的聯(lián)系必須在概念設(shè)計(jì)時(shí)確定,。
• 　　確定實(shí)體 的屬性：屬性分為標(biāo)識(shí)屬性和說明屬性

2、全局信息結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3,、邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

• 將E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型
• 對關(guān)系數(shù)據(jù)模型進(jìn)行優(yōu)化
• 設(shè)計(jì)面向用戶的外 模式

E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換

• 一個(gè)實(shí)體型轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式,，實(shí)體的屬性作為關(guān)系的屬性，實(shí)體的碼作為關(guān)系的碼
• 一個(gè)一對一聯(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應(yīng)的關(guān)系模式合并
• 一個(gè)一對多聯(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端對應(yīng)的關(guān)系模式合并
• 一個(gè)多對多聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式。與該聯(lián)系相連的各實(shí)體的碼以及聯(lián)系本身的屬性均轉(zhuǎn)換為 關(guān)系的屬性
• 三個(gè)或以上實(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
• 具有相同碼的關(guān)系模式可合并

數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化：

數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計(jì)的結(jié)果,，不是唯一的,。

• 1）確定各屬性間的函數(shù)依賴關(guān)系
• 2）對于各個(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）判斷每個(gè)關(guān)系模式的范式,，根據(jù)實(shí)際需要確定最合適的范式。
• 4）按照需求分析階段得到的處理要求,，分析這些模式對于這樣的應(yīng)用環(huán)境 是否合適,，確定是否要對某些模式進(jìn)行合并或分解。
• 5）對關(guān)系模式進(jìn)行必要的分解,，提高數(shù)據(jù)操作的效率和存儲(chǔ)空間的利用率

設(shè)計(jì)用戶子模式

• 1）可以通過視圖機(jī)制在設(shè)計(jì)用戶視圖時(shí),，重新定義某些屬性的別名，使 其更符合用戶的習(xí)慣,，以方便使用,。
• 2）可以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,。

物理設(shè)計(jì)方法

• 建立索引（邏輯連接  ）：靜態(tài)建立 索引 、  動(dòng)態(tài)建立 索引
• 建立聚集（物理聚集：聚集是將相關(guān)數(shù)據(jù)集中存放的物理存儲(chǔ)技術(shù),。 數(shù)據(jù)聚集結(jié)構(gòu)的一種有效方式是塊結(jié)構(gòu)方式,。 數(shù)據(jù)聚集可在一個(gè)或多個(gè)關(guān)系上建立。

各個(gè)局部ER圖的沖突