数据库设计一般步骤

数据库设计一般步骤 数据库设计一般步骤 , 数据库系统设计 1 数据库设计概述 数据库设计是指对于一个给定的应用环境，构造最优的数据库模式，建立 数据库及其应用系统，使之能够有效地存储数据。 数据库设计的基本步骤: o 需求分析 o 概念结构设计 o 逻辑结构设计 o 物理结构设计 o 数据库的建立和测试 o 数据库运行和维护。 数据库各阶段设计描述 2 概念结构设计 在早期的数据库设计，在需求分析阶段后，就直接进行逻辑结构设计。由于此时既要考虑现实世界信息的联系和特征，又要满足特定的数据库系统的约束需求， 因而 对于客观世界的描述受到一定的限制。同时，由于设计时要同时考虑多方面的问题，也使设计工作变得十分复杂。1976年P.P.S.Chen提出在逻辑结构 设计之前先设计一个概念模型，并提出了数据库设计的实体--联系方法(Entity--Relationship Approach)。这种方法不包括深的理论，但提供了一个简便、有效的方法，目前成为数据库设计中通用的工具。 有许多商业软件支持E-R模型，如Sybase公司的PowerDesigner DataArchitect(最新版本v9.5.1 for 视窗系统)、微软公司Microsoft InfoModeler (VisioModeler)等。 图 S-designer DataArchitect 5.1 设计的E-R模型 使用E-R模型来进行概念模型的设计通常分两步进行，首先是建立局部概念 模型，然后综合局部概念模型，成为全局概念模型。 2.1 E-R模型基本符号 o 实体的示:用长方形 o 联系的表示:用菱形，1:1、1:n (m:1)、(m:n) o 属性的表示:用椭圆形 E-R图具有以下几个特性: o 一个联系集合能定义在两个或两个以上的实体集合上，例如老师--学生-- 课程的联系集合S-T-C，就是定义在三个实体上。 o 一个联系集合也能定义在一个实体集合上，例如零件下又分有子零件，每个 零件又可由m个子零件组成，每个子零件又可组合成n个零件。 o 对于给定的实体集合，能定义一个以上的联系集合，例如工程项目--工人能 定义两个联系集合，其中一个表示工程项目和工人的联系，另一个表示工程项目 和工人中的工程项目负责人的联系。前者是n:m的联系，后者是1:1的联系。 o 实体联系图能表示一个实体类型对另一个实体类型的存在的依赖性，例如工 人这一实体下反映其被抚养者的关系，就是依赖关系，这种联系用箭头表示，说 明抚养者这个实体的存在取决于工人中的相应的那个实体。 2.2 初步E-R图设计 在数据分析的基础上，就能着手设计概念结构。设计初步E-R图的步骤: o 先设计局部E-R图，也称用户视图 o 综合各局部E-R图，形成总的E-R图，即用户视图的集成。 在设计初步E-R图时，要尽量能充分地把组织中各部门对信息的需求集中起 来，而不必考虑数据的冗余问题。 局部概念模型设计是从用户的观点出发，设计符合用户需求的概念结构。局部概 念模型设计的就是组织、分类收集到的数据项，确定哪些数据项作为实体，哪些 数据项作为属性，哪些数据项是同一实体的属性等。确定实体和属性的原则: o 能作为属性的尽量作为属性而不要划为实体; o 作为属性的数据元素和所描述的实体之间的联系只能是1:n的联系; o 作为属性的数据项不能再用其他属性加以描述，也不能和其他实体或属性发 生联系。 例1:一个机械制造厂的简单管理系统。首先按工厂技术部门和工厂供给部门设计两个局部E-R图。工厂技术部门关心的是产品的性能参数，及由哪些零件组成，零件的材料和耗用量等;工厂供给部门关心的是产品的价格，使用材料的价格及库存量等。 例1图 局部E-R图 综合这两个分E-R图，得到初步E-R图。 例1图 初步E-R图 初步E-R图是现实世界的纯粹表示，可能存在冗余的数据和实体间冗余的联系。所谓冗余的数据是指可由基本数据导出的数据，冗余的联系是指可由基本联系导出的联系。 2.3 基本E-R图设计 初步E-R图由于存在冗余的信息，会破坏数据库的完整性，给数据库的管理带来麻烦，以至引起数据不一致的错误。因此，必须消除数据上的冗余和联系上的冗余，消除冗余后的E-R图，称为基本E-R图。 消除冗余的方法，能采用分析的方法。 例1图 基本E-R图 例2:某书店购图书汇总登记表，经过1NF、2NF、3NF分析得 对应的基本E-R图 例2图 图书汇总登记表基本E-R图 基本E-R图满足第三范式需求。 用例1的分析方法，对于一个庞大的复杂系统是有困难的，能将初步E-R 图转换成函数依赖关系，利用规范化理论，将其分解为多个符合第三范式的函数 依赖关系，再构成基本E-R图。 3 逻辑结构设计 任务:将基本E-R图转换为和选用DBMS产品所支持的数据模型相符合的逻 辑结构。 过程: o 将概念结构转换为现有DBMS支持的关系、网状或层次模型中的某一种数据 模型; o 从功能和性能需求上对转换的模型进行评价，看他是否满足用户需求; o 对数据模型进行优化 3.1 E-R图向关系模型的转换 原则: (1)一个实体型转换为一个关系模型，实体的属性就是关系的属性，实体的键 就是关系的键; (2)一个联系转换为一个关系模式，和该联系相连的每个实体型的键及联系的 属性都转换为关系的属性。这个关系的键分为以下三种不同的情况: o 若联系为1:1，则相连的每个实体型的键均是该关系模式的侯选键。 o 若联系为1:n，则联系对应的关系模式的键取n端实体型的键。 o 若联系为m:n，则联系对应的联模式的键为参加联系的诸实体型的键的组 合。 图 联系为1:1时 图 联系为1:n时 图 联系为m:n时 (3)一些特别联系的处理，可分为以下几情况: o 当一个实体的存在是依赖于另一个实体的存在时，两个实体之间的联系便代 表了两个实体间的一种所有关系。 o 当联系定义在同一个同型实体上时，联系转化为一个关系模式，和该联系相 连的实体型的键及联系的属性转换为关系模式的属性。 图 实体存在依赖关系 图 联系定义在同一同型实体上 3.2 模型评价:功能评价，性能评价 3.3 模型优化:减少连接运算，垂直和水平分割，使用快照，减少数据占用空间 4 物理结构设计 5 数据库的建立和测试 6 数据库的运行和维护 7 数据库保护