數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建有哪些要素

1、數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建有哪些要素？ 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)過程數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)(database design)是指對(duì)于一個(gè)給定的應(yīng)用環(huán)境，構(gòu)造最優(yōu)的數(shù)據(jù)庫(kù)模式，建立數(shù)據(jù)庫(kù)及其應(yīng)用系統(tǒng)，使之能夠有效地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，滿足各種用戶的應(yīng)用需求（信息要求和處理要求）。 在數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域內(nèi)，常常把使用數(shù)據(jù)庫(kù)的各類系統(tǒng)統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)。 一、數(shù)據(jù)庫(kù)和信息系統(tǒng) (1)數(shù)據(jù)庫(kù)是信息系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)，把信息系統(tǒng)中大量的數(shù)據(jù)按一定的模型組織起來，提供存儲(chǔ)、維護(hù)、檢索數(shù)據(jù)的 功能，使信息系統(tǒng)可以方便、及時(shí)、準(zhǔn)確地從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲得所需的信息。 (2)數(shù)據(jù)庫(kù)是信息系統(tǒng)的各個(gè)部分能否緊密地結(jié)合在一起以及如何結(jié)合的關(guān)鍵所在。 (3)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)是信息系統(tǒng)開發(fā)和

2、建設(shè)的重要組成部分。 (4)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該具備的技術(shù)和知識(shí)： 數(shù)據(jù)庫(kù)的基本知識(shí)和數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)技術(shù) 計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和程序設(shè)計(jì)的方法和技巧 軟件工程的原理和方法 應(yīng)用領(lǐng)域的知識(shí) 二、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的特點(diǎn) 數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)是硬件、軟件和干件的結(jié)合 三分技術(shù)，七分管理，十二分基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 技術(shù)與管理的界面稱之為“干件” 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)應(yīng)該與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)相結(jié)合 結(jié)構(gòu)（數(shù)據(jù)）設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)框架或數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu) 行為（處理）設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)應(yīng)用程序、事務(wù)處理等 結(jié)構(gòu)和行為分離的設(shè)計(jì) 傳統(tǒng)的軟件工程忽視對(duì)應(yīng)用中數(shù)據(jù)語義的分析和抽象，只要有可能就盡量推遲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的決策早期的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)致力于數(shù)據(jù)模型和建模方法研究，忽視了對(duì)行為

3、的設(shè)計(jì) 如圖： 三、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)述 手工試湊法 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 缺乏科學(xué)理論和工程方法的支持，工程的質(zhì)量難以保證 數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行一段時(shí)間后常常又不同程度地發(fā)現(xiàn)各種問題，增加了維護(hù)代價(jià) 規(guī)范設(shè)計(jì)法 手工設(shè)計(jì)方 基本思想 過程迭代和逐步求精 規(guī)范設(shè)計(jì)法(續(xù)) 典型方法： (1)新奧爾良（new orleans）方法：將數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)分為四個(gè)階段 s.b.yao方法：將數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)分為五個(gè)步驟 i.r.palmer方法：把數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)當(dāng)成一步接一步的過程 (2)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) oracle designer 2000 sybase powerdesigner 四、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的基本步

4、驟 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的過程(六個(gè)階段) 1.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） 是整個(gè)設(shè)計(jì)過程的基礎(chǔ)，是最困難、最耗費(fèi)時(shí)間的一步 2.概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段 是整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)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 3.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 4.數(shù)據(jù)庫(kù)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） 5.數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施階段 運(yùn)用dbms提供的數(shù)據(jù)語言、工具及宿主語言，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(kù)，編制與調(diào)試應(yīng)用程序，組織數(shù)據(jù)入庫(kù)，并進(jìn)行試運(yùn)行 6

5、.數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行和維護(hù)階段 數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)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 設(shè)計(jì)特點(diǎn): 在設(shè)計(jì)過程中把數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)和對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)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) 設(shè)計(jì)過程各個(gè)階段的設(shè)計(jì)描述： 如圖： 五、數(shù)據(jù)庫(kù)各級(jí)模式的形成過程 1.需求分析階段：綜合各個(gè)用戶的應(yīng)用需求 2.概念設(shè)計(jì)階段：形成獨(dú)立于機(jī)器特點(diǎn)，獨(dú)立于各個(gè)dbms產(chǎn)品的概念模式(e-r圖) 3.邏輯設(shè)計(jì)階段：首先將e-r圖轉(zhuǎn)換成具體的數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品支持的數(shù)據(jù)模型，如關(guān)系模型，形成數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯模式；

6、然后根據(jù)用戶處理的要求、安全性的考慮，在基本表的基礎(chǔ)上再建立必要的視圖(view)，形成數(shù)據(jù)的外模式 4.物理設(shè)計(jì)階段：根據(jù)dbms特點(diǎn)和處理的需要，進(jìn)行物理存儲(chǔ)安排，建立索引，形成數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)模式 六、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)技巧 1. 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)之前（需求分析階段） 1)理解客戶需求，詢問用戶如何看待未來需求變化。讓客戶解釋其需求，而且隨著開發(fā)的繼續(xù)，還要經(jīng)常詢問客戶保證其需求仍然在開發(fā)的目的之中。 2) 了解企業(yè)業(yè)務(wù)可以在以后的開發(fā)階段節(jié)約大量的時(shí)間。 3) 重視輸入輸出。 在定義數(shù)據(jù)庫(kù)表和字段需求（輸入）時(shí)，首先應(yīng)檢查現(xiàn)有的或者已經(jīng)設(shè)計(jì)出的報(bào)表、查詢和視圖（輸出）以決定為了支持這些輸出哪些是必要的表和字

7、段。 舉例：假如客戶需要一個(gè)報(bào)表按照郵政編碼排序、分段和求和，你要保證其中包括了單獨(dú)的郵政編碼字段而不要把郵政編碼糅進(jìn)地址字段里。 4) 創(chuàng)建數(shù)據(jù)字典和er 圖表 er 圖表和數(shù)據(jù)字典可以讓任何了解數(shù)據(jù)庫(kù)的人都明確如何從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲得數(shù)據(jù)。er圖對(duì)表明表之間關(guān)系很有用，而數(shù)據(jù)字典則說明了每個(gè)字段的用途以及任何可能存在的別名。對(duì)sql 表達(dá)式的文檔化來說這是完全必要的。 5) 定義標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)象命名規(guī)范 數(shù)據(jù)庫(kù)各種對(duì)象的命名必須規(guī)范。 2. 表和字段的設(shè)計(jì)（數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯設(shè)計(jì)） 表設(shè)計(jì)原則 1) 標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化 數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化有助于消除數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)冗余。標(biāo)準(zhǔn)化有好幾種形式，但third normal fo

8、rm（3nf）通常被認(rèn)為在性能、擴(kuò)展性和數(shù)據(jù)完整性方面達(dá)到了最好平衡。簡(jiǎn)單來說，遵守3nf 標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫(kù)的表設(shè)計(jì)原則是：“one fact in one place”即某個(gè)表只包括其本身基本的屬性，當(dāng)不是它們本身所具有的屬性時(shí)需進(jìn)行分解。表之間的關(guān)系通過外鍵相連接。它具有以下特點(diǎn)：有一組表專門存放通過鍵連接起來的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)。 舉例：某個(gè)存放客戶及其有關(guān)定單的3nf 數(shù)據(jù)庫(kù)就可能有兩個(gè)表：customer 和order。order 表不包含定單關(guān)聯(lián)客戶的任何信息，但表內(nèi)會(huì)存放一個(gè)鍵值，該鍵指向customer 表里包含該客戶信息的那一行。 事實(shí)上，為了效率的緣故，對(duì)表不進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化有時(shí)也是必要的。

9、2) 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng) 采用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)而非硬編碼的方式，許多策略變更和維護(hù)都會(huì)方便得多，大大增強(qiáng)系統(tǒng)的靈活性和擴(kuò)展性。 舉例，假如用戶界面要訪問外部數(shù)據(jù)源（文件、xml 文檔、其他數(shù)據(jù)庫(kù)等），不妨把相應(yīng)的連接和路徑信息存儲(chǔ)在用戶界面支持表里。還有，如果用戶界面執(zhí)行工作流之類的任務(wù)（發(fā)送郵件、打印信箋、修改記錄狀態(tài)等），那么產(chǎn)生工作流的數(shù)據(jù)也可以存放在數(shù)據(jù)庫(kù)里。角色權(quán)限管理也可以通過數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)來完成。事實(shí)上，如果過程是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的，你就可以把相當(dāng)大的責(zé)任推給用戶，由用戶來維護(hù)自己的工作流過程。 3) 考慮各種變化 在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)的時(shí)候考慮到哪些數(shù)據(jù)字段將來可能會(huì)發(fā)生變更。 舉例，姓氏就是如此（注意是西方人的姓氏

10、，比如女性結(jié)婚后從夫姓等）。所以，在建立系統(tǒng)存儲(chǔ)客戶信息時(shí)，在單獨(dú)的一個(gè)數(shù)據(jù)表里存儲(chǔ)姓氏字段，而且還附加起始日和終止日等字段，這樣就可以跟蹤這一數(shù)據(jù)條目的變化。 字段設(shè)計(jì)原則 4) 每個(gè)表中都應(yīng)該添加的3 個(gè)有用的字段 drecordcreationdate，在vb 下默認(rèn)是now()，而在sql server 下默認(rèn)為getdate() srecordcreator，在sql server 下默認(rèn)為not null default user nrecordversion，記錄的版本標(biāo)記；有助于準(zhǔn)確說明記錄中出現(xiàn)null 數(shù)據(jù)或者丟失數(shù)據(jù)的原因 5) 對(duì)地址和電話采用多個(gè)字段 描述街道地址就短

11、短一行記錄是不夠的。address_line1、address_line2 和address_line3 可以提供更大的靈活性。還有，電話號(hào)碼和郵件地址最好擁有自己的數(shù)據(jù)表，其間具有自身的類型和標(biāo)記類別。 6) 使用角色實(shí)體定義屬于某類別的列 在需要對(duì)屬于特定類別或者具有特定角色的事物做定義時(shí)，可以用角色實(shí)體來創(chuàng)建特定的時(shí)間關(guān)聯(lián)關(guān)系，從而可以實(shí)現(xiàn)自我文檔化。 舉例：用person 實(shí)體和person_type 實(shí)體來描述人員。比方說，當(dāng)john smith, engineer 提升為john smith, director 乃至最后爬到j(luò)ohn smith, cio 的高位，而所有你要做的不過

12、是改變兩個(gè)表person 和person_type 之間關(guān)系的鍵值，同時(shí)增加一個(gè)日期/時(shí)間字段來知道變化是何時(shí)發(fā)生的。這樣，你的person_type 表就包含了所有person 的可能類型，比如associate、engineer、director、cio 或者ceo 等。還有個(gè)替代辦法就是改變person 記錄來反映新頭銜的變化，不過這樣一來在時(shí)間上無法跟蹤個(gè)人所處位置的具體時(shí)間。 7) 選擇數(shù)字類型和文本類型盡量充足 在sql 中使用smallint 和tinyint 類型要特別小心。比如，假如想看看月銷售總額，總額字段類型是smallint，那么，如果總額超過了$32,767 就不能進(jìn)

13、行計(jì)算操作了。 而id 類型的文本字段，比如客戶id 或定單號(hào)等等都應(yīng)該設(shè)置得比一般想象更大。假設(shè)客戶id 為10 位數(shù)長(zhǎng)。那你應(yīng)該把數(shù)據(jù)庫(kù)表字段的長(zhǎng)度設(shè)為12 或者13 個(gè)字符長(zhǎng)。但這額外占據(jù)的空間卻無需將來重構(gòu)整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)模的增長(zhǎng)了。 8) 增加刪除標(biāo)記字段 在表中包含一個(gè)“刪除標(biāo)記”字段，這樣就可以把行標(biāo)記為刪除。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)里不要單獨(dú)刪除某一行；最好采用清除數(shù)據(jù)程序而且要仔細(xì)維護(hù)索引整體性。 3. 選擇鍵和索引（數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯設(shè)計(jì)） 鍵選擇原則： 1) 鍵設(shè)計(jì)4 原則 為關(guān)聯(lián)字段創(chuàng)建外鍵。 所有的鍵都必須唯一。 避免使用復(fù)合鍵。 外鍵總是關(guān)聯(lián)唯一的鍵字段。 2) 使用系統(tǒng)生

14、成的主鍵 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)的時(shí)候采用系統(tǒng)生成的鍵作為主鍵，那么實(shí)際控制了數(shù)據(jù)庫(kù)的索引完整性。這樣，數(shù)據(jù)庫(kù)和非人工機(jī)制就有效地控制了對(duì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)中每一行的訪問。采用系統(tǒng)生成鍵作為主鍵還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)擁有一致的鍵結(jié)構(gòu)時(shí)，找到邏輯缺陷很容易。 3) 不要用用戶的鍵(不讓主鍵具有可更新性) 在確定采用什么字段作為表的鍵的時(shí)候，可一定要小心用戶將要編輯的字段。通常的情況下不要選擇用戶可編輯的字段作為鍵。 4) 可選鍵有時(shí)可做主鍵 把可選鍵進(jìn)一步用做主鍵，可以擁有建立強(qiáng)大索引的能力。 索引使用原則： 索引是從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取數(shù)據(jù)的最高效方式之一。95%的數(shù)據(jù)庫(kù)性能問題都可以采用索引技術(shù)得到解決。 1) 邏輯主鍵使用唯

15、一的成組索引，對(duì)系統(tǒng)鍵（作為存儲(chǔ)過程）采用唯一的非成組索引，對(duì)任何外鍵列采用非成組索引。考慮數(shù)據(jù)庫(kù)的空間有多大，表如何進(jìn)行訪問，還有這些訪問是否主要用作讀寫。 2) 大多數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)都索引自動(dòng)創(chuàng)建的主鍵字段，但是可別忘了索引外鍵，它們也是經(jīng)常使用的鍵，比如運(yùn)行查詢顯示主表和所有關(guān)聯(lián)表的某條記錄就用得上。 3) 不要索引memo/note 字段，不要索引大型字段（有很多字符），這樣作會(huì)讓索引占用太多的存儲(chǔ)空間。 4) 不要索引常用的小型表 不要為小型數(shù)據(jù)表設(shè)置任何鍵，假如它們經(jīng)常有插入和刪除操作就更別這樣作了。對(duì)這些插入和刪除操作的索引維護(hù)可能比掃描表空間消耗更多的時(shí)間。 4. 數(shù)據(jù)完整性設(shè)計(jì)（數(shù)據(jù)

16、庫(kù)邏輯設(shè)計(jì)） 1) 完整性實(shí)現(xiàn)機(jī)制： 實(shí)體完整性：主鍵 參照完整性： 父表中刪除數(shù)據(jù)：級(jí)聯(lián)刪除；受限刪除；置空值 父表中插入數(shù)據(jù)：受限插入；遞歸插入 父表中更新數(shù)據(jù)：級(jí)聯(lián)更新；受限更新；置空值 dbms對(duì)參照完整性可以有兩種方法實(shí)現(xiàn)：外鍵實(shí)現(xiàn)機(jī)制（約束規(guī)則）和觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)機(jī)制 用戶定義完整性： not null；check；觸發(fā)器 2) 用約束而非商務(wù)規(guī)則強(qiáng)制數(shù)據(jù)完整性 采用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的完整性。這不但包括通過標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)現(xiàn)的完整性而且還包括數(shù)據(jù)的功能性。在寫數(shù)據(jù)的時(shí)候還可以增加觸發(fā)器來保證數(shù)據(jù)的正確性。不要依賴于商務(wù)層保證數(shù)據(jù)完整性；它不能保證表之間（外鍵）的完整性所以不能強(qiáng)加于其他完整性規(guī)

17、則之上。 3) 強(qiáng)制指示完整性 在有害數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)之前將其剔除。激活數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的指示完整性特性。這樣可以保持?jǐn)?shù)據(jù)的清潔而能迫使開發(fā)人員投入更多的時(shí)間處理錯(cuò)誤條件。 4) 使用查找控制數(shù)據(jù)完整性 控制數(shù)據(jù)完整性的最佳方式就是限制用戶的選擇。只要有可能都應(yīng)該提供給用戶一個(gè)清晰的價(jià)值列表供其選擇。這樣將減少鍵入代碼的錯(cuò)誤和誤解同時(shí)提供數(shù)據(jù)的一致性。某些公共數(shù)據(jù)特別適合查找：國(guó)家代碼、狀態(tài)代碼等。 5) 采用視圖 為了在數(shù)據(jù)庫(kù)和應(yīng)用程序代碼之間提供另一層抽象，可以為應(yīng)用程序建立專門的視圖而不必非要應(yīng)用程序直接訪問數(shù)據(jù)表。這樣做還等于在處理數(shù)據(jù)庫(kù)變更時(shí)給你提供了更多的自由。 5. 其他設(shè)計(jì)技巧 1)

18、避免使用觸發(fā)器 觸發(fā)器的功能通?？梢杂闷渌绞綄?shí)現(xiàn)。在調(diào)試程序時(shí)觸發(fā)器可能成為干擾。假如你確實(shí)需要采用觸發(fā)器，你最好集中對(duì)它文檔化。 2) 使用常用英語（或者其他任何語言）而不要使用編碼 在創(chuàng)建下拉菜單、列表、報(bào)表時(shí)最好按照英語名排序。假如需要編碼，可以在編碼旁附上用戶知道的英語。 3) 保存常用信息 讓一個(gè)表專門存放一般數(shù)據(jù)庫(kù)信息非常有用。在這個(gè)表里存放數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)前版本、最近檢查/修復(fù)（對(duì)access）、關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)文檔的名稱、客戶等信息。這樣可以實(shí)現(xiàn)一種簡(jiǎn)單機(jī)制跟蹤數(shù)據(jù)庫(kù)，當(dāng)客戶抱怨他們的數(shù)據(jù)庫(kù)沒有達(dá)到希望的要求而與你聯(lián)系時(shí)，這樣做對(duì)非客戶機(jī)/服務(wù)器環(huán)境特別有用。 4) 包含版本機(jī)制 在數(shù)據(jù)庫(kù)中引入版本控制機(jī)制來確定使用中的數(shù)據(jù)庫(kù)的版本。時(shí)間一長(zhǎng)，用戶的需求總是會(huì)改變的。最終可能會(huì)要求修改數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)。把版本信息直接存放到數(shù)據(jù)庫(kù)中更為方便。 5) 編制文檔 對(duì)所有的快捷方式、命名規(guī)范、限制和函數(shù)都要編制文檔。 采用給