4-2計(jì)算機(jī)等級(jí)考試三級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)精第3章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)美工版

計(jì)算機(jī)等級(jí)考試三級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)精講班主講老師：楊梅索引技術(shù)分類有序索引索引文件機(jī)制，利用索引文件（索引記錄組成）實(shí)現(xiàn)記錄域（查找碼，排序域）取值到記錄物理地址間的映射關(guān)系。數(shù)據(jù)文件（主文件）和索引文件（索引記錄或索引項(xiàng)的集合）是有序索引技術(shù)中的兩個(gè)主體，數(shù)據(jù)文件常采用順序文件結(jié)構(gòu)。第三節(jié)數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)

散列索引哈希（Hash）索引機(jī)制，利用散列函數(shù)實(shí)現(xiàn)記錄域取值到記錄物理地址間的直接映射關(guān)系。第三節(jié)數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)幾種主要的有序索引：（1）聚集索引（索引項(xiàng)與數(shù)據(jù)記錄排列順序一致，索引順利文件）和非聚集索引。一個(gè)數(shù)據(jù)文件只可建立一個(gè)聚集索引，但可建立多個(gè)非聚集索引。（2）稠密索引（數(shù)據(jù)文件中每個(gè)查找碼都對(duì)應(yīng)索引么記錄）和稀疏索引（部分查找碼的值對(duì)應(yīng)索引記錄）。第三節(jié)數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)（3）主索引（主碼屬性集上建立的索引）與輔索引（非主屬性上建立的索引）。（4）唯一索引（索引列不包含重復(fù)值）（5）單層索引（線性索引，每個(gè)索引項(xiàng)順序排列直接指向數(shù)據(jù)文件中的數(shù)據(jù)記錄）和多層索引（大數(shù)據(jù)量文件中的采用多層樹(shù)型（B,B+樹(shù)）索引快速定位）。第三節(jié)數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)3、數(shù)據(jù)庫(kù)的物理設(shè)計(jì)目標(biāo)目標(biāo)是得到存儲(chǔ)空間占用少，數(shù)據(jù)訪問(wèn)效率高和維護(hù)代價(jià)低的數(shù)據(jù)庫(kù)物理模式。數(shù)據(jù)庫(kù)底層物理存儲(chǔ)與存取，與DBS所依賴的硬件環(huán)境、操作系統(tǒng)和DBMS密切相關(guān)。目前絕大部分DBS都是關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)主要包括5個(gè)環(huán)節(jié)。第三節(jié)數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)（1）數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯模式描述根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯結(jié)構(gòu)信息設(shè)計(jì)目標(biāo)DBMS可支持的關(guān)系表（這里稱為基本表）的模式信息，這個(gè)過(guò)程稱為數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯模式描述。關(guān)系模式及其視圖轉(zhuǎn)換成基本表和視圖，利用完整性機(jī)制（如觸發(fā)器）設(shè)計(jì)面向應(yīng)用的業(yè)務(wù)規(guī)則。

SQLServer采用T-SQL語(yǔ)言。為基本表選擇合適的文件結(jié)構(gòu)（堆文件、順序文件、聚集文件、索引文件和散列文件）。第三節(jié)數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)（2）文件組織與存取設(shè)計(jì)基本原則根據(jù)應(yīng)用情況將易變部分與穩(wěn)定部分、存取頻率較高部分與存取頻率較低部分分開(kāi)存放，以提高系統(tǒng)性能。分析理解數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)訪問(wèn)特性：使用事務(wù)-基本表交叉引用矩陣；估計(jì)各事務(wù)執(zhí)行頻率；匯總每張基本表各事務(wù)操作頻率信息；根據(jù)結(jié)果設(shè)計(jì)文件結(jié)構(gòu)。第三節(jié)數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)可以考慮將表和索引分別放在不同的磁盤(pán)上。在查詢時(shí)，由于兩個(gè)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器分別在工作，因而可以保證物理讀寫(xiě)速度比較快。第三節(jié)數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)影響數(shù)據(jù)文件存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的因素存取時(shí)間存儲(chǔ)空間利用率維護(hù)代價(jià)這三個(gè)方面常常是相互矛盾的解決辦法適當(dāng)冗余增加聚簇功能必須進(jìn)行權(quán)衡，選擇一個(gè)折中方案。第三節(jié)數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)什么是存取路徑在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，選擇存取路徑主要指確定如何建立索引。對(duì)同一個(gè)關(guān)系要建立多條存取路徑才能滿足多用戶的多種應(yīng)用要求。物理設(shè)計(jì)的第一個(gè)任務(wù)就是要確定選擇哪些存取方法。第三節(jié)數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)DBMS常用存取方法索引方法，目前主要是B+樹(shù)索引方法聚簇（Cluster）方法

HASH方法第三節(jié)數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)建立索引原則一個(gè)（組）屬性經(jīng)常在操作條件中出現(xiàn)。一個(gè)（組）屬性經(jīng)常在連接操作的連接條件中出現(xiàn)。一個(gè)（組）屬性經(jīng)常作為聚集函數(shù)的參數(shù)。第三節(jié)數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)建立聚集索引原則檢索數(shù)據(jù)時(shí)，常以某個(gè)（組）屬性作為排序、分組條件。檢索數(shù)據(jù)時(shí)，常以某個(gè)（組）屬性作為檢索限制條件，并返回大量數(shù)據(jù)。表中某個(gè)（組）的值重復(fù)性較大。第三節(jié)數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)（3）數(shù)據(jù)分布設(shè)計(jì)不同類型數(shù)據(jù)的物理分布將應(yīng)用數(shù)據(jù)（基本表）、索引、日志、數(shù)據(jù)庫(kù)備份數(shù)據(jù)等合理安排在不同介質(zhì)中。第三節(jié)數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)應(yīng)用數(shù)據(jù)的劃分與分布根據(jù)數(shù)據(jù)的使用特征劃分（頻繁使用分區(qū)和非頻繁使用分區(qū)）根據(jù)時(shí)間、地點(diǎn)劃分（時(shí)間或地點(diǎn)相同的屬于同一分區(qū)）分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（DDBS）中的數(shù)據(jù)劃分（水平劃分或垂直劃分）派生屬性數(shù)據(jù)分布（增加派生列或不定義派生屬性）關(guān)系模式的去規(guī)范化（降低規(guī)范化提高查詢效率）第三節(jié)數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)水平劃分將基本表劃分為多張具有相同屬性、結(jié)構(gòu)完全相同的子表，子表包含的元組是基本表中元組的子集。例如，對(duì)商品按照商品的生產(chǎn)年份進(jìn)行劃分就屬于水平劃分。第三節(jié)數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)垂直劃分將基本表劃分為多張子表，每張子表包含的屬性是原基本表的子集。例如，商品表（商品編號(hào)、品名、單價(jià)、庫(kù)存量、銷(xiāo)售單價(jià)、備注）可垂直劃分為兩張子表：商品表（商品編號(hào)、品名、銷(xiāo)售單價(jià)）商品表（商品編號(hào)、單價(jià)、庫(kù)存量、備注）第三節(jié)數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)（4）確定系統(tǒng)配置DBMS產(chǎn)品一般都提供了一些存儲(chǔ)分配參數(shù)同時(shí)使用數(shù)據(jù)庫(kù)的用戶數(shù)同時(shí)打開(kāi)的數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象數(shù)使用的緩沖區(qū)長(zhǎng)度、個(gè)數(shù)時(shí)間片大小數(shù)據(jù)庫(kù)的大小裝填因子鎖的數(shù)目……第三節(jié)數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)需要根據(jù)應(yīng)用環(huán)境確定這些參數(shù)值系統(tǒng)都為這些變量賦予了合理的缺省值。但不一定適合每一種應(yīng)用環(huán)境。根據(jù)具體情況確定這些參數(shù)值以使系統(tǒng)性能最優(yōu)。（5）物理模式評(píng)估對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)結(jié)果從存取時(shí)間、存儲(chǔ)空間、維護(hù)代價(jià)等方面進(jìn)行評(píng)估，重點(diǎn)是時(shí)間和空間效率。如果評(píng)價(jià)結(jié)果滿足原設(shè)計(jì)要求則可進(jìn)入到物理實(shí)施階段，否則，就需要重新設(shè)計(jì)或修改物理結(jié)構(gòu)，有時(shí)甚至要返回邏輯設(shè)計(jì)階段修改數(shù)據(jù)模型。第三節(jié)數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)例題講解SQLServer中索引類型包括的兩種類型分別是聚集索引和（）例題講解散列索引數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)的目標(biāo)是為應(yīng)用數(shù)據(jù)提供合適的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，同時(shí)要保證數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)具有良好的性能。關(guān)于數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（）A．?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)需要考慮數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式、存取路徑和具體的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，還需要考慮數(shù)據(jù)的加載方式B．?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)一般需要根據(jù)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)需求和使用需求確定數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的配置參數(shù)C．?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)需要權(quán)衡系統(tǒng)的時(shí)間效率、空間效率、維護(hù)代價(jià)和各種用戶要求，因此可能會(huì)產(chǎn)生多個(gè)備選方案D．在數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)后期，可以根據(jù)實(shí)際需要適當(dāng)降低某些關(guān)系模式的規(guī)范化程度，以提高查詢效率A例題講解實(shí)體聯(lián)系模型簡(jiǎn)稱ER模型，是數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)常用的一種建模方法。關(guān)于ER模型，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．ER模型能幫助建模人員用一種簡(jiǎn)單的方法描述現(xiàn)實(shí)世界中的數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系B．用ER模型建模的基本思路是分類標(biāo)識(shí)客觀事物，將具有相同屬性特征的事物抽象為實(shí)體集C．ER模型可以描述實(shí)體集之間一對(duì)一、一對(duì)多和多對(duì)多聯(lián)系，也可以描述一個(gè)實(shí)體集中記錄之間的聯(lián)系D．用ER模型描述實(shí)體集之間的聯(lián)系時(shí)，需要考慮數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)及處理的特征D例題講解設(shè)有關(guān)系模式R(A,B,C,D)，存在函數(shù)依賴集：{A→B,C→D}，則R最高可屬于（）A．1NFB．2NFC．3NFD．BCNFA例題講解在SQLServer2008中，建立索引視圖的目的是為了提高數(shù)據(jù)查詢的效率。下列關(guān)于索引視圖的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是（）A．當(dāng)很少對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行更改操作時(shí)，適合建立索引視圖B．索引視圖的數(shù)據(jù)被物理地保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，因此建立索引視圖會(huì)占用更多的存儲(chǔ)空間C．對(duì)于經(jīng)常執(zhí)行連接和聚合操作的查詢，不適合建立索引視圖D．如果GroupBy列具有高基數(shù)度的數(shù)據(jù)聚合，則不適合建立索引視圖C例題講解設(shè)有高校選課系統(tǒng)，需要對(duì)學(xué)校的系信息、教師信息、課程信息、學(xué)生信息、學(xué)生選課信息進(jìn)行管理。已知系（DEPT）信息包括系編號(hào)（DeptNO）、系名稱（DeptName）;教師（Teacher）信息包括教師號(hào)（TNO）、教師名（Tname）;課程（Course）信息包括課程號(hào)（CNO）、課程名（CName）、課程學(xué)分（Credit）;學(xué)生（Student）信息包括學(xué)號(hào)（SNO）、學(xué)生姓名（Sname）、學(xué)生性別（Sex）。選課系統(tǒng)的管理規(guī)則如下：例題講解選課系統(tǒng)的管理規(guī)則如下：Ⅰ.一個(gè)系可聘用多名教師，一個(gè)教師只受聘于一個(gè)系；Ⅱ.一個(gè)系可有多名學(xué)生，一個(gè)學(xué)生只屬于一個(gè)系；Ⅲ.一名教師可講授多門(mén)課程，一門(mén)課程可由多名教師講授；Ⅳ.一名學(xué)生可選修多門(mén)課程，一門(mén)課程可被多名學(xué)生選修；Ⅴ.學(xué)生選修完課程后，可獲得相應(yīng)課程的成績(jī)。例題講解針對(duì)以上描述，完成下列設(shè)計(jì)內(nèi)容：（1）構(gòu)建選修課系統(tǒng)的ER圖。（要求圖中的實(shí)體集名用試卷中給出的英文名，聯(lián)系所關(guān)聯(lián)的實(shí)體集名的首字母，字母間用"-"或"_"連接，大小寫(xiě)不限）。（6分）（2）根據(jù)所構(gòu)建的ER圖，設(shè)計(jì)滿足3NF的關(guān)系模式，并標(biāo)出每個(gè)關(guān)系模式的主碼和外碼。（要求關(guān)系模式名同實(shí)體集名或聯(lián)系名，屬性名用試卷中給出的英文名，大小寫(xiě)不限）（4分）例題講解解題思路：（1）ER圖的畫(huà)法建立相應(yīng)的ER圖的過(guò)程如下：第一，確定實(shí)體類型。本題有四個(gè)實(shí)體類型，即Teacher實(shí)體，Course實(shí)體，Student實(shí)體和DEPT實(shí)體。例題講解第二，確定聯(lián)系類型。Teacher實(shí)體與Course實(shí)體之間是多對(duì)多關(guān)系，即T-C關(guān)系，Student實(shí)體與Course實(shí)體之間是多對(duì)多關(guān)系，即S-C關(guān)系。DEPT實(shí)體與Teacher實(shí)體之間是一對(duì)多關(guān)系，即D-T關(guān)系。DEPT實(shí)體與Student實(shí)體之間是一對(duì)多關(guān)系，即D-S關(guān)系。第三，把實(shí)體類型和聯(lián)系類型組合成ER圖。例題講解第四，確定實(shí)體類型和聯(lián)系類型的屬性。Teacher實(shí)體集屬性：教師號(hào)、教師名Course實(shí)體集屬性：課程號(hào)、課程名、課程學(xué)分Student實(shí)體集屬性：學(xué)號(hào)、學(xué)生姓名、學(xué)生性別DEPT實(shí)體集屬性：系編號(hào)、系名稱例題講解E-R圖如下：例題講解（2）ER模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式的規(guī)則①把ER模型中的每一個(gè)實(shí)體集轉(zhuǎn)換為同名的關(guān)系，實(shí)體集的屬性就是關(guān)系的屬性，實(shí)體集的碼就是關(guān)系的碼。例題講解②把ER模型中的每一個(gè)聯(lián)系轉(zhuǎn)換成一個(gè)關(guān)系，與該聯(lián)系相連的各實(shí)體集的碼以及聯(lián)系的屬性轉(zhuǎn)換為關(guān)系的屬性。若聯(lián)系為1：1，則每個(gè)實(shí)體集碼均是該關(guān)系的候選碼。若聯(lián)系為1：n，則關(guān)系的碼為n端實(shí)體集的碼。若聯(lián)系為m：n，則為各實(shí)體集碼的組合為關(guān)系的碼或其中一部分。③合并具有相同碼的關(guān)系。例題講解設(shè)計(jì)3NF，如下：DEPT（DeptNO，DeptName）主碼：DeptNO，無(wú)外碼Teacher（TN