安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)原理課件 第三章 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

第三章數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

2023/5/11一、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的內(nèi)容1、結(jié)構(gòu)特性的設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是設(shè)計(jì)各級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)模式。

2、行為特性的設(shè)計(jì)

它決定數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的功能，是事務(wù)處理等應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)。第一節(jié)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述2023/5/12二、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)過程

（一）數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)階段1、需求分析2、概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3、邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4、物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5、應(yīng)用程序設(shè)計(jì)及調(diào)試6、性能測(cè)試與確認(rèn)

2023/5/13（二）數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)和運(yùn)行7、數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施8、數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行9、數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)10、數(shù)據(jù)庫(kù)重組

下圖分別是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和行為設(shè)計(jì)分離的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)圖和數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)和使用圖:2023/5/142023/5/15一、收集資料

首先，確定企業(yè)組織的目標(biāo)，從這些目標(biāo)導(dǎo)出對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的總體要求。

其次，了解用戶需求。（1）信息需求，用戶要從數(shù)據(jù)庫(kù)獲得的信息內(nèi)容。

第二節(jié)

需求分析

2023/5/16（2）處理需求，即完成什么處理功能及處理方式。

（3）安全性和完整性要求。二、分析整理

分析的過程是對(duì)所收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行抽象的過程。抽象是對(duì)實(shí)際事物或事件的人為處理，抽取共同的本質(zhì)特性，忽略細(xì)微末節(jié)，并用各種概念精確地加以描述，這些概念組成某種模型。

2023/5/17三、數(shù)據(jù)流圖一般采用數(shù)據(jù)流圖(DataFlowDiagram)來描述系統(tǒng)的功能。DFD可以形象地描述事務(wù)處理與所需數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)，便于用結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)分析方法，自頂向下，逐層分解，步步細(xì)化。在數(shù)據(jù)流圖中，用命名的箭頭表示數(shù)據(jù)流，用圓圈表示處理，用矩形表示外部實(shí)體,其它形狀表示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

2023/5/18報(bào)銷人審查分錄報(bào)銷登記報(bào)銷單付款憑證記賬憑證2023/5/19四、數(shù)據(jù)字典

1、數(shù)據(jù)元素。名稱、同義詞、性質(zhì)、取值范圍、提供者(來源)、使用者(去向)、控制權(quán)限、保密要求、使用頻率。2、數(shù)據(jù)量。3、數(shù)據(jù)之間聯(lián)系的語(yǔ)義說明。4、各個(gè)部門對(duì)數(shù)據(jù)的要求及數(shù)據(jù)處理要求。五、用戶確認(rèn)

2023/5/110第三節(jié)

概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目標(biāo)：產(chǎn)生反映全組織信息需求的整體數(shù)據(jù)庫(kù)概念結(jié)構(gòu)，即概念模式。

概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工具:E-R圖2023/5/1112023/5/112概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本步驟：

1、設(shè)計(jì)局部E-R圖2、綜合成初步E-R圖3、優(yōu)化成基本E-R圖2023/5/113一、基本E-R模型和模型擴(kuò)充

實(shí)體：矩形聯(lián)系：菱形屬性：橢圓形

實(shí)體子類:所謂子類是指實(shí)體中有一定共同特點(diǎn)的子集。實(shí)體超類：相對(duì)于子類而言的實(shí)體。例如，學(xué)生實(shí)體中包含本科生、研究生、大專生三個(gè)子類，學(xué)生實(shí)體可以稱為超類。

2023/5/114二、設(shè)計(jì)局部E-R圖

1、確定實(shí)體和屬性

2、確定聯(lián)系類型

3、畫出局部E-R圖

2023/5/1152023/5/1162023/5/117局部視圖設(shè)計(jì)完成之后，下一步是視圖集成，視圖集成又包括綜合和優(yōu)化兩個(gè)步驟。三、綜合成初步E-R圖

綜合的過程即局部E-R圖的合并過程。

合并從公共對(duì)象開始，最后再加入獨(dú)立的局部結(jié)構(gòu)。對(duì)象包括實(shí)體、聯(lián)系、屬性。2023/5/118四、優(yōu)化成基本E-R圖1、解決命名沖突，統(tǒng)一對(duì)象名稱包括屬性名、實(shí)體名、聯(lián)系名之間的同名異義或者異名同義問題。2、解決屬性沖突，消除冗余屬性

如屬性域的沖突、屬性取值精度、屬性單位的沖突等。

2023/5/1193、解決結(jié)構(gòu)沖突，消除冗余聯(lián)系

同一個(gè)對(duì)象在不同的局部E-R圖中有不同的表示。如，在一個(gè)圖中是屬性，在另一個(gè)圖中是實(shí)體;在一個(gè)圖中是實(shí)體，在另一個(gè)圖中是聯(lián)系;在一個(gè)圖中是1:m聯(lián)系，在另一個(gè)圖中是n:m聯(lián)系等。

第16頁(yè)中圖a,b,c綜合并優(yōu)化后如下圖所示：2023/5/120202述3/4繳/2521第四節(jié)邏輯結(jié)鋒構(gòu)設(shè)計(jì)把經(jīng)過攻優(yōu)化的英基本E-R圖轉(zhuǎn)換成度為關(guān)系模閱型。2023石/4/2仙522一、設(shè)閘計(jì)初始煮關(guān)系模睡式從概念結(jié)潮構(gòu)設(shè)計(jì)階挪段得到的怖基本E-R圖及有關(guān)暫說明出恢發(fā)，導(dǎo)悟出初始帥關(guān)系模傍式。1、轉(zhuǎn)換荷原則總則：每換個(gè)實(shí)體轉(zhuǎn)圈換為一個(gè)測(cè)關(guān)系模式聞，實(shí)體的屬秋性為關(guān)系寒屬性。分則：具巴體見第2點(diǎn)5種情況他。202庫(kù)3/4叨/25232、分則包括倆的5種情況（1）兩刻實(shí)體間1射:n聯(lián)系將1方替實(shí)體的趙主鍵納饑入n方實(shí)體按對(duì)應(yīng)的關(guān)系中作嫂為外部鍵升，同時(shí)把德聯(lián)系的屬途性也一并納綿入n方對(duì)應(yīng)的新關(guān)系模式增中。202挎3/4副/2524倉(cāng)庫(kù)號(hào)地點(diǎn)面積倉(cāng)庫(kù)倉(cāng)儲(chǔ)商品貨號(hào)品名價(jià)格數(shù)量1n202潮3/4堵/2525轉(zhuǎn)換的引關(guān)系模遲型為：倉(cāng)庫(kù)（倉(cāng)庫(kù)號(hào)，地點(diǎn)，婚面積）商品（貨號(hào)，品名康，價(jià)格旅，倉(cāng)庫(kù)建號(hào)，數(shù)捆量）2023愚/4/2坦526（2）同飾一實(shí)體內(nèi)司部個(gè)體間磁1:n聯(lián)系在這個(gè)聲實(shí)體所萍對(duì)應(yīng)的墳關(guān)系中材多設(shè)一庸個(gè)屬性，駐用來作佩為與該綠個(gè)體相嶼聯(lián)系的仁另一個(gè)體的主槽鍵，聯(lián)箱系屬性而也加入型。202點(diǎn)3/4霉/2527職工工號(hào)姓名年齡職稱工資領(lǐng)導(dǎo)民意測(cè)萍驗(yàn)1n202色3/4暈/2528轉(zhuǎn)換的魔關(guān)系模童型為：職工（工號(hào)，姓名，虛年齡，職哪稱，工資逢，領(lǐng)導(dǎo)者工靜號(hào)，民意何測(cè)驗(yàn)）202杯3/4騰/2529（3）兩陵實(shí)體間m:n聯(lián)系對(duì)聯(lián)系單捆獨(dú)建立一非個(gè)關(guān)系模育式，用來聯(lián)系雙方提實(shí)體，該哭關(guān)系模式莫中的屬性凈至少包括被斷它所聯(lián)野系的雙梁方實(shí)體鞋的主鍵屠，并且如果聯(lián)系落有屬性，丹也要?dú)w入捉這個(gè)關(guān)系董模式中。2023候/4/2隆530銀行名地址電話帳號(hào)姓名單位余額銀行儲(chǔ)戶存取款日期金額經(jīng)辦人銀行號(hào)mn2023聯(lián)/4/2溜531轉(zhuǎn)換的討關(guān)系模出型為：銀行（銀行號(hào)，銀行名形，地址，票電話）儲(chǔ)戶（帳號(hào)，姓名，借單位，余脖額）存取款（銀行號(hào)昏，帳號(hào)，日期，選金額，經(jīng)慕辦人）202薪3/4鼠/2532（4）朵同一實(shí)幻玉體內(nèi)部行個(gè)體間m:n聯(lián)系需要為這測(cè)個(gè)聯(lián)系單籃獨(dú)建立一啦個(gè)關(guān)系模式，該關(guān)誼系模式中跨至少應(yīng)包郵括被它聯(lián)偶系的雙方個(gè)舌體的主您鍵，如灑果聯(lián)系驢有屬性約，也要?dú)w入這津個(gè)關(guān)系隨模式中詳。202瘦3/4米/2533零部件組裝數(shù)量?jī)r(jià)格名稱代號(hào)mn2023點(diǎn)/4/2彈534轉(zhuǎn)換的關(guān)脖系模型為謠：零部件貫（代號(hào)，名稱圣，價(jià)格跡）組裝（代號(hào)，組岔裝件代號(hào)，數(shù)量）202歪3/4摘/2535（5）兩呼實(shí)體間1:1聯(lián)系將任一流實(shí)體的節(jié)主鍵納寫入另一抵實(shí)體的恐關(guān)系模式中,聯(lián)系的屬領(lǐng)性也歸入量其中。202完3/4呆/2536姓名廠長(zhǎng)號(hào)年齡廠號(hào)廠名地點(diǎn)廠長(zhǎng)工廠管理效益11202蘆3/4子/2537轉(zhuǎn)換的澇關(guān)系模寇型為：工廠（廠號(hào)，廠名，海地點(diǎn)，廠鐘長(zhǎng)號(hào),效益）廠長(zhǎng)（廠長(zhǎng)號(hào)，姓名湊，年齡走）2023境/4/2勺538二、規(guī)范求化處理一般到3NF的要求就完足夠.三、模式瓜評(píng)價(jià)與修白正2023藍(lán)/4/2蝦539第五節(jié)遲物理設(shè)藏計(jì)與實(shí)施一、物理結(jié)奶構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)于給定瞇的邏輯數(shù)搜據(jù)模型選借取一個(gè)最拿適合應(yīng)用環(huán)境別的物理壟結(jié)構(gòu)的嚷過程，偽稱為數(shù)春據(jù)庫(kù)物巾理設(shè)計(jì)鐘。物理設(shè)誤計(jì)的任臂務(wù)是為門了有效塊地實(shí)現(xiàn)壇邏輯模柳式，確定所采取隆的存儲(chǔ)策遷略。此階段以未邏輯設(shè)計(jì)慌的結(jié)果作璃為輸入，挽結(jié)合具體DBMS的特點(diǎn)煩與存儲(chǔ)歷設(shè)備特晨性進(jìn)行矛設(shè)計(jì)，推選定數(shù)據(jù)庫(kù)役在物理碧設(shè)備上蒜的存儲(chǔ)悲結(jié)構(gòu)和赴存取方攝法。202失3/4沖/25401、索引膨選擇存儲(chǔ)記錄裁是屬性值價(jià)的集合，菜主關(guān)鍵字(及其它候選關(guān)鍵字)唯一確定逼一個(gè)記錄骨，而其它察屬性的一攤個(gè)具體值摸不能唯慮一確定然是哪個(gè)類記錄。水在主關(guān)杰鍵字上應(yīng)該建立覽唯一索引拐，這樣除葬了能改善嫌查詢性能廉外，還能保證土數(shù)據(jù)的完片整性，杜故絕關(guān)鍵字抹重復(fù)值的懼錄入。建立蝕索引文件板可以縮短蔑存取時(shí)間令，但是增要加了索引揪文件所眠占的存胃儲(chǔ)空間辯及索引半維護(hù)的候開銷。因此，應(yīng)頸該根據(jù)實(shí)順際需求綜嚷合考慮，直進(jìn)行權(quán)衡跌。202辮3/4教/25412、記肆錄聚簇聚簇是略改進(jìn)系再統(tǒng)性能屯的另一陸種技術(shù)驚。不改變邏輯磨數(shù)據(jù)庫(kù)的兔模式結(jié)構(gòu)多，但可以都對(duì)存儲(chǔ)記錄進(jìn)延行分割品。根據(jù)悲對(duì)數(shù)據(jù)劣訪問的謙頻繁程轎度將數(shù)據(jù)恒分出主凳次。記錄聚簇丈是指根據(jù)骨不同的使過用要求，尾將屬性、辱記錄或搭文件集載中存放旅在不同遲的位置蹤蝶。聚簇有三木種情況：2023蜂/4/2最542(1)分牢段把文件礎(chǔ)按垂直手方向分毅解，即丹按屬性進(jìn)分組。將經(jīng)常使用磁的屬性彎與較少右存取的腸屬性分瞎開，以這便分配到不同館的存儲(chǔ)歇設(shè)備或蔑存儲(chǔ)區(qū)救域上?？ㄟ@屬于瓦在一個(gè)文件中同邀類屬性的觸聚簇存放稼。(2)害分區(qū)把文件按攪水平方向最分解，即罵按照記錄那存取的頻率分組。將訪問足頻率高腰的記錄蛇與訪問箱頻率低姓的記錄分開，愉以便分配唉到不同的賠存儲(chǔ)設(shè)備賄或存儲(chǔ)區(qū)既域上。這屬奧于在一個(gè)員文件中按莊記錄分組豪的聚簇存涌放。202匆3/4派/2543(3)聚廣簇從不同的貴關(guān)系中取艙出某些屬緣瑞性物理地災(zāi)存放在一害起，因嫌而可以煮改進(jìn)聯(lián)掏接查詢拖的效率口。這屬于在挖不同文件弊間中有關(guān)密屬性的聚桃簇存放。以上三種久聚簇技術(shù)始無論哪種緣瑞情況，其存放原則匹都是存取趙頻率高的珠放到高速支設(shè)備上，并且盡量糞放在中間窮位置;存邀取頻率低猜的數(shù)據(jù)放在低望速設(shè)備做上。202周3/4旱/2544二、數(shù)據(jù)狐庫(kù)實(shí)施根據(jù)邏輯濤設(shè)計(jì)和物賺理設(shè)計(jì)的利結(jié)果，在史計(jì)算機(jī)上建丟立起實(shí)皺際數(shù)據(jù)挎庫(kù)結(jié)構(gòu)濃、裝入腎數(shù)據(jù)、恥進(jìn)行測(cè)試和試而運(yùn)行的過凡程。1、數(shù)劃據(jù)庫(kù)加乳載建立實(shí)冷際數(shù)據(jù)撲庫(kù)裝入實(shí)良驗(yàn)數(shù)據(jù)裝入實(shí)際闊數(shù)據(jù)2023視/4/2墻5452、數(shù)據(jù)辜庫(kù)運(yùn)行和膝維護(hù)(1)維護(hù)數(shù)水據(jù)庫(kù)的狠安全性奴和完整搬性(2)監(jiān)測(cè)并改菌善數(shù)據(jù)庫(kù)倉(cāng)性能(3)必蒙要時(shí)對(duì)數(shù)盤據(jù)庫(kù)進(jìn)行羨重新組織數(shù)據(jù)庫(kù)影實(shí)施之頃后，對(duì)登數(shù)據(jù)庫(kù)溉的概念吵模式、邏輯偉結(jié)構(gòu)、物脈理結(jié)構(gòu)的疤修改稱為辣重新組織。其中擠，改變概荷念模式或杏邏輯模式闖又叫做重新構(gòu)造魂，改變物禮理結(jié)構(gòu)叫宵做重新格辛式化.202戶3/4耐/2546