第16章 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

1第16章數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)16.1數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)概述16.2需求分析16.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)16.4邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)16.5物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)16.6數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施16.7數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行和維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用（基于MySQL）數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用（基于MySQL）216.1數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)概述1.數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)和方法1）數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)（1）綜合性數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)涉及面廣，較為復(fù)雜，它包含計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)及業(yè)務(wù)系統(tǒng)專業(yè)知識(shí)，要解決技術(shù)及非技術(shù)兩方面的問(wèn)題；（2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與行為設(shè)計(jì)相結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在模式和外模式中定義，應(yīng)用系統(tǒng)的行為設(shè)計(jì)在存取數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用程序中設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。靜態(tài)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是指數(shù)據(jù)庫(kù)的模式框架設(shè)計(jì)（包括語(yǔ)義結(jié)構(gòu)（概念）、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（邏輯）、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)（物理）），動(dòng)態(tài)行為設(shè)計(jì)是指應(yīng)用程序設(shè)計(jì)（動(dòng)作操縱：功能組織、流程控制）。由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和行為設(shè)計(jì)是分離進(jìn)行的，程序和數(shù)據(jù)不易結(jié)合，我們必須強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)和應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的密切結(jié)合。數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用（基于MySQL）32）數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的方法（1）新奧爾良(NewOrleans)設(shè)計(jì)方法新奧爾良方法是規(guī)范設(shè)計(jì)方法中比較著名的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法，該方法將數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)分成4個(gè)階段：需求分析、概念設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)很多人的改進(jìn)，將數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)分為6個(gè)階段：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)、數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施和數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行維護(hù)。（2）基于E-R模型的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法在需求分析的基礎(chǔ)上，基于E-R模型的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)的概念模型，是數(shù)據(jù)庫(kù)概念設(shè)計(jì)階段廣泛采用的方法。（3）3NF設(shè)計(jì)方法3NF的設(shè)計(jì)方法以關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論為指導(dǎo)來(lái)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯模型，是設(shè)計(jì)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)在邏輯設(shè)計(jì)階段采用的一種有效方法。16.1數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)概述數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用（基于MySQL）4（4）對(duì)象定義語(yǔ)言(ObjectDefinitionLanguage,ODL)方法ODL方法是面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法，該方法使用面向?qū)ο蟮母拍詈托g(shù)語(yǔ)來(lái)描述和完成數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過(guò)統(tǒng)一建模語(yǔ)言(UML,UnifiedModelingLanguage)的類(lèi)圖表示數(shù)據(jù)對(duì)象的匯集及它們之間的聯(lián)系，其所得到的對(duì)象模型，既可用于設(shè)計(jì)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，也可用于設(shè)計(jì)面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)等。數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)工具已經(jīng)實(shí)用化和商品化，例如SYSBASE公司的PowerDesigner、Oracle公司的Designer2000、Rational公司的RationalRose等。2.數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的基本步驟按照規(guī)范設(shè)計(jì)的方法，考慮數(shù)據(jù)庫(kù)及其應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)全過(guò)程，將數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)分為以下6個(gè)階段：需求分析階段，概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施階段，數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行和維護(hù)階段，如圖16.1所示。16.1數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)概述數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用（基于MySQL）5（1）需求分析階段需求分析是整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中，首先需要準(zhǔn)確了解與分析用戶的需求，明確系統(tǒng)的目標(biāo)和實(shí)現(xiàn)的功能。（2）概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，其任務(wù)是根據(jù)需求分析，形成一個(gè)獨(dú)立于具體數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的概念模型，即設(shè)計(jì)E-R模型。圖16.1數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)步驟16.1數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)概述數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用（基于MySQL）6（3）邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是將概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為某個(gè)具體的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)所支持的數(shù)據(jù)模型。（4）物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是為邏輯數(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)和存取方法等。（5）數(shù)據(jù)庫(kù)施現(xiàn)階段設(shè)計(jì)人員運(yùn)用數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)所提供的數(shù)據(jù)庫(kù)語(yǔ)言和宿主語(yǔ)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)，編寫(xiě)和調(diào)試應(yīng)用程序，組織數(shù)據(jù)入庫(kù)和試運(yùn)行。（6）數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行與維護(hù)階段通過(guò)試運(yùn)行后即可投入正式運(yùn)行，在數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行過(guò)程中，不斷地對(duì)其進(jìn)行評(píng)估、調(diào)整和修改。16.1數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)概述數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用（基于MySQL）7數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的不同階段形成的數(shù)據(jù)庫(kù)各級(jí)模式，如圖16.2所示。圖16.2數(shù)據(jù)庫(kù)各級(jí)模式16.1數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)概述數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用（基于MySQL）8在需求分析階段，設(shè)計(jì)的中心工作是綜合各個(gè)用戶的需求。在概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，形成與計(jì)算機(jī)硬件無(wú)關(guān)的、獨(dú)立于各個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)產(chǎn)品的概念模式，即E-R圖。在邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，將E-R圖轉(zhuǎn)換成具體的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)產(chǎn)品支持的數(shù)據(jù)模型，形成數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯模式，然后，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。在物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的特點(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)物理模式。16.1數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)概述數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用（基于MySQL）916.2需求分析1.需求分析的任務(wù)需求分析階段的主要任務(wù)是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界要處理的對(duì)象（公司，部門(mén)，企業(yè)）進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，在了解現(xiàn)行系統(tǒng)的概況、確定新系統(tǒng)功能的過(guò)程中，收集支持系統(tǒng)目標(biāo)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及其處理方法。需求分析是在用戶調(diào)查的基礎(chǔ)上，通過(guò)分析，逐步明確用戶對(duì)系統(tǒng)的需求，包括數(shù)據(jù)需求和圍繞這些數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)處理需求。用戶調(diào)查的重點(diǎn)是“數(shù)據(jù)”和“處理”。（1）信息需求定義未來(lái)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)用到的所有信息，明確用戶將向數(shù)據(jù)庫(kù)中輸入什么樣的數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)庫(kù)中要求獲得哪些內(nèi)容，將要輸出哪些信息，以及描述數(shù)據(jù)間的聯(lián)系等。數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用（基于MySQL）10（2）處理需求定義了系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理的操作功能，描述操作的優(yōu)先次序，包括操作的執(zhí)行頻率和場(chǎng)合，操作與數(shù)據(jù)間的聯(lián)系。處理需求還要明確用戶要完成哪些處理功能，每種處理的執(zhí)行頻度，用戶需求的響應(yīng)時(shí)間以及處理的方式，比如是聯(lián)機(jī)處理還是批處理等。（3）安全性與完整性要求描述了系統(tǒng)中不同用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的使用和操作情況，完整性要求描述了數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系以及數(shù)據(jù)的取值范圍要求。2.需求分析的方法1）數(shù)據(jù)流圖數(shù)據(jù)流圖用來(lái)描述系統(tǒng)的功能，表達(dá)了數(shù)據(jù)和處理的關(guān)系。數(shù)據(jù)流圖采用4個(gè)基本符號(hào)：外部實(shí)體、數(shù)據(jù)流、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。16.2需求分析數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用（基于MySQL）11（1）外部實(shí)體數(shù)據(jù)來(lái)源和數(shù)據(jù)輸出又稱為外部實(shí)體，表示系統(tǒng)數(shù)據(jù)的外部來(lái)源和去處，也可是另外一個(gè)系統(tǒng)。（2）數(shù)據(jù)流由數(shù)據(jù)組成，表示數(shù)據(jù)的流向，數(shù)據(jù)流都需要命名，數(shù)據(jù)流的名稱反映了數(shù)據(jù)流的含義。（3）數(shù)據(jù)處理指對(duì)數(shù)據(jù)的邏輯處理，也就是數(shù)據(jù)的變換。（4）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)表示數(shù)據(jù)保存的地方，即數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的邏輯描述。數(shù)據(jù)流圖如圖16.3所示。圖16.3數(shù)據(jù)流圖16.2需求分析數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用（基于MySQL）122）數(shù)據(jù)字典數(shù)據(jù)字典是各類(lèi)數(shù)據(jù)描述的集合，對(duì)數(shù)據(jù)流圖中的數(shù)據(jù)流和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等進(jìn)行詳細(xì)的描述，它包括數(shù)據(jù)項(xiàng)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)流、存儲(chǔ)、處理過(guò)程等。（1）數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)據(jù)項(xiàng)是數(shù)據(jù)最小的組成單位，即不可再分的基本數(shù)據(jù)單位，記錄了數(shù)據(jù)對(duì)象的基本信息，描述了數(shù)據(jù)的靜態(tài)特性.數(shù)據(jù)項(xiàng)描述＝｛數(shù)據(jù)項(xiàng)名，數(shù)據(jù)項(xiàng)含義說(shuō)明，別名，數(shù)據(jù)類(lèi)型，長(zhǎng)度，取值范圍，取值含義，與其他數(shù)據(jù)項(xiàng)的邏輯關(guān)系｝（2）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是若干數(shù)據(jù)項(xiàng)有意義的集合，由若干數(shù)據(jù)項(xiàng)組成，或由若干數(shù)據(jù)項(xiàng)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述＝｛數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)名，含義說(shuō)明，組成:｛數(shù)據(jù)項(xiàng)或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)｝｝16.2需求分析數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用（基于MySQL）13（3）數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流表示某一處理過(guò)程的輸入和輸出，表示了數(shù)據(jù)處理過(guò)程中的傳輸流向，是對(duì)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)特性的描述，。數(shù)據(jù)流描述＝｛數(shù)據(jù)流名，說(shuō)明，數(shù)據(jù)流來(lái)源，數(shù)據(jù)流去向，組成:｛數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)｝，平均流量，高峰期流量｝（4）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是處理過(guò)程中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，它是在事務(wù)和處理過(guò)程中數(shù)據(jù)所停留和保存過(guò)的地方.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)描述＝｛數(shù)據(jù)存儲(chǔ)名，說(shuō)明，編號(hào)，流入的數(shù)據(jù)流，流出的數(shù)據(jù)流，組成:｛數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)｝，數(shù)據(jù)量，存取頻度，存取方式｝（5）處理過(guò)程在數(shù)據(jù)字典中，只需描述簡(jiǎn)要描述處理過(guò)程的信息。處理過(guò)程描述＝｛處理過(guò)程名，說(shuō)明，輸入:｛數(shù)據(jù)流｝，輸出:｛數(shù)據(jù)流｝,處理:｛簡(jiǎn)要說(shuō)明｝｝16.2需求分析數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用（基于MySQL）1416.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)16.3.1概念結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)步驟1.概念結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)（1）能真實(shí)、充分地反映現(xiàn)實(shí)世界概念模型是現(xiàn)實(shí)世界的一個(gè)真實(shí)模型，能滿足用戶對(duì)數(shù)據(jù)的處理要求。（2）易于理解便于數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)人員和用戶交流，用戶的積極參與是數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵。（3）易于更改當(dāng)應(yīng)用環(huán)境和應(yīng)用要求發(fā)生改變時(shí)，易于修改和擴(kuò)充概念模型（4）易于轉(zhuǎn)換為關(guān)系、網(wǎng)狀、層次等各種數(shù)據(jù)模型。描述概念模型的有力工具是E-R模型，在第1章已經(jīng)介紹，本章在介紹概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中也采用E-R模型。數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用（基于MySQL）152.概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法有4種。（1）自底向上首先定義局部應(yīng)用的概念結(jié)構(gòu)，然后按一定的規(guī)則把它們集成起來(lái)，得到全局概念模型。（2）自頂向下首先定義全局概念模型，然后再逐步細(xì)化。（3）由里向外首先定義最重要的核心概念結(jié)構(gòu)，然后再逐步向外擴(kuò)展。（4）混合策略將自頂向下和自底向上結(jié)合起來(lái)使用。16.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用（基于MySQL）163.概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的步驟（1）根據(jù)需求分析劃分的局部應(yīng)用，設(shè)計(jì)局部E-R圖。（2）將局部E-R圖合并，冗余和可能的矛盾，得到系統(tǒng)的全局E-R圖，審核和驗(yàn)證全局E-R圖，完成概念模型的設(shè)計(jì)。概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟如圖16.4所示。圖16.4概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟16.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用（基于MySQL）1716.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)16.3.2局部E-R模型設(shè)計(jì)使用系統(tǒng)需求分析階段得到的數(shù)據(jù)流程圖、數(shù)據(jù)字典和需求規(guī)格說(shuō)明，建立對(duì)應(yīng)于每一部門(mén)或應(yīng)用的局部E-R模型，關(guān)鍵問(wèn)題是如何確定實(shí)體（集）和實(shí)體屬性，即首先要確定系統(tǒng)中的每一個(gè)子系統(tǒng)包含哪些實(shí)體和屬性。設(shè)計(jì)局部E-R模型時(shí)，最大的困難在于實(shí)體和屬性的正確劃分，其基本劃分原則如下：（1）屬性應(yīng)是系統(tǒng)中最小的信息單位。（2）若屬性具有多個(gè)值時(shí)，應(yīng)該升級(jí)為實(shí)體?！纠?6.1】設(shè)有學(xué)生、課程、教師、學(xué)院實(shí)體如下：學(xué)生：學(xué)號(hào)、姓名、性別、出生日期、專業(yè)、總學(xué)分、選修課程號(hào)課程：課程號(hào)、課程名、學(xué)分、開(kāi)課學(xué)院、任課教師號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用（基于MySQL）18教師：教師號(hào)、姓名、性別、出生日期、職稱、學(xué)院名、講授課程號(hào)學(xué)院：學(xué)院號(hào)、學(xué)院名、電話、教師號(hào)、教師名上述實(shí)體中存在如下聯(lián)系：（1）一個(gè)學(xué)生可選修多門(mén)課程，一門(mén)課程可為多個(gè)學(xué)生選修。（2）一個(gè)教師可講授多門(mén)課程，一門(mén)課程可為多個(gè)教師講授。（3）一個(gè)學(xué)院可有多個(gè)教師，一個(gè)教師只能屬于一個(gè)學(xué)院。（4）一個(gè)學(xué)院可擁有多個(gè)學(xué)生，一個(gè)學(xué)生只屬于一個(gè)學(xué)院。（5）假設(shè)學(xué)生只能選修本學(xué)院的課程，教師只能為本學(xué)院的學(xué)生講課。要求分別設(shè)計(jì)學(xué)生選課和教師任課兩個(gè)局部信息的結(jié)構(gòu)E-R圖。16.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用（基于MySQL）19圖16.5學(xué)生選課局部E-R圖解：從各實(shí)體屬性看到，學(xué)生實(shí)體與學(xué)院實(shí)體和課程實(shí)體關(guān)聯(lián)，不直接與教師實(shí)體關(guān)聯(lián)，一個(gè)學(xué)院可以開(kāi)設(shè)多門(mén)課程，學(xué)院實(shí)體與課程實(shí)體之間是1:m關(guān)系，學(xué)生選課局部E-R圖如圖16.5所示。16.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用（基于MySQL）20教師實(shí)體與學(xué)院實(shí)體和課程實(shí)體關(guān)聯(lián)，不直接與學(xué)生實(shí)體關(guān)聯(lián)，教師任課局部E-R圖如圖16.6所示。圖16.6教師講課局部E-R圖16.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用（基于MySQL）2116.3.3全局E-R模型設(shè)計(jì)綜合各部門(mén)或應(yīng)用的局部E-R模型，就可以得到系統(tǒng)的全局E-R模型。綜合局部E-R模型的方法有兩種：（1）多個(gè)局部E-R圖逐步綜合，一次綜合兩個(gè)E-R圖。（2）多個(gè)局部E-R圖一次綜合。第一種方法，由于一次只綜合兩個(gè)E-R圖，難度降低，較易使用。在上述兩種方法中，每次綜合可分為以下兩個(gè)步驟：（1）進(jìn)行合并，解決各局部E-R圖之間的沖突問(wèn)題，生成初步E-R圖。（2）修改和重組，消除冗余，生成基本E-R圖。1）合并局部E-R圖，消除沖突由于各個(gè)局部應(yīng)用不同，通常由不同的設(shè)計(jì)人員去設(shè)計(jì)局部E-R圖，因此，各局部E-R圖之間往往會(huì)有很多不一致，被稱為沖突，沖突的類(lèi)型有：16.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用（基于MySQL）22（1）屬性沖突屬性域沖突：屬性取值的類(lèi)型、取值范圍或取值集合不同。例如年齡可用出生年月和整數(shù)表示。●屬性取值單位沖突：例如重量，可用公斤、克、斤為單位。（2）結(jié)構(gòu)沖突●同一事物，不同的抽象：例如職工，在一個(gè)應(yīng)用中為實(shí)體，而在另一個(gè)應(yīng)用中為屬性?！裢粚?shí)體在不同應(yīng)用中的屬性組成不同。●同一聯(lián)系在不同應(yīng)用中類(lèi)型不同。（3）命名沖突命名沖突包括實(shí)體名、屬性名、聯(lián)系名之間的沖突●同名異議：不同意義的事物具有相同的名稱?！癞惷x：不同意義的事物具有相同的名稱。16.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用（基于MySQL）23屬性沖突和命名沖突可通過(guò)協(xié)商來(lái)解決，結(jié)構(gòu)沖突在認(rèn)真分析后通過(guò)技術(shù)手段解決。【例16.2】將例16.1設(shè)計(jì)完成的兩個(gè)局部E-R圖合并成一個(gè)初步的全局E-R圖。解：將圖16.5中的’’教師號(hào)’’屬性轉(zhuǎn)換為’’教師”實(shí)體，將兩個(gè)局部E-R圖中的”選修課程號(hào)”和”講授課程號(hào)”統(tǒng)一為”課程號(hào)”，并將”課程”實(shí)體的屬性統(tǒng)一為”課程號(hào)”和”課程名”，初步的全局E-R圖如圖16.7所示。圖16.7初步的全局E-R圖16.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用（基于MySQL）242）消除冗余在初步的E-R圖中，可能存在冗余的數(shù)據(jù)或冗余的聯(lián)系。冗余的數(shù)據(jù)是指可由基本的數(shù)據(jù)導(dǎo)出的數(shù)據(jù)，冗余的聯(lián)系也可由由其他的聯(lián)系導(dǎo)出。冗余的存在容易破壞數(shù)據(jù)庫(kù)的完整性，給數(shù)據(jù)庫(kù)的維護(hù)增加困難，應(yīng)該消除?！纠?6.3】消除冗余，對(duì)例16.7的初步的全局E-R圖進(jìn)行改進(jìn)。解：在圖16.7中，”屬于”和”開(kāi)課”是冗余聯(lián)系，它們可以通過(guò)其他聯(lián)系導(dǎo)出，消除冗余聯(lián)系后得到改進(jìn)的全局E-R圖，如圖16.8所示。16.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用（基于MySQL）25圖16.8改進(jìn)的全局E-R圖16.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用（基于MySQL）2616.4邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)16.4.1邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的步驟以關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（RDBMS）為例，邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟如圖16.9所示。圖16.9邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟（1）將用E-R圖表示的概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型。（2）優(yōu)化模型。（3）設(shè)計(jì)適合DBMS的關(guān)系模式。數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用（基于MySQL）2716.4.2E-R模型向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換由E-R圖向關(guān)系模型轉(zhuǎn)換有以下兩個(gè)規(guī)則：1）一個(gè)實(shí)體轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式實(shí)體的屬性就是關(guān)系的屬性，實(shí)體的碼就是關(guān)系的碼。2）實(shí)體間的聯(lián)系轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式有以下不同的情況（1）一個(gè)1:1聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式，也可以與任意一端所對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式合并。如果轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式，則與該聯(lián)系相連的各實(shí)體的碼以及聯(lián)系本身的屬性都轉(zhuǎn)換為關(guān)系的屬性，每個(gè)實(shí)體的碼都是該關(guān)系的候選碼。如果與某一端實(shí)體對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式合并，則需在該關(guān)系模式的屬性中加入另一個(gè)關(guān)系模式的碼和聯(lián)系本身的屬性。（2）一個(gè)1:n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端所對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式合并。16.4邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用（基于MySQL）28如果轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式，則與該聯(lián)系相連的各實(shí)體的碼以及聯(lián)系本身的屬性都轉(zhuǎn)換為關(guān)系的屬性，且關(guān)系的碼為n端實(shí)體的碼。如果與n端實(shí)體對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式合并，則需在該關(guān)系模式的屬性中加入1端實(shí)體的碼和聯(lián)系本身的屬性。（3）一個(gè)m:n聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式。與該聯(lián)系相連的各實(shí)體的碼以及聯(lián)系本身的屬性都轉(zhuǎn)換為關(guān)系的屬性，各實(shí)體的碼組成該關(guān)系的碼或關(guān)系碼的一部分。（4）三個(gè)或三個(gè)以上實(shí)體間的一個(gè)多元聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式。與該多元聯(lián)系相連的各實(shí)體的碼以及聯(lián)系本身的屬性都轉(zhuǎn)換為關(guān)系的屬性，各實(shí)體的碼組成該關(guān)系的碼或關(guān)系碼的一部分。（5）具有相同碼的關(guān)系模式可以合并。16.4邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用（基于MySQL）29圖16.101:1聯(lián)系的E-R圖示例方案1：聯(lián)系轉(zhuǎn)換為獨(dú)立的關(guān)系模式，則轉(zhuǎn)換后的關(guān)系模式為：學(xué)校(學(xué)校編號(hào),名稱,地址)校長(zhǎng)(校長(zhǎng)編號(hào),姓名,職稱)任職(學(xué)校編號(hào),校長(zhǎng)編號(hào))方案2：聯(lián)系合并到”學(xué)?！标P(guān)系模式中，則轉(zhuǎn)換后的關(guān)系模式為：學(xué)校(學(xué)校編號(hào),名稱,地址,校長(zhǎng)編號(hào))校長(zhǎng)(校長(zhǎng)編號(hào),姓名,職稱)16.4邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【例16.4】1:1聯(lián)系的E-R圖如圖16.10所示，將E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型。數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用（基于MySQL）30方案3：聯(lián)系合并到”校長(zhǎng)”關(guān)系模式中，則轉(zhuǎn)換后的關(guān)系模式為：學(xué)校(學(xué)校編號(hào),名稱,地址)校長(zhǎng)(校長(zhǎng)編號(hào),姓名,職稱,學(xué)校編號(hào))在1:1聯(lián)系中，一般不將聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式，這是由于關(guān)系模式個(gè)數(shù)多，相應(yīng)的表也越多，查詢時(shí)會(huì)降低查詢效率?！纠?6.5】1:n聯(lián)系的E-R圖如圖16.11所示，將E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型。圖16.111:n聯(lián)系的E-R圖示例16.4邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用（基于MySQL）31方案1：聯(lián)系轉(zhuǎn)換為獨(dú)立的關(guān)系模式，則轉(zhuǎn)換后的關(guān)系模式為：班級(jí)(班級(jí)編號(hào),教室號(hào),人數(shù))學(xué)生(學(xué)號(hào),姓名,性別,出生日期，專業(yè)，總學(xué)分)屬于(學(xué)號(hào),班級(jí)編號(hào))方案2：聯(lián)系合并到n端實(shí)體對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式中，則轉(zhuǎn)換后的關(guān)系模式為：班級(jí)(班級(jí)編號(hào),教室號(hào),人數(shù))學(xué)生(學(xué)號(hào),姓名,性別,出生日期，班級(jí)編號(hào))同樣原因，在1:n聯(lián)系中，一般也不將聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式。

16.4邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用（基于MySQL）32圖16.12m:n聯(lián)系的E-R圖示例對(duì)于m:n聯(lián)系，必須轉(zhuǎn)換為獨(dú)立的關(guān)系模式，轉(zhuǎn)換后的關(guān)系模式為：學(xué)生(學(xué)號(hào),姓名,性別,出生日期，專業(yè)，總學(xué)分)課程(課程號(hào),課程名,學(xué)分，教師號(hào))選課(學(xué)號(hào),課程號(hào),成績(jī))16.4邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【例16.6】m:n聯(lián)系的E-R圖如圖16.12所示，將E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型。數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用（基于MySQL）33三個(gè)實(shí)體聯(lián)系聯(lián)系，一般也轉(zhuǎn)換為獨(dú)立的關(guān)系模式，轉(zhuǎn)換后的關(guān)系模式為：供應(yīng)商(供應(yīng)商號(hào),供應(yīng)商名,地址)項(xiàng)目(零件號(hào),零件名,重量)零件(項(xiàng)目編號(hào),項(xiàng)目名稱,開(kāi)工日期)供應(yīng)(供應(yīng)商號(hào),零件號(hào),項(xiàng)目編號(hào),零件數(shù))圖16.13三個(gè)實(shí)體聯(lián)系的E-R圖示例16.4邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【例16.7】三個(gè)實(shí)體聯(lián)系的E-R圖如圖16.13所示，將E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型。數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用（基于MySQL）34【例16.8】將圖16.8所示的改進(jìn)的全局E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式。將”學(xué)生”實(shí)體、”課程”實(shí)體、”教師”實(shí)體、”學(xué)院”實(shí)體分別設(shè)計(jì)成一個(gè)關(guān)系模式，將”擁有”聯(lián)系(1:n聯(lián)系)合并到”學(xué)生”實(shí)體(n端實(shí)體)對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式中，將”選課”聯(lián)系和”講課”(m:n聯(lián)系)轉(zhuǎn)換為獨(dú)立的關(guān)系模式。學(xué)生(學(xué)號(hào)，姓名，性別，年齡，專業(yè)，總學(xué)分，學(xué)院號(hào))課程(課程號(hào)，課程名，學(xué)分)教師(教師號(hào)，姓名，性別，出生日期、職稱、學(xué)院名)學(xué)院(學(xué)院號(hào)，學(xué)院名，電話)選課(學(xué)號(hào)，課程號(hào)，成績(jī))講課(教師號(hào)，課程號(hào)，上課地點(diǎn))16.4邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用（基于MySQL）3516.5物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和方法數(shù)據(jù)庫(kù)的物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括的內(nèi)容為：確定數(shù)據(jù)的存取方法和確定數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。（1）確定數(shù)據(jù)的存取方法存取方法是快速存取數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的技術(shù)，具體采用的方法由數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式?jīng)Q定，一般用戶不能干預(yù)。一般用戶可以通過(guò)建立索引的方法來(lái)加快數(shù)據(jù)的查詢效率。建立索引的一般原則為：

●

在經(jīng)常作為查詢條件的屬性上建立索引。

●

在經(jīng)常作為連接條件的屬性上建立索引。

●

在經(jīng)常作為分組依據(jù)列的屬性上建立索引。

●

對(duì)經(jīng)常進(jìn)行連接操作的表可以建立索引。數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用（基于MySQL）36一個(gè)表可以建立多個(gè)索引，但只能建立一個(gè)聚簇索引。（2）確定數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)一般的存儲(chǔ)方式有順序存儲(chǔ)、散列存儲(chǔ)和聚簇存儲(chǔ)?！?/p>

順序存儲(chǔ)：該存儲(chǔ)方式平均查找次數(shù)為表中記錄數(shù)的二分之一。●

散列存儲(chǔ)：其平均查找次數(shù)由散列算法確定。●

聚簇存儲(chǔ)：為了提高某個(gè)屬性或?qū)傩越M的查詢速度，把這個(gè)屬性或?qū)傩越M上具有相同值的元組集中存放在連續(xù)的物理塊上的處理稱為聚簇，這個(gè)屬性或?qū)傩越M稱為聚簇碼，通過(guò)聚簇可以極大提高按聚簇碼進(jìn)行查詢的速度。一般情況下系統(tǒng)都會(huì)為數(shù)據(jù)選擇一種最合適的存儲(chǔ)方式。2.物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)16.5物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用（基于MySQL）37在物理設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要對(duì)時(shí)間效率、空間效率、維護(hù)代價(jià)和各種用戶要求進(jìn)行權(quán)衡，從而產(chǎn)生多種設(shè)計(jì)方案，數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)這些方案進(jìn)行詳細(xì)地評(píng)價(jià)，從中選擇一個(gè)較優(yōu)的方案作為數(shù)據(jù)庫(kù)的物理結(jié)構(gòu)。評(píng)價(jià)物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法完全依賴于具體的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，主要考慮的是操作開(kāi)銷(xiāo)，即為使用戶獲得及時(shí)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)所需的開(kāi)銷(xiāo)和計(jì)算機(jī)的資源的開(kāi)銷(xiāo)。具體可分為如下幾類(lèi)：●

查詢和響應(yīng)時(shí)間●

更新事務(wù)的開(kāi)銷(xiāo)●

生成報(bào)告的開(kāi)銷(xiāo)●

主存儲(chǔ)空間的開(kāi)銷(xiāo)●

輔助存儲(chǔ)空間的開(kāi)銷(xiāo)16.5物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用（基于MySQL）3816.6數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施1.建立數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)使用給定的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)提供的命令，建立數(shù)據(jù)庫(kù)的模式、子模式和內(nèi)模式，對(duì)于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，即是創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)和建立數(shù)據(jù)庫(kù)中的表、視圖、索引。2.加載數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序的調(diào)試數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施階段有兩項(xiàng)重要工作：一是加載數(shù)據(jù)，一是應(yīng)用程序的編碼和調(diào)試。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)