農(nóng)業(yè)大學(xué)數(shù)據(jù)庫原理課件 第三章數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

農(nóng)業(yè)大學(xué)數(shù)據(jù)庫原理課件第三章數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)一、數(shù)據(jù)庫設(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)庫模式。

2、行為特性的設(shè)計(jì)

它決定數(shù)據(jù)庫系統(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)庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述2023/12/272二、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程

（一）數(shù)據(jù)庫系統(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)

2023/12/273（二）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)和運(yùn)行7、數(shù)據(jù)庫實(shí)施8、數(shù)據(jù)庫運(yùn)行9、數(shù)據(jù)庫維護(hù)10、數(shù)據(jù)庫重組

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)庫設(shè)計(jì)圖和數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)和使用圖:2023/12/2742023/12/275一、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)庫獲得的信息內(nèi)容。

第二節(jié)

需求分析

2023/12/276（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。

2023/12/277三、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)。

2023/12/278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2023/12/279四、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)

2023/12/2710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2023/12/27112023/12/2712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2023/12/2713一、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。

2023/12/2714二、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

2023/12/27152023/12/27162023/12/2717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。2023/12/2718四、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。

2023/12/27193、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頁中圖a,b,c綜合并優(yōu)化后如下圖所示：2023/12/27202023/12/2721第四節(jié)

邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

把經(jīng)過優(yōu)化的基本E-R圖轉(zhuǎn)換成為關(guān)系模型。

2023/12/2722一、設(shè)計(jì)初始關(guān)系模式

從概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段得到的基本E-R圖及有關(guān)說明出發(fā)，導(dǎo)出初始關(guān)系模式。

1、轉(zhuǎn)換原則總則：每個(gè)實(shí)體轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式，實(shí)體的屬性為關(guān)系屬性。分則：具體見第2點(diǎn)5種情況。2023/12/27232、分則包括的5種情況（1）兩實(shí)體間1:n聯(lián)系將1方實(shí)體的主鍵納入n方實(shí)體對(duì)應(yīng)的關(guān)系中作為外部鍵，同時(shí)把聯(lián)系的屬性也一并納入n方對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式中。2023/12/2724倉庫號(hào)地點(diǎn)面積倉庫倉儲(chǔ)商品貨號(hào)品名價(jià)格數(shù)量1n2023/12/2725轉(zhuǎn)換的關(guān)系模型為：

倉庫（倉庫號(hào)，地點(diǎn)，面積）商品（貨號(hào)，品名，價(jià)格，倉庫號(hào)，數(shù)量）2023/12/2726（2）同一實(shí)體內(nèi)部個(gè)體間1:n聯(lián)系在這個(gè)實(shí)體所對(duì)應(yīng)的關(guān)系中多設(shè)一個(gè)屬性，用來作為與該個(gè)體相聯(lián)系的另一個(gè)體的主鍵，聯(lián)系屬性也加入。2023/12/2727職工工號(hào)姓名年齡職稱工資領(lǐng)導(dǎo)民意測(cè)驗(yàn)1n2023/12/2728轉(zhuǎn)換的關(guān)系模型為：職工（工號(hào)，姓名，年齡，職稱，工資，領(lǐng)導(dǎo)者工號(hào)，民意測(cè)驗(yàn)）2023/12/2729（3）兩實(shí)體間m:n聯(lián)系對(duì)聯(lián)系單獨(dú)建立一個(gè)關(guān)系模式，用來聯(lián)系雙方實(shí)體，該關(guān)系模式中的屬性至少包括被它所聯(lián)系的雙方實(shí)體的主鍵，并且如果聯(lián)系有屬性，也要?dú)w入這個(gè)關(guān)系模式中。2023/12/2730銀行名地址

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)mn2023/12/2731轉(zhuǎn)換的關(guān)系模型為：銀行（銀行號(hào)，銀行名，地址，）儲(chǔ)戶（帳號(hào)，姓名，單位，余額）存取款（銀行號(hào)，帳號(hào)，日期，金額，經(jīng)辦人）2023/12/2732（4）同一實(shí)體內(nèi)部個(gè)體間m:n聯(lián)系需要為這個(gè)聯(lián)系單獨(dú)建立一個(gè)關(guān)系模式，該關(guān)系模式中至少應(yīng)包括被它聯(lián)系的雙方個(gè)體的主鍵，如果聯(lián)系有屬性，也要?dú)w入這個(gè)關(guān)系模式中。2023/12/2733零部件組裝數(shù)量?jī)r(jià)格名稱代號(hào)mn2023/12/2734轉(zhuǎn)換的關(guān)系模型為：零部件（代號(hào)，名稱，價(jià)格）組裝（代號(hào)，組裝件代號(hào)，數(shù)量）2023/12/2735（5）兩實(shí)體間1:1聯(lián)系將任一實(shí)體的主鍵納入另一實(shí)體的關(guān)系模式中,聯(lián)系的屬性也歸入其中。2023/12/2736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112023/12/2737轉(zhuǎn)換的關(guān)系模型為：工廠（廠號(hào)，廠名，地點(diǎn)，廠長(zhǎng)號(hào),效益）廠長(zhǎng)（廠長(zhǎng)號(hào)，姓名，年齡）2023/12/2738二、規(guī)范化處理

一般到3NF的要求就足夠.

三、模式評(píng)價(jià)與修正

2023/12/2739第五節(jié)物理設(shè)計(jì)與實(shí)施

一、物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)于給定的邏輯數(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)的過程，稱為數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì)。物理設(shè)計(jì)的任務(wù)是為了有效地實(shí)現(xiàn)邏輯模式，確定所采取的存儲(chǔ)策略。此階段以邏輯設(shè)計(jì)的結(jié)果作為輸入，結(jié)合具體DBMS的特點(diǎn)與存儲(chǔ)設(shè)備特性進(jìn)行設(shè)計(jì)，選定數(shù)據(jù)庫在物理設(shè)備上的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和存取方法。

2023/12/27401、索引選擇存儲(chǔ)記錄是屬性值的集合，主關(guān)鍵字(及其它候選關(guān)鍵字)唯一確定一個(gè)記錄，而其它屬性的一個(gè)具體值不能唯一確定是哪個(gè)記錄。在主關(guān)鍵字上應(yīng)該建立唯一索引，這樣除了能改善查詢性能外，還能保證數(shù)據(jù)的完整性，杜絕關(guān)鍵字重復(fù)值的錄入。建立索引文件可以縮短存取時(shí)間，但是增加了索引文件所占的存儲(chǔ)空間及索引維護(hù)的開銷。因此，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際需求綜合考慮，進(jìn)行權(quán)衡。

2023/12/27412、記錄聚簇聚簇是改進(jìn)系統(tǒng)性能的另一種技術(shù)。不改變邏輯數(shù)據(jù)庫的模式結(jié)構(gòu)，但可以對(duì)存儲(chǔ)記錄進(jìn)行分割。根據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)訪問的頻繁程度將數(shù)據(jù)分出主次。記錄聚簇是指根據(jù)不同的使用要求，將屬性、記錄或文件集中存放在不同的位置。聚簇有三種情況：

2023/12/2742(1)分段把文件按垂直方向分解，即按屬性分組。將經(jīng)常使用的屬性與較少存取的屬性分開，以便分配到不同的存儲(chǔ)設(shè)備或存儲(chǔ)區(qū)域上。這屬于在一個(gè)文件中同類屬性的聚簇存放。(2)分區(qū)把文件按水平方向分解，即按照記錄存取的頻率分組。將訪問頻率高的記錄與訪問頻率低的記錄分開，以便分配到不同的存儲(chǔ)設(shè)備或存儲(chǔ)區(qū)域上。這屬于在一個(gè)文件中按記錄分組的聚簇存放。

2023/12/2743(3)聚簇從不同的關(guān)系中取出某些屬性物理地存放在一起，因而可以改進(jìn)聯(lián)接查詢的效率。這屬于在不同文件間中有關(guān)屬性的聚簇存放。

以上三種聚簇技術(shù)無論哪種情況，其存放原則都是存取頻率高的放到高速設(shè)備上，并且盡量放在中間位置;存取頻率低的數(shù)據(jù)放在低速設(shè)備上。2023/12/2744二、數(shù)據(jù)庫實(shí)施根據(jù)邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)的結(jié)果，在計(jì)算機(jī)上建立起實(shí)際數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)、裝入數(shù)據(jù)、進(jìn)行