一、資料庫設計概述
資料庫的生命周期
資料庫設計的目標：
- 滿足應用功能需求（存、取、刪、改），
- 良好的數 據庫性能（資料的高效率存取和空間的節省 共享性、完整性、一致性、安全保密性）
資料庫設計的內容
資料庫設計的方法
- 直觀設計法（ 最原始的資料庫設計方法）
- 規范設計法：（新奧爾良設計方法：需求分析、概念結構設計、邏輯結構設計、物理結構設計 ； 基于E-R模型的資料庫設計方法 ；基于第三范式的設計方法，是一類結構化設計方法）
- 計算機輔助設計法（ 輔助軟體工程工具）
資料庫設計的程序
二、資料庫設計的基本步驟
需求分析（資料庫設計的起點）
- 目標：是了解與分析用戶的資訊及應用處理的要求，并將結果按一定格式整理 而形成需求分析報告，
- 作用：該分析報告是后續概念設計、邏輯設計、物理設計、資料庫建立與維護的依據，
需求分析的步驟：
- 確定資料庫范圍（資料庫的第一項作業）
- 應用程序分析---了解并分析資料與資料處理間的關系
- 收集與分析資料
- 撰寫需求分析報告
********************確定資料庫范圍（資料庫的第一項作業）**************
（1）有效地利用計算機設備及資料庫系統的潛在能力； （2）提高資料庫的應變能力； （3）避免應用程序中對資料庫做太多或太大的修改； （4）延長資料庫的生命周期，
********************應用程序分析********************************************
應用程序分析的結果是資料庫結構設計的重要依據
（1）用到哪些資料； （2）資料使用的順序； （3）對資料作何處理和處理的策略以及結果；
******************************收集與分析資料*******************************
資料收集與分析的任務是了解并分析資料的組成格式及操作特征，每個數 據元素的語意及關系等，并將它們收集起來整理歸檔，
分析內容：
靜態結構 --- 不施加應用操作于其上時資料的原始狀況（資料的（ 靜態結構 ）是指不施加應用操作于其上時資料的原始狀況， 這可通過資料分類表和資料元素表進行說明）
- 資料分類表：用于資料的總體描述
- 資料元素表：指通常意義下的資料項或屬性
動態結構 ---將應用操作施加于資料之上后資料的狀況
- 任務分類表：一個任務指為完成某一特定處理功能的相對獨立的操作序列
- 資料特征操作表：用以描述任務和資料之間的關系，它包括不同任務對資料執行不 同操作的頻率
資料約束 ---使用資料時的特殊要求
- 1）資料的安全保密性
- 2）資料的完整性
- 3）回應時間
- 4）資料恢復
**************************撰寫需求分析報告*****************************
概念結構設計（概念模型）：獨立于任何軟體與硬體 主要目標：最大限度的滿足應用需求；關系的規范化理論主要用于概念設計階段，
- 物體分析法 （自頂向下法）
- 屬性綜合法 （自底向上法）
- 概念模型 （自頂向下）
邏輯結構設計：目標將概念模型轉換為等價的、并為特定DBMS所支持資料模 型的結構；在基本表的基礎上再建立必要的視圖，形成資料的外模式
物理設計：具體任務主要是確定資料庫在存盤設備上的存盤結構及存取方法， 因DBMS的不同還可能包括建立索引和聚集，以及物理塊大小、緩沖區個 數和大小、資料壓縮的選擇等，
資料庫實施：
- 加載資料（收集、分類、整理、校驗、輸入等） 輸入與校驗 不是由人工完成
- 應用程式 設計
- 資料庫試 運行：有利于作業人員掌握并熟悉系統； 有利于正式運行時避免人為的操作不當等損害，
資料庫運行與維護：保證資料庫的正常運行；系統維護中最困難的作業是 資料庫重組與重構，
三、關系資料庫設計方法
關系資料庫設計程序與各級模式
*************************E-R圖的表示方法*********************************
概念結構設計方法：
1、區域資訊結構設計
- 確定區域范圍：區域范圍主要依據需求分析報告中標明的用戶視圖范圍來確定；往往與子模式范圍相對應，
- 選擇物體：資料分類表是選擇物體的直接依據， 物體選擇的最大困難是如何區別物體與屬性
- 選擇物體 的關鍵字 屬性：物體的存在依賴于其關鍵字的存在，
- 確定物體 間聯系：資料間的聯系必須在概念設計時確定，
- 確定物體 的屬性：屬性分為標識屬性和說明屬性
2、全域資訊結構設計
3、邏輯結構設計方法
- 將E-R圖轉換為關系模型
- 對關系資料模型進行優化
- 設計面向用戶的外 模式
E-R圖向關系模型的轉換
- 一個物體型轉換為一個關系模式，物體的屬性作為關系的屬性，物體的碼作為關系的碼
- 一個一對一聯系可以轉換為一個獨立的關系模式，也可以與任意一端對應的關系模式合并
- 一個一對多聯系可以轉換為一個獨立的關系模式，也可以與N端對應的關系模式合并
- 一個多對多聯系轉換為一個關系模式，與該聯系相連的各物體的碼以及聯系本身的屬性均轉換為 關系的屬性
- 三個或以上物體間的一個多元聯系可以轉換為一個關系模式
- 具有相同碼的關系模式可合并
資料模型的優化：
資料庫邏輯設計的結果，不是唯一的，
- 1）確定各屬性間的函式依賴關系
- 2）對于各個關系模式之間的資料依賴進行極小化處理，消除冗余的聯系，
- 3）判斷每個關系模式的范式，根據實際需要確定最合適的范式，
- 4）按照需求分析階段得到的處理要求，分析這些模式對于這樣的應用環境 是否合適，確定是否要對某些模式進行合并或分解，
- 5）對關系模式進行必要的分解，提高資料操作的效率和存盤空間的利用率
設計用戶子模式
- 1）可以通過視圖機制在設計用戶視圖時，重新定義某些屬性的別名，使 其更符合用戶的習慣，以方便使用，
- 2）可以對不同級別的用戶定義不同的視圖，以保證系統的安全性，
- 3）簡化用戶對系統的使用，
物理設計方法
- 建立索引（邏輯連接 ）：靜態建立 索引 、 動態建立 索引
- 建立聚集（物理聚集：聚集是將相關資料集中存放的物理存盤技術， 資料聚集結構的一種有效方式是塊結構方式， 資料聚集可在一個或多個關系上建立，
各個區域ER圖的沖突
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