1.7數(shù)據(jù)庫設計數(shù)據(jù)庫設計是建立數(shù)據(jù)庫及其應用系統(tǒng)的技術，是信息系統(tǒng)開發(fā)過程中的關鍵技術。設計的主要任務是對于一個給定的應用環(huán)境，根據(jù)用戶的各種需求，構造出最優(yōu)的數(shù)據(jù)庫模式，建立數(shù)據(jù)庫及其應用系統(tǒng)，使之能夠有效地對數(shù)據(jù)進行管理。1.7數(shù)據(jù)庫設計1.7.1數(shù)據(jù)庫設計概述1.7數(shù)據(jù)庫設計數(shù)據(jù)庫設計的內容主要有兩個方面，分別是結構特性設計和行為特性設計。結構特性設計1行為特性設計21.7數(shù)據(jù)庫設計1.7.1數(shù)據(jù)庫設計概述結構特性設計是指確定數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)模型，在滿足要求的前提下應該盡可能地減少冗余，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。1.7數(shù)據(jù)庫設計1.7.1數(shù)據(jù)庫設計概述行為特性設計是指確定數(shù)據(jù)庫應用的行為和動作，應用的行為由應用程序體現(xiàn)，所以行為特性的設計主要是應用程序的設計。1.7數(shù)據(jù)庫設計1.7.1數(shù)據(jù)庫設計概述1.7數(shù)據(jù)庫設計1.7數(shù)據(jù)庫設計需求分析就是分析用戶的各種需求。

調查用戶實際需求通常按以下步驟進行：（1）調查現(xiàn)實世界的組織機構情況。（2）調查相關部門的業(yè)務活動情況。（3）在熟悉了業(yè)務活動的基礎上，協(xié)助用戶明確對新系統(tǒng)的各種實際需求。（4）確定新系統(tǒng)的邊界。1.7數(shù)據(jù)庫設計1.7.2需求分析調查方法：（1）開調查會。（2）設計調查表請用戶填寫。（3）查閱記錄。（4）詢問。（5）請專人介紹。（6）跟班作業(yè)。1.7數(shù)據(jù)庫設計1.7.2需求分析調查過程中的重點在于“數(shù)據(jù)”與“處理”。通過調查、收集與分析，獲得用戶對數(shù)據(jù)庫的如下要求：（1）信息需求。（2）處理要求。（3）安全性和完整性要求。調查了解了用戶的實際需求以后，還需要進一步分析和表達用戶的需求。經過需求分析階段最后會形成系統(tǒng)需求說明書。1.7.2需求分析1.7數(shù)據(jù)庫設計概念結構設計是將需求分析階段得到的用戶需求進行綜合、歸納與抽象成信息結構即概念模型的過程。（1）自頂向下。（2）自底向上。（3）逐步擴張。（4）混合策略。

在設計過程中通常是先自頂向下進行需求分析，然后再自底向上地設計概念結構。1.7數(shù)據(jù)庫設計1.7.3概念結構設計1.7數(shù)據(jù)庫設計概念結構設計主要應用E-R圖（EntityRelationshipDiagram，實體-聯(lián)系圖）來完成。步驟如下：1、對數(shù)據(jù)進行抽象并設計局部E-R圖概念結構設計首先就是要抽象機制對需求分析階段收集到的數(shù)據(jù)分類、組織（聚集），形成實體型、屬性和碼，確定實體型之間的聯(lián)系類型（一對一、一對多或多對多），進而設計分E-R圖。1.7數(shù)據(jù)庫設計1.7.3概念結構設計2、將各局部E-R圖進行合并，形成初步E-R圖各局部E-R圖設計完成后，還需要對它們進行合并，集成為系統(tǒng)整體的E-R圖，當然，形成的這個E-R圖只是一個初步的E-R圖。局部E-R圖的集成有兩種方法：（1）一次集成法，就是一次性地將所有局部E-R圖合并為全局E-R圖。（2）逐步集成法，先集成兩個局部E-R圖，然后用累加的方式逐漸合并進去一個新的E-R圖，這樣一直繼續(xù)下去，直到得到全局的E-R圖。1.7.3概念結構設計1.7數(shù)據(jù)庫設計合并局部E-R圖時要注意消除各局部E-R圖中的不一致，以形成一個能為全系統(tǒng)中所有用戶共同理解和接受的統(tǒng)一概念模型。各局部E-R圖之間的沖突主要有三類：(1)屬性沖突。

(2)命名沖突。(3)結構沖突。1.7數(shù)據(jù)庫設計1.7.3概念結構設計3、消除不必要的冗余，形成基本E-R圖在合并后的初步E-R圖中，可能存在冗余的數(shù)據(jù)和冗余的聯(lián)系。所謂冗余的數(shù)據(jù)是指可由基本數(shù)據(jù)導出數(shù)據(jù)，冗余的聯(lián)系是指可由其他聯(lián)系導出的聯(lián)系。概念結構設計階段，哪些冗余信息要消除哪些可以保留需要根據(jù)用戶的整體需求來確定。消除了冗余的初步的E-R圖稱為基本E-R圖，它代表了用戶的數(shù)據(jù)要求，決定了下一步的邏輯結構設計。1.7數(shù)據(jù)庫設計1.7.3概念結構設計邏輯結構設計階段的任務就是將上一階段所設計好的基本E-R圖轉換為與選用DBMS產品所支持的數(shù)據(jù)模型相符合的邏輯結構。1.7數(shù)據(jù)庫設計1.7.4邏輯結構設計E-R圖向關系模型的轉換在轉換過程中要遵循的的原則有：（1）一個實體型轉換為一個關系模式，實體的屬性就是關系的屬性，實體的碼就是關系的碼。1.7數(shù)據(jù)庫設計1.7.4邏輯結構設計1.7數(shù)據(jù)庫設計（2）可以將1:1聯(lián)系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。（3）可以將1:n聯(lián)系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。1.7數(shù)據(jù)庫設計（4）可以將m:n聯(lián)系轉換為一個關系模式。（5）三個或三個以上實體間的一個多元聯(lián)系，可以轉換為一個關系模式。（6）具有相同碼的關系模式可以合并。實例將下圖所示的含有1:1聯(lián)系的E-R圖按上述規(guī)則轉換為關系模式。方案1：聯(lián)系轉換為一個獨立的關系模式：職工（職工號，姓名，年齡）；產品（產品號，產品名，價格）；

負責（職工號，產品號）。

方案2：“負責”與“職工”兩關系模式合并：

職工（職工號，姓名，年齡，產品號）；

產品（產品號，產品名，價格）。方案3：“負責”與“產品”兩關系合并：

職工（職工號，姓名，年齡）；產品（產品號，產品名，價格，職工號）。實例將下圖所示的含有1:n聯(lián)系的E-R圖轉換為關系模式。方案1：聯(lián)系轉換為一個獨立的關系模式：倉庫（倉庫號，地點，面積）；產品（產品號，產品名，價格）；倉儲（倉庫號，產品號，數(shù)量）。.方案2：與n端對應的關系模式合并：倉庫（倉庫號，地點，面積）；產品（產品號，產品名，價格，倉庫號，數(shù)量）。實例將下圖所示的含有m:n聯(lián)系的E-R圖轉換為關系模式。學生（學號，姓名，年齡，性別）；課程（課程號，課程名，學時數(shù)）；選修（學號，課程號，成績）。實例將下圖所示的含有m:n聯(lián)系的E-R圖轉換為關系模式。供應商（供應商號，供應商名，地址）；零件（零件號，零件名，單價）；產品（產品號，產品名，型號）；

供應（供應商號，零件號，產品號，數(shù)量）。數(shù)據(jù)庫的物理設計，就是為一個給定的邏輯數(shù)據(jù)模型選取一個最適合應用要求的物理結構的過程。該階段分兩步來進行：（1）首先確定數(shù)據(jù)庫的物理結構，在關系數(shù)據(jù)庫中主要指的是存儲結構與存取方法。（2）從時間和空間效率兩個方面來對數(shù)據(jù)庫的物理結構進行評價。1.7數(shù)據(jù)庫設計1.7.5數(shù)據(jù)庫物理設計

在數(shù)據(jù)庫實施階段，設計人員運用RDBMS提供的數(shù)據(jù)語言及其宿主語言，根據(jù)邏輯結構設計和物理設計的結果建立數(shù)據(jù)庫，編制和調試應用程序，組織數(shù)據(jù)入庫，并進行試運行。1.7數(shù)據(jù)庫設計1.7.6數(shù)據(jù)庫實施

數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)經過試運行后，即可投入正式運行，在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運行過程中必須不斷地對其進行評價、調整和修改。在該階段，對數(shù)據(jù)庫經常性的維護工作主要是由DBA完成的，主要包括：（1）數(shù)據(jù)庫的轉儲和和恢復，它是系統(tǒng)正式運行后最重要的維護工作之一。（2）數(shù)據(jù)庫的安全性、完整性控制。（3）數(shù)據(jù)庫性能的監(jiān)督、分析和改造。（4）數(shù)據(jù)庫的重組織和重構造。1.7數(shù)據(jù)庫設計1.7.7數(shù)據(jù)庫運行和維護

以學生選課管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設計為例。1.基本需求分析該系統(tǒng)學生可以查看所有選修課程的相關信息，包括課程名、學時、學分，然后選擇選修的課程（一個學生可以選修多門課程，一門課程可以由多個學生選修）；也可以查看相關授課老師的信息，包括教師姓名、性別、學歷、職稱；老師可以通過系統(tǒng)查看選修自己課程的學生的信息，包括學號、姓名、性別、出生日期、班級（假定本校一個教師可以教授多門課程，一門課程只能由一個教師任教）。在考試結束后，可以通過系統(tǒng)錄入學生的考試成績，學生可以通過系統(tǒng)查看自己的考試成績。1.7數(shù)據(jù)庫設計1.7.8數(shù)據(jù)庫設計案例2．概念結構設計(1）該系統(tǒng)中各實體的屬性組成如圖所示。1.7數(shù)據(jù)庫設計1.7.8數(shù)據(jù)庫設計案例（2）根據(jù)實體類型和聯(lián)系畫出局部E-R圖如圖所示。1.7數(shù)據(jù)庫設計1.7.8數(shù)據(jù)庫設計案例（3）將各局部E-R圖進行合并消除冗余后，形成基本E-R圖1.7數(shù)據(jù)庫設計1.7.8數(shù)據(jù)庫設計案例3．邏輯結構設計由基本E-R圖按規(guī)則轉換、進行規(guī)范化處理并優(yōu)化后的關系模式是：學生（學號，姓名，性別，出生日期，班級）教師（工號，姓名，性別，學歷，職稱）課程（課程號，課程名，學時，學分，授課教師工號）選課（學號，課程號，成績）1.7數(shù)據(jù)庫設計1.7.8數(shù)據(jù)庫設計案例4．數(shù)據(jù)庫物理設計基于MySQL的數(shù)據(jù)庫結構設計如下。表包括：學生、教師、課程、選課。對應表結構如表1-6至表1-9所示。1.7數(shù)據(jù)庫設計1.7.8數(shù)據(jù)庫設計案例1.7數(shù)據(jù)庫設計1.7.8數(shù)據(jù)庫設計案例1.7.8數(shù)據(jù)庫設計案例1.7數(shù)據(jù)庫設計數(shù)據(jù)庫基本概念：信息、數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)常見的數(shù)據(jù)庫：Oracle數(shù)據(jù)庫、SQLServer數(shù)據(jù)庫、MySQL數(shù)據(jù)庫、D