關(guān)于數(shù)據(jù)庫設(shè)計的論文

1、數(shù)據(jù)庫設(shè)計摘要：根據(jù)一個單位的信息需求、處理需求、數(shù)據(jù)庫的支撐環(huán)境和數(shù)據(jù)庫的設(shè)計特點，按照規(guī)范化設(shè)計的方法，考慮數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)全過程，設(shè)計數(shù)據(jù)模式以及典型的應(yīng)用程序，就是所謂的數(shù)據(jù)庫設(shè)計。數(shù)據(jù)庫設(shè)計通常包括需求分析，概念結(jié)構(gòu)設(shè)計，邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計，物理結(jié)構(gòu)設(shè)計，數(shù)據(jù)庫實施，數(shù)據(jù)庫運行和維護六個階段。數(shù)據(jù)庫設(shè)計（DatabaseDesigrj）是指對于一個給定的應(yīng)用環(huán)境，構(gòu)造最優(yōu)的數(shù)據(jù)庫模式，建立數(shù)據(jù)庫模式，建立數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)，使之能有效地存儲數(shù)據(jù)，滿足各種用戶的應(yīng)用需求。1、數(shù)據(jù)庫設(shè)計任務(wù)數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本任務(wù)是：根據(jù)一個單位的信息需求、處理需求和數(shù)據(jù)庫的支撐環(huán)境（包括DBMS、操作系統(tǒng)

2、和硬件），設(shè)計出數(shù)據(jù)模式（包括外模式、邏輯（概念）模式和內(nèi)模式）以及典型的應(yīng)用程序。其中信息需求表示一個單位所需要的數(shù)據(jù)及其結(jié)構(gòu)。處理需要表示一個單位需要經(jīng)常進行的數(shù)據(jù)處理，前者表達了數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容性結(jié)構(gòu)的要求，也是靜態(tài)的要求，后者表達了基于數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)處理要求，也是動態(tài)的要求。DBMS、操作系統(tǒng)和硬件是建立數(shù)據(jù)庫的軟、硬件基礎(chǔ)，也是其制約因素。數(shù)據(jù)庫的設(shè)計成果有兩個：一是數(shù)據(jù)模式，二是以數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)的典型應(yīng)用程序。應(yīng)用程序是隨著應(yīng)用而不斷發(fā)展的，在有些數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中（例如情報檢索），事先很難編出所需要的應(yīng)用程序或事務(wù)。因此，數(shù)據(jù)庫設(shè)計的最基本的成果是數(shù)據(jù)模式。不過，數(shù)據(jù)模式的設(shè)計必須適應(yīng)數(shù)據(jù)處理

3、的要求，保證大多數(shù)常用的數(shù)據(jù)處理能夠方便、快速地進行。2、數(shù)據(jù)庫的設(shè)計特點“三分技術(shù)，七分管理，十二分基礎(chǔ)數(shù)據(jù)”是數(shù)據(jù)庫建設(shè)的基本規(guī)律。技術(shù)與管理的界面（稱之為“干件”）十分重要。數(shù)據(jù)庫建設(shè)是硬件、軟件和干件的結(jié)合。這是數(shù)據(jù)庫的設(shè)計特點之-數(shù)據(jù)庫設(shè)計應(yīng)該和應(yīng)用系統(tǒng)相結(jié)合，也就是說：整個設(shè)計過程中要把結(jié)構(gòu)（數(shù)據(jù)）設(shè)計和行為（處理）設(shè)計密切結(jié)合起來，這是數(shù)據(jù)庫設(shè)計的特點之二。結(jié)構(gòu)設(shè)計和行為設(shè)計這兩部分緊密相關(guān)、相輔相成，組成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫工程。圖1是結(jié)構(gòu)設(shè)計和行為設(shè)計的示意圖：圖1結(jié)構(gòu)設(shè)計和行為設(shè)計的示意圖3、數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法數(shù)據(jù)庫規(guī)范設(shè)計法中比較著名的有新奧爾良(NewOrleans)方法：將數(shù)據(jù)庫

4、設(shè)計分為四個階段：需求分析、概念設(shè)計、邏輯設(shè)計和物理設(shè)計。其后S.B.Yao等又將數(shù)據(jù)庫設(shè)計分為五個步驟。又有I.R.Palmer把數(shù)據(jù)庫設(shè)計當(dāng)成一步接一步的過程，弁采用一些輔助設(shè)計實現(xiàn)每一個過程?；贓-R模型數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法，基于3NF的設(shè)計方法，基于抽象語法規(guī)范的設(shè)計方法等，是數(shù)據(jù)庫設(shè)計的不同階段上支持實現(xiàn)的具體技術(shù)和方法。規(guī)范設(shè)計法從本質(zhì)上看仍然是手工設(shè)計方法，其基本思想是過程迭代和逐步求精的過程。4、數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本步驟：在數(shù)據(jù)庫設(shè)計的整個過程中，需求分析可以獨立于任何的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，而邏輯設(shè)計和物理設(shè)計則與具體的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)密切相關(guān)。下面分別介紹數(shù)據(jù)庫設(shè)計的每個步驟：4.1 需求

5、分析階段，進行數(shù)據(jù)庫設(shè)計首先必須準確了解與分析用戶需求（包括數(shù)據(jù)與處理），需求分析是整個設(shè)計過程的基礎(chǔ)，是最困難、最耗費時間的一步。作為地基的需求分析是否做得充分與準確，決定了在其上構(gòu)建數(shù)據(jù)庫大廈的速度與質(zhì)量。需求分析做得不好，甚至?xí)?dǎo)致整個數(shù)據(jù)庫設(shè)計返工重做。4.2 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計階段，概念結(jié)構(gòu)設(shè)計的目標(biāo)是產(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。概念模式是整個組織各個用戶共同關(guān)心的信息結(jié)構(gòu)，它必須獨立于計算機的任何數(shù)據(jù)模型，不受特定的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的限制，不考慮計算機軟硬件技術(shù)細節(jié)，方便與用戶進行交流。在需求分析階段得到的數(shù)據(jù)流圖對數(shù)據(jù)的動態(tài)運動軌跡進行了描述，數(shù)據(jù)字典定義了數(shù)

6、據(jù)本身的靜態(tài)特征。它們反映的僅僅是應(yīng)用需求，并沒有反映數(shù)據(jù)之間的本質(zhì)聯(lián)系，即數(shù)據(jù)內(nèi)在特征。描述概念結(jié)構(gòu)的工具是E-R圖。用實體聯(lián)系方法對具體數(shù)據(jù)進行抽象加工，將實體集合抽象成實體類型，用實體間聯(lián)系的類型反映現(xiàn)實世界事物間的內(nèi)在聯(lián)系。概念結(jié)構(gòu)設(shè)計又可分為局部視圖設(shè)計和視圖集成兩個步驟，如圖3所示需求分析階段概念設(shè)1計階段邏輯設(shè)計階段物理設(shè)計階段數(shù)據(jù)庫實施階段數(shù)據(jù)庫運行、維護階段圖2數(shù)據(jù)庫設(shè)計步驟邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計圖3概念設(shè)計步驟4.3 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計階段，在邏輯設(shè)計階段，將第二步所得的數(shù)據(jù)庫概念模式，轉(zhuǎn)換成以DBMS的邏輯數(shù)據(jù)模型表示的邏輯模式。數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計的目標(biāo)是滿足用戶的完整性和安全性要求，能在邏

7、輯級上高效率地支持各種數(shù)據(jù)庫事務(wù)的運行。數(shù)據(jù)庫的邏輯設(shè)計不僅涉及數(shù)據(jù)模型的轉(zhuǎn)換問題，而且涉及進一步深入解決數(shù)據(jù)模式設(shè)計中的一些技術(shù)問題。例如數(shù)據(jù)模式的規(guī)范化、滿足DBMS各種限制等。數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計的結(jié)果以數(shù)據(jù)定義語言(DDL)表示。由于SQL語言是綜合性語言，DDL就相當(dāng)于SQL中定義關(guān)系模式部分。4.4 物理結(jié)構(gòu)設(shè)計，在數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計階段，根據(jù)數(shù)據(jù)庫的邏輯和概念模式、DBMS及計算機系統(tǒng)所提供的功能和施加的限制，設(shè)計數(shù)據(jù)庫文件的物理存儲結(jié)構(gòu)、各種存取路徑、存儲空間的分配、記錄的存儲格式等。數(shù)據(jù)庫的物理模式雖不直接面向用戶，但對數(shù)據(jù)庫的性能影響較大，所以此階段也較重要。4.5 數(shù)據(jù)庫的實施階段

8、，在數(shù)據(jù)庫的實施階段，設(shè)計人員運用DBMS提供的數(shù)據(jù)語言及其宿主語言，根據(jù)邏輯設(shè)計和物理設(shè)計的結(jié)果建立數(shù)據(jù)庫，編制與調(diào)試應(yīng)用程序，組織數(shù)據(jù)入庫，并進行試運行。4.6 數(shù)據(jù)庫的運行和維護階段，數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)經(jīng)過試運行后即可投入正式運行。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(diào)試與修改。5、數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計階段設(shè)計一個完整的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)是不可能一蹴而就的，它往往是上述六個階段的不斷反復(fù)。需要指出的是，這個設(shè)計步驟是數(shù)據(jù)庫設(shè)計的過程，包括了數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計過程。在設(shè)計過程中把數(shù)據(jù)庫設(shè)計和對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)處理的設(shè)計緊密結(jié)合起來，將這兩個方面的需求分析、抽象、設(shè)計、實現(xiàn)在各個階段現(xiàn)時進行，相互參

9、照，相互補充，以完善兩個方面的設(shè)計。按照這個原則，設(shè)計過程各個階段的設(shè)計描述，可用圖4概括地給出。圖4數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計階段6、數(shù)據(jù)庫設(shè)計與模式結(jié)構(gòu)按照上述的設(shè)計過程，在不同的設(shè)計階段將逐步形成數(shù)據(jù)庫的三層模式。1）需求分析階段，綜合用戶的應(yīng)用需求；2）概念設(shè)計階段，形成獨立于數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)DBMS的概念模式；3）邏輯設(shè)計階段，將概念模式（可用E-R圖描述）轉(zhuǎn)換成DBMS支持的數(shù)據(jù)模型（如關(guān)系模型）,形成數(shù)據(jù)庫的邏輯模式；4）根據(jù)用戶處理的要求和安全性的考慮，在基本表的基礎(chǔ)上建立必要的視圖，形成數(shù)據(jù)庫的外模式；5）物理設(shè)計階段，根據(jù)DBMS的特點和處理的需求，選擇存儲結(jié)構(gòu)，建立索引，形成數(shù)據(jù)庫的內(nèi)模式。數(shù)據(jù)庫的設(shè)計階段與數(shù)據(jù)庫模式結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系如圖5所示。5數(shù)據(jù)庫的設(shè)計與模式結(jié)構(gòu)7結(jié)束語數(shù)據(jù)庫設(shè)計主要討論數(shù)據(jù)庫設(shè)計的方法和步驟，介紹了數(shù)據(jù)庫設(shè)計各個階段的目標(biāo)、方法、應(yīng)注意的事項。其中的重點是數(shù)據(jù)庫的概念結(jié)構(gòu)的設(shè)計和邏輯結(jié)構(gòu)的設(shè)計，這也是數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程中最重要的兩個環(huán)節(jié)。參考文獻：1