4-2計算機等級考試三級數(shù)據(jù)庫技術(shù)精第3章結(jié)構(gòu)設(shè)計美工版

計算機等級考試三級數(shù)據(jù)庫技術(shù)精講班主講老師：楊梅索引技術(shù)分類有序索引索引文件機制，利用索引文件（索引記錄組成）實現(xiàn)記錄域（查找碼，排序域）取值到記錄物理地址間的映射關(guān)系。數(shù)據(jù)文件（主文件）和索引文件（索引記錄或索引項的集合）是有序索引技術(shù)中的兩個主體，數(shù)據(jù)文件常采用順序文件結(jié)構(gòu)。第三節(jié)數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計

散列索引哈希（Hash）索引機制，利用散列函數(shù)實現(xiàn)記錄域取值到記錄物理地址間的直接映射關(guān)系。第三節(jié)數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計幾種主要的有序索引：（1）聚集索引（索引項與數(shù)據(jù)記錄排列順序一致，索引順利文件）和非聚集索引。一個數(shù)據(jù)文件只可建立一個聚集索引，但可建立多個非聚集索引。（2）稠密索引（數(shù)據(jù)文件中每個查找碼都對應(yīng)索引么記錄）和稀疏索引（部分查找碼的值對應(yīng)索引記錄）。第三節(jié)數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計（3）主索引（主碼屬性集上建立的索引）與輔索引（非主屬性上建立的索引）。（4）唯一索引（索引列不包含重復(fù)值）（5）單層索引（線性索引，每個索引項順序排列直接指向數(shù)據(jù)文件中的數(shù)據(jù)記錄）和多層索引（大數(shù)據(jù)量文件中的采用多層樹型（B,B+樹）索引快速定位）。第三節(jié)數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計3、數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計目標(biāo)目標(biāo)是得到存儲空間占用少，數(shù)據(jù)訪問效率高和維護代價低的數(shù)據(jù)庫物理模式。數(shù)據(jù)庫底層物理存儲與存取，與DBS所依賴的硬件環(huán)境、操作系統(tǒng)和DBMS密切相關(guān)。目前絕大部分DBS都是關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計主要包括5個環(huán)節(jié)。第三節(jié)數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計（1）數(shù)據(jù)庫邏輯模式描述根據(jù)數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)信息設(shè)計目標(biāo)DBMS可支持的關(guān)系表（這里稱為基本表）的模式信息，這個過程稱為數(shù)據(jù)庫邏輯模式描述。關(guān)系模式及其視圖轉(zhuǎn)換成基本表和視圖，利用完整性機制（如觸發(fā)器）設(shè)計面向應(yīng)用的業(yè)務(wù)規(guī)則。

SQLServer采用T-SQL語言。為基本表選擇合適的文件結(jié)構(gòu)（堆文件、順序文件、聚集文件、索引文件和散列文件）。第三節(jié)數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計（2）文件組織與存取設(shè)計基本原則根據(jù)應(yīng)用情況將易變部分與穩(wěn)定部分、存取頻率較高部分與存取頻率較低部分分開存放，以提高系統(tǒng)性能。分析理解數(shù)據(jù)庫事務(wù)訪問特性：使用事務(wù)-基本表交叉引用矩陣；估計各事務(wù)執(zhí)行頻率；匯總每張基本表各事務(wù)操作頻率信息；根據(jù)結(jié)果設(shè)計文件結(jié)構(gòu)。第三節(jié)數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計可以考慮將表和索引分別放在不同的磁盤上。在查詢時，由于兩個磁盤驅(qū)動器分別在工作，因而可以保證物理讀寫速度比較快。第三節(jié)數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計影響數(shù)據(jù)文件存儲結(jié)構(gòu)的因素存取時間存儲空間利用率維護代價這三個方面常常是相互矛盾的解決辦法適當(dāng)冗余增加聚簇功能必須進行權(quán)衡，選擇一個折中方案。第三節(jié)數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計什么是存取路徑在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，選擇存取路徑主要指確定如何建立索引。對同一個關(guān)系要建立多條存取路徑才能滿足多用戶的多種應(yīng)用要求。物理設(shè)計的第一個任務(wù)就是要確定選擇哪些存取方法。第三節(jié)數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計DBMS常用存取方法索引方法，目前主要是B+樹索引方法聚簇（Cluster）方法

HASH方法第三節(jié)數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計建立索引原則一個（組）屬性經(jīng)常在操作條件中出現(xiàn)。一個（組）屬性經(jīng)常在連接操作的連接條件中出現(xiàn)。一個（組）屬性經(jīng)常作為聚集函數(shù)的參數(shù)。第三節(jié)數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計建立聚集索引原則檢索數(shù)據(jù)時，常以某個（組）屬性作為排序、分組條件。檢索數(shù)據(jù)時，常以某個（組）屬性作為檢索限制條件，并返回大量數(shù)據(jù)。表中某個（組）的值重復(fù)性較大。第三節(jié)數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計（3）數(shù)據(jù)分布設(shè)計不同類型數(shù)據(jù)的物理分布將應(yīng)用數(shù)據(jù)（基本表）、索引、日志、數(shù)據(jù)庫備份數(shù)據(jù)等合理安排在不同介質(zhì)中。第三節(jié)數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計應(yīng)用數(shù)據(jù)的劃分與分布根據(jù)數(shù)據(jù)的使用特征劃分（頻繁使用分區(qū)和非頻繁使用分區(qū)）根據(jù)時間、地點劃分（時間或地點相同的屬于同一分區(qū)）分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DDBS）中的數(shù)據(jù)劃分（水平劃分或垂直劃分）派生屬性數(shù)據(jù)分布（增加派生列或不定義派生屬性）關(guān)系模式的去規(guī)范化（降低規(guī)范化提高查詢效率）第三節(jié)數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計水平劃分將基本表劃分為多張具有相同屬性、結(jié)構(gòu)完全相同的子表，子表包含的元組是基本表中元組的子集。例如，對商品按照商品的生產(chǎn)年份進行劃分就屬于水平劃分。第三節(jié)數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計垂直劃分將基本表劃分為多張子表，每張子表包含的屬性是原基本表的子集。例如，商品表（商品編號、品名、單價、庫存量、銷售單價、備注）可垂直劃分為兩張子表：商品表（商品編號、品名、銷售單價）商品表（商品編號、單價、庫存量、備注）第三節(jié)數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計（4）確定系統(tǒng)配置DBMS產(chǎn)品一般都提供了一些存儲分配參數(shù)同時使用數(shù)據(jù)庫的用戶數(shù)同時打開的數(shù)據(jù)庫對象數(shù)使用的緩沖區(qū)長度、個數(shù)時間片大小數(shù)據(jù)庫的大小裝填因子鎖的數(shù)目……第三節(jié)數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計需要根據(jù)應(yīng)用環(huán)境確定這些參數(shù)值系統(tǒng)都為這些變量賦予了合理的缺省值。但不一定適合每一種應(yīng)用環(huán)境。根據(jù)具體情況確定這些參數(shù)值以使系統(tǒng)性能最優(yōu)。（5）物理模式評估對數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計結(jié)果從存取時間、存儲空間、維護代價等方面進行評估，重點是時間和空間效率。如果評價結(jié)果滿足原設(shè)計要求則可進入到物理實施階段，否則，就需要重新設(shè)計或修改物理結(jié)構(gòu)，有時甚至要返回邏輯設(shè)計階段修改數(shù)據(jù)模型。第三節(jié)數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計例題講解SQLServer中索引類型包括的兩種類型分別是聚集索引和（）例題講解散列索引數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計的目標(biāo)是為應(yīng)用數(shù)據(jù)提供合適的數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)，同時要保證數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)具有良好的性能。關(guān)于數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計，下列說法中錯誤的是（）A．?dāng)?shù)據(jù)庫物理設(shè)計需要考慮數(shù)據(jù)的存儲方式、存取路徑和具體的實現(xiàn)細(xì)節(jié)，還需要考慮數(shù)據(jù)的加載方式B．?dāng)?shù)據(jù)庫物理設(shè)計一般需要根據(jù)數(shù)據(jù)的存儲需求和使用需求確定數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的配置參數(shù)C．?dāng)?shù)據(jù)庫物理設(shè)計需要權(quán)衡系統(tǒng)的時間效率、空間效率、維護代價和各種用戶要求，因此可能會產(chǎn)生多個備選方案D．在數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計后期，可以根據(jù)實際需要適當(dāng)降低某些關(guān)系模式的規(guī)范化程度，以提高查詢效率A例題講解實體聯(lián)系模型簡稱ER模型，是數(shù)據(jù)庫設(shè)計常用的一種建模方法。關(guān)于ER模型，下列說法錯誤的是（）A．ER模型能幫助建模人員用一種簡單的方法描述現(xiàn)實世界中的數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系B．用ER模型建模的基本思路是分類標(biāo)識客觀事物，將具有相同屬性特征的事物抽象為實體集C．ER模型可以描述實體集之間一對一、一對多和多對多聯(lián)系，也可以描述一個實體集中記錄之間的聯(lián)系D．用ER模型描述實體集之間的聯(lián)系時，需要考慮數(shù)據(jù)在計算機中存儲及處理的特征D例題講解設(shè)有關(guān)系模式R(A,B,C,D)，存在函數(shù)依賴集：{A→B,C→D}，則R最高可屬于（）A．1NFB．2NFC．3NFD．BCNFA例題講解在SQLServer2008中，建立索引視圖的目的是為了提高數(shù)據(jù)查詢的效率。下列關(guān)于索引視圖的說法，錯誤的是（）A．當(dāng)很少對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行更改操作時，適合建立索引視圖B．索引視圖的數(shù)據(jù)被物理地保存在數(shù)據(jù)庫中，因此建立索引視圖會占用更多的存儲空間C．對于經(jīng)常執(zhí)行連接和聚合操作的查詢，不適合建立索引視圖D．如果GroupBy列具有高基數(shù)度的數(shù)據(jù)聚合，則不適合建立索引視圖C例題講解設(shè)有高校選課系統(tǒng)，需要對學(xué)校的系信息、教師信息、課程信息、學(xué)生信息、學(xué)生選課信息進行管理。已知系（DEPT）信息包括系編號（DeptNO）、系名稱（DeptName）;教師（Teacher）信息包括教師號（TNO）、教師名（Tname）;課程（Course）信息包括課程號（CNO）、課程名（CName）、課程學(xué)分（Credit）;學(xué)生（Student）信息包括學(xué)號（SNO）、學(xué)生姓名（Sname）、學(xué)生性別（Sex）。選課系統(tǒng)的管理規(guī)則如下：例題講解選課系統(tǒng)的管理規(guī)則如下：Ⅰ.一個系可聘用多名教師，一個教師只受聘于一個系；Ⅱ.一個系可有多名學(xué)生，一個學(xué)生只屬于一個系；Ⅲ.一名教師可講授多門課程，一門課程可由多名教師講授；Ⅳ.一名學(xué)生可選修多門課程，一門課程可被多名學(xué)生選修；Ⅴ.學(xué)生選修完課程后，可獲得相應(yīng)課程的成績。例題講解針對以上描述，完成下列設(shè)計內(nèi)容：（1）構(gòu)建選修課系統(tǒng)的ER圖。（要求圖中的實體集名用試卷中給出的英文名，聯(lián)系所關(guān)聯(lián)的實體集名的首字母，字母間用"-"或"_"連接，大小寫不限）。（6分）（2）根據(jù)所構(gòu)建的ER圖，設(shè)計滿足3NF的關(guān)系模式，并標(biāo)出每個關(guān)系模式的主碼和外碼。（要求關(guān)系模式名同實體集名或聯(lián)系名，屬性名用試卷中給出的英文名，大小寫不限）（4分）例題講解解題思路：（1）ER圖的畫法建立相應(yīng)的ER圖的過程如下：第一，確定實體類型。本題有四個實體類型，即Teacher實體，Course實體，Student實體和DEPT實體。例題講解第二，確定聯(lián)系類型。Teacher實體與Course實體之間是多對多關(guān)系，即T-C關(guān)系，Student實體與Course實體之間是多對多關(guān)系，即S-C關(guān)系。DEPT實體與Teacher實體之間是一對多關(guān)系，即D-T關(guān)系。DEPT實體與Student實體之間是一對多關(guān)系，即D-S關(guān)系。第三，把實體類型和聯(lián)系類型組合成ER圖。例題講解第四，確定實體類型和聯(lián)系類型的屬性。Teacher實體集屬性：教師號、教師名Course實體集屬性：課程號、課程名、課程學(xué)分Student實體集屬性：學(xué)號、學(xué)生姓名、學(xué)生性別DEPT實體集屬性：系編號、系名稱例題講解E-R圖如下：例題講解（2）ER模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式的規(guī)則①把ER模型中的每一個實體集轉(zhuǎn)換為同名的關(guān)系，實體集的屬性就是關(guān)系的屬性，實體集的碼就是關(guān)系的碼。例題講解②把ER模型中的每一個聯(lián)系轉(zhuǎn)換成一個關(guān)系，與該聯(lián)系相連的各實體集的碼以及聯(lián)系的屬性轉(zhuǎn)換為關(guān)系的屬性。若聯(lián)系為1：1，則每個實體集碼均是該關(guān)系的候選碼。若聯(lián)系為1：n，則關(guān)系的碼為n端實體集的碼。若聯(lián)系為m：n，則為各實體集碼的組合為關(guān)系的碼或其中一部分。③合并具有相同碼的關(guān)系。例題講解設(shè)計3NF，如下：DEPT（DeptNO，DeptName）主碼：DeptNO，無外碼Teacher（TN