安徽農(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

第三章數(shù)據(jù)庫設(shè)計

2023/5/11一、數(shù)據(jù)庫設(shè)計的內(nèi)容1、結(jié)構(gòu)特性的設(shè)計

結(jié)構(gòu)設(shè)計就是設(shè)計各級數(shù)據(jù)庫模式。

2、行為特性的設(shè)計

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。第一節(jié)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計概述2023/5/12二、數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程

（一）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的分析和設(shè)計階段1、需求分析2、概念結(jié)構(gòu)設(shè)計3、邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計4、物理結(jié)構(gòu)設(shè)計5、應(yīng)用程序設(shè)計及調(diào)試6、性能測試與確認

2023/5/13（二）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實現(xiàn)和運行7、數(shù)據(jù)庫實施8、數(shù)據(jù)庫運行9、數(shù)據(jù)庫維護10、數(shù)據(jù)庫重組

下圖分別是結(jié)構(gòu)設(shè)計和行為設(shè)計分離的數(shù)據(jù)庫設(shè)計圖和數(shù)據(jù)庫設(shè)計和使用圖:2023/5/142023/5/15一、收集資料

首先，確定企業(yè)組織的目標，從這些目標導(dǎo)出對數(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

2023/5/16（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

分析的過程是對所收集到的數(shù)據(jù)進行抽象的過程。抽象是對實際事物或事件的人為處理，抽取共同的本質(zhì)特性，忽略細微末節(jié)，并用各種概念精確地加以描述，這些概念組成某種模型。

2023/5/17三、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，用矩形表示外部實體,其它形狀表示數(shù)據(jù)存儲。

2023/5/18報銷人審查分錄報銷登記報銷單付款憑證記賬憑證2023/5/19四、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、各個部門對數(shù)據(jù)的要求及數(shù)據(jù)處理要求。五、用戶確認

2023/5/110第三節(jié)

概念結(jié)構(gòu)設(shè)計

概念結(jié)構(gòu)設(shè)計的目標：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)計的工具:E-R圖2023/5/1112023/5/112概念結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本步驟：

1、設(shè)計局部E-R圖2、綜合成初步E-R圖3、優(yōu)化成基本E-R圖2023/5/113一、基本E-R模型和模型擴充

實體：矩形聯(lián)系：菱形屬性：橢圓形

實體子類:所謂子類是指實體中有一定共同特點的子集。實體超類：相對于子類而言的實體。例如，學(xué)生實體中包含本科生、研究生、大專生三個子類，學(xué)生實體可以稱為超類。

2023/5/114二、設(shè)計局部E-R圖

1、確定實體和屬性

2、確定聯(lián)系類型

3、畫出局部E-R圖

2023/5/1152023/5/1162023/5/117局部視圖設(shè)計完成之后，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。

合并從公共對象開始，最后再加入獨立的局部結(jié)構(gòu)。對象包括實體、聯(lián)系、屬性。2023/5/118四、優(yōu)化成基本E-R圖1、解決命名沖突，統(tǒng)一對象名稱包括屬性名、實體名、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。

2023/5/1193、解決結(jié)構(gòu)沖突，消除冗余聯(lián)系

同一個對象在不同的局部E-R圖中有不同的表示。如，在一個圖中是屬性，在另一個圖中是實體;在一個圖中是實體，在另一個圖中是聯(lián)系;在一個圖中是1:m聯(lián)系，在另一個圖中是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：2023/5/120202述3/4繳/2521第四節(jié)邏輯結(jié)鋒構(gòu)設(shè)計把經(jīng)過攻優(yōu)化的英基本E-R圖轉(zhuǎn)換成度為關(guān)系模閱型。2023石/4/2仙522一、設(shè)閘計初始煮關(guān)系模睡式從概念結(jié)潮構(gòu)設(shè)計階挪段得到的怖基本E-R圖及有關(guān)暫說明出恢發(fā)，導(dǎo)悟出初始帥關(guān)系模傍式。1、轉(zhuǎn)換荷原則總則：每換個實體轉(zhuǎn)圈換為一個測關(guān)系模式聞，實體的屬秋性為關(guān)系寒屬性。分則：具巴體見第2點5種情況他。202庫3/4叨/25232、分則包括倆的5種情況（1）兩刻實體間1射:n聯(lián)系將1方替實體的趙主鍵納饑入n方實體按對應(yīng)的關(guān)系中作嫂為外部鍵升，同時把德聯(lián)系的屬途性也一并納綿入n方對應(yīng)的新關(guān)系模式增中。202挎3/4副/2524倉庫號地點面積倉庫倉儲商品貨號品名價格數(shù)量1n202潮3/4堵/2525轉(zhuǎn)換的引關(guān)系模遲型為：倉庫（倉庫號，地點，婚面積）商品（貨號，品名康，價格旅，倉庫建號，數(shù)捆量）2023愚/4/2坦526（2）同飾一實體內(nèi)司部個體間磁1:n聯(lián)系在這個聲實體所萍對應(yīng)的墳關(guān)系中材多設(shè)一庸個屬性，駐用來作佩為與該綠個體相嶼聯(lián)系的仁另一個體的主槽鍵，聯(lián)箱系屬性而也加入型。202點3/4霉/2527職工工號姓名年齡職稱工資領(lǐng)導(dǎo)民意測萍驗1n202色3/4暈/2528轉(zhuǎn)換的魔關(guān)系模童型為：職工（工號，姓名，虛年齡，職哪稱，工資逢，領(lǐng)導(dǎo)者工靜號，民意何測驗）202杯3/4騰/2529（3）兩陵實體間m:n聯(lián)系對聯(lián)系單捆獨建立一非個關(guān)系模育式，用來聯(lián)系雙方提實體，該哭關(guān)系模式莫中的屬性凈至少包括被斷它所聯(lián)野系的雙梁方實體鞋的主鍵屠，并且如果聯(lián)系落有屬性，丹也要歸入捉這個關(guān)系董模式中。2023候/4/2隆530銀行名地址電話帳號姓名單位余額銀行儲戶存取款日期金額經(jīng)辦人銀行號mn2023聯(lián)/4/2溜531轉(zhuǎn)換的討關(guān)系模出型為：銀行（銀行號，銀行名形，地址，票電話）儲戶（帳號，姓名，借單位，余脖額）存取款（銀行號昏，帳號，日期，選金額，經(jīng)慕辦人）202薪3/4鼠/2532（4）朵同一實幻玉體內(nèi)部行個體間m:n聯(lián)系需要為這測個聯(lián)系單籃獨建立一啦個關(guān)系模式，該關(guān)誼系模式中跨至少應(yīng)包郵括被它聯(lián)偶系的雙方個舌體的主您鍵，如灑果聯(lián)系驢有屬性約，也要歸入這津個關(guān)系隨模式中詳。202瘦3/4米/2533零部件組裝數(shù)量價格名稱代號mn2023點/4/2彈534轉(zhuǎn)換的關(guān)脖系模型為謠：零部件貫（代號，名稱圣，價格跡）組裝（代號，組岔裝件代號，數(shù)量）202歪3/4摘/2535（5）兩呼實體間1:1聯(lián)系將任一流實體的節(jié)主鍵納寫入另一抵實體的恐關(guān)系模式中,聯(lián)系的屬領(lǐng)性也歸入量其中。202完3/4呆/2536姓名廠長號年齡廠號廠名地點廠長工廠管理效益11202蘆3/4子/2537轉(zhuǎn)換的澇關(guān)系模寇型為：工廠（廠號，廠名，海地點，廠鐘長號,效益）廠長（廠長號，姓名湊，年齡走）2023境/4/2勺538二、規(guī)范求化處理一般到3NF的要求就完足夠.三、模式瓜評價與修白正2023藍/4/2蝦539第五節(jié)遲物理設(shè)藏計與實施一、物理結(jié)奶構(gòu)設(shè)計對于給定瞇的邏輯數(shù)搜據(jù)模型選借取一個最拿適合應(yīng)用環(huán)境別的物理壟結(jié)構(gòu)的嚷過程，偽稱為數(shù)春據(jù)庫物巾理設(shè)計鐘。物理設(shè)誤計的任臂務(wù)是為門了有效塊地實現(xiàn)壇邏輯模柳式，確定所采取隆的存儲策遷略。此階段以未邏輯設(shè)計慌的結(jié)果作璃為輸入，挽結(jié)合具體DBMS的特點煩與存儲歷設(shè)備特晨性進行矛設(shè)計，推選定數(shù)據(jù)庫役在物理碧設(shè)備上蒜的存儲悲結(jié)構(gòu)和赴存取方攝法。202失3/4沖/25401、索引膨選擇存儲記錄裁是屬性值價的集合，菜主關(guān)鍵字(及其它候選關(guān)鍵字)唯一確定逼一個記錄骨，而其它察屬性的一攤個具體值摸不能唯慮一確定然是哪個類記錄。水在主關(guān)杰鍵字上應(yīng)該建立覽唯一索引拐，這樣除葬了能改善嫌查詢性能廉外，還能保證土數(shù)據(jù)的完片整性，杜故絕關(guān)鍵字抹重復(fù)值的懼錄入。建立蝕索引文件板可以縮短蔑存取時間令，但是增要加了索引揪文件所眠占的存胃儲空間辯及索引半維護的候開銷。因此，應(yīng)頸該根據(jù)實順際需求綜嚷合考慮，直進行權(quán)衡跌。202辮3/4教/25412、記肆錄聚簇聚簇是略改進系再統(tǒng)性能屯的另一陸種技術(shù)驚。不改變邏輯磨數(shù)據(jù)庫的兔模式結(jié)構(gòu)多，但可以都對存儲記錄進延行分割品。根據(jù)悲對數(shù)據(jù)劣訪問的謙頻繁程轎度將數(shù)據(jù)恒分出主凳次。記錄聚簇丈是指根據(jù)骨不同的使過用要求，尾將屬性、辱記錄或搭文件集載中存放旅在不同遲的位置蹤蝶。聚簇有三木種情況：2023蜂/4/2最542(1)分牢段把文件礎(chǔ)按垂直手方向分毅解，即丹按屬性進分組。將經(jīng)常使用磁的屬性彎與較少右存取的腸屬性分瞎開，以這便分配到不同館的存儲歇設(shè)備或蔑存儲區(qū)救域上?？ㄟ@屬于瓦在一個文件中同邀類屬性的觸聚簇存放稼。(2)害分區(qū)把文件按攪水平方向最分解，即罵按照記錄那存取的頻率分組。將訪問足頻率高腰的記錄蛇與訪問箱頻率低姓的記錄分開，愉以便分配唉到不同的賠存儲設(shè)備賄或存儲區(qū)既域上。這屬奧于在一個員文件中按莊記錄分組豪的聚簇存涌放。202匆3/4派/2543(3)聚廣簇從不同的貴關(guān)系中取艙出某些屬緣瑞性物理地災(zāi)存放在一害起，因嫌而可以煮改進聯(lián)掏接查詢拖的效率口。這屬于在挖不同文件弊間中有關(guān)密屬性的聚桃簇存放。以上三種久聚簇技術(shù)始無論哪種緣瑞情況，其存放原則匹都是存取趙頻率高的珠放到高速支設(shè)備上，并且盡量糞放在中間窮位置;存邀取頻率低猜的數(shù)據(jù)放在低望速設(shè)備做上。202周3/4旱/2544二、數(shù)據(jù)狐庫實施根據(jù)邏輯濤設(shè)計和物賺理設(shè)計的利結(jié)果，在史計算機上建丟立起實皺際數(shù)據(jù)挎庫結(jié)構(gòu)濃、裝入腎數(shù)據(jù)、恥進行測試和試而運行的過凡程。1、數(shù)劃據(jù)庫加乳載建立實冷際數(shù)據(jù)撲庫裝入實良驗數(shù)據(jù)裝入實際闊數(shù)據(jù)2023視/4/2墻5452、數(shù)據(jù)辜庫運行和膝維護(1)維護數(shù)水據(jù)庫的狠安全性奴和完整搬性(2)監(jiān)測并改菌善數(shù)據(jù)庫倉性能(3)必蒙要時對數(shù)盤據(jù)庫進行羨重新組織數(shù)據(jù)庫影實施之頃后，對登數(shù)據(jù)庫溉的概念吵模式、邏輯偉結(jié)構(gòu)、物脈理結(jié)構(gòu)的疤修改稱為辣重新組織。其中擠，改變概荷念模式或杏邏輯模式闖又叫做重新構(gòu)造魂，改變物禮理結(jié)構(gòu)叫宵做重新格辛式化.202戶3/4耐/2546