MySQL版数据库原理与应用-----学习篇5

5.1 数据库设计概述

5.1.1 数据库设计的定义和知识要求

 1. 数据库设计是对于一个给定的应用环境，根据用户的需求，在某一具体的数据库管理系统上，构造一个性能良好的数据模式，建立数据库及其应用系统，使之能有效地存储数据，满足各种用户的信息要求和处理要求。

• 信息需求：数据库内容及结构的要求，静态。
• 处理需求：数据库要进行的数据处理，动态。

 2. 数据库设计人员应具备的技术和知识：

• 计算机科学基础知识和程序设计技术。
• DB基本知识和DB设计技术。
• 软件工程的原理和方法。
• 应用领域的知识。

5.1.2 数据库设计的内容

 数据库设计包括结构设计和行为设计两方面内容。

• 数据库的结构设计是指根据给定的应用环境，进行数据库的模式或子模式的设计。
• 数据库的行为设计是指确定数据库用户的行为和动作。

5.1.3 数据库的设计方法

    设计方法有：直观设计法、规范设计法、计算机辅助设计法、自动化设计法。规范设计法中有基于实体联系的设计方法、基于3NF的数据库设计方法、基于视图概念的数据库设计方法等。

5.1.4 数据库设计的基本步骤

 1. 需求分析：是整个设计过程的基础。

• 信息需求分析。
• 操作需求分析。

 2. 概念结构设计：将需求分析的结果用一种工具进行形式化的定义和描述，是整个DB设计的关键。如：E-R图。
 3. 逻辑结构设计：概念模型→数据模型。根据需求分析和概念设计的结果，选择合适的数据模型，并选用某一设计方法构造一数据库模式。
 4. 物理设计：选择合适的物理结构。包括存储结构和存取方法。
 5. 实施阶段：根据逻辑设计和物理设计建立数据库；编制和调试应用程序；试运行。
 6. DB运行和维护阶段：根据运行记录对DB进行评价，根据评价对DB调整和修改。

5.2 需求分析

5.2.1 需求分析的任务

 1. 信息要求：DB中需存储的数据。
 2. 处理要求：用户要求的处理功能和对各处理的响应时间的要求。
 3. 安全性与完整性要求。
（其实确定用户的最终需求是非常困难的！）

5.2.2 需求分析的方法和过程

 1. 需求分析的常用方法：

• 跟班作业。
• 开调查会。
• 请专人介绍。
• 询问。
• 调查表。
• 查阅记录。

 强调：①数据的收集要尽可能详尽，全面反映用户需求。 ②要考虑可能的扩充和改变。 ③必须强调用户的参与。
 2. 调查用户需求的具体步骤：

• 分析用户活动，产生业务流程图。
• 确定系统范围，产生业务范围图。
• 分析用户活动及所涉及的数据，产生数据流图。
• 分析系统数据，产生数据字典。
• 功能分析。

5.2.3 需求分析常用工具

 1. 数据流图(DFD)：以图形的方式描绘数据在系统中流动和处理的过程。

例如：

 2. 数据字典：数据字典是关于数据的数据库，它是对数据流程图上各个元素作出详细的定义和说明。通常包括下面五个部分：

• 数据项
• 数据结构
• 数据流
• 数据存储
• 处理过程

5.3 概念结构设计

5.3.1 概念结构设计的定义

 1. 不同DBMS基于不同的数据模型，而现实应用环境复杂多变，将现实世界中的事物直接转换为机器中的对象，非常不方便。
 2. 概念模型是现实世界到机器世界的一个中间层次，使用接近计算机存储的方式表示数据，同时又不涉及具体的DBMS。
 注意：概念模型的描述工具通常是E_R模型，该模型不依赖于具体的硬件环境和DBMS。

5.3.2 概念结构设计方法

 1. 自顶向下（集中模式设计）：先定义全局，然后再逐步细化。
 2. 自底向上（视图集成法）：先定义局部，然后再集成起来。
 3. 混合策略：自底向上和自顶向下相结合。
 4. 逐步扩张（由内向外法）：先定义核心，然后再逐步向外扩充。

5.3.3 局部E-R图设计

 1. 选择局部应用。一般而言，中层数据流图能较好反应系统各局部应用的子系统组成，因此通常以中层数据流图作为设计分E-R图的依据。
 2. 从数据字典中抽取数据。依据数据流图，标定局部应用中的实体、实体属性、标识实体的码，确定联系及类型。
 3. 逐一设计分E-R图：

• 标定局部应用中的实体。
• 标定实体的属性、标识实体的码。
• 确定实体之间的联系。

例如：

5.3.4 集成全局视图

 1.视图集成要解决的问题：

• 确定模式之间的对应和冲突。
• 修改视图使得相互一致。
• 合并视图。
• 重构。

 2. 视图集成策略：二元集合、n元集合、二元平衡策略、混合策略。

例如：

5.4 逻辑结构设计

5.4.1 逻辑结构设计的任务和步骤

• 将概念模型转化为等价的关系模式。
• 按需要对关系模式进行规范化。
• 对规范化后的模式进行评价。
• 根据局部应用的需要，设计用户外模式。

5.4.2 E-R图向关系模型转换的原则

 1. 实体的转换：一个实体转换为一个关系模式。实体的属性就是关系的属性，实体的码就是关系的码。
 2. 联系的转换：

• 联系类型为1:1：与该联系相连的各实体的码以及联系本身的属性构成新关系的属性，每个实体的码均是该关系的候选码。
• 联系类型为1:n：与该联系相连的各实体的码以及联系本身的属性构成新关系的属性，该关系的码是n端关系模式的码。
• 联系类型为n:m：与该联系相连的各实体的码以及联系本身的属性构成新关系的属性，该关系的码是两端关系模式码的组合。

5.4.3 逻辑结构的优化

• 确定数据依赖。
• 对于各关系模式间的数据依赖进行极小化处理，消除冗余的联系。
• 规范化。