1、.學習重點難點v ORACLE 數據庫基本概念v 數據庫的并發控制v 數據庫管理系統提供的封鎖類型、封鎖協 議，應達到的一致性.第第6章章 數據庫設計數據庫設計v數據庫設計的步驟v需求分析v概念結構設計v邏輯結構設計v數據庫物理設計v數據庫實施v數據庫運行和維護.v什么是數據庫設計什么是數據庫設計數據庫設計是指對于一個給定的應用環境，構造最優的數據庫模式最優的數據庫模式，建立數據庫及其應用系統，使之能夠有效地存儲數據，滿足各種用戶的應用需求（信息要求和處理要求）在數據庫領域內，常常把使用數據庫的各類系統統稱為數據庫應用系統。.數據庫設計的步驟數據庫設計的步驟 需求分析階段需求分析階段準確了解與

2、分析用戶需求（包括數據與處理）是整個設計過程的基礎，是最困難、最耗費時間的一步。. 概念結構設計階段概念結構設計階段是整個數據庫設計的關鍵通過對用戶需求進行綜合、歸納與抽象，形成一個獨立于具體DBMS的概念模型. 邏輯結構設計階段邏輯結構設計階段將概念結構轉換為某個DBMS所支持的數據模型對其進行優化. 數據庫物理設計階段數據庫物理設計階段為邏輯數據模型選取一個最適合應用環境的物理結構（包括存儲結構和存取方法）. 數據庫實施階段數據庫實施階段運用DBMS提供的數據語言、工具及宿主語言，根據邏輯設計和物理設計的結果v建立數據庫v編制與調試應用程序v組織數據入庫v并進行試運行. 數據庫運行和維護階

3、段數據庫運行和維護階段數據庫應用系統經過試運行后即可投入正式運行。在數據庫系統運行過程中必須不斷地對其進行評價、調整與修改。 設計一個完善的數據庫應用系統往往是上設計一個完善的數據庫應用系統往往是上述六個階段的不斷反復。述六個階段的不斷反復。.需求分析需求分析v需求分析的任務v需求分析的方法v數據字典.v需求分析就是分析用戶的需要與要求需求分析就是分析用戶的需要與要求需求分析是設計數據庫的起點需求分析的結果是否準確地反映了用戶的實際要求，將直接影響到后面各個階段的設計，并影響到設計結果是否合理和實用.需求分析的任務需求分析的任務v 通過詳細調查現實世界要處理的對象（組織、部門、企業等），充分了

4、解原系統（手工系統或計算機系統）工作概況，明確用戶的各種需求。v 在此基礎上確定新系統的功能。新系統必須充分考慮今后可能的擴充和改變，不能僅僅按當前應用需求來設計數據庫。.需求分析的重點需求分析的重點v需求分析的重點是調查、收集與分析用戶在數據管理中的信息要求、處理要求、安全性與完整性要求。v 信息要求信息要求用戶需要從數據庫中獲得信息的內容與性質由用戶的信息要求可以導出數據要求，即在數據庫中需要存儲哪些數據。.v處理要求處理要求對處理功能的要求對處理的響應時間的要求對處理方式的要求(批處理 / 聯機處理)v新系統的功能必須能夠滿足用戶的信息要求、處理要求、安全性與完整性要求。.需求分析的難點

5、需求分析的難點v確定用戶最終需求的難點用戶缺少計算機知識，開始時無法確定計算機究竟能為自己做什么，不能做什么，因此無法一下子準確地表達自己的需求，他們所提出的需求往往不斷地變化。設計人員缺少用戶的專業知識，不易理解用戶的真正需求，甚至誤解用戶的需求。新的硬件、軟件技術的出現也會使用戶需求發生變化。.需求分析的方法需求分析的方法v調查清楚用戶的實際需求并進行初步分析v 與用戶達成共識v 進一步分析與表達這些需求.數據字典數據字典一、數據字典的用途一、數據字典的用途v數據字典是各類數據描述的集合v數據字典是進行詳細的數據收集和數據分析所獲得的主要結果v數據字典在數據庫設計中占有很重要的地位.v數據

6、字典的內容數據字典的內容數據項數據結構數據流數據存儲處理過程v 數據項數據項是數據的最小組成單位v 若干個數據項可以組成一個數據結構v 數據字典通過對數據項和數據結構的定義來描述數據流、數據存儲的邏輯內容。. 數據項數據項v數據項是不可再分的數據單位v 對數據項的描述數據項描述數據項名，數據項含義說明， 別名，數據類型，長度，取值范圍，取值含義，與其他數據項的邏輯關系取值范圍、與其他數據項的邏輯關系定義了數據的完整性約束條件. 數據結構數據結構v數據結構反映了數據之間的組合關系。v 一個數據結構可以由若干個數據項組成，也可以由若干個數據結構組成，或由若干個數據項和數據結構混合組成。v 對數據結

7、構的描述數據結構描述數據結構名，含義說明， 組成:數據項或數據結構. 數據流數據流v 數據流是數據結構在系統內傳輸的路徑。v 對數據流的描述數據流描述數據流名，說明，數據流來源， 數據流去向，組成:數據結構， 平均流量，高峰期流量數據流來源是說明該數據流來自哪個過程數據流去向是說明該數據流將到哪個過程去平均流量是指在單位時間（每天、每周、每月等）里的傳輸次數高峰期流量則是指在高峰時期的數據流量. 數據存儲數據存儲v數據存儲是數據結構停留或保存的地方，也是數據流的來源和去向之一。v對數據存儲的描述數據存儲描述數據存儲名，說明，編號， 流入的數據流 ，流出的數據流 ， 組成:數據結構，數據量，存取

8、方式流入的數據流：指出數據來源流出的數據流：指出數據去向數據量：每次存取多少數據，每天（或每小時、每周等）存取幾次等信息存取方法：批處理 / 聯機處理；檢索 / 更新；順序檢索 / 隨機檢索. 處理過程處理過程v處理過程的具體處理邏輯一般用判定表或判定樹來描述。數據字典中只需要描述處理過程的說明性信息v處理過程說明性信息的描述處理過程描述處理過程名，說明， 輸入:數據流，輸出:數據流， 處理:簡要說明.簡要說明簡要說明：主要說明該處理過程的功能及處理要求v功能功能：該處理過程用來做什么v處理要求處理要求：處理頻度要求（如單位時間里處理多少事務，多少數據量）；響應時間要求等v處理要求是后面物理設

9、計的輸入及性能評價的標準.概念結構設計概念結構設計v什么是概念結構設計什么是概念結構設計需求分析階段描述的用戶應用需求是現實世界的具體需求將需求分析得到的用戶需求抽象為信息結構即概念模型的過程就是概念結構設計概念結構是各種數據模型的共同基礎，它比數據模型更獨立于機器、更抽象，從而更加穩定。概念結構設計是整個數據庫設計的關鍵.現實世界現實世界機器世界機器世界信息世界信息世界需求分析需求分析概念結構設計概念結構設計.v設計概念結構的四類方法設計概念結構的四類方法自頂向下自頂向下v 首先定義全局概念結構的框架，然后逐步細化自底向上自底向上v 首先定義各局部應用的概念結構，然后將它們集成起來，得到全局

10、概念結構. 自頂向下策略自頂向下策略. 自底向上策略自底向上策略 .逐步擴張逐步擴張v 首先定義最重要的核心概念結構，然后向外擴充，以滾雪球的方式逐步生成其他概念結構，直至總體概念結構混合策略混合策略v 將自頂向下和自底向上相結合，用自頂向下策略設計一個全局概念結構的框架，以它為骨架集成由自底向上策略中設計的各局部概念結構。.逐步擴張逐步擴張.v常用策略常用策略自頂向下地進行需求分析自底向上地設計概念結構v自底向上設計概念結構的步驟自底向上設計概念結構的步驟第1步：抽象數據并設計局部視圖第2步：集成局部視圖，得到全局概念結構.局部視圖設計局部視圖設計設計分E-R圖的步驟:選擇局部應用逐一設計分

11、E-R圖. 選擇局部應用選擇局部應用v需求分析階段，已用多層數據流圖和數據字典描述了整個系統。v設計分E-R圖首先需要根據系統的具體情況，在多層的數據流圖中選擇選擇一個適當層次的數據適當層次的數據流圖流圖，讓這組圖中每一部分對應一個局部應用，然后以這一層次的數據流圖為出發點，設計分E-R圖。 .v通常以中層數據流圖作為設計分通常以中層數據流圖作為設計分E-R圖的圖的依據。依據。原因：高層數據流圖只能反映系統的概貌中層數據流圖能較好地反映系統中各局部應用的子系統組成低層數據流圖過細.例：例：由于學籍管理、課程管理等都不太復雜，因此可以它們入手設計學生管理子系統的分E-R圖。如果局部應用比較復雜，

12、則可以從更下層的數據流圖入手。. 逐一設計分逐一設計分E-R圖圖v任務任務標定局部應用中的實體、屬性、碼，實體間的聯系v將各局部應用涉及的數據分別從數據字典中抽取出來，參照數據流圖，標定各局部應用中的實體、實體的屬性、標識實體的碼，確定實體之間的聯系及其類型（1:1，1:n，m:n）.v如何抽象實體和屬性如何抽象實體和屬性實體實體：現實世界中一組具有某些共同特性和行為的對象就可以抽象為一個實體。對象和實體之間是“is member of的關系。 例：在學校環境中，可把張三、李四等對象抽象為學生實體。.屬性屬性：對象類型的組成成分可以抽象為實體的屬性。組成成分與對象類型之間是“is part o

13、f的關系。例：學號、姓名、專業、年級等可以抽象為學生實體的屬性。其中學號為標識學生實體的碼。.v如何區分實體和屬性如何區分實體和屬性實體與屬性是相對而言的。實體與屬性是相對而言的。同一事物，在一種應用環境中作為“屬性”，在另一種應用環境中就必須作為“實體”。例例：學校中的系，在某種應用環境中，它只是作為“學生”實體的一個屬性，表明一個學生屬于哪個系；而在另一種環境中，由于需要考慮一個系的系主任、教師人數、學生人數、辦公地點等，這時它就需要作為實體了。.一般原則一般原則v屬性不能再具有需要描述的性質。即屬性必須是不可分的數據項，不能再由另一些屬性組成。v屬性不能與其他實體具有聯系。聯系只發生在實

14、體之間。符合上述兩條特性的事物一般作為屬性對待。為了簡化E-R圖的處置，現實世界中的事物凡能夠作為屬性對待的，應盡量作為屬性凡能夠作為屬性對待的，應盡量作為屬性。.v設計分設計分E-R圖的步驟圖的步驟（1）以數據字典為出發點定義）以數據字典為出發點定義E-R圖圖。v 數據字典中的“數據結構”、“數據流”和“數據存儲”等已是若干屬性的有意義的聚合（2）按上面給出的準則進行必要的調整）按上面給出的準則進行必要的調整。.視圖的集成視圖的集成 各個局部視圖即分E-R圖建立好后，還需要對它們進行合并，集成為一個整體的數據概念結構即總E-R圖。.v視圖集成的兩種方式視圖集成的兩種方式一次集成一次集成v一次

15、集成多個分E-R圖v通常用于局部視圖比較簡單時逐步累積式逐步累積式v首先集成兩個局部視圖（通常是比較關鍵的兩個局部視圖）v以后每次將一個新的局部視圖集成進來.v集成局部集成局部E-R圖的步驟圖的步驟1. 合并2. 修改與重構.一、合并分一、合并分E-R圖，生成初步圖，生成初步E-R圖圖v各分圖存在沖突各分圖存在沖突各個局部應用所面向的問題不同由不同的設計人員進行設計各個分E-R圖之間必定會存在許多不一致的地方合并分E-R圖的主要工作與關鍵所在：合理消除各分E-R圖的沖突.v沖突的種類沖突的種類屬性沖突命名沖突結構沖突. 屬性沖突屬性沖突v兩類屬性沖突兩類屬性沖突屬性域沖突：屬性值的類型、取值范

16、圍或取值集合不同。屬性取值單位沖突。v屬性沖突的解決方法屬性沖突的解決方法通常用討論、協商等行政手段加以解決. 命名沖突命名沖突v兩類命名沖突同名異義同名異義：不同意義的對象在不同的局部應用中具有相同的名字 例，局部應用A中將教室稱為房間 局部應用B中將學生宿舍稱為房間異名同義（一義多名）異名同義（一義多名）：同一意義的對象在不同的局部應用中具有不同的名字 例，有的部門把教科書稱為課本 有的部門則把教科書稱為教材.v命名沖突可能發生在屬性級、實體級、聯系級上。其中屬性的命名沖突屬性的命名沖突更為常見。v命名沖突的解決方法命名沖突的解決方法通過討論、協商等行政手段加以解決. 結構沖突結構沖突v三

17、類結構沖突三類結構沖突同一對象在不同應用中具有不同的抽象同一對象在不同應用中具有不同的抽象 例，“課程”在某一局部應用中被當作實體 在另一局部應用中則被當作屬性v解決方法解決方法：通常是把屬性變換為實體或把實體變換為屬性，使同一對象具有相同的抽象。變換時要遵循兩個準則。.同一實體在不同局部視圖中所包含的屬性不完全相同，或者屬性的排列次序不完全相同。v產生原因產生原因：不同的局部應用關心的是該實體的不同側面。v解決方法解決方法：使該實體的屬性取各分E-R圖中屬性的并集，再適當設計屬性的次序。.學生學生學號學號 姓名姓名性別性別平均成績平均成績(a)在局部應用在局部應用A中中.學生學生學號學號 姓

18、名姓名出生日期出生日期年級年級(b)在局部應用在局部應用B中中所在系所在系 .學生學生學號學號 姓名姓名 政治面貌政治面貌 (c)在局部應用在局部應用C中中.學生學生 政治政治面貌面貌 學號學號出生出生日期日期年級年級(d)合并后合并后所在系所在系 平均平均成績成績姓名姓名性別性別.實體之間的聯系在不同局部視圖中呈現不同的類型例1， 實體E1與E2在局部應用A中是多對多聯系，而在局部應用B中是一對多聯系例2， 在局部應用X中E1與E2發生聯系，而在局部應用Y中E1、E2、E3三者之間有聯系。v解決方法：根據應用語義對實體聯系的類型進行綜合或調整。.二、修改與重構二、修改與重構v基本任務基本任務

19、消除不必要的冗余，設計生成基本E-R圖合并合并初步初步E-R圖圖分分E-R圖圖可能存在冗余的數據可能存在冗余的數據和冗余的實體間聯系和冗余的實體間聯系基本基本E-R圖圖消除不必要的冗余消除不必要的冗余.1冗余2消除冗余的方法.1冗余冗余v冗余的數據冗余的數據是指可由基本數據導出的數據，冗余的聯系冗余的聯系是指可由其他聯系導出的聯系。 v冗余數據和冗余聯系容易破壞數據庫的完整性，給數據庫維護增加困難v并不是所有的冗余數據與冗余聯系都必須加以消除，有時為了提高某些應用的效率，不得不以冗余信息作為代價。 .v設計數據庫概念結構時，哪些冗余信息必須消除，哪些冗余信息允許存在，需要根據用戶的整體需求來確

20、定。v消除不必要的冗余后的初步E-R圖稱為基本基本E-R圖。圖。.2消除冗余的方法消除冗余的方法v分析方法分析方法以數據字典和數據流圖為依據，根據數據字典中關于數據項之間邏輯關系的說明來消除冗余。.如果是為了提高效率，人為地保留了一些冗余數據，則應把數據字典數據字典中數據關聯的說明作為完整性約束條件完整性約束條件。一種更好的方法是把冗余數據冗余數據定義在視圖視圖中v規范化理論規范化理論函數依賴的概念提供了消除冗余聯系的形式化工具。.三、驗證整體概念結構三、驗證整體概念結構v視圖集成后形成一個整體的數據庫概念結構，對該整對該整體概念結構還必須進行進一步驗證體概念結構還必須進行進一步驗證，確保它能

21、夠滿足下列條件：整體概念結構內部必須具有一致性具有一致性，不存在互相矛盾的表達。整體概念結構能準確地反映原來的每個視圖結構準確地反映原來的每個視圖結構，包括屬性、實體及實體間的聯系。整體概念結構能滿足需要分析滿足需要分析階段所確定的所有要求。.v整體概念結構最終還應該提交給用戶提交給用戶，征求用戶和有關人員的意見，進行評審、修改和優化，然后把它確定下來，作為數據庫的概念結構，作為進一步設計數據庫的依據。.概念結構設計小結概念結構設計小結v什么是概念結構設計什么是概念結構設計現實世界現實世界機器世界機器世界信息世界信息世界需求分析需求分析概念結構設計概念結構設計.v概念結構設計的步驟概念結構設計

22、的步驟抽象數據并設計局部視圖集成局部視圖，得到全局概念結構驗證整體概念結構.v數據抽象數據抽象分類聚集概括.v設計局部視圖設計局部視圖 選擇局部應用選擇局部應用 逐一設計分逐一設計分E-R圖圖v標定局部應用中的實體、屬性、碼，實體間的聯系v用E-R圖描述出來.v集成局部視圖集成局部視圖1.合并分E-R圖，生成初步E-R圖v消除沖突屬性沖突命名沖突結構沖突2. 修改與重構v消除不必要的冗余，設計生成基本E-R圖分析方法規范化理論.邏輯結構設計邏輯結構設計v邏輯結構設計的任務邏輯結構設計的任務概念結構是各種數據模型的共同基礎為了能夠用某一DBMS實現用戶需求，還必須將概念結構進一步轉化為相應的數據

23、模型，這正是數據庫邏輯結構設計所要完成的任務。.v邏輯結構設計的步驟邏輯結構設計的步驟將概念結構轉化為一般的關系、網狀、層次模型將轉化來的關系、網狀、層次模型向特定DBMS支持下的數據模型轉換對數據模型進行優化. 邏輯結構設計邏輯結構設計轉化為轉化為一般數一般數據模型據模型轉化為特轉化為特定定DBMS支持下的支持下的據模型據模型 優化模優化模型型概念結概念結構設計構設計數據庫數據庫物理設計物理設計基本基本E-R圖圖轉換規轉換規則則特定特定DBMS的的特點與限特點與限制制優化方優化方法如規法如規范化理范化理論論邏輯邏輯模型模型.E-R圖向關系模型的轉換圖向關系模型的轉換v轉換內容v轉換原則.v轉

24、換內容轉換內容E-R圖由實體、實體的屬性和實體之間的聯系三個要素組成關系模型的邏輯結構是一組關系模式的集合一組關系模式的集合將E-R圖轉換為關系模型：將實體、實體的屬性和實體之間的聯系轉化為關系模式關系模式。.v轉換原則轉換原則 一個實體型轉換為一個關系模式。一個實體型轉換為一個關系模式。：實體型的屬性：實體型的屬性：實體型的碼：實體型的碼例，學生實體可以轉換為如下關系模式：學生（學號，姓名，出生日期，所在系， 年級，平均成績） 性別、宿舍、班級、檔案材料、教師、課程、教室、教科書都分別轉換為一個關系模式。. 學生學生 學號學號出生出生日期日期年級年級所在系所在系 平均平均成績成績姓名姓名.

25、一個一個m:n聯系轉換為一個關系模式。聯系轉換為一個關系模式。：與該聯系相連的各實體的碼以及聯系本身的屬性：各實體碼的組合例，“選修”聯系是一個m:n聯系，可以將它轉換為如下關系模式，其中學號與課程號為關系的組合碼：選修（學號，課程號，成績）. 一個一個1:n聯系可以轉換為一個獨立的關系模聯系可以轉換為一個獨立的關系模式，也可以與式，也可以與n端對應的關系模式合并。端對應的關系模式合并。1) 轉換為一個獨立的關系模式轉換為一個獨立的關系模式：與該聯系相連的各實體的碼以及聯系本身的屬性：n端實體的碼.2) 與與n端對應的關系模式合并端對應的關系模式合并：在n端關系中加入1端關系的碼和聯系本身的屬

26、性：不變可以減少系統中的關系個數，一般情況下更傾向于采用這種方法.例，例，“組成組成”聯系為聯系為1:n聯系。聯系。將其轉換為關系模式的兩種方法： 1)使其成為一個獨立的關系模式：使其成為一個獨立的關系模式： 組成（學號，班級號） 2)將其學生關系模式合并：將其學生關系模式合并：學生（學號，姓名，出生日期，所在系， 年級，班級號班級號，平均成績）. 一個一個1:1聯系可以轉換為一個獨立的關系模式，聯系可以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。也可以與任意一端對應的關系模式合并。1) 轉換為一個獨立的關系模式轉換為一個獨立的關系模式：與該聯系相連的各實體的碼以及聯系本身的

27、屬性：每個實體的碼均是該關系的候選碼.2) 與某一端對應的關系模式合并與某一端對應的關系模式合并：加入對應關系的碼和聯系本身的屬性：不變.例，例，“管理管理”聯系為聯系為1:1聯系聯系，可以有三種轉換方法：（1）轉換為一個獨立的關系模式）轉換為一個獨立的關系模式： 管理（職工號，班級號） 或管理（職工號，班級號）（2）“管理管理”聯系與班級關系模式合并聯系與班級關系模式合并，則只需在班級關系中加入教師關系的碼，即職工號： 班級：（班級號，學生人數，職工號職工號）（3）“管理管理”聯系與教師關系模式合并聯系與教師關系模式合并，則只需在教師關系中加入班級關系的碼，即班級號：教師：（職工號，姓名，性

28、別，職稱，班級號班級號， 是否為優秀班主任）.注意：注意：u從理論上講，1:1聯系可以與任意一端對應的關系模式合并。u但在一些情況下，與不同的關系模式合并效率會大不一樣。因此究竟應該與哪端的關系模式合并需要依應用的具體情況而定。u由于連接操作是最費時的操作，所以一般應以盡量減少連接操作為目標。 例如，如果經常要查詢某個班級的班主任姓名，則將管理聯系與教師關系合并更好些。. 三個或三個以上實體間的一個多元聯系轉換為三個或三個以上實體間的一個多元聯系轉換為一個關系模式。一個關系模式。：與該多元聯系相連的各實體的碼以及聯系本身的屬性：各實體碼的組合例，“講授”聯系是一個三元聯系，可以將它轉換為如下關

29、系模式，其中課程號、職工號和書號為關系的組合碼：講授（課程號，職工號，書號）. 同一實體集的實體間的聯系，即自聯系，也可同一實體集的實體間的聯系，即自聯系，也可按上述按上述1:1、1:n和和m:n三種情況分別處理。三種情況分別處理。例，如果教師實體集內部存在領導與被領導的1:n自聯系，我們可以將該聯系與教師實體合并，這時主碼職工號將多次出現，但作用不同，可用不同的屬性名加以區分：教師：職工號，姓名，性別，職稱，系主任系主任. 具有相同碼的關系模式可合并。具有相同碼的關系模式可合并。目的：目的：減少系統中的關系個數。合并方法合并方法：將其中一個關系模式的全部屬性加入到另一個關系模式中，然后去掉其

30、中的同義屬性（可能同名也可能不同名），并適當調整屬性的次序。.例，例，“擁有”關系模式：擁有（學號，性別）與學生關系模式： 學生（學號，姓名，出生日期，所在系，年級， 班級號，平均成績）都以學號為碼，可以將它們合并為一個關系模式：學生（學號，姓名，性別性別，出生日期，所在系， 年級，班級號，平均成績）.向特定向特定DBMS規定的模型進行轉換規定的模型進行轉換v一般的數據模型還需要向特定DBMS規定的模型進行轉換。v轉換的主要依據是所選用的DBMS的功能及限制。沒有通用規則。v對于關系模型來說，這種轉換通常都比較簡單。.數據模型的優化數據模型的優化v數據庫邏輯設計的結果不是唯一的。v得到初步數據

31、模型后，還應該適當地修改、調整數據模型的結構，以進一步提高數據庫應用系統的性能，這就是數據模型的優化。v關系數據模型的優化通常以規范化理論為指導。.v優化數據模型的方法優化數據模型的方法 確定數據依賴確定數據依賴按需求分析階段所得到的語義，分別寫出每個關系模式內部各屬性之間的數據依賴以及不同關系模式屬性之間數據依賴。. 對于各個關系模式之間的數據依賴進行極小化處對于各個關系模式之間的數據依賴進行極小化處理，消除冗余的聯系。理，消除冗余的聯系。. 按照數據依賴的理論對關系模式逐一進行分按照數據依賴的理論對關系模式逐一進行分析，考查是否存在部分函數依賴、傳遞函數析，考查是否存在部分函數依賴、傳遞函

32、數依賴、多值依賴等，確定各關系模式分別屬依賴、多值依賴等，確定各關系模式分別屬于第幾范式。于第幾范式。 例如經過分析可知，課程關系模式屬于BC范式。. 按照需求分析階段得到的各種應用對數據處理的要求，分析對于這樣的應用環境這些模式是否合適，確定是否要對它們進行合并或分解。. 按照需求分析階段得到的各種應用對數據處按照需求分析階段得到的各種應用對數據處理的要求，對關系模式進行必要的分解或合理的要求，對關系模式進行必要的分解或合并，以提高數據操作的效率和存儲空間的利并，以提高數據操作的效率和存儲空間的利用率用率常用分解方法v水平分解v垂直分解.設計用戶子模式設計用戶子模式v定義數據庫模式主要是從系

33、統的時間效率、空間效時間效率、空間效率、易維護率、易維護等角度出發。v定義用戶外模式時應該更注重考慮用戶的習慣與方便。包括三個方面： .(1) 使用更符合用戶習慣的別名使用更符合用戶習慣的別名合并各分E-R圖曾做了消除命名沖突的工作，以使數據庫系統中同一關系和屬性具有唯一的名字。這在設計數據庫整體結構時是非常必要的。但對于某些局部應用，由于改用了不符合用戶習慣的屬性名，可能會使他們感到不方便，.因此在設計用戶的子模式時可以重新定義某些屬性名，使其與用戶習慣一致。當然，為了應用的規范化，我們也不應該一味地遷就用戶。例例：負責學籍管理的用戶習慣于稱教師模式的職工號為教師編號。因此可以定義視圖，在視

34、圖中職工號重定義為教師編號. (2) 針對不同級別的用戶定義不同的外模式，以滿足針對不同級別的用戶定義不同的外模式，以滿足系統對安全性的要求。系統對安全性的要求。.例：教師關系模式中包括職工號、姓名、性別、出生日期、婚姻狀況、學歷、學位、政治面貌、職稱、職務、工資、工齡、教學效果等屬性。 學籍管理應用只能查詢教師的職工號、姓名、性別、職稱數據； 課程管理應用只能查詢教師的職工號、姓名、性別、學歷、學位、職稱、教學效果數據； 教師管理應用則可以查詢教師的全部數據。.定義兩個外模式定義兩個外模式：教師_學籍管理(職工號，姓名，性別，職稱)教師_課程管理(工號，姓名，性別，學歷， 學位，職稱，教學效

35、果)授權學籍管理應用只能訪問教師_學籍管理視圖授權課程管理應用只能訪問教師_課程管理視圖授權教師管理應用能訪問教師表 這樣就可以防止用戶非法訪問本來不允許他們查詢的數據，保證了系統的安全性。.(3) 簡化用戶對系統的使用簡化用戶對系統的使用如果某些局部應用中經常要使用某些很復雜的查詢，為了方便用戶，可以將這些復雜查詢定義為視圖。.邏輯結構設計小結邏輯結構設計小結v任務任務將概念結構轉化為具體的數據模型v邏輯結構設計的步驟邏輯結構設計的步驟將概念結構轉化為一般的關系、網狀、層次模型將轉化來的關系、網狀、層次模型向特定DBMS支持下的數據模型轉換對數據模型進行優化設計用戶子模式.vE-R圖向關系模

36、型的轉換內容圖向關系模型的轉換內容將E-R圖轉換為關系模型：將實體、實體的屬性和實體之間的聯系轉化為關系模式。.vE-R圖向關系模型的轉換原則圖向關系模型的轉換原則 一個實體型轉換為一個關系模式。 一個m:n聯系轉換為一個關系模式。 一個1:n聯系可以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。 一個1:1聯系可以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。.vE-R圖向關系模型的轉換原則圖向關系模型的轉換原則 三個或三個以上實體間的一個多元聯系轉換為一個關系模式。 同一實體集的實體間的聯系，即自聯系，也可按上述1:1、1:n和m:n三種情況分別處理。 具有相同

37、碼的關系模式可合并。.v優化數據模型的方法優化數據模型的方法 確定數據依賴 對于各個關系模式之間的數據依賴進行極小化處理，消除冗余的聯系。 確定各關系模式分別屬于第幾范式。 分析對于應用環境這些模式是否合適，確定是否要對它們進行合并或分解。 對關系模式進行必要的分解或合并.v設計用戶子模式設計用戶子模式1. 使用更符合用戶習慣的別名2. 針對不同級別的用戶定義不同的外模式，以滿足系統對安全性的要求。3. 簡化用戶對系統的使用.6.5 數據庫的物理設計數據庫的物理設計v什么是數據庫的物理設計數據庫在物理設備上的存儲結構與存取方法稱為數據庫的物理結構，它依賴于給定的計算機系統。為一個給定的邏輯數據

38、模型選取一個最適合應用環境的物理結構的過程，就是數據庫的物理設計。.v數據庫物理設計的步驟確定數據庫的物理結構對物理結構進行評價，評價的重點是時間和空間效率如果評價結果滿足原設計要求則可進入到物理實施階段，否則，就需要重新設計或修改物理結構，有時甚至要返回邏輯設計階段修改數據模型。. 數據庫物理設計數據庫物理設計確定數確定數據庫的據庫的物理結物理結構構評價數據評價數據庫的物理庫的物理結構結構邏輯結邏輯結構設計構設計數據庫數據庫實施實施物理物理模型模型邏輯邏輯模型模型. 數據庫最終是要存儲在物理設備上的。 數據庫在物理設備上的存儲結構和存取方法稱為數據庫的物理結構，它依賴于給定的計算機系統。 為

39、一個給定的邏輯數據模型選取一個最適合應用環境的物理結構的過程，就是數據庫的物理設計。.v設計物理數據庫結構的準備工作設計物理數據庫結構的準備工作 1. 充分了解應用環境，詳細分析要運行的事務，以獲得選擇物理數據庫設計所需參數 2. 充分了解所用RDBMS的內部特征，特別是系統提供的存取方法和存儲結構.數據的物理結構設計通常分兩步走兩步走： 確定數據庫的物理結構 對物理結構進行評價，評價的重點是時間和空間效率.確定數據庫的物理結構確定數據庫的物理結構v確定數據的存儲結構v設計數據的存取路徑v確定數據的存放位置v確定系統配置.評價物理結構評價物理結構v評價內容評價內容對數據庫物理設計過程中產生的多種方案進行細致的評價，從中選擇一個較優的方案作為數據庫的物理結構.v評價方法評價方法定量估算各種方案v 存儲空間v 存取時間v 維護代價對估算結果進行權衡、比較，選擇出一個較優的合理的物理結構如果該結構不符合用戶需求，則需要修改設計.6.6 數據庫的實施數據庫的實施v數據庫實施的工作內容數據庫實施的工作內容用DDL定義數據庫結構組織數據入庫編制與調試應用程序數據庫試運行.數據庫實施數據庫實施定義數定義數據庫結據庫結構構數據數據裝載裝載 數據庫數據庫試運行試運行數據庫物數據庫物理設計理設計數據庫運數據庫運行和維護行和維護物理物理模型模型編制與編制與調試應調試應用程序用程序數據庫數據庫系統系