網絡數據庫管理與設計王建民信息科學與技術學院2012-3-19網絡數據庫管理與設計王建民-2-12:50第7章數據庫設計7.1數據庫設計概述7.2數據庫需求分析7.3數據庫結構設計7.4數據庫行為設計7.5數據庫實施7.6數據庫運行和維護-2-02:59第7章數據庫設計7.1數據庫設計概述-3-12:507.1數據庫設計概述目前數據庫的應用已非常廣泛，涉及各行各業。可以說一個國家數據庫建設的水平已成為衡量這個國家信息化程度的重要標志之一。通常將使用數據庫的各類信息系統都稱為數據庫應用系統。如各種管理信息系統、辦公自動化系統、電子政務系統、電子商務系統、地理信息系統等。-3-02:597.1數據庫設計概述目前數據庫的應用已非常-4-12:507.1數據庫設計概述數據庫設計的特點數據庫設計方法概述數據庫設計的基本步驟

-4-03:007.1數據庫設計概述-5-12:50數據庫設計面臨的主要問題同時具備數據庫與應用業務知識的人很少。應用業務的數據庫系統的目標是什么在一開始往往不能很明確。缺乏完善的設計工具和設計方法。用戶的要求往往并不是一開始就能完全說清楚。應用業務系統千差萬別，很難找到一種適合所有應用業務的工具和方法。-5-03:00數據庫設計面臨的主要問題同時具備數據庫與應用-6-12:50數據庫設計的特點數據庫設計數據量大且復雜是一項數據庫工程是一項軟件工程特點綜合性結構設計與行為設計相分離-6-03:00數據庫設計的特點數據庫設計-7-12:50數據庫設計的特點(Cont.)綜合性

涉及面廣，需包含計算機專業知識及業務系統專業知識；要解決技術及非技術兩方面的問題。靜態結構設計與動態行為設計是分離的

靜態結構設計是指數據庫的模式框架設計（包括語義結構（概念）、數據結構（邏輯）、存儲結構（物理））；動態行為設計是指應用程序設計（動作操縱：功能組織、流程控制）-7-03:00數據庫設計的特點(Cont.)綜合性-8-12:50數據庫設計方法新奧爾良（NewOrleans）方法

需求說明需求分析概念結構概念結構設計邏輯結構邏輯結構設計物理結構結構物理設計數據庫設計方法從本質上看仍然是手工設計方法，其基本思想是過程迭代和逐步求精。

-8-03:00數據庫設計方法新奧爾良（NewOrlean-9-12:50數據庫設計的基本步驟按照規范化設計的方法，同時考慮數據庫及其應用系統開發的全過程，分以下幾個階段1需求分析2結構設計：包括概念結構設計、邏輯結構設計、物理結構設計3行為設計：包括功能設計、事務設計、程序設計4數據庫實施：包括加載數據庫數據和調試應用程序5數據庫運行和維護-9-03:00數據庫設計的基本步驟按照規范化設計的方法，同-10-12:50數據庫設計的基本步驟(Cont.)數據庫設計的準備工作：選定參加設計的人員1.系統分析員、數據庫設計員自始至終參與數據庫設計2.用戶和數據庫管理員主要參加需求分析和數據庫的運行維護3.應用開發人員（程序員和操作員）在系統實施階段參與進來，負責編制程序和準備軟硬件環境-10-03:00數據庫設計的基本步驟(Cont.)數據庫設-11-12:507.2數據庫需求分析

分析用戶的要求；是數據庫設計的起點；其結果將直接影響到后面各階段的設計；并影響到最終的數據庫系統能否被合理地使用。

-11-03:007.2數據庫需求分析分析用戶的要求；-12-12:50需求分析的任務

信息需求。處理需求。安全性與完整性要求。數據存儲數據源數據輸出處理-12-03:00需求分析的任務信息需求。數據存儲數據源數-13-12:50需求分析的方法系統調查三方面內容：業務現狀信息資源外部要求調查方式：①檢查文檔 ②面談③觀察操作中的業務④研究和問卷調查

-13-03:00需求分析的方法系統調查三方面內容：-14-12:507.3數據庫結構設計

數據庫設計分為：數據庫結構設計和數據庫行為設計。結構設計包括設計數據庫的概念結構、邏輯結構和存儲結構。行為設計包括設計數據庫的功能組織和流程控制。

-14-03:007.3數據庫結構設計數據庫設計分為：數-15-12:50概念結構設計

著重信息結構的設計；是整個數據庫系統設計的關鍵；獨立于邏輯結構設計；獨立于DBMS。

-15-03:00概念結構設計著重信息結構的設計；-16-12:50概念結構設計的策略

自底向上。先定義局部應用的概念結構，然后按一定的規則把它們集成起來，從而得到全局概念模型。自頂向下：先定義全局概念模型，然后再逐步細化。由里向外：先定義最重要的核心結構，然后再逐步向外擴展。混合策略。將自頂向下和自底向上結合起來使用。

-16-03:00概念結構設計的策略自底向上。先定義局部應-17-12:50采用E-R模型方法的概念結構設計

設計局部E-R模型

E-R模型的設計內容包括確定局部E-R模型的范圍、定義實體、聯系以及它們的屬性。設計全局E-R模型將所有局部E-R圖集成為一個全局E-R圖，即全局E-R模型。優化全局E-R模型-17-03:00采用E-R模型方法的概念結構設計設計局部-18-12:50（1）設計局部E-R模型

概念結構是對現實世界的一種抽象。所謂抽象是對實際的人、物、事和概念進行人為處理，抽取所關心的共同特性，忽略非本質細節，并把這些特性用各種概念準確的加以描述。一般有三種抽象方法：分類概括聚集-18-03:00（1）設計局部E-R模型概念結構是對現實-19-12:50分類學生張三李四王五…classIsamumberof-19-03:00分類學生張三李四王五…classIsa-20-12:50概括學生本科生研究生超類子類Isasubsetof-20-03:00概括學生本科生研究生超類子類Isasu-21-12:50聚集學生…實體型屬性學號姓名性別Isapartof-21-03:00聚集學生…實體型屬性學號姓名性別Isa-22-12:50（2）設計全局E-R模型

將局部E-R圖集成為全局E-R圖；需消除各分E-R圖合并時產生的沖突；解決沖突是合并E-R圖的主要工作和關鍵所在。沖突主要有三類：屬性沖突：屬性域沖突、屬性取值單位沖突命名沖突：同名異義和異名同義

結構沖突：同一對象在不同應用中具有不同的抽象、同一實體在不同的局部E-R圖中所包含的屬性個數和屬性的排列次序不完全相同。

-22-03:00（2）設計全局E-R模型將局部E-R圖集-23-12:50（3）優化全局E-R模型

實體個數盡可能少；實體所包含的屬性盡可能少；實體間聯系無冗余。-23-03:00（3）優化全局E-R模型實體個數盡可能少-24-12:50局部ER圖nm產品產品號性能參數零件零件號價格組成零件個數nm材料材料號材料類型產品零件號規格使用使用量庫存量-24-03:00局部ER圖nm產品產品號性能參數零件零件號-25-12:50合并示例nnm產品產品號性能參數零件零件號規格組成零件個數價格使用使用量材料號材料類型庫存量材料-25-03:00合并示例nnm產品產品號性能參數零件零件號-26-12:50

邏輯結構設計

步驟：將概念模型轉換為某種組織層數據模型；對數據模型進行優化。-26-03:00邏輯結構設計步驟：-27-12:50E-R圖向關系模型的轉換轉換內容1)將實體型和實體間的聯系轉換為關系模式2)確定這些關系模式的屬性和碼-27-03:00E-R圖向關系模型的轉換轉換內容-28-12:50實體的轉換原則實體的轉換原則一個實體轉換為一個關系模式實體的名稱對應關系模式的名稱實體的屬性對應關系模式的屬性實體的候選碼對應關系模式的候選碼-28-03:00實體的轉換原則實體的轉換原則-29-12:50實體的轉換原則(Cont.)例：轉換為關系模式：學生（學號、姓名、性別、年齡）學生學號年齡性別姓名-29-03:00實體的轉換原則(Cont.)例：學生學號年-30-12:50聯系的轉換原則(1)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。轉換為一個獨立的關系模式：相連實體的碼、聯系的屬性——〉新關系的屬性，每個實體的碼均是該關系的候選碼。

與某一端實體對應的關系模式合并：需在該關系模式的屬性中加入另一實體的碼和聯系的屬性。

-30-03:00聯系的轉換原則(1)一個1:1聯系可以轉換-31-12:50聯系的轉換原則(Cont.)例如：工號車間號對實體的轉換：車間主任（工號,…….）車間（車間號,……）對聯系的轉換：獨立的新關系：管理(工號,車間號)合并到其中的一個關系中：車間主任(工號,……,車間號）或：車間(車間號,……,工號）車間主任工號-31-03:00聯系的轉換原則(Cont.)例如：工號車間-32-12:50聯系的轉換原則(Cont.)(2)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。

轉換為一個獨立的關系模式：相連實體的碼、聯系的屬性——〉新關系的屬性，n端實體的碼——〉新關系的碼。與n端對應的關系模式合并在n端的實體表中增加1端實體的候選碼。-32-03:00聯系的轉換原則(Cont.)(2)一個1:-33-12:50聯系的轉換原則(Cont.)例如：車間號職工號對實體的轉換：車間（車間號,…）車間成員（職工號,...）對聯系的轉換：獨立的新關系模式：職工--車間（職工號,車間號）合并到n端實體關系中：車間成員(職工號,……,車間號）可否在n端的實體表中增加1端實體的候選碼？-33-03:00聯系的轉換原則(Cont.)例如：車間號職-34-12:50聯系的轉換原則(Cont.)(3)一個m:n聯系轉換為一個關系模式。相連實體的碼、聯系的屬性—>屬性新關系的碼是各實體碼的組合。選修（學號，課程號，成績）課程選修學生mnm:n聯系學號課程號成績-34-03:00聯系的轉換原則(Cont.)(3)一個m-35-12:50聯系的轉換原則(Cont.)(4)三個或三個以上實體間的多元聯系轉換新關系模式。相連實體的碼、聯系的屬性—>屬性新關系的碼是各實體碼的組合。工程供應零件表（供應者號，零件號，工程號，供應數量）

-35-03:00聯系的轉換原則(Cont.)(4)三個或三-36-12:50數據模型的優化得到初步數據模型后，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關系數據模型的優化通常以規范化理論為指導-36-03:00數據模型的優化得到初步數據模型后，還應該適-37-12:50數據模型的優化的方法確定數據依賴關系模式內部各屬性之間的數據依賴不同關系模式屬性之間數據依賴消除冗余的聯系確定所屬范式按照數據處理的要求，確定是否合并或分解。注意：并不是規范化程度越高的關系就越優，一般說來，第三范式就足夠了

-37-03:00數據模型的優化的方法確定數據依賴-38-12:50常用分解方法通過對關系模式進行必要的分解，提高數據操作的效率和存儲空間的利用率。常用分解方法水平分解垂直分解-38-03:00常用分解方法通過對關系模式進行必要的分解，-39-12:50常用分解方法(Cont.)水平分解什么是水平分解把(基本)關系的元組分為若干子集合，定義每個子集合為一個子關系，以提高系統的效率水平分解的適用范圍滿足“80/20原則”的應用并發事務經常存取不相交的數據-39-03:00常用分解方法(Cont.)水平分解-40-12:50常用分解方法(Cont.)垂直分解什么是垂直分解把關系模式R的屬性分解為若干子集合，形成若干子關系模式垂直分解的適用范圍取決于分解后R上的所有事務的總效率是否得到了提高-40-03:00常用分解方法(Cont.)垂直分解-41-12:50設計用戶子模式定義用戶子（外模式）時應該注重的問題

(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View，以滿足系統對安全性的要求。

(3)簡化用戶對系統的使用-41-03:00設計用戶子模式定義用戶子（外模式）時應該注-42-12:50設計用戶子模式(Cont.)例：產品（產品號，產品名，規格，單價，生產車間，生產負責人，產品成本，產品合格率，質量等級）可以在產品關系上建立兩個視圖：產品1（產品號，產品名，規格，單價）產品2（產品號，產品名，規格，單價，車間，生產負責人）可以防止用戶非法訪問不允許他們查詢的數據，保證系統的安全性顧客視圖中只包含允許顧客查詢的屬性銷售部門視圖中只包含允許銷售部門查詢的屬性生產領導部門則可以查詢全部產品數據為一般顧客建立的視圖為產品銷售部門建立的視圖-42-03:00設計用戶子模式(Cont.)例：產品（產品-43-12:50物理結構設計

對已確定的邏輯數據結構，利用DBMS提供的方法、技術，以較優的存儲結構、數據存取路徑、合理的數據存儲位置以及存儲分配，設計出一個高效的、可實現的物理數據庫結構。數據庫的物理設計通常分為兩步：確定數據庫的物理結構；對物理結構進行時間和空間效率的評價。-43-03:00物理結構設計對已確定的邏輯數據結構，利用-44-12:50物理結構設計的內容和方法

對于數據查詢，需要得到如下信息：查詢所涉及的關系；查詢條件所涉及的屬性；連接條件所涉及的屬性；查詢列表中涉及的屬性。對于更新數據的事務，需要得到如下信息：更新所涉及的關系；每個關系上的更新條件所涉及的屬性；更新操作所涉及的屬性。

-44-03:00物理結構設計的內容和方法對于數據查詢，需-45-12:50確定存取方法

一般用戶可以通過建立索引的方法來加快數據的查詢效率。建立索引的一般原則為：在經常作為查詢條件的屬性上建立索引。在經常作為連接條件的屬性上建立索引。在經常作為分組依據列的屬性上建立索引。對經常進行連接操作的表可以建立索引。一個表可以建立多個索引，但只能建立一個聚簇索引。

-45-03:00確定存取方法一般用戶可以通過建立索引的方-46-12:50確定存儲結構一般的存儲方式有：順序存儲散列存儲聚簇存儲一般情況下系統都會為數據選擇一種最合適的存儲方式。

-46-03:00確定存儲結構一般的存儲方式有：-47-12:50物理結構設計的評價

評價物理結構設計的方法完全依賴于具體的DBMS，主要考慮的是操作開銷，即為使用戶獲得及時、準確的數據所需的開銷和計算機的資源的開銷。具體可分為如下幾類：查詢和響應時間更新事務的開銷生成報告的開銷主存儲空間的開銷輔助存儲空間的開銷-47-03:00物理結構設計的評價評價物理結構設計的方法-48-12:508.4數據庫行為設計

功能分析功能設計事務設計應用程序設計與實現-48-03:008.4數據庫行為設計功能分析-49-12:50功能分析在進行需求分析時，實際上進行了兩項工作，一項是“數據流”的調查分析，另一項是“事務處理”過程的調查分析。數據流的調查分析為數據庫的信息結構提供了最原始的依據，事務處理的調查分析是行為設計的基礎。

-49-03:00功能分析在進行需求分析時，實際上進行了兩項-50-12:50行為特性分析指出對數據庫所要進行的各種處理；指出對每個實體所進行的操作（增、刪、改、查）；給出每個操作的語義，包括結構約束和操作約束；給出每個操作（針對某一對象）的頻率；給出每個操作（針對某一應用）的響應時間；給出該系統的總目標。-50-03:00行為特性分析指出對數據庫所要進行的各種處理-51-12:50功能設計

¨¨目標功能2功能n功能1功能22功能23功能21-51-03:00功能設計¨¨目標功能2功能n功能1功能2-52-12:50例：“學籍管理”的功能結構圖

學籍管理錄取分班入學報到…錄入修改查詢修課管理-52-03:00例：“學籍管理”的功能結構圖學籍管理錄取-53-12:50事務設計

事務處理是計算機模擬人處理事務的過程，包括：輸入設計輸出設計功能設計等等-53-03:00事務設計事務處理是計算機模擬人處理事務的-54-12:50輸入設計

原始單據的設計格式制成輸入一覽表制作輸入數據描述文檔-54-03:00輸入設計原始單據的設計格式-55-12:50輸出設計用途。區分輸出結果是給客戶的還是用于內部或報送上級領導的。輸出設備的選擇。是僅僅顯示出來，還是要打印出來或需要永久保存。輸出量。輸出格式。-55-03:00輸出設計用途。區分輸出結果是給客戶的還是用-56-12:508.5數據庫的實施數據庫實施運行編好的應用程序，檢查數據庫設計及程序設計是否有問題。兩大任務數據庫數據加載調試和運行應用程序-56-03:008.5數據庫的實施數據庫實施-57-12:50數據庫數據加載數據加載任務：將現有業務系統的數據按數據庫設計的要求輸入到數據庫中。方式：輸入、導入。-57-03:00數據庫數據加載數據加載-58-12:50調試和運行應用程序數據庫的試運行測試應用程序的功能是否滿足設計要求。如不滿足，則應該對應用程序進行修改、調整，直至滿足要求。測試應用程序的性能是否滿足設計要求。如不滿足，則應該對應用程序進行修改、調整，或調整系統參數，直至滿足要求。-58-03:00調試和運行應用程序數據庫的試運行-59-12:508.6數據庫的運行和維護

數據庫投入運行標志著開發工作的基本完成和維護工作的開始，數據庫只要存在一天，就需要不斷地對它進行評價、調整和維護。在數據庫運行階段，對數據庫的經常性的維護工作主要由數據庫系統管理員完成，其主要工作包括：數據庫的備份和恢復數據庫的安全性和完整性控制監視、分析、調整數據庫性能數據庫的重組糾正錯誤、實現新的需求等但不是結束-59-03:008.6數據庫的運行和維護數據庫投入運行-60-12:50本章小結數據庫設計概述數據庫需求分析數據庫結構設計數據庫行為設計數據庫實施數據庫運行和維護功能設計、事務設計、應用程序設計加載數據和調試程序糾正錯誤、實現新的需求等DBA日常維護概念結構、邏輯結構、物理結構-60-03:00本章小結數據庫設計概述功能設計、事務設計、網絡數據庫管理與設計王建民信息科學與技術學院2012-3-19網絡數據庫管理與設計王建民-62-12:50第7章數據庫設計7.1數據庫設計概述7.2數據庫需求分析7.3數據庫結構設計7.4數據庫行為設計7.5數據庫實施7.6數據庫運行和維護-2-02:59第7章數據庫設計7.1數據庫設計概述-63-12:507.1數據庫設計概述目前數據庫的應用已非常廣泛，涉及各行各業。可以說一個國家數據庫建設的水平已成為衡量這個國家信息化程度的重要標志之一。通常將使用數據庫的各類信息系統都稱為數據庫應用系統。如各種管理信息系統、辦公自動化系統、電子政務系統、電子商務系統、地理信息系統等。-3-02:597.1數據庫設計概述目前數據庫的應用已非常-64-12:507.1數據庫設計概述數據庫設計的特點數據庫設計方法概述數據庫設計的基本步驟

-4-03:007.1數據庫設計概述-65-12:50數據庫設計面臨的主要問題同時具備數據庫與應用業務知識的人很少。應用業務的數據庫系統的目標是什么在一開始往往不能很明確。缺乏完善的設計工具和設計方法。用戶的要求往往并不是一開始就能完全說清楚。應用業務系統千差萬別，很難找到一種適合所有應用業務的工具和方法。-5-03:00數據庫設計面臨的主要問題同時具備數據庫與應用-66-12:50數據庫設計的特點數據庫設計數據量大且復雜是一項數據庫工程是一項軟件工程特點綜合性結構設計與行為設計相分離-6-03:00數據庫設計的特點數據庫設計-67-12:50數據庫設計的特點(Cont.)綜合性

涉及面廣，需包含計算機專業知識及業務系統專業知識；要解決技術及非技術兩方面的問題。靜態結構設計與動態行為設計是分離的

靜態結構設計是指數據庫的模式框架設計（包括語義結構（概念）、數據結構（邏輯）、存儲結構（物理））；動態行為設計是指應用程序設計（動作操縱：功能組織、流程控制）-7-03:00數據庫設計的特點(Cont.)綜合性-68-12:50數據庫設計方法新奧爾良（NewOrleans）方法

需求說明需求分析概念結構概念結構設計邏輯結構邏輯結構設計物理結構結構物理設計數據庫設計方法從本質上看仍然是手工設計方法，其基本思想是過程迭代和逐步求精。

-8-03:00數據庫設計方法新奧爾良（NewOrlean-69-12:50數據庫設計的基本步驟按照規范化設計的方法，同時考慮數據庫及其應用系統開發的全過程，分以下幾個階段1需求分析2結構設計：包括概念結構設計、邏輯結構設計、物理結構設計3行為設計：包括功能設計、事務設計、程序設計4數據庫實施：包括加載數據庫數據和調試應用程序5數據庫運行和維護-9-03:00數據庫設計的基本步驟按照規范化設計的方法，同-70-12:50數據庫設計的基本步驟(Cont.)數據庫設計的準備工作：選定參加設計的人員1.系統分析員、數據庫設計員自始至終參與數據庫設計2.用戶和數據庫管理員主要參加需求分析和數據庫的運行維護3.應用開發人員（程序員和操作員）在系統實施階段參與進來，負責編制程序和準備軟硬件環境-10-03:00數據庫設計的基本步驟(Cont.)數據庫設-71-12:507.2數據庫需求分析

分析用戶的要求；是數據庫設計的起點；其結果將直接影響到后面各階段的設計；并影響到最終的數據庫系統能否被合理地使用。

-11-03:007.2數據庫需求分析分析用戶的要求；-72-12:50需求分析的任務

信息需求。處理需求。安全性與完整性要求。數據存儲數據源數據輸出處理-12-03:00需求分析的任務信息需求。數據存儲數據源數-73-12:50需求分析的方法系統調查三方面內容：業務現狀信息資源外部要求調查方式：①檢查文檔 ②面談③觀察操作中的業務④研究和問卷調查

-13-03:00需求分析的方法系統調查三方面內容：-74-12:507.3數據庫結構設計

數據庫設計分為：數據庫結構設計和數據庫行為設計。結構設計包括設計數據庫的概念結構、邏輯結構和存儲結構。行為設計包括設計數據庫的功能組織和流程控制。

-14-03:007.3數據庫結構設計數據庫設計分為：數-75-12:50概念結構設計

著重信息結構的設計；是整個數據庫系統設計的關鍵；獨立于邏輯結構設計；獨立于DBMS。

-15-03:00概念結構設計著重信息結構的設計；-76-12:50概念結構設計的策略

自底向上。先定義局部應用的概念結構，然后按一定的規則把它們集成起來，從而得到全局概念模型。自頂向下：先定義全局概念模型，然后再逐步細化。由里向外：先定義最重要的核心結構，然后再逐步向外擴展。混合策略。將自頂向下和自底向上結合起來使用。

-16-03:00概念結構設計的策略自底向上。先定義局部應-77-12:50采用E-R模型方法的概念結構設計

設計局部E-R模型

E-R模型的設計內容包括確定局部E-R模型的范圍、定義實體、聯系以及它們的屬性。設計全局E-R模型將所有局部E-R圖集成為一個全局E-R圖，即全局E-R模型。優化全局E-R模型-17-03:00采用E-R模型方法的概念結構設計設計局部-78-12:50（1）設計局部E-R模型

概念結構是對現實世界的一種抽象。所謂抽象是對實際的人、物、事和概念進行人為處理，抽取所關心的共同特性，忽略非本質細節，并把這些特性用各種概念準確的加以描述。一般有三種抽象方法：分類概括聚集-18-03:00（1）設計局部E-R模型概念結構是對現實-79-12:50分類學生張三李四王五…classIsamumberof-19-03:00分類學生張三李四王五…classIsa-80-12:50概括學生本科生研究生超類子類Isasubsetof-20-03:00概括學生本科生研究生超類子類Isasu-81-12:50聚集學生…實體型屬性學號姓名性別Isapartof-21-03:00聚集學生…實體型屬性學號姓名性別Isa-82-12:50（2）設計全局E-R模型

將局部E-R圖集成為全局E-R圖；需消除各分E-R圖合并時產生的沖突；解決沖突是合并E-R圖的主要工作和關鍵所在。沖突主要有三類：屬性沖突：屬性域沖突、屬性取值單位沖突命名沖突：同名異義和異名同義

結構沖突：同一對象在不同應用中具有不同的抽象、同一實體在不同的局部E-R圖中所包含的屬性個數和屬性的排列次序不完全相同。

-22-03:00（2）設計全局E-R模型將局部E-R圖集-83-12:50（3）優化全局E-R模型

實體個數盡可能少；實體所包含的屬性盡可能少；實體間聯系無冗余。-23-03:00（3）優化全局E-R模型實體個數盡可能少-84-12:50局部ER圖nm產品產品號性能參數零件零件號價格組成零件個數nm材料材料號材料類型產品零件號規格使用使用量庫存量-24-03:00局部ER圖nm產品產品號性能參數零件零件號-85-12:50合并示例nnm產品產品號性能參數零件零件號規格組成零件個數價格使用使用量材料號材料類型庫存量材料-25-03:00合并示例nnm產品產品號性能參數零件零件號-86-12:50

邏輯結構設計

步驟：將概念模型轉換為某種組織層數據模型；對數據模型進行優化。-26-03:00邏輯結構設計步驟：-87-12:50E-R圖向關系模型的轉換轉換內容1)將實體型和實體間的聯系轉換為關系模式2)確定這些關系模式的屬性和碼-27-03:00E-R圖向關系模型的轉換轉換內容-88-12:50實體的轉換原則實體的轉換原則一個實體轉換為一個關系模式實體的名稱對應關系模式的名稱實體的屬性對應關系模式的屬性實體的候選碼對應關系模式的候選碼-28-03:00實體的轉換原則實體的轉換原則-89-12:50實體的轉換原則(Cont.)例：轉換為關系模式：學生（學號、姓名、性別、年齡）學生學號年齡性別姓名-29-03:00實體的轉換原則(Cont.)例：學生學號年-90-12:50聯系的轉換原則(1)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。轉換為一個獨立的關系模式：相連實體的碼、聯系的屬性——〉新關系的屬性，每個實體的碼均是該關系的候選碼。

與某一端實體對應的關系模式合并：需在該關系模式的屬性中加入另一實體的碼和聯系的屬性。

-30-03:00聯系的轉換原則(1)一個1:1聯系可以轉換-91-12:50聯系的轉換原則(Cont.)例如：工號車間號對實體的轉換：車間主任（工號,…….）車間（車間號,……）對聯系的轉換：獨立的新關系：管理(工號,車間號)合并到其中的一個關系中：車間主任(工號,……,車間號）或：車間(車間號,……,工號）車間主任工號-31-03:00聯系的轉換原則(Cont.)例如：工號車間-92-12:50聯系的轉換原則(Cont.)(2)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。

轉換為一個獨立的關系模式：相連實體的碼、聯系的屬性——〉新關系的屬性，n端實體的碼——〉新關系的碼。與n端對應的關系模式合并在n端的實體表中增加1端實體的候選碼。-32-03:00聯系的轉換原則(Cont.)(2)一個1:-93-12:50聯系的轉換原則(Cont.)例如：車間號職工號對實體的轉換：車間（車間號,…）車間成員（職工號,...）對聯系的轉換：獨立的新關系模式：職工--車間（職工號,車間號）合并到n端實體關系中：車間成員(職工號,……,車間號）可否在n端的實體表中增加1端實體的候選碼？-33-03:00聯系的轉換原則(Cont.)例如：車間號職-94-12:50聯系的轉換原則(Cont.)(3)一個m:n聯系轉換為一個關系模式。相連實體的碼、聯系的屬性—>屬性新關系的碼是各實體碼的組合。選修（學號，課程號，成績）課程選修學生mnm:n聯系學號課程號成績-34-03:00聯系的轉換原則(Cont.)(3)一個m-95-12:50聯系的轉換原則(Cont.)(4)三個或三個以上實體間的多元聯系轉換新關系模式。相連實體的碼、聯系的屬性—>屬性新關系的碼是各實體碼的組合。工程供應零件表（供應者號，零件號，工程號，供應數量）

-35-03:00聯系的轉換原則(Cont.)(4)三個或三-96-12:50數據模型的優化得到初步數據模型后，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關系數據模型的優化通常以規范化理論為指導-36-03:00數據模型的優化得到初步數據模型后，還應該適-97-12:50數據模型的優化的方法確定數據依賴關系模式內部各屬性之間的數據依賴不同關系模式屬性之間數據依賴消除冗余的聯系確定所屬范式按照數據處理的要求，確定是否合并或分解。注意：并不是規范化程度越高的關系就越優，一般說來，第三范式就足夠了

-37-03:00數據模型的優化的方法確定數據依賴-98-12:50常用分解方法通過對關系模式進行必要的分解，提高數據操作的效率和存儲空間的利用率。常用分解方法水平分解垂直分解-38-03:00常用分解方法通過對關系模式進行必要的分解，-99-12:50常用分解方法(Cont.)水平分解什么是水平分解把(基本)關系的元組分為若干子集合，定義每個子集合為一個子關系，以提高系統的效率水平分解的適用范圍滿足“80/20原則”的應用并發事務經常存取不相交的數據-39-03:00常用分解方法(Cont.)水平分解-100-12:50常用分解方法(Cont.)垂直分解什么是垂直分解把關系模式R的屬性分解為若干子集合，形成若干子關系模式垂直分解的適用范圍取決于分解后R上的所有事務的總效率是否得到了提高-40-03:00常用分解方法(Cont.)垂直分解-101-12:50設計用戶子模式定義用戶子（外模式）時應該注重的問題

(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View，以滿足系統對安全性的要求。

(3)簡化用戶對系統的使用-41-03:00設計用戶子模式定義用戶子（外模式）時應該注-102-12:50設計用戶子模式(Cont.)例：產品（產品號，產品名，規格，單價，生產車間，生產負責人，產品成本，產品合格率，質量等級）可以在產品關系上建立兩個視圖：產品1（產品號，產品名，規格，單價）產品2（產品號，產品名，規格，單價，車間，生產負責人）可以防止用戶非法訪問不允許他們查詢的數據，保證系統的安全性顧客視圖中只包含允許顧客查詢的屬性銷售部門視圖中只包含允許銷售部門查詢的屬性生產領導部門則可以查詢全部產品數據為一般顧客建立的視圖為產品銷售部門建立的視圖-42-03:00設計用戶子模式(Cont.)例：產品（產品-103-12:50物理結構設計

對已確定的邏輯數據結構，利用DBMS提供的方法、技術，以較優的存儲結構、數據存取路徑、合理的數據存儲位置以及存儲分配，設計出一個高效的、可實現的物理數據庫結構。數據庫的物理設計通常分為兩步：確定數據庫的物理結構；對物理結構進行時間和空間效率的評價。-43-03:00物理結構設計對已確定的邏輯數據結構，利用-104-12:50物理結構設計的內容和方法

對于數據查詢，需要得到如下信息：查詢所涉及的關系；查詢條件所涉及的屬性；連接條件所涉及的屬性；查詢列表中涉及的屬性。對于更新數據的事務，需要得到如下信息：更新所涉及的關系；每個關系上的更新條件所涉及的屬性；更新操作所涉及的屬性。

-44-03:00物理結構設計的內容和方法對于數據查詢，需-105-12:50確定存取方法

一般用戶可以通過建立索引的方法來加快數據的查詢效率。建立索引的一般原則為：在經常作為查詢條件的屬性上建立索引。在經常作為連接條件的屬性上建立索引。在經常作為分組依據列的屬性上建立索引。對經常進行連接操作的表可以建立索引。一個表可以建立多個索引，但只能建立一個聚簇索引。

-45-03:00確定存取方法一般用戶可以通過建立索引的方-106-12:50確定存儲結構一般的存儲方式有：順序存儲散列存儲聚簇存儲一般情況下系統都會為數據選擇一種最合適的存儲方式。

-46-03:00確定存儲結構一般的存儲方式有：-107-12:50物理結構設計的評價

評價物理結構設計的方法完全依賴于具體的DBMS，主要考慮的是操作開銷，即為使用戶獲得及時、準確的數據所需的開銷和計算機的資源的開銷。具體可分為如下幾類：查