1.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)是建立數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)的技術(shù)，是信息系統(tǒng)開發(fā)過程中的關(guān)鍵技術(shù)。設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是對于一個(gè)給定的應(yīng)用環(huán)境，根據(jù)用戶的各種需求，構(gòu)造出最優(yōu)的數(shù)據(jù)庫模式，建立數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)，使之能夠有效地對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。1.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)1.7.1數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述1.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要有兩個(gè)方面，分別是結(jié)構(gòu)特性設(shè)計(jì)和行為特性設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)特性設(shè)計(jì)1行為特性設(shè)計(jì)21.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)1.7.1數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述結(jié)構(gòu)特性設(shè)計(jì)是指確定數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)模型，在滿足要求的前提下應(yīng)該盡可能地減少冗余，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。1.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)1.7.1數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述行為特性設(shè)計(jì)是指確定數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的行為和動(dòng)作，應(yīng)用的行為由應(yīng)用程序體現(xiàn)，所以行為特性的設(shè)計(jì)主要是應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)。1.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)1.7.1數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述1.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)1.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)需求分析就是分析用戶的各種需求。

調(diào)查用戶實(shí)際需求通常按以下步驟進(jìn)行：（1）調(diào)查現(xiàn)實(shí)世界的組織機(jī)構(gòu)情況。（2）調(diào)查相關(guān)部門的業(yè)務(wù)活動(dòng)情況。（3）在熟悉了業(yè)務(wù)活動(dòng)的基礎(chǔ)上，協(xié)助用戶明確對新系統(tǒng)的各種實(shí)際需求。（4）確定新系統(tǒng)的邊界。1.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)1.7.2需求分析調(diào)查方法：（1）開調(diào)查會(huì)。（2）設(shè)計(jì)調(diào)查表請用戶填寫。（3）查閱記錄。（4）詢問。（5）請專人介紹。（6）跟班作業(yè)。1.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)1.7.2需求分析調(diào)查過程中的重點(diǎn)在于“數(shù)據(jù)”與“處理”。通過調(diào)查、收集與分析，獲得用戶對數(shù)據(jù)庫的如下要求：（1）信息需求。（2）處理要求。（3）安全性和完整性要求。調(diào)查了解了用戶的實(shí)際需求以后，還需要進(jìn)一步分析和表達(dá)用戶的需求。經(jīng)過需求分析階段最后會(huì)形成系統(tǒng)需求說明書。1.7.2需求分析1.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是將需求分析階段得到的用戶需求進(jìn)行綜合、歸納與抽象成信息結(jié)構(gòu)即概念模型的過程。（1）自頂向下。（2）自底向上。（3）逐步擴(kuò)張。（4）混合策略。

在設(shè)計(jì)過程中通常是先自頂向下進(jìn)行需求分析，然后再自底向上地設(shè)計(jì)概念結(jié)構(gòu)。1.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)1.7.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要應(yīng)用E-R圖（EntityRelationshipDiagram，實(shí)體-聯(lián)系圖）來完成。步驟如下：1、對數(shù)據(jù)進(jìn)行抽象并設(shè)計(jì)局部E-R圖概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)首先就是要抽象機(jī)制對需求分析階段收集到的數(shù)據(jù)分類、組織（聚集），形成實(shí)體型、屬性和碼，確定實(shí)體型之間的聯(lián)系類型（一對一、一對多或多對多），進(jìn)而設(shè)計(jì)分E-R圖。1.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)1.7.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2、將各局部E-R圖進(jìn)行合并，形成初步E-R圖各局部E-R圖設(shè)計(jì)完成后，還需要對它們進(jìn)行合并，集成為系統(tǒng)整體的E-R圖，當(dāng)然，形成的這個(gè)E-R圖只是一個(gè)初步的E-R圖。局部E-R圖的集成有兩種方法：（1）一次集成法，就是一次性地將所有局部E-R圖合并為全局E-R圖。（2）逐步集成法，先集成兩個(gè)局部E-R圖，然后用累加的方式逐漸合并進(jìn)去一個(gè)新的E-R圖，這樣一直繼續(xù)下去，直到得到全局的E-R圖。1.7.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)合并局部E-R圖時(shí)要注意消除各局部E-R圖中的不一致，以形成一個(gè)能為全系統(tǒng)中所有用戶共同理解和接受的統(tǒng)一概念模型。各局部E-R圖之間的沖突主要有三類：(1)屬性沖突。

(2)命名沖突。(3)結(jié)構(gòu)沖突。1.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)1.7.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3、消除不必要的冗余，形成基本E-R圖在合并后的初步E-R圖中，可能存在冗余的數(shù)據(jù)和冗余的聯(lián)系。所謂冗余的數(shù)據(jù)是指可由基本數(shù)據(jù)導(dǎo)出數(shù)據(jù)，冗余的聯(lián)系是指可由其他聯(lián)系導(dǎo)出的聯(lián)系。概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，哪些冗余信息要消除哪些可以保留需要根據(jù)用戶的整體需求來確定。消除了冗余的初步的E-R圖稱為基本E-R圖，它代表了用戶的數(shù)據(jù)要求，決定了下一步的邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。1.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)1.7.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段的任務(wù)就是將上一階段所設(shè)計(jì)好的基本E-R圖轉(zhuǎn)換為與選用DBMS產(chǎn)品所支持的數(shù)據(jù)模型相符合的邏輯結(jié)構(gòu)。1.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)1.7.4邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換在轉(zhuǎn)換過程中要遵循的的原則有：（1）一個(gè)實(shí)體型轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式，實(shí)體的屬性就是關(guān)系的屬性，實(shí)體的碼就是關(guān)系的碼。1.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)1.7.4邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)（2）可以將1:1聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式，也可以與任意一端對應(yīng)的關(guān)系模式合并。（3）可以將1:n聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式，也可以與n端對應(yīng)的關(guān)系模式合并。1.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)（4）可以將m:n聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式。（5）三個(gè)或三個(gè)以上實(shí)體間的一個(gè)多元聯(lián)系，可以轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式。（6）具有相同碼的關(guān)系模式可以合并。實(shí)例將下圖所示的含有1:1聯(lián)系的E-R圖按上述規(guī)則轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式。方案1：聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式：職工（職工號(hào)，姓名，年齡）；產(chǎn)品（產(chǎn)品號(hào)，產(chǎn)品名，價(jià)格）；

負(fù)責(zé)（職工號(hào)，產(chǎn)品號(hào)）。

方案2：“負(fù)責(zé)”與“職工”兩關(guān)系模式合并：

職工（職工號(hào)，姓名，年齡，產(chǎn)品號(hào)）；

產(chǎn)品（產(chǎn)品號(hào)，產(chǎn)品名，價(jià)格）。方案3：“負(fù)責(zé)”與“產(chǎn)品”兩關(guān)系合并：

職工（職工號(hào)，姓名，年齡）；產(chǎn)品（產(chǎn)品號(hào)，產(chǎn)品名，價(jià)格，職工號(hào)）。實(shí)例將下圖所示的含有1:n聯(lián)系的E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式。方案1：聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式：倉庫（倉庫號(hào)，地點(diǎn)，面積）；產(chǎn)品（產(chǎn)品號(hào)，產(chǎn)品名，價(jià)格）；倉儲(chǔ)（倉庫號(hào)，產(chǎn)品號(hào)，數(shù)量）。.方案2：與n端對應(yīng)的關(guān)系模式合并：倉庫（倉庫號(hào)，地點(diǎn)，面積）；產(chǎn)品（產(chǎn)品號(hào)，產(chǎn)品名，價(jià)格，倉庫號(hào)，數(shù)量）。實(shí)例將下圖所示的含有m:n聯(lián)系的E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式。學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，年齡，性別）；課程（課程號(hào)，課程名，學(xué)時(shí)數(shù)）；選修（學(xué)號(hào)，課程號(hào)，成績）。實(shí)例將下圖所示的含有m:n聯(lián)系的E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式。供應(yīng)商（供應(yīng)商號(hào)，供應(yīng)商名，地址）；零件（零件號(hào)，零件名，單價(jià)）；產(chǎn)品（產(chǎn)品號(hào)，產(chǎn)品名，型號(hào)）；

供應(yīng)（供應(yīng)商號(hào)，零件號(hào)，產(chǎn)品號(hào)，數(shù)量）。數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì)，就是為一個(gè)給定的邏輯數(shù)據(jù)模型選取一個(gè)最適合應(yīng)用要求的物理結(jié)構(gòu)的過程。該階段分兩步來進(jìn)行：（1）首先確定數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)，在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中主要指的是存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)與存取方法。（2）從時(shí)間和空間效率兩個(gè)方面來對數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)進(jìn)行評價(jià)。1.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)1.7.5數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì)

在數(shù)據(jù)庫實(shí)施階段，設(shè)計(jì)人員運(yùn)用RDBMS提供的數(shù)據(jù)語言及其宿主語言，根據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)的結(jié)果建立數(shù)據(jù)庫，編制和調(diào)試應(yīng)用程序，組織數(shù)據(jù)入庫，并進(jìn)行試運(yùn)行。1.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)1.7.6數(shù)據(jù)庫實(shí)施

數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)經(jīng)過試運(yùn)行后，即可投入正式運(yùn)行，在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運(yùn)行過程中必須不斷地對其進(jìn)行評價(jià)、調(diào)整和修改。在該階段，對數(shù)據(jù)庫經(jīng)常性的維護(hù)工作主要是由DBA完成的，主要包括：（1）數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)儲(chǔ)和和恢復(fù)，它是系統(tǒng)正式運(yùn)行后最重要的維護(hù)工作之一。（2）數(shù)據(jù)庫的安全性、完整性控制。（3）數(shù)據(jù)庫性能的監(jiān)督、分析和改造。（4）數(shù)據(jù)庫的重組織和重構(gòu)造。1.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)1.7.7數(shù)據(jù)庫運(yùn)行和維護(hù)

以學(xué)生選課管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)為例。1.基本需求分析該系統(tǒng)學(xué)生可以查看所有選修課程的相關(guān)信息，包括課程名、學(xué)時(shí)、學(xué)分，然后選擇選修的課程（一個(gè)學(xué)生可以選修多門課程，一門課程可以由多個(gè)學(xué)生選修）；也可以查看相關(guān)授課老師的信息，包括教師姓名、性別、學(xué)歷、職稱；老師可以通過系統(tǒng)查看選修自己課程的學(xué)生的信息，包括學(xué)號(hào)、姓名、性別、出生日期、班級(jí)（假定本校一個(gè)教師可以教授多門課程，一門課程只能由一個(gè)教師任教）。在考試結(jié)束后，可以通過系統(tǒng)錄入學(xué)生的考試成績，學(xué)生可以通過系統(tǒng)查看自己的考試成績。1.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)1.7.8數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)案例2．概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1）該系統(tǒng)中各實(shí)體的屬性組成如圖所示。1.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)1.7.8數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)案例（2）根據(jù)實(shí)體類型和聯(lián)系畫出局部E-R圖如圖所示。1.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)1.7.8數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)案例（3）將各局部E-R圖進(jìn)行合并消除冗余后，形成基本E-R圖1.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)1.7.8數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)案例3．邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由基本E-R圖按規(guī)則轉(zhuǎn)換、進(jìn)行規(guī)范化處理并優(yōu)化后的關(guān)系模式是：學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，性別，出生日期，班級(jí)）教師（工號(hào)，姓名，性別，學(xué)歷，職稱）課程（課程號(hào)，課程名，學(xué)時(shí)，學(xué)分，授課教師工號(hào)）選課（學(xué)號(hào)，課程號(hào)，成績）1.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)1.7.8數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)案例4．?dāng)?shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì)基于MySQL的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下。表包括：學(xué)生、教師、課程、選課。對應(yīng)表結(jié)構(gòu)如表1-6至表1-9所示。1.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)1.7.8數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)案例1.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)1.7.8數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)案例1.7.8數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)案例1.7數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫基本概念：信息、數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)常見的數(shù)據(jù)庫：Oracle數(shù)據(jù)庫、SQLServer數(shù)據(jù)庫、MySQL數(shù)據(jù)庫、D