三. 数据库设计

数据库设计概述

数据库的生命周期

数据库的生命周期可以分为二个阶段，分别是数据库分析与设计阶段、数据库实现与操作阶段，其中，数据库分析与设计阶段包括需求分析、概念设计、逻辑设计和物理设计四个环节，数据库实现与操作阶段包含数据库的实现、操作与监督、修改与调整三个子阶段

数据库设计的目标

满足应用功能需求和良好的数据库性能

数据库设计的内容

数据库设计是从用户对数据的需求出发，研究并构造数据库的过程

1. 数据库结构设计
2. 数据库行为设计

数据库设计的方法

1. 直观设计法
2. 规范设计法
   • 新奥尔良(New Orleans)设计方法 (这种方法将数据库设计分为四个阶段，分别是需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计和物理结构设计，它注重数据库的结构设计，而不太考虑数据库的行为设计)
   • 基于E-R模型的数据库设计方法
   • 基于第三范式的设计方法
3. 计算机辅助设计法
   • UML(Rose Visio PowserDesign)

数据库设计的过程

需求分析-》结构设计、行为设计=》数据库实施=》数据库运行与维护

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数据库设计的基本步骤

一、 需求分析

1. 确定数据库范围

确定数据库应支持哪些功能

2. 应用过程分析

了解并分析数据与数据处理间的关系

3. 收集与分析数据
   • 静态结构
     • 数据的静态结构是指不施加应用操作于其上时数据的原始状况，这可通过数据分类表和数据元素表进行说明
   • 动态结构
     • 动态结构是指将应用操作施加于数据之上后数据的状况，可通过任务分类表和数据操作特征进行说明
   • 数据约束
     • 使用数据时的特殊要求
4. 编写需求分析报告
   • 数据库的应用功能目标
   • 标明不用用户视图范围
   • 应用处理过程需求说明
   • 数据字典
   • 数据量
   • 数据约束

二、 概念结构设计、

在需求分析中产生的需求分析报告的基础上，按照特定的方法设计满足应用需求的用户信息结构，该信息结构通常称为概念模型

采用E-R图作为概念模型的描述工具

三、 逻辑结构设计

概念设计-》模型转换-》子模式设计、应用程序设计说明-》设计评价-》物理设计

四、 物理设计

对于一个给定的数据库逻辑结构，研究并构造物理结构的过程，因DBMS的不用还可能包括建立索引和聚集，以及物理块大小、缓冲区个数和大小、数据压缩的选择等

五、 数据库实施

1. 加载数据
2. 应用程序设计
3. 数据库试运行

六、 数据库运行与维护

只有经过试运行后，确定系统无故障或暂未发现故障时，系统才能投入到生产实际中运行

系统维护中最困难的工作是数据库的重组与重构

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关系数据库设计方法

一、 关系数据库设计过程与各级模式

概念模式-》逻辑模式-》内模式

二、 概念结构设计方法

1. E-R图的表示方法
2. 局部信息结构设计
   • 确定局部范围
   • 选择实体
   • 选择实体的关键子属性
   • 确定实体间联系
   • 确定实体的属性
3. 全局信息结构设计
   • 属性冲突
   • 命名冲突
   • 结构冲突

三、 逻辑结构设计方法

1. E-R图向关系模型的转换
2. 数据模型的优化
3. 设计用户子模式

四、 物理设计方法

1. 建立索引
2. 建立聚集