数据库设计（SQLserver数据库原理3）

数据库设计

目录

一、数据库设计概述
二、需求分析
三、概念结构设计
四、逻辑结构设计
五、物理结构设计
六、数据库的实施运行和维护

一、数据库设计概述

1、 根据用户需求设计数据库结构的过程
2、设计数据库的方法有：

• 直观设计方法：
• 规范设计法：
• 计算机辅助设计方法：
• 自动化设计方法：

3、按照规范设计方法，数据库设计可分为：

• 需求分析阶段
• 概念结构设计阶段
• 逻辑结构设计阶段
• 物理结构设计阶段
• 数据库实施阶段
• 数据库运行和维护阶段

二、需求分析阶段

1、需求分析的任务：

1. 信息要求： 需要存储哪些数据
2. 处理要求： 指用户要完成什么处理功能
3. 安全性与完整性要求： 指对数据库的用户、角色、权限、加密方法等安全保密措施的要求；完整性要求是指数据取值范围、数据之间各种联系的要求

2、需求分析的方法：
（1）、调查用户需求的具体步骤：

1. 调查组织机构情况。部门组成、部门职责等
2. 熟悉业务后，和用户明确对新系统的要求。包括信息要求、处理要求、完整性和安全性设计
3. 确定系统边界。确定人做的业务和 计算机做的业务，计算机做的业务是新系统应该实现的
   （2）、常用的调查方法：
4. 跟班作业：亲自参加业务工作达到了解的目的
5. 开座谈会：和客户开会
6. 询问或请专人介绍：一般包括领导、管理人员、操作员
7. 设计调查表请求用户填写：需要 设计合理的调查表让用户填写
8. 查阅记录：查阅与原系统有关的数据记录

3、数据流图和数据字典： 对需求分析结果进行描述的两个主要工具
（1）、数据流图： 表达了数据和处理过程的关系

1. 数据流：箭头表示数据流
2. 处理：圆圈表示处理。对数据进行的操作或处理
3. 数据存储：双线段表示存储的信息
4. 外部实体：指独立于系统存在的，但又和系统有联系的实体。表示的外部来源和最终流向，用矩形表示外部实体

（2）数据字典： 是数据库系统中的各类数据的详细描述的集合，是一种数据分析、系统统计和管理的有力工具
通常包括：

1. 数据项：是最小的数据单位，通常包括属性姓名、含义、别名、类型、长度、取值范围、与其他数据项的逻辑联系等
2. 数据存储：是数据停留并保存的地方，也是数据流的来源和去向之一
3. 数据流：数据流表示数据项或数据结构在某一加工过程中的输入或输出
4. 数据加工：数据加工的处理逻辑一般用判定表或判定树来描述，包括加工名称、说明、输入/输出数据流、加工过程简介等

三、概念结构设计

1、描述概念结构的模型应具有的以下特点：

• 有丰富的语义表达能力。能表达用户的各种需求，反映现实世界中各种数据及其复杂的联系，以及用户对数据的处理要求等
• 易于人的理解和交流。概念模型是系统分析师、数据库设计人员和用户之间的主要交流工具
• 易于修改。概念模型能灵活的改变
• 易于向各种数据模型转换。

2、概念结构设计的方法可以概括为：

1. 自顶向下法：首先确定实体和实体间的联系，建立一个全局E-R图，再逐步细化慢慢得到局部E-R图
2. 自底向上法：有时又称属性综合法
3. 逐步扩张法：先定义核心E-R图，然后向外扩张
4. 混合策略：不同的模块分开设计，完成后再合并

3、概念结构设计的步骤：

自底向上法可以分为两步：
第一：进行数据抽象，设计局部E-R模型

• 确定局部E-R图描述的范围：根据独立性原则（功能独立，和其他模块联系不大）和规模适度原则（一般6个实体为宜）可以将系统划分为适当的系统或子系统（划分过细有数据冗余，划分过粗有遗漏）
• 确定局部E-R图的实体：对需求分析的数据进行实体属性和联系指明
• 定义实体的属性：
• 定义实体间的联系：实体间的联系按特点可以分为：存在性联系（如学生有所属的班级）、功能性联系（如教师要教学生）和事件性联系（如学生借书）；实体间联系可分为一对一、一对多、多对多三种
  

第二：集成各局部E-R模型，形成全局E-R模型

• 缺点：局部E-R图反应的仅仅是子功能对应的数据视图，存在不一致的情况，需要合并多个局部模块
• 集成分两步：
• 合并：消除数据不一致情况
• 优化：消除不必要的数据冗余

四、 逻辑结构设计

1、逻辑结构设计阶段一般分为三步进行： 将E-R图转化为关系数据模型、关系模式的优化、设计用户外模式
2、将E-R图转化为关系数据模型：
将实体、属性和实体间联系转化为关系模式，在转化过程中要遵循以下规则：

1. 实体的转换：一个实体转换为一个关系模式
2. 联系的转换：
   一对一联系：可以转换为独立的关系模式也可以和其他关系模式合并
   一对多联系：转换为独立的关系模式或者与N端对应的关系模式合并
   多对多联系：产生一个新的关系模式，对应两表主码为组合主码

3、关系模式的优化：

• 确定函数依赖
• 对关系模式进行必要的合并与分解

4、设计用户外模式： 用户可直接访问的数据模式

• 使用符合用户习惯的别名
• 可以对不同级别的用户定义不同的数据视图，以保证系统的安全性
• 简化用户对系统的使用

五、物理结构设计

1、确定数据库的物理结构：

1. 确定数据的存储结构：
2. 设计数据的存取路径：索引方法、聚簇、hash方法
3. 确定数据的存放位置
4. 确定系统配置

2、评价物理结构

六、数据库的实施和运行、维护

1、数据库的实施

1. 建立实际的数据库结构
2. 数据加载
3. 数据库试运行和评价

2、数据库的运行与维护