一、數據庫設計概述
數據庫的生命周期
數據庫設計的目標：
- 滿足應用功能需求（存、取、刪、改），
- 良好的數 據庫性能（數據的高效率存取和空間的節省 共享性、完整性、一致性、安全保密性）
數據庫設計的內容
數據庫設計的方法
- 直觀設計法（ 最原始的數據庫設計方法）
- 規范設計法：（新奧爾良設計方法：需求分析、概念結構設計、邏輯結構設計、物理結構設計 ； 基於E-R模型的數據庫設計方法 ；基於第三范式的設計方法，是一類結構化設計方法）
- 計算機輔助設計法（ 輔助軟件工程工具）
數據庫設計的過程
二、數據庫設計的基本步驟
需求分析（數據庫設計的起點）
- 目標：是了解與分析用戶的信息及應用處理的要求，並將結果按一定格式整理 而形成需求分析報告。
- 作用：該分析報告是后續概念設計、邏輯設計、物理設計、數據庫建立與維護的依據。
需求分析的步驟：
- 確定數據庫范圍（數據庫的第一項工作）
- 應用過程分析---了解並分析數據與數據處理間的關系
- 收集與分析數據
- 編寫需求分析報告
********************確定數據庫范圍（數據庫的第一項工作）**************
（1）有效地利用計算機設備及數據庫系統的潛在能力； （2）提高數據庫的應變能力； （3）避免應用過程中對數據庫做太多或太大的修改； （4）延長數據庫的生命周期。
********************應用過程分析********************************************
應用過程分析的結果是數據庫結構設計的重要依據
（1）用到哪些數據； （2）數據使用的順序； （3）對數據作何處理和處理的策略以及結果；
******************************收集與分析數據*******************************
數據收集與分析的任務是了解並分析數據的組成格式及操作特征，每個數 據元素的語義及關系等，並將它們收集起來整理歸檔。
分析內容：
靜態結構 --- 不施加應用操作於其上時數據的原始狀況（數據的（ 靜態結構 ）是指不施加應用操作於其上時數據的原始狀況， 這可通過數據分類表和數據元素表進行說明）
- 數據分類表：用於數據的總體描述
- 數據元素表：指通常意義下的數據項或屬性
動態結構 ---將應用操作施加於數據之上后數據的狀況
- 任務分類表：一個任務指為完成某一特定處理功能的相對獨立的操作序列
- 數據特征操作表：用以描述任務和數據之間的關系，它包括不同任務對數據執行不 同操作的頻率
數據約束 ---使用數據時的特殊要求
- 1）數據的安全保密性
- 2）數據的完整性
- 3）響應時間
- 4）數據恢復
**************************編寫需求分析報告*****************************
概念結構設計（概念模型）：獨立於任何軟件與硬件 主要目標：最大限度的滿足應用需求；關系的規范化理論主要用於概念設計階段。
- 實體分析法 （自頂向下法）
- 屬性綜合法 （自底向上法）
- 概念模型 （自頂向下）
邏輯結構設計：目標將概念模型轉換為等價的、並為特定DBMS所支持數據模 型的結構；在基本表的基礎上再建立必要的視圖，形成數據的外模式
物理設計：具體任務主要是確定數據庫在存儲設備上的存儲結構及存取方法， 因DBMS的不同還可能包括建立索引和聚集，以及物理塊大小、緩沖區個 數和大小、數據壓縮的選擇等。
數據庫實施：
- 加載數據（收集、分類、整理、校驗、輸入等） 輸入與校驗 不是由人工完成
- 應用程序 設計
- 數據庫試 運行：有利於工作人員掌握並熟悉系統； 有利於正式運行時避免人為的操作不當等損害。
數據庫運行與維護：保證數據庫的正常運行；系統維護中最困難的工作是 數據庫重組與重構。
三、關系數據庫設計方法
關系數據庫設計過程與各級模式
*************************E-R圖的表示方法*********************************
概念結構設計方法：
1、局部信息結構設計
- 確定局部范圍：局部范圍主要依據需求分析報告中標明的用戶視圖范圍來確定；往往與子模式范圍相對應。
- 選擇實體：數據分類表是選擇實體的直接依據。 實體選擇的最大困難是如何區別實體與屬性
- 選擇實體 的關鍵字 屬性：實體的存在依賴於其關鍵字的存在。
- 確定實體 間聯系：數據間的聯系必須在概念設計時確定。
- 確定實體 的屬性：屬性分為標識屬性和說明屬性
2、全局信息結構設計
3、邏輯結構設計方法
- 將E-R圖轉換為關系模型
- 對關系數據模型進行優化
- 設計面向用戶的外 模式
E-R圖向關系模型的轉換
- 一個實體型轉換為一個關系模式，實體的屬性作為關系的屬性，實體的碼作為關系的碼
- 一個一對一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並
- 一個一對多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並
- 一個多對多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均轉換為 關系的屬性
- 三個或以上實體間的一個多元聯系可以轉換為一個關系模式
- 具有相同碼的關系模式可合並
數據模型的優化：
數據庫邏輯設計的結果，不是唯一的。
- 1）確定各屬性間的函數依賴關系
- 2）對於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。
- 3）判斷每個關系模式的范式，根據實際需要確定最合適的范式。
- 4）按照需求分析階段得到的處理要求，分析這些模式對於這樣的應用環境 是否合適，確定是否要對某些模式進行合並或分解。
- 5）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
設計用戶子模式
- 1）可以通過視圖機制在設計用戶視圖時，重新定義某些屬性的別名，使 其更符合用戶的習慣，以方便使用。
- 2）可以對不同級別的用戶定義不同的視圖，以保證系統的安全性。
- 3）簡化用戶對系統的使用。
物理設計方法
- 建立索引（邏輯連接 ）：靜態建立 索引 、 動態建立 索引
- 建立聚集（物理聚集：聚集是將相關數據集中存放的物理存儲技術。 數據聚集結構的一種有效方式是塊結構方式。 數據聚集可在一個或多個關系上建立。
各個局部ER圖的沖突
