数据库设计5步骤

(译自SQL Anywhere User's Guide)

版权声明：可以任意转载，转载时请务必以超链接形式标明文章原始出处和作者信息及本声明
原文地址:
http://www.matrix.org.cn/resource/article/43/43717_Database_Design.html
(非常感谢Matrix的chris对本文进行了图像的转换与编排)

关键词： Database Design


1.确定entities及relationships

a)设计宏观行为。你用此数据库来做什么？比如，希望管理雇员的信息。

b)确定entities。对于一系列的行为，确定所管理信息所涉及到的主题范围。这将变成table。比如，雇用员工，指定具体部门，确定技能等级。

c)确定relationships。看着行为，确定tables之间有何种关系。比如，在部门与雇员之间存在一种关系。给这种关系命名。

d)细化行为。你从宏观行为开始，现在仔细检查这些行为，看有哪些行为能转为微观行为。比如，管理雇员的信息可细化为：
●        增加新员工
●        修改存在员工信息
●        删除调走的员工

e)确定业务规则。看着你的业务规则，确定你要采取哪种。比如，可能有这样一种规则，一个部门有且只能有一个部门领导。这些规则将被设计到数据库的结构中。

范例：

ACME是一个小公司，在5个地方都设有办事处。当前，有75名员工。公司准备快速扩大规模，划分了9个部门，每个部门都有其领导。
为有助于寻求新的员工，人事部门规划了68种技能，为将来人事管理作好准备。员工被招进时，每一种技能的专业等级都被确定。

定义宏观行为
一些ACME公司的宏观行为包括：
●        招聘员工
●        解雇员工
●        管理员工个人信息
●        管理公司所需的技能信息
●        管理哪位员工有哪些技能
●        管理部门信息
●        管理办事处信息

确定entities及relationships
我们可以确定要存放信息的主题领域(表)及其关系，并创建一个基于宏观行为及描述的图表。
我们用方框来代表table，用菱形代表relationship。我们可以确定哪些relationship是一对多，一对一，及多对多。
这是一个E-R草图，以后会细化。



细化宏观行为
以下微观行为基于上面宏观行为而形成：
●        增加或删除一个员工
●        增加或删除一个办事处
●        列出一个部门中的所有员工
●        增加一项技能
●        增加一个员工的一项技能
●        确定一个员工的技能
●        确定一个员工每项技能的等级
●        确定所有拥有相同等级的某项技能的员工
●        修改员工的技能等级

这些微观行为可用来确定需要哪些table或relationship。

确定业务规则
业务规则常用于确定一对多，一对一，及多对多关系。
相关的业务规则可能有：
●        现在有5个办事处；最多允许扩展到10个。
●        员工可以改变部门或办事处
●        每个部门有一个部门领导
●        每个办事处至多有3个电话号码
●        每个电话号码有一个或多个扩展
●        员工被招进时，每一种技能的专业等级都被确定。
●        每位员工拥有3到20个技能
●        某位员工可能被安排在一个办事处，也可能不安排办事处。

2.确定所需数据

要确定所需数据：
1.        确定支持数据
2.        列出所要跟踪的所有数据。描述table(主题)的数据回答这些问题：谁，什么，哪里，何时，以及为什么
3.        为每个table建立数据
4.        列出每个table目前看起来合适的可用数据
5.        为每个relationship设置数据
6.        如果有，为每个relationship列出适用的数据

确定支持数据

你所确定的支持数据将会成为table中的字段名。比如，下列数据将适用于表Employee，表Skill，表Expert In。



如果将这些数据画成图表，就像：



需要注意：
●        在确定支持数据时，请一定要参考你之前所确定的宏观行为，以清楚如何利用这些数据。
●        比如，如果你知道你需要所有员工的按姓氏排序的列表，确保你将支持数据分解为名字与姓氏，这比简单地提供一个名字会更好。
●        你所选择的名称最好保持一致性。这将更易于维护数据库，也更易于阅读所输出的报表。
●        比如，如果你在某些地方用了一个缩写名称Emp_status，你就不应该在另外一个地方使用全名(Empolyee_ID)。相反，这些名称应当是Emp_status及Emp_id。
●        数据是否与正确的table相对应无关紧要，你可以根据自己的喜好来定。在下节中，你会通过测试对此作出判断。

3.标准化数据

标准化是你用以消除数据冗余及确保数据与正确的table或relationship相关联的一系列测试。共有5个测试。本节中，我们将讨论经常使用的3个。
关于标准化测试的更多信息，请参考有关数据库设计的书籍。

标准化格式
标准化格式是标准化数据的常用测试方式。你的数据通过第一遍测试后，就被认为是达到第一标准化格式；通过第二遍测试，达到第二标准化格式；通过第三遍测试，达到第三标准化格式。

如何标准格式：
1．        列出数据
2．        为每个表确定至少一个键。每个表必须有一个主键。
3．        确定relationships的键。relationships的键是连接两个表的键。
4．        检查支持数据列表中的计算数据。计算数据通常不保存在数据库中。
5．        将数据放在第一遍的标准化格式中：
6．        从tables及relationships除去重复的数据。
7．        以你所除去数据创建一个或更多的tables及relationships。
8．        将数据放在第二遍的标准化格式中：
9．        用多于一个以上的键确定tables及relationships。
10．        除去只依赖于键一部分的数据。
11．        以你所除去数据创建一个或更多的tables及relationships。
12．        将数据放在第三遍的标准化格式中：
13．        除去那些依赖于tables或relationships中其他数据，并且不是键的数据。
14．        以你所除去数据创建一个或更多的tables及relationships。

数据与键
在你开始标准化（测试数据）前，简单地列出数据，并为每张表确定一个唯一的主键。这个键可以由一个字段或几个字段（连锁键）组成。

主键是一张表中唯一区分各行的一组字段。Employee表的主键是Employee ID字段。Works In relationship中的主键包括Office Code及Employee ID字段。给数据库中每一relationship给出一个键，从其所连接的每一个table中抽取其键产生。


将数据放在第一遍的标准化格式中
●        除去重复的组
●        要测试第一遍标准化格式，除去重复的组，并将它们放进他们各自的一张表中。
●        在下面的例子中，Phone Number可以重复。（一个工作人员可以有多于一个的电话号码。）将重复的组除去，创建一个名为Telephone的新表。在Telephone与Office创建一个名为Associated With的relationship。

将数据放在第二遍的标准化格式中
●        除去那些不依赖于整个键的数据。
●        只看那些有一个以上键的tables及relationships。要测试第二遍标准化格式，除去那些不依赖于整个键的任何数据（组成键的所有字段）。
●        在此例中，原Employee表有一个由两个字段组成的键。一些数据不依赖于整个键；例如，department name只依赖于其中一个键（Department ID）。因此，Department ID，其他Employee数据并不依赖于它，应移至一个名为Department的新表中，并为Employee及Department建立一个名为Assigned To的relationship。


将数据放在第三遍的标准化格式中
●        除去那些不直接依赖于键的数据。
●        要测试第三遍标准化格式，除去那些不是直接依赖于键，而是依赖于其他数据的数据。
●        在此例中，原Employee表有依赖于其键（Employee ID）的数据。然而，office location及office phone依赖于其他字段，即Office Code。它们不直接依赖于Employee ID键。将这组数据，包括Office Code，移至一个名为Office的新表中，并为Employee及Office建立一个名为Works In的relationship。





4.考量关系

当你完成标准化进程后，你的设计已经差不多完成了。你所需要做的，就是考量关系。

考量带有数据的关系
你的一些relationship可能集含有数据。这经常发生在多对多的关系中。



遇到这种情况，将relationship转化为一个table。relationship的键依旧成为table中的键。

考量没有数据的关系
要实现没有数据的关系，你需要定义外部键。外部键是含有另外一个表中主键的一个或多个字段。外部键使你能同时连接多表数据。

有一些基本原则能帮助你决定将这些键放在哪里：

一对多 在一对多关系中，“一”中的主键放在“多”中。此例中，外部键放在Employee表中。



一对一 在一对一关系中，外部键可以放进任一表中。如果必须要放在某一边，而不能放在另一边，应该放在必须的一边。此例中，外部键（Head ID）在Department表中，因为这是必需的。



多对多 在多对多关系中，用两个外部键来创建一个新表。已存的旧表通过这个新表来发生联系。



5.检验设计

在你完成设计之前，你需要确保它满足你的需要。检查你在一开始时所定义的行为，确认你可以获取行为所需要的所有数据：
●        你能找到一个路径来等到你所需要的所有信息吗？
●        设计是否满足了你的需要？
●        所有需要的数据都可用吗？
如果你对以上的问题都回答是，你已经差不多完成设计了。

最终设计
最终设计看起来就像这样：




设计数据库的表属性
数据库设计需要确定有什么表，每张表有什么字段。此节讨论如何指定各字段的属性。

对于每一字段，你必须决定字段名，数据类型及大小，是否允许NULL值，以及你是否希望数据库限制字段中所允许的值。

选择字段名
字段名可以是字母、数字或符号的任意组合。然而，如果字段名包括了字母、数字或下划线、或并不以字母打头，或者它是个关键字（详见关键字表），那么当使用字段名称时，必须用双引号括起来。

为字段选择数据类型
SQL Anywhere支持的数据类型包括：
        整数（int, integer, smallint）
        小数（decimal, numeric）
        浮点数（float, double）
        字符型（char, varchar, long varchar）
        二进制数据类型（binary, long binary）
        日期/时间类型（date, time, timestamp）
        用户自定义类型

关于数据类型的内容，请参见“SQL Anywhere数据类型”一节。字段的数据类型影响字段的最大尺寸。例如，如果你指定SMALLINT，此字段可以容纳32,767的整数。INTEGER可以容纳2,147,483,647的整数。对CHAR来讲，字段的最大值必须指定。

长二进制的数据类型可用来在数据库中保存例如图像(如位图)或者文字编辑文档。这些类型的信息通常被称为二进制大型对象，或者BLOBS。

关于每一数据类型的完整描述，见“SQL Anywhere数据类型”。

NULL与NOT NULL

如果一个字段值是必填的，你就将此字段定义为NOT NULL。否则，字段值可以为NULL值，即可以有空值。SQL中的默认值是允许空值；你应该显示地将字段定义为NOT NULL，除非你有好理由将其设为允许空值。

关于NULL值的完整描述，请见“NULL value”。有关其对比用法，见“Search conditions”。

选择约束

尽管字段的数据类型限制了能存在字段中的数据（例如，只能存数字或日期），你或许希望更进一步来约束其允许值。

你可以通过指定一个“CHECK”约束来限制任意字段的值。你可以使用能在WHERE子句中出现的任何有效条件来约束被允许的值，尽管大多数CHECK约束使用BETWEEN或IN条件。

更多信息

有关有效条件的更多信息，见“Search conditions”。有关如何为表及字段指定约束，见“Ensuring Data Integrity”。

例子
例子数据库中有一个名为department的表，字段是dept_id, dept_name, dept_head_id。其定义如下：

注意每一字段都被指定为“not null”。这种情况下，表中每一记录的所有字段的数据都必填。

选择主键及外部键
主键是唯一识别表中每一项记录的字段。如何你的表已经正确标准化，主键应当成为数据库设计的一部分。
外部键是包含另一表中主键值的一个或一组字段。外部键关系在数据库中建立了一对一及一对多关系。如果你的设计已经正确标准化，外部键应当成为数据库设计的一部分。