数据库系统概论 - 数据库设计

数据库系统概论 - 数据库设计

数据库设计，广义的讲，即设计数据库及应用系统的设计，即设计整个数据库应用系统；狭义的讲，即设计数据库本身，即设计数据库的各级模式并建立数据库，是数据库应用系统设计的一部分

数据库设计是指对一个给定的应用环境，设计优化的数据库逻辑模式和物理结构，并据此建立数据库及其应用系统，是之能够有效的存储和管理数据，满足各种用户的应用需求，包括信息管理要求和数据操作要求

数据库设计的基本步骤

设计阶段	工具	大致工作
需求分析阶段	数据字典	了解分析用户的需求，如做的不好则会导致频繁的修改
概念结构阶段	概念模型、E-R 模型	对用户需求进行分析，形成一个独立于 DBMS 的概念模型
逻辑结构阶段		将概念结构转换为某个 DBMS 所支持的数据模型，并进行优化
物理结构阶段		为逻辑结构选择一个最适合应用环境的物理结构（存储结构和存储方法），也就是选择索引
数据库实施阶段		根据逻辑结构和物理结构建立具体数据库，增添数据
数据库维护和运行阶段		对数据库进行后续维护

常用的工具

数据字典

关于数据库中数据的描述，即元数据，而不是数据本身

数据字典包括：数据项、数据结构、数据流、数据存储和处理过程

• 数据项：不可再分的数据单位
• 数据结构：数据之间的组合关系，可以由若干数据项组成、若干数据结构组成、若干数据项和数据结构组成
• 数据流：数据结构在系统内的传输路径
• 数据存储：数据结构停留和存留的地方，数据的来源和去向
• 处理过程：描述处理过程的说明性信息

E-R 模型

两个实体型之间的联系：

• 一对一（1 : 1）：实体集 A 中每一个实体，实体集 B 中至多有一个（可以无）实体与之对应，反之，实体集 B 中没一个实体，实体集 A 中至多有一个实体与之对应，如：一个班级只有一个班长，一个班长只在一个班任职
• 一对多（1 : n）：实体集 A 中每一个实体，实体集 B 中有 n 个实体（n >= 0）与之联系，反之，实体集 B 中每一个实体，实体集 A 中至多只有一个实体与之对应，如：一个班级有多个学生
• 多对多（m : n）：实体集 A 中没一个实体，实体集 B 中有 n 个实体（n >= 0）与之联系，反之，实体集 B 中每一个实体，实体集 A 中有 m 个实体（m >= 0）与之联系，如：一门课有多门学生选修，一个学生选修多门课

E-R 图提供了表示实体型（实体名和属性名集合描述实体）、属性和联系的方法，矩形表示实体型，椭圆形表示属性，菱形表示联系

E-R 图的集成

E-R 图集成步骤

1. 合并 E-R 图，生成初步初步 E-R 图
2. 消除不必要冗余，设计基本 E-R 图

各子系统的 E-R 图之间的冲突

1. 属性冲突

1. 属性域冲突：属性值的类型、取值范围和取值集合不同，如：年龄可以用数值也可以用字符
2. 属性取值冲突：属性的单位不同，如：有的单位用斤，有的用公斤

2. 命名冲突

1. 同名异义：不同意义的对象在不同的局部应用中具有相同的名字
2. 异名同义：相同意义的对象在不同的局部应用中具有不同的名字

3. 结构冲突

1. 同一对象在不同应用中具有不同的抽象
2. 同一实体在不同子系统的 E-R 图中所包含的属性个数和属性排列次序不完全相同
3. 实体间的联系在不同 E-R 图为不同类型

E-R 向关系模式的转换

主要解决如何将实体型和实体间的联系转换为关系模式，一个实体型转化为一个关系模式，关系的属性就是实体的属性，关系的码就是实体的码

实体型间的联系有以下不同的情况：

• 一个 1 : 1 的联系可以转换为一个独立的关系模式，也可以与任意一端对应的关系模式合并
• 一个 1 : n 的联系可以转换为一个独立的关系模式，也可以与 n 端对应的关系模式合并
• 一个 m : n 的联系可以转换为一个关系模式
• 三个或三个以上实体间的一个多元联系可以转换为一个关系模式
• 具有相同码的关系模式可以合并