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一、數(shù)據(jù)庫設計過程
數(shù)據(jù)庫技術是信息資源管理最有效的手段。數(shù)據(jù)庫設計是指對于一個給定的應用環(huán)境，構造***的數(shù)據(jù)庫模式，建立數(shù)據(jù)庫及其應用系統(tǒng)，有效存儲數(shù)據(jù)，滿足用戶信息要求和處理要求。
數(shù)據(jù)庫設計中需求分析階段綜合各個用戶的應用需求（現(xiàn)實世界的需求），在概念設計階段形成獨立于機器特點、獨立于各個dbms產(chǎn)品的概念模式（信息世界模型），用e-r圖來描述。在邏輯設計階段將e-r圖轉(zhuǎn)換成具體的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品支持的數(shù)據(jù)模型如關系模型，形成數(shù)據(jù)庫邏輯模式。然后根據(jù)用戶處理的要求，安全性的考慮，在基本表的基礎上再建立必要的視圖（view）形成數(shù)據(jù)的外模式。在物理設計階段根據(jù)dbms特點和處理的需要，進行物理存儲安排，設計索引，形成數(shù)據(jù)庫內(nèi)模式。
1. 需求分析階段
需求收集和分析，結果得到數(shù)據(jù)字典描述的數(shù)據(jù)需求（和數(shù)據(jù)流圖描述的處理需求）。
需求分析的重點是調(diào)查、收集與分析用戶在數(shù)據(jù)管理中的信息要求、處理要求、安全性與完整性要求。
需求分析的方法：調(diào)查組織機構情況、調(diào)查各部門的業(yè)務活動情況、協(xié)助用戶明確對新系統(tǒng)的各種要求、確定新系統(tǒng)的邊界。
常用的調(diào)查方法有： 跟班作業(yè)、開調(diào)查會、請專人介紹、詢問、設計調(diào)查表請用戶填寫、查閱記錄。
分析和表達用戶需求的方法主要包括自頂向下和自底向上兩類方法。自頂向下的結構化分析方法（structured analysis，簡稱sa方法）從最上層的系統(tǒng)組織機構入手，采用逐層分解的方式分析系統(tǒng)，并把每一層用數(shù)據(jù)流圖和數(shù)據(jù)字典描述。
數(shù)據(jù)流圖表達了數(shù)據(jù)和處理過程的關系。系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)則借助數(shù)據(jù)字典（data dictionary，簡稱dd）來描述。
數(shù)據(jù)字典是各類數(shù)據(jù)描述的集合，它是關于數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的描述，即元數(shù)據(jù)，而不是數(shù)據(jù)本身。數(shù)據(jù)字典通常包括數(shù)據(jù)項、數(shù)據(jù)結構、數(shù)據(jù)流、數(shù)據(jù)存儲和處理過程五個部分(至少應該包含每個字段的數(shù)據(jù)類型和在每個表內(nèi)的主外鍵)。
數(shù)據(jù)項描述＝｛數(shù)據(jù)項名，數(shù)據(jù)項含義說明，別名，數(shù)據(jù)類型，長度，
取值范圍，取值含義，與其他數(shù)據(jù)項的邏輯關系｝
數(shù)據(jù)結構描述＝｛數(shù)據(jù)結構名，含義說明，組成:｛數(shù)據(jù)項或數(shù)據(jù)結構｝｝
數(shù)據(jù)流描述＝｛數(shù)據(jù)流名，說明，數(shù)據(jù)流來源，數(shù)據(jù)流去向，
組成:｛數(shù)據(jù)結構｝，平均流量，高峰期流量｝
數(shù)據(jù)存儲描述＝｛數(shù)據(jù)存儲名，說明，編號，流入的數(shù)據(jù)流，流出的數(shù)據(jù)流，
組成:｛數(shù)據(jù)結構｝，數(shù)據(jù)量，存取方式｝
處理過程描述＝｛處理過程名，說明，輸入:｛數(shù)據(jù)流｝，輸出:｛數(shù)據(jù)流｝,
處理:｛簡要說明｝｝
2. 概念結構設計階段
通過對用戶需求進行綜合、歸納與抽象，形成一個獨立于具體dbms的概念模型，可以用e-r圖表示。
概念模型用于信息世界的建模。概念模型不依賴于某一個dbms支持的數(shù)據(jù)模型。概念模型可以轉(zhuǎn)換為計算機上某一dbms支持的特定數(shù)據(jù)模型。
概念模型特點：
(1) 具有較強的語義表達能力，能夠方便、直接地表達應用中的各種語義知識。
(2) 應該簡單、清晰、易于用戶理解，是用戶與數(shù)據(jù)庫設計人員之間進行交流的語言。
概念模型設計的一種常用方法為idef1x方法，它就是把實體-聯(lián)系方法應用到語義數(shù)據(jù)模型中的一種語義模型化技術，用于建立系統(tǒng)信息模型。
使用idef1x方法創(chuàng)建e-r模型的步驟如下所示:
2.1 第零步——初始化工程
這個階段的任務是從目的描述和范圍描述開始，確定建模目標，開發(fā)建模計劃，組織建模隊伍，收集源材料，制定約束和規(guī)范。收集源材料是這階段的重點。通過調(diào)查和觀察結果，業(yè)務流程，原有系統(tǒng)的輸入輸出，各種報表，收集原始數(shù)據(jù)，形成了基本數(shù)據(jù)資料表。
2.2 ***步——定義實體
實體集成員都有一個共同的特征和屬性集，可以從收集的源材料——基本數(shù)據(jù)資料表中直接或間接標識出大部分實體。根據(jù)源材料名字表中表示物的術語以及具有 “代碼”結尾的術語，如客戶代碼、代理商代碼、產(chǎn)品代碼等將其名詞部分代表的實體標識出來，從而初步找出潛在的實體，形成初步實體表。
2.3 第二步——定義聯(lián)系
idef1x模型中只允許二元聯(lián)系，n元聯(lián)系必須定義為n個二元聯(lián)系。根據(jù)實際的業(yè)務需求和規(guī)則，使用實體聯(lián)系矩陣來標識實體間的二元關系，然后根據(jù)實際情況確定出連接關系的勢、關系名和說明，確定關系類型，是標識關系、非標識關系（強制的或可選的）還是非確定關系、分類關系。如果子實體的每個實例都需要通過和父實體的關系來標識，則為標識關系，否則為非標識關系。非標識關系中，如果每個子實體的實例都與而且只與一個父實體關聯(lián)，則為強制的，否則為非強制的。如果父實體與子實體代表的是同一現(xiàn)實對象，那么它們?yōu)榉诸愱P系。
2.4 第三步——定義碼
通過引入交叉實體除去上一階段產(chǎn)生的非確定關系，然后從非交叉實體和獨立實體開始標識侯選碼屬性，以便唯一識別每個實體的實例，再從侯選碼中確定主碼。為了確定主碼和關系的有效性，通過非空規(guī)則和非多值規(guī)則來保證，即一個實體實例的一個屬性不能是空值，也不能在同一個時刻有一個以上的值。找出誤認的確定關系，將實體進一步分解，***構造出idef1x模型的鍵基視圖（kb圖）。
2.5 第四步——定義屬性
從源數(shù)據(jù)表中抽取說明性的名詞開發(fā)出屬性表，確定屬性的所有者。定義非主碼屬性，檢查屬性的非空及非多值規(guī)則。此外，還要檢查完全依賴函數(shù)規(guī)則和非傳遞依賴規(guī)則，保證一個非主碼屬性必須依賴于主碼、整個主碼、僅僅是主碼。以此得到了至少符合關系理論第三范式的改進的idef1x模型的全屬性視圖。
2.6 第五步——定義其他對象和規(guī)則
定義屬性的數(shù)據(jù)類型、長度、精度、非空、缺省值、約束規(guī)則等。定義觸發(fā)器、存儲過程、視圖、角色、同義詞、序列等對象信息。
3. 邏輯結構設計階段
將概念結構轉(zhuǎn)換為某個dbms所支持的數(shù)據(jù)模型（例如關系模型），并對其進行優(yōu)化。設計邏輯結構應該選擇最適于描述與表達相應概念結構的數(shù)據(jù)模型，然后選擇最合適的dbms。
將e-r圖轉(zhuǎn)換為關系模型實際上就是要將實體、實體的屬性和實體之間的聯(lián)系轉(zhuǎn)化為關系模式,這種轉(zhuǎn)換一般遵循如下原則：
1）一個實體型轉(zhuǎn)換為一個關系模式。實體的屬性就是關系的屬性。實體的碼就是關系的碼。
2）一個m:n聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個關系模式。與該聯(lián)系相連的各實體的碼以及聯(lián)系本身的屬性均轉(zhuǎn)換為關系的屬性。而關系的碼為各實體碼的組合。
3）一個1:n聯(lián)系可以轉(zhuǎn)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并。如果轉(zhuǎn)換為一個獨立的關系模式，則與該聯(lián)系相連的各實體的碼以及聯(lián)系本身的屬性均轉(zhuǎn)換為關系的屬性，而關系的碼為n端實體的碼。
4）一個1:1聯(lián)系可以轉(zhuǎn)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并。
5）三個或三個以上實體間的一個多元聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個關系模式。與該多元聯(lián)系相連的各實體的碼以及聯(lián)系本身的屬性均轉(zhuǎn)換為關系的屬性。而關系的碼為各實體碼的組合。
6）同一實體集的實體間的聯(lián)系，即自聯(lián)系，也可按上述1:1、1:n和m:n三種情況分別處理。
7）具有相同碼的關系模式可合并。
為了進一步提高數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)的性能，通常以規(guī)范化理論為指導，還應該適當?shù)匦薷?、調(diào)整數(shù)據(jù)模型的結構，這就是數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化。確定數(shù)據(jù)依賴。消除冗余的聯(lián)系。確定各關系模式分別屬于第幾范式。確定是否要對它們進行合并或分解。一般來說將關系分解為3nf的標準，即：
表內(nèi)的每一個值都只能被表達一次。
•?表內(nèi)的每一行都應該被唯一的標識（有唯一鍵）。
表內(nèi)不應該存儲依賴于其他鍵的非鍵信息。
4. 數(shù)據(jù)庫物理設計階段
為邏輯數(shù)據(jù)模型選取一個最適合應用環(huán)境的物理結構（包括存儲結構和存取方法）。根據(jù)dbms特點和處理的需要，進行物理存儲安排，設計索引，形成數(shù)據(jù)庫內(nèi)模式。
5. 數(shù)據(jù)庫實施階段
運用dbms提供的數(shù)據(jù)語言（例如sql）及其宿主語言（例如c），根據(jù)邏輯設計和物理設計的結果建立數(shù)據(jù)庫，編制與調(diào)試應用程序，組織數(shù)據(jù)入庫，并進行試運行。 數(shù)據(jù)庫實施主要包括以下工作：用ddl定義數(shù)據(jù)庫結構、組織數(shù)據(jù)入庫 、編制與調(diào)試應用程序、數(shù)據(jù)庫試運行
6. 數(shù)據(jù)庫運行和維護階段
數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)經(jīng)過試運行后即可投入正式運行。在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運行過程中必須不斷地對其進行評價、調(diào)整與修改。包括：數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)儲和恢復、數(shù)據(jù)庫的安全性、完整性控制、數(shù)據(jù)庫性能的監(jiān)督、分析和改進、數(shù)據(jù)庫的重組織和重構造。
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建模工具的使用
為加快數(shù)據(jù)庫設計速度，目前有很多數(shù)據(jù)庫輔助工具（case工具），如rational公司的rational rose，ca公司的erwin和bpwin，sybase公司的powerdesigner以及oracle公司的oracle designer等。
erwin主要用來建立數(shù)據(jù)庫的概念模型和物理模型。它能用圖形化的方式，描述出實體、聯(lián)系及實體的屬性。erwin支持idef1x方法。通過使用 erwin建模工具自動生成、更改和分析idef1x模型，不僅能得到優(yōu)秀的業(yè)務功能和數(shù)據(jù)需求模型，而且可以實現(xiàn)從idef1x模型到數(shù)據(jù)庫物理設計的轉(zhuǎn)變。erwin工具繪制的模型對應于邏輯模型和物理模型兩種。在邏輯模型中，idef1x工具箱可以方便地用圖形化的方式構建和繪制實體聯(lián)系及實體的屬性。在物理模型中，erwin可以定義對應的表、列，并可針對各種數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)換為適當?shù)念愋汀?br />設計人員可根據(jù)需要選用相應的數(shù)據(jù)庫設計建模工具。例如需求分析完成之后，設計人員可以使用erwin畫er圖，將er圖轉(zhuǎn)換為關系數(shù)據(jù)模型，生成數(shù)據(jù)庫結構；畫數(shù)據(jù)流圖，生成應用程序。
以上就是我要為大家介紹的數(shù)據(jù)庫設計的全部內(nèi)容，希望大家從中可以學到東西，然后有利于以后的工作學習。
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