《數據庫系統原理》[2018年版] 第三章 數據庫設計

數據庫設計：針對具體的應用場景，使用現有的DBMS構建適合的數據庫模式，創建數據庫及其應用系統，使之能有效地收集、存儲、操做和管理數據，知足實際業務中各種用戶的應用需求、信息需求和處理需求，這個過程稱之爲數據庫設計。

1. 設計概述

　　1.1 數據庫設計的兩個階段

　　　　1.1.1 數據庫分析和設計階段(需求分析、概念設計、邏輯設計、物理設計)

　　　　1.1.2 數據庫實現和操做階段(數據庫的實現、操做和監督、修改和調整)

　　1.2 數據庫設計的兩個目標

　　　　1.2.1 知足應用功能需求(知足用戶應用中的增、刪、查、改)

　　　　1.2.2 良好的數據庫性能(數據庫具備高效的存取和對空間的節省，並具備良好的數據共享性、完整性、一致性及安全保密性)

　　1.3 數據庫設計的兩大內容

　　　　1.3.1 數據庫結構設計(模式及子模式的設計[靜態]：概念結構設計、邏輯結構設計、物理結構設計)

　　　　1.3.2 數據庫行爲設計(肯定用戶的行爲和動做[動態])

　　1.4 數據庫設計的三種方法

　　　　1.4.1 直觀設計法(利用經驗和技巧設計，沒法保證質量，已被淘汰)

　　　　1.4.2 規範設計法

　　　　　　　I. 新奧爾良設計方法(分階段)

　　　　　　　　把設計分爲四個階段(需求分析、概念結構設計、邏輯結構設計、物理結構設計)，注重結構設計，而不考慮行爲設計。

　　　　　　　II. 基於E-R模型的設計方法

　　　　　　　　在需求分析的基礎上用 E-R圖 構造反映實體之間聯繫的企業模式，而後將此模式轉換爲概念模式。

　　　　　　　III. 基於第三範式的設計方法(結構化)

　　　　　　　　在需求分析的基礎上肯定數據庫的模式、屬性與屬性間的依賴關係，而後組織在一個關係模式中，再分析模式中不符合第三範式的關係，進行模式分解。

　　　　1.4.3 計算機輔助設計法(以人機交互的方式模擬規範化設計的方法，以此加速設計的過程)

　　1.5 數據庫設計的過程

　　　　

2. 基本步驟

　　2.1 需求分析

　　目的：瞭解與分析用戶的信息與應用處理的要求，並將結果按必定格式整理而造成需求分析報告。

　　做用：該分析報告是後續概念設計、邏輯設計、物理設計、數據庫創建與維護的依據。

　　　　2.1.1 肯定數據庫範圍

　　　　　　　(1) 首先考慮支持用戶工做所必須的應用要求

　　　　　　　(2) 肯定數據庫應支持的應用功能，充分知足用戶的應用功能要求

　　　　　　　(3) 儘量考慮未來的應用需求，以提升數據庫的應變能力

　　　　　　　(4) 避免應用過程當中對數據庫作太多或太大的修改，從而提升數據庫的生命週期

　　　　2.1.2 應用過程分析(可藉助數據流程圖等工具)

　　　　　　　(1) 肯定要用到的數據

　　　　　　　(2) 數據的使用順序

　　　　　　　(3) 數據該做如何處理及處理的策略

　　　　　　　(4) 處理的結果

　　　　2.1.3 收集與分析數據

　　　　目的：瞭解並分析數據的組成格式及操做特徵，每一個數據元素的語義及關係等。

　　　　　　　(1) 靜態結構(不施加應用操做時數據的原始情況)

　　　　　　　　　I. 數據分類表(數據的整體描述)

　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　II. 數據元素表(數據項及屬性)

 　　　　　　　　　　

　　　　　　　(2) 動態結構(施加應用操做時數據的情況)——概念設計和物理設計的重要依據

　　　　　　　　　I. 任務分類表(對數據流程的分析)

　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　II. 數據操做特徵表(描述任務與數據之間的關係)

　　　　　　　　　　

　　　　　　　(3) 數據約束(使用數據時的特殊要求)

　　　　　　　　　I. 數據的安全保密性，其主要是針對各類不一樣類數據，誰擁有操做(增刪查改)權限

　　　　　　　　　II. 數據的完整性，其主要是指數據正確性的約束範圍和驗證準則，以及一致性保護的要求

　　　　　　　　　III. 響應時間，其主要是指某些特定應用要求的數據存取時間限制

　　　　　　　　　IV. 數據恢復，其主要是指轉儲及恢復的時機與範圍等要求

　　　　2.1.4 編寫需求分析報告

　　　　做用：應用需求的業務人員和數據庫設計人員的「共同語言」，能準確地表達應用需求，可讀性強，且無二義性，能爲數據庫的後續階段設計提供全面、準確和詳細的資料。

　　　　　　　(1) 數據庫的應用功能目標

　　　　　　　(2) 標明不一樣用戶的視圖範圍

　　　　　　　(3) 應用處理過程需求說明

　　　　　　　　　I. 數據流程圖

　　　　　　　　　II. 任務分類表

　　　　　　　　　III. 數據操做特徵表

　　　　　　　　　IV. 操做過程說明書(根據以上三類內容，標明各任務的主要邏輯執行步驟)

　　　　　　　(4) 數據字典(包括數據分類表、數據元素表和各種原始資料)

　　　　　　　　　做用：存儲和檢索各類數據(元數據)描述。

　　　　　　　(5) 數據量(根據數據分類表的靜態數據量和操做特徵表的動態數據量統計得出)

　　　　　　　(6) 數據約束

　　2.2 概念結構設計

　　目的：在需求分析報告的基礎上按照特定的方法設計知足應用需求的用戶信息結構(概念模型)，可徹底不顧及具體的硬件和軟件的限制，它是一個符合用戶要求的趨於理想化的信息結構。

　　　　(1) 實體分析法(自頂向下：E-R模型)

　　　　(2) 屬性綜合法(自底向上)

　　　　　　步驟：屬性分類、實體構成、聯繫的肯定

　　2.3 邏輯結構設計

　　　　

3. 關係數據庫設計方法