數據庫有哪些設計技巧

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1. 原始單據與實體之間的關係

能夠是一對1、一對多、多對多的關係。在通常狀況下，它們是一對一的關係：即一張原始單據對應且只對應一個實體。在特殊狀況下，它們多是一對多或多對一的關係，即一張原始單證對應多個實體，或多張原始單證對應一個實體。

這裏的實體能夠理解爲基本表。明確這種對應關係後，對咱們設計錄入界面大有好處。

〖例1〗：一份員工履歷資料，在人力資源信息系統中，就對應三個基本表：員工基本狀況表、社會關係表、工做簡歷表。這就是「一張原始單證對應多個實體」的典型例子。

2. 主鍵與外鍵

通常而言，一個實體不能既無主鍵又無外鍵。在E—R 圖中, 處於葉子部位的實體, 能夠定義主鍵，也能夠不定義主鍵(由於它無子孫), 但必需要有外鍵(由於它有父親)。

主鍵與外鍵的設計，在全局數據庫的設計中，佔有重要地位。當全局數據庫的設計完成之後，有個美國數據庫設計專家說：「鍵，處處都是鍵，除了鍵以外，什麼也沒有」，這就是他的數據庫設計經驗之談，也反映了他對信息系統核心(數據模型)的高度抽象思想。

由於：主鍵是實體的高度抽象，主鍵與外鍵的配對，表示實體之間的鏈接。

3. 基本表的性質

基本表與中間表、臨時表不一樣，由於它具備以下四個特性：

• 原子性。基本表中的字段是不可再分解的。
• 原始性。基本表中的記錄是原始數據（基礎數據）的記錄。
• 演繹性。由基本表與代碼表中的數據，能夠派生出全部的輸出數據。
• 穩定性。基本表的結構是相對穩定的，表中的記錄是要長期保存的。

理解基本表的性質後，在設計數據庫時，就能將基本表與中間表、臨時表區分開來。

4. 範式標準

基本表及其字段之間的關係, 應儘可能知足第三範式。可是，知足第三範式的數據庫設計，每每不是最好的設計。爲了提升數據庫的運行效率，經常須要下降範式標準：適當增長冗餘，達到以空間換時間的目的。

〖例2〗：有一張存放商品的基本表，如表1所示。「金額」這個字段的存在，代表該表的設計不知足第三範式，由於「金額」能夠由「單價」乘以「數量」獲得，說明「金額」是冗餘字段。可是，增長「金額」這個冗餘字段，能夠提升查詢統計的速度，這就是以空間換時間的做法。

在Rose 2002中，規定列有兩種類型：數據列和計算列。「金額」這樣的列被稱爲「計算列」，而「單價」和「數量」這樣的列被稱爲「數據列」。

5. 通俗地理解三個範式

通俗地理解三個範式，對於數據庫設計大有好處。在數據庫設計中，爲了更好地應用三個範式，就必須通俗地理解三個範式(通俗地理解是夠用的理解，並非最科學最準確的理解)：

• 第一範式：1NF是對屬性的原子性約束，要求屬性具備原子性，不可再分解；
• 第二範式：2NF是對記錄的唯一性約束，要求記錄有唯一標識，即實體的唯一性；
• 第三範式：3NF是對字段冗餘性的約束，即任何字段不能由其餘字段派生出來，它要求字段沒有冗餘。

沒有冗餘的數據庫設計能夠作到。可是，沒有冗餘的數據庫未必是最好的數據庫，有時爲了提升運行效率，就必須下降範式標準，適當保留冗餘數據。

具體作法是：在概念數據模型設計時遵照第三範式，下降範式標準的工做放到物理數據模型設計時考慮。下降範式就是增長字段，容許冗餘。

6. 要善於識別與正確處理多對多的關係

若兩個實體之間存在多對多的關係，則應消除這種關係。消除的辦法是，在二者之間增長第三個實體。這樣，原來一個多對多的關係，如今變爲兩個一對多的關係。要將原來兩個實體的屬性合理地分配到三個實體中去。

這裏的第三個實體，實質上是一個較複雜的關係，它對應一張基本表。通常來說，數據庫設計工具不能識別多對多的關係，但能處理多對多的關係。

〖例3〗：在「圖書館信息系統」中，「圖書」是一個實體，「讀者」也是一個實體。這兩個實體之間的關係，是一個典型的多對多關係：一本圖書在不一樣時間能夠被多個讀者借閱，一個讀者又能夠借多本圖書。

爲此，要在兩者之間增長第三個實體，該實體取名爲「借還書」，它的屬性爲：借還時間、借還標誌(0表示借書，1表示還書)，另外，它還應該有兩個外鍵(「圖書」的主鍵，「讀者」的主鍵)，使它能與「圖書」和「讀者」鏈接。

7. 主鍵PK的取值方法

PK是供程序員使用的表間鏈接工具，能夠是一無物理意義的數字串, 由程序自動加1來實現。也能夠是有物理意義的字段名或字段名的組合。不過前者比後者好。當PK是字段名的組合時，建議字段的個數不要太多，多了不但索引佔用空間大，並且速度也慢。

8. 正確認識數據冗餘

主鍵與外鍵在多表中的重複出現, 不屬於數據冗餘，這個概念必須清楚，事實上有許多人還不清楚。非鍵字段的重複出現, 纔是數據冗餘！並且是一種低級冗餘，即重複性的冗餘。高級冗餘不是字段的重複出現，而是字段的派生出現。

〖例4〗：商品中的「單價、數量、金額」三個字段，「金額」就是由「單價」乘以「數量」派生出來的，它就是冗餘，並且是一種高級冗餘。冗餘的目的是爲了提升處理速度。

只有低級冗餘纔會增長數據的不一致性，由於同一數據，可能從不一樣時間、地點、角色上屢次錄入。所以，咱們提倡高級冗餘(派生性冗餘)，反對低級冗餘(重複性冗餘)。

9. E--R圖沒有標準答案

信息系統的E--R圖沒有標準答案，由於它的設計與畫法不是唯一的，只要它覆蓋了系統需求的業務範圍和功能內容，就是可行的。反之要修改E--R圖。

儘管它沒有唯一的標準答案，並不意味着能夠隨意設計。好的E—R圖的標準是：結構清晰、關聯簡潔、實體個數適中、屬性分配合理、沒有低級冗餘。

10. 視圖技術在數據庫設計中頗有用

與基本表、代碼表、中間表不一樣，視圖是一種虛表，它依賴數據源的實表而存在。視圖是供程序員使用數據庫的一個窗口，是基表數據綜合的一種形式, 是數據處理的一種方法，是用戶數據保密的一種手段。

爲了進行復雜處理、提升運算速度和節省存儲空間, 視圖的定義深度通常不得超過三層。若三層視圖仍不夠用, 則應在視圖上定義臨時表, 在臨時表上再定義視圖。這樣反覆交迭定義, 視圖的深度就不受限制了。

對於某些與國家政治、經濟、技術、軍事和安全利益有關的信息系統，視圖的做用更加劇要。這些系統的基本表完成物理設計以後，當即在基本表上創建第一層視圖，這層視圖的個數和結構，與基本表的個數和結構是徹底相同。而且規定，全部的程序員，一概只准在視圖上操做。

只有數據庫管理員，帶着多我的員共同掌握的「安全鑰匙」，才能直接在基本表上操做。請讀者想一想：這是爲何？

11. 中間表、報表和臨時表

中間表是存放統計數據的表，它是爲數據倉庫、輸出報表或查詢結果而設計的，有時它沒有主鍵與外鍵(數據倉庫除外)。臨時表是程序員我的設計的，存放臨時記錄，爲我的所用。基表和中間表由DBA維護，臨時表由程序員本身用程序自動維護。

12. 完整性約束表如今三個方面

域的完整性：用Check來實現約束，在數據庫設計工具中，對字段的取值範圍進行定義時，有一個Check按鈕，經過它定義字段的值城。

參照完整性：用PK、FK、表級觸發器來實現。用戶定義完整性：它是一些業務規則，用存儲過程和觸發器來實現。

13. 防止數據庫設計打補丁的方法是「三少原則」

一、一個數據庫中表的個數越少越好。只有表的個數少了，才能說明系統的E--R圖少而精，去掉了重複的多餘的實體，造成了對客觀世界的高度抽象，進行了系統的數據集成，防止了打補丁式的設計；

二、一個表中組合主鍵的字段個數越少越好。由於主鍵的做用，一是建主鍵索引，二是作爲子表的外鍵，因此組合主鍵的字段個數少了，不只節省了運行時間，並且節省了索引存儲空間；

三、一個表中的字段個數越少越好。只有字段的個數少了，才能說明在系統中不存在數據重複，且不多有數據冗餘，更重要的是督促讀者學會「列變行」，這樣就防止了將子表中的字段拉入到主表中去，在主表中留下許多空餘的字段。所謂「列變行」，就是將主表中的一部份內容拉出去，另外單獨建一個子表。這個方法很簡單，有的人就是不習慣、不採納、不執行。

數據庫設計的實用原則是：在數據冗餘和處理速度之間找到合適的平衡點。「三少」是一個總體概念，綜合觀點，不能孤立某一個原則。

該原則是相對的，不是絕對的。「三多」原則確定是錯誤的。試想：若覆蓋系統一樣的功能，一百個實體(共一千個屬性) 的E--R圖，確定比二百個實體(共二千個屬性)的E--R圖，要好得多。

提倡「三少」原則，是叫讀者學會利用數據庫設計技術進行系統的數據集成。數據集成的步驟是將文件系統集成爲應用數據庫，將應用數據庫集成爲主題數據庫，將主題數據庫集成爲全局綜合數據庫。

集成的程度越高，數據共享性就越強，信息孤島現象就越少，整個企業信息系統的全局E—R圖中實體的個數、主鍵的個數、屬性的個數就會越少。

提倡「三少」原則的目的，是防止讀者利用打補丁技術，不斷地對數據庫進行增刪改，使企業數據庫變成了隨意設計數據庫表的「垃圾堆」，或數據庫表的「大雜院」，最後形成數據庫中的基本表、代碼表、中間表、臨時表雜亂無章，不可勝數，致使企事業單位的信息系統沒法維護而癱瘓。

「三多」原則任何人均可以作到，該原則是「打補丁方法」設計數據庫的歪理學說。「三少」原則是少而精的原則，它要求有較高的數據庫設計技巧與藝術，不是任何人都能作到的，由於該原則是杜絕用「打補丁方法」設計數據庫的理論依據。

14. 提升數據庫運行效率的辦法

在給定的系統硬件和系統軟件條件下，提升數據庫系統的運行效率的辦法是：

• 在數據庫物理設計時，下降範式，增長冗餘, 少用觸發器, 多用存儲過程。
• 當計算很是複雜、並且記錄條數很是巨大時(例如一千萬條)，複雜計算要先在數據庫外面，以文件系統方式用C++語言計算處理完成以後，最後才入庫追加到表中去。這是電信計費系統設計的經驗。
• 發現某個表的記錄太多，例如超過一千萬條，則要對該表進行水平分割。水平分割的作法是，以該表主鍵PK的某個值爲界線，將該表的記錄水平分割爲兩個表。若發現某個表的字段太多，例如超過八十個，則垂直分割該表，將原來的一個表分解爲兩個表。
• 對數據庫管理系統DBMS進行系統優化，即優化各類系統參數，如緩衝區個數。
• 在使用面向數據的SQL語言進行程序設計時，儘可能採起優化算法。

總之，要提升數據庫的運行效率，必須從數據庫系統級優化、數據庫設計級優化、程序實現級優化，這三個層次上同時下功夫。

上述十四個技巧，是許多人在大量的數據庫分析與設計實踐中，逐步總結出來的。對於這些經驗的運用，讀者不能生幫硬套，死記硬背，而要消化理解，實事求是，靈活掌握。並逐步作到：在應用中發展，在發展中應用。