PDF《第3章》

第3章数据库设计 在数据库领域内,通常把使用数据库的各类信息系统称为数据库应用系统.

例如,以 数据库为基础的各种管理信息系统、办公自动化系统、地理信息系统、电子政务系统、电 子商务系统等都可以称为数据库应用系统. 数据库应用系统设计是指创建一个性能良好的、能满足不同用户使用要求的、又能被 选定的 DBMS 所接受的数据库以及基于该数据库上的应用程序, 而其中的核心问题是数据 库的设计. 3.1 数据库设计概述 数据库设计是指对于给定的应用环境,在关系数据库理论指导下构造(设计)出最优 的数据库逻辑模式和物理结构,并在此基础上建立数据库及其应用系统,使之能够有效地 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. 3.1.1 数据库设计目标和方法 1.数据库设计目标 数据库设计目标是为用户和各种应用系统提供一个较好的信息基础设施和高效率运 行环境.高效率的运行环境包括数据库的存取效率、数据库存储空间的利用率、数据库系 统运行管理的效率等. 数据库设计的目标主要包括如下几个方面的内容: (1)最大限度地满足用户的应用功能需求.主要是指用户可以将当前与可预知的将来 应用所需要的数据及其联系,全部准确地存放在数据库中. (2)获得良好的数据库性能.即要求数据库设计保持良好的数据特性以及对数据的高 效率存取和资源的合理使用,并使建成的数据库具有良好的数据共享性、独立性、完整性 及安全性等.对关系数据库而言主要有: ① 数据要达到一定的规范化程度,避免数据重复存储和异常操作. ② 保持实体之间连接的完整性,避免数据库的不一致性. ③ 满足对事务响应时间的要求. ④ 尽可能减少数据的存储量和内外存间数据的传输量. ⑤ 便于数据库的扩充和移植,使系统有更好的适应性. (3)对现实世界模拟的精确度要高. (4)数据库设计应充分利用和发挥现有 DBMS 的功能和性能. (5)符合软件工程设计要求,因为应用程序设计本身就是数据库设计任务的一部分. 数据库原理及应用――SQL Server

2012 60 上述目标中的某些内容有时候是相互冲突的.通常要对数据库的存取效率、维护代价 及用户需求等方面全面考虑,权衡折中,以获得更好的设计效果. 2.数据库设计方法 大型数据库设计是涉及多学科的综合性技术,也是一项庞大的工程项目.它要求从事 数据库设计的专业人员具备多方面的技术和知识.主要包括: ? 计算机的基础知识. ? 软件工程的原理和方法. ? 程序设计的方法和技巧. ? 数据库的基本知识和设计技术. ? 应用领域的相关知识. 这样,才能设计出符合具体领域要求的数据库及其应用系统. 要成功、高效地设计一个结构复杂、应用环境多样的数据库系统,仅仅靠手工的方法 是很难的,必须在科学的设计理论和工程方法的支持之上,采用非常规范的设计方法,否则,就很难保证数据库设计的质量.近年来,人们将软件工程的思想和方法应用于数据库 设计实践中,提出了许多优秀的数据库设计方法. (1)新奥尔良(new orleans)法.最初于

1978 年10 月提出,其后由 S. B. Yao 和I. R. Palmer 等人对该方法进行了改进.是目前公认的比较完整和权威的一种规范设计方法.它 将数据库设计分为四个阶段:需求分析(分析用户要求) 、概念设计(信息分析和定义) 、 逻辑设计(设计实现)和物理设计(物理数据库设计) .目前,常用的规范设计方法大多起 源于新奥尔良法,如图 3.1 所示. 图3.1 新奥尔良法设计过程示意图 (2)基于 E-R 模型的数据库设计方法.由P. P. S. Chen 于1976 年提出,该方法是数据 库概念设计阶段广泛采用的方法.其基本思想是在需求分析的基础上用 E-R 图构造一个反 映现实世界客观事物及其联系的概念模式.它完成了将现实世界向概念世界的转换过程. (3)3NF 设计方法.由S. Atre 提出的结构化设计方法,其思想是在需求分析的基础上 首先确定数据库的模式、属性及属性间的依赖关系,然后将它们组织在一个单一的关系模 式中,再分析模式中不符合 3NF 的约束条件,进行模式分解,最后规范成若干个 3NF 关 系模式的集合. 需求分析 概念设计 逻辑设计 物理设计 分析用户的要求、弄清系统对信息的需求 信息分析和定义,以确定概念模型 确定概念模式与外模式,以实现逻辑数据库设计 确定内模式,以实现物理数据库设计 数据库设计