系统架构设计师—数据库基础篇—数据库设计

设计过程

阶段	主要任务
用户需求分析	分析用户活动、收集数据确定系统边界。
概念结构设计	将应用对象抽象成不依赖于DBMS的数据模型，即概念模型、描述概念模型的较理想工具是E-R图
逻辑结构设计	将抽象的概念模型转化为与选用的DBMS产品所支持的数据模型相符合的逻辑模型，即关系模式。
物理结构设计	是逻辑模型在计算机中的具体实现方案。
数据库实施阶段	根据前两个阶段的结果建立数据库，编制与调试应用程序，组织数据入库，并进行试运行。
数据库运行和维护阶段	数据应用系统经过试运行即可投入运行，但该阶段需要不断地对系统进行评价、调整与修改。

用户需求分析

自底向上

自顶向下

重点

调查组织结构情况、调查各部门的业务活动情况、协助用户明确对新系统的各种要求、确定新系统的边界，以此获得用户对系统的如下要求。

1. 信息要求：保存的信息、完整性要求等。
2. 处理要求：操作功能、处理的频度、响应时间等。
3. 系统要求：安全性要求、使用方式要求、可扩充性要求。

概念结构设计

对现实事物抽象认识的3种方法：

分类(Classification)

对现实世界的事物，按照其具有的共同特征和行为，定义一种类型。

在某一类型中，个体是类型的一个成员或实例，即“is member of”。

聚集(Aggregation)

定义某一类型所具有的属性。

如学生类型具有学号、姓名、性别、班级的共同属性，每一个学生都是这一类型中的个体，通过在这些属性上的不同取值来区分。各个属性是所属类型的一个成分，即“is part of”。

概括(Generalization)

由一种已知类型定义新的类型。

通常把已知类型称为超类(Super class)，新定义的类型称为子类(Sub class)，即“is subset of”。

步骤

• 需求分析
• 局部E-R模式设计
  • 确定局部视图范围
  • 识别实体及其标识
  • 确定实体间的联系
  • 分配实体及联系的属性
• 全局E-R模式设计
  • 消除冲突

冲突的类型

冲突类型	说明
属性冲突	属性域冲突，相同属性定义数据类型不同。
	属性值冲突，相同属性定义单位不同。
结构冲突	抽象不同，相同对象在某一应用中是实体，在零一应用中是属性。
	同一实体在不同E-R图中属性个数和排列次序不同。
命名冲突	同名异义，使用了系统保留关键字。
	异名同义，职工、员工。

逻辑结构设计

将抽象的概念模型转换为与选用的DBMS产品所支持的数据模型相符合的逻辑模型，即关系模式。

主要工作步骤

• 确定数据模型
  • 关系型
  • 非关系型
  • 网状型
• 将E-R图转换称为指定的数据模型
• 确定完整性约束
  • 实体完整性
  • 参照完整性
  • 用户定义的完整性
• 确定用户视图

E-R图向关系模式转换规则

1. E-R图的实体转换为关系。
2. E-R图的属性转换为关系的属性。
3. E-R的关键字转换为关系的关键字。

复合属性的转换

方案一：将每个分量属性作为复合属性所在实体的属性。
方案二：将复合属性本身作为所在实体的属性。

多值属性的转换

方案一：将多值属性与所在实体的主键一起组成一个新的关系。
方案二：将多值属性提升为一个实体，通常为弱实体。

• 弱实体不能脱离实体独立存在。

派生属性

派生属性可由其他属性计算得到。
转化成关系模式时，通常不转换派生属性。

联系的属性

1:1

方案一：可以转换为一个独立的关系模式。
方案二：与任意一端对应的关系模式合并。

1:n

方案一：可以转换为一个独立的关系模式。
方案二：与n端对应的关系模式合并。

n:m

可以转换为一个独立的关系模式。

多元

可以转换为一个独立的关系模式。

物理结构设计

主要工作步骤包括确定数据分布、存储结构和访问方式。

数据库实施阶段

在计算机上建立起实际的数据库结构，数据加载（或称装入），进行试运行和评价的过程，叫做数据库实施（或称实现）。

数据库运行与维护阶段

数据库一旦投入运行，就标志着数据库维护工作的开始。数据库维护工作的主要内容包括对数据库性能的监测和改善、备份及故障恢复、数据库的重组和重构。