關(guān)于數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的論文

1、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)摘要：根據(jù)一個(gè)單位的信息需求、處理需求、數(shù)據(jù)庫(kù)的支撐環(huán)境和數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，按照規(guī)范化設(shè)計(jì)的方法，考慮數(shù)據(jù)庫(kù)及其應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)全過(guò)程，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)模式以及典型的應(yīng)用程序，就是所謂的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)通常包括需求分析，概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施，數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行和維護(hù)六個(gè)階段。數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)（DatabaseDesigrj）是指對(duì)于一個(gè)給定的應(yīng)用環(huán)境，構(gòu)造最優(yōu)的數(shù)據(jù)庫(kù)模式，建立數(shù)據(jù)庫(kù)模式，建立數(shù)據(jù)庫(kù)及其應(yīng)用系統(tǒng)，使之能有效地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，滿(mǎn)足各種用戶(hù)的應(yīng)用需求。1、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)任務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的基本任務(wù)是：根據(jù)一個(gè)單位的信息需求、處理需求和數(shù)據(jù)庫(kù)的支撐環(huán)境（包括DBMS、操作系統(tǒng)

2、和硬件），設(shè)計(jì)出數(shù)據(jù)模式（包括外模式、邏輯（概念）模式和內(nèi)模式）以及典型的應(yīng)用程序。其中信息需求表示一個(gè)單位所需要的數(shù)據(jù)及其結(jié)構(gòu)。處理需要表示一個(gè)單位需要經(jīng)常進(jìn)行的數(shù)據(jù)處理，前者表達(dá)了數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容性結(jié)構(gòu)的要求，也是靜態(tài)的要求，后者表達(dá)了基于數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)處理要求，也是動(dòng)態(tài)的要求。DBMS、操作系統(tǒng)和硬件是建立數(shù)據(jù)庫(kù)的軟、硬件基礎(chǔ)，也是其制約因素。數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)成果有兩個(gè)：一是數(shù)據(jù)模式，二是以數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)的典型應(yīng)用程序。應(yīng)用程序是隨著應(yīng)用而不斷發(fā)展的，在有些數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中（例如情報(bào)檢索），事先很難編出所需要的應(yīng)用程序或事務(wù)。因此，數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的最基本的成果是數(shù)據(jù)模式。不過(guò)，數(shù)據(jù)模式的設(shè)計(jì)必須適應(yīng)數(shù)據(jù)處理

3、的要求，保證大多數(shù)常用的數(shù)據(jù)處理能夠方便、快速地進(jìn)行。2、數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)“三分技術(shù)，七分管理，十二分基礎(chǔ)數(shù)據(jù)”是數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)的基本規(guī)律。技術(shù)與管理的界面（稱(chēng)之為“干件”）十分重要。數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)是硬件、軟件和干件的結(jié)合。這是數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)之-數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)應(yīng)該和應(yīng)用系統(tǒng)相結(jié)合，也就是說(shuō)：整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中要把結(jié)構(gòu)（數(shù)據(jù)）設(shè)計(jì)和行為（處理）設(shè)計(jì)密切結(jié)合起來(lái)，這是數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)之二。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和行為設(shè)計(jì)這兩部分緊密相關(guān)、相輔相成，組成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)工程。圖1是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和行為設(shè)計(jì)的示意圖：圖1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和行為設(shè)計(jì)的示意圖3、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)范設(shè)計(jì)法中比較著名的有新奧爾良(NewOrleans)方法：將數(shù)據(jù)庫(kù)

4、設(shè)計(jì)分為四個(gè)階段：需求分析、概念設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)。其后S.B.Yao等又將數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)分為五個(gè)步驟。又有I.R.Palmer把數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)當(dāng)成一步接一步的過(guò)程，弁采用一些輔助設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)每一個(gè)過(guò)程?；贓-R模型數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法，基于3NF的設(shè)計(jì)方法，基于抽象語(yǔ)法規(guī)范的設(shè)計(jì)方法等，是數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的不同階段上支持實(shí)現(xiàn)的具體技術(shù)和方法。規(guī)范設(shè)計(jì)法從本質(zhì)上看仍然是手工設(shè)計(jì)方法，其基本思想是過(guò)程迭代和逐步求精的過(guò)程。4、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的基本步驟：在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程中，需求分析可以獨(dú)立于任何的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，而邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)則與具體的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)密切相關(guān)。下面分別介紹數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的每個(gè)步驟：4.1 需求

5、分析階段，進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)首先必須準(zhǔn)確了解與分析用戶(hù)需求（包括數(shù)據(jù)與處理），需求分析是整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的基礎(chǔ)，是最困難、最耗費(fèi)時(shí)間的一步。作為地基的需求分析是否做得充分與準(zhǔn)確，決定了在其上構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)大廈的速度與質(zhì)量。需求分析做得不好，甚至?xí)?dǎo)致整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)返工重做。4.2 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目標(biāo)是產(chǎn)生反映全組織信息需求的整體數(shù)據(jù)庫(kù)概念結(jié)構(gòu)，即概念模式。概念模式是整個(gè)組織各個(gè)用戶(hù)共同關(guān)心的信息結(jié)構(gòu)，它必須獨(dú)立于計(jì)算機(jī)的任何數(shù)據(jù)模型，不受特定的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的限制，不考慮計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)細(xì)節(jié)，方便與用戶(hù)進(jìn)行交流。在需求分析階段得到的數(shù)據(jù)流圖對(duì)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行了描述，數(shù)據(jù)字典定義了數(shù)

6、據(jù)本身的靜態(tài)特征。它們反映的僅僅是應(yīng)用需求，并沒(méi)有反映數(shù)據(jù)之間的本質(zhì)聯(lián)系，即數(shù)據(jù)內(nèi)在特征。描述概念結(jié)構(gòu)的工具是E-R圖。用實(shí)體聯(lián)系方法對(duì)具體數(shù)據(jù)進(jìn)行抽象加工，將實(shí)體集合抽象成實(shí)體類(lèi)型，用實(shí)體間聯(lián)系的類(lèi)型反映現(xiàn)實(shí)世界事物間的內(nèi)在聯(lián)系。概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)又可分為局部視圖設(shè)計(jì)和視圖集成兩個(gè)步驟，如圖3所示需求分析階段概念設(shè)1計(jì)階段邏輯設(shè)計(jì)階段物理設(shè)計(jì)階段數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施階段數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行、維護(hù)階段圖2數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)步驟邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖3概念設(shè)計(jì)步驟4.3 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，在邏輯設(shè)計(jì)階段，將第二步所得的數(shù)據(jù)庫(kù)概念模式，轉(zhuǎn)換成以DBMS的邏輯數(shù)據(jù)模型表示的邏輯模式。數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯設(shè)計(jì)的目標(biāo)是滿(mǎn)足用戶(hù)的完整性和安全性要求，能在邏

7、輯級(jí)上高效率地支持各種數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)的運(yùn)行。數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯設(shè)計(jì)不僅涉及數(shù)據(jù)模型的轉(zhuǎn)換問(wèn)題，而且涉及進(jìn)一步深入解決數(shù)據(jù)模式設(shè)計(jì)中的一些技術(shù)問(wèn)題。例如數(shù)據(jù)模式的規(guī)范化、滿(mǎn)足DBMS各種限制等。數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯設(shè)計(jì)的結(jié)果以數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言(DDL)表示。由于SQL語(yǔ)言是綜合性語(yǔ)言，DDL就相當(dāng)于SQL中定義關(guān)系模式部分。4.4 物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)階段，根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯和概念模式、DBMS及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所提供的功能和施加的限制，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)文件的物理存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、各種存取路徑、存儲(chǔ)空間的分配、記錄的存儲(chǔ)格式等。數(shù)據(jù)庫(kù)的物理模式雖不直接面向用戶(hù)，但對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的性能影響較大，所以此階段也較重要。4.5 數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)施階段

8、，在數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)施階段，設(shè)計(jì)人員運(yùn)用DBMS提供的數(shù)據(jù)語(yǔ)言及其宿主語(yǔ)言，根據(jù)邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)的結(jié)果建立數(shù)據(jù)庫(kù)，編制與調(diào)試應(yīng)用程序，組織數(shù)據(jù)入庫(kù)，并進(jìn)行試運(yùn)行。4.6 數(shù)據(jù)庫(kù)的運(yùn)行和維護(hù)階段，數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)經(jīng)過(guò)試運(yùn)行后即可投入正式運(yùn)行。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中必須不斷地對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)、調(diào)試與修改。5、數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)一個(gè)完整的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)是不可能一蹴而就的，它往往是上述六個(gè)階段的不斷反復(fù)。需要指出的是，這個(gè)設(shè)計(jì)步驟是數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的過(guò)程，包括了數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程。在設(shè)計(jì)過(guò)程中把數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)和對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)處理的設(shè)計(jì)緊密結(jié)合起來(lái)，將這兩個(gè)方面的需求分析、抽象、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)在各個(gè)階段現(xiàn)時(shí)進(jìn)行，相互參

9、照，相互補(bǔ)充，以完善兩個(gè)方面的設(shè)計(jì)。按照這個(gè)原則，設(shè)計(jì)過(guò)程各個(gè)階段的設(shè)計(jì)描述，可用圖4概括地給出。圖4數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段6、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)與模式結(jié)構(gòu)按照上述的設(shè)計(jì)過(guò)程，在不同的設(shè)計(jì)階段將逐步形成數(shù)據(jù)庫(kù)的三層模式。1）需求分析階段，綜合用戶(hù)的應(yīng)用需求；2）概念設(shè)計(jì)階段，形成獨(dú)立于數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)DBMS的概念模式；3）邏輯設(shè)計(jì)階段，將概念模式（可用E-R圖描述）轉(zhuǎn)換成DBMS支持的數(shù)據(jù)模型（如關(guān)系模型）,形成數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯模式；4）根據(jù)用戶(hù)處理的要求和安全性的考慮，在基本表的基礎(chǔ)上建立必要的視圖，形成數(shù)據(jù)庫(kù)的外模式；5）物理設(shè)計(jì)階段，根據(jù)DBMS的特點(diǎn)和處理的需求，選擇存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，建立索引，形成數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)模式。數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)階段與數(shù)據(jù)庫(kù)模式結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系如圖5所示。5數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)與模式結(jié)構(gòu)7結(jié)束語(yǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)主要討論數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的方法和步驟，介紹了數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)各個(gè)階段的目標(biāo)、方法、應(yīng)注意的事項(xiàng)。其中的重點(diǎn)是數(shù)據(jù)庫(kù)的概念結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和邏輯結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，這也是數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)過(guò)程中最重要的兩個(gè)環(huán)節(jié)。參考文獻(xiàn)：1