MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用課件第1章 數(shù)據(jù)庫(kù)概論

1第1章數(shù)據(jù)庫(kù)概論1.1數(shù)據(jù)庫(kù)基本概念1.2數(shù)據(jù)模型1.3關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)1.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)1.5大數(shù)據(jù)簡(jiǎn)介MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用21.1數(shù)據(jù)庫(kù)基本概念1.1.1數(shù)據(jù)庫(kù)1.數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)(Data)是事物的符號(hào)表示，數(shù)據(jù)的種類(lèi)有數(shù)字、文字、圖像、聲音等，可以用數(shù)字化后的二進(jìn)制形式存入計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行處理。2.數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)(Database,DB)是長(zhǎng)期存放在計(jì)算機(jī)內(nèi)的有組織的可共享的數(shù)據(jù)集合，數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)按一定的數(shù)據(jù)模型組織、描述和儲(chǔ)存，具有盡可能小的冗余度、較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性和易擴(kuò)張性。

MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用31.1數(shù)據(jù)庫(kù)基本概念1.1.2數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(DataBaseManagementSystem,DBMS)是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的核心組成部分，它是在操作系統(tǒng)支持下的系統(tǒng)軟件，是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理的大型系統(tǒng)軟件，用戶(hù)在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中的一些操作都是由數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的?！駭?shù)據(jù)定義功能：提供數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言定義數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象?！駭?shù)據(jù)操縱功能：提供數(shù)據(jù)操縱語(yǔ)言對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢(xún)、插入、修改、刪除等操作?！駭?shù)據(jù)控制功能：提供數(shù)據(jù)控制語(yǔ)言進(jìn)行數(shù)據(jù)控制，即提供數(shù)據(jù)的安全性、完整性、并發(fā)控制等項(xiàng)功能●數(shù)據(jù)庫(kù)建立維護(hù)功能：包括數(shù)據(jù)庫(kù)初始數(shù)據(jù)的裝入、轉(zhuǎn)儲(chǔ)、恢復(fù)和系統(tǒng)性能監(jiān)視、分析等項(xiàng)功能。

MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用41.1數(shù)據(jù)庫(kù)基本概念1.1.3數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)(DatabaseSystem,DBS)是在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中引入數(shù)據(jù)庫(kù)后的系統(tǒng)構(gòu)成，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)由數(shù)據(jù)庫(kù)、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、應(yīng)用程序、用戶(hù)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理員(DataBaseAdministrator,DBA)組成，如圖1.1所示，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)在整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的地位如圖1.2所示。

MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用圖1.1數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)圖1.2數(shù)據(jù)庫(kù)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的地位51.1數(shù)據(jù)庫(kù)基本概念數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)分為客戶(hù)/服務(wù)器架構(gòu)和瀏覽器/服務(wù)器架構(gòu)。1.客戶(hù)/服務(wù)器(C/S)架構(gòu)的應(yīng)用系統(tǒng)當(dāng)應(yīng)用程序需要處理數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)時(shí)，首先向數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)請(qǐng)求，數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)接收到這一請(qǐng)求后，對(duì)其進(jìn)行分析，然后執(zhí)行數(shù)據(jù)庫(kù)操作，并把處理結(jié)果返回給應(yīng)用程序。

MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用圖1.3客戶(hù)/服務(wù)器(C/S)架構(gòu)61.1數(shù)據(jù)庫(kù)基本概念2.瀏覽器/服務(wù)器(B/S)架構(gòu)的應(yīng)用系統(tǒng)瀏覽器/服務(wù)器(Browser/Server,B/S)架構(gòu)是一種基于Web應(yīng)用的客戶(hù)/服務(wù)器架構(gòu)，又稱(chēng)為三層客戶(hù)-服務(wù)器架構(gòu)(瀏覽器/Web服務(wù)器/數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器)，如圖1.4所示。

MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用圖1.4瀏覽器/服務(wù)器(B/S)架構(gòu)71.1數(shù)據(jù)庫(kù)基本概念1.1.4數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展1.人工管理階段20世紀(jì)50年代中期以前，人工管理階段的數(shù)據(jù)是面向應(yīng)用程序的，一個(gè)數(shù)據(jù)集只能對(duì)應(yīng)一個(gè)程序，應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之間的關(guān)系如圖1.5所示。

MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用圖1.5人工管理階段應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之間的關(guān)系81.1數(shù)據(jù)庫(kù)基本概念2.文件系統(tǒng)階段20世紀(jì)50年代后期到60年代中期，計(jì)算機(jī)不僅用于科學(xué)計(jì)算，也開(kāi)始用于數(shù)據(jù)管理。數(shù)據(jù)處理的方式不僅有批處理，還有聯(lián)機(jī)實(shí)時(shí)處理。應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)之間的關(guān)系如圖1.6所示。

MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用圖1.6文件系統(tǒng)階段應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之間的關(guān)系91.1數(shù)據(jù)庫(kù)基本概念3.數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段20世紀(jì)60年代后期開(kāi)始，數(shù)據(jù)管理對(duì)象的規(guī)模越來(lái)越大，應(yīng)用越來(lái)越廣泛，數(shù)據(jù)量快速增加。為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，解決多用戶(hù)、多應(yīng)用共享數(shù)據(jù)的需求，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，出現(xiàn)了統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)的專(zhuān)門(mén)軟件----數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)之間的關(guān)系如圖1.7所示。

MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用圖1.7數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之間的關(guān)系101.2數(shù)據(jù)模型1.2.1兩類(lèi)數(shù)據(jù)模型在開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)需要使用不同的數(shù)據(jù)模型，它們是概念模型、邏輯模型、物理模型，根據(jù)模型應(yīng)用的不同目的，按不同的層次可將它們分為兩類(lèi)，第一類(lèi)是概念模型，第二類(lèi)是邏輯模型、物理模型。第一類(lèi)中的概念模型，按用戶(hù)的觀點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)和信息建模，是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的第一層抽象，又稱(chēng)信息模型，它通過(guò)各種概念來(lái)描述現(xiàn)實(shí)世界的事物以及事物之間的聯(lián)系，主要用于數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)。第二類(lèi)中的邏輯模型，按計(jì)算機(jī)的觀點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)建模，是概念模型的數(shù)據(jù)化，是事物以及事物之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)描述，提供了表示和組織數(shù)據(jù)的方法，主要的邏輯模型有層次模型、網(wǎng)狀模型、關(guān)系模型、面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型、對(duì)象關(guān)系數(shù)據(jù)模型和半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)模型等。

MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用111.2數(shù)據(jù)模型為了把現(xiàn)實(shí)世界的具體的事物抽象、組織為某一數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)支持的數(shù)據(jù)模型，需要經(jīng)歷了一個(gè)逐級(jí)抽象的過(guò)程，將現(xiàn)實(shí)世界抽象為信息世界，然后將信息世界轉(zhuǎn)換為機(jī)器世界，即首先將現(xiàn)實(shí)世界的客觀對(duì)象抽象為某一種信息結(jié)構(gòu)，這種信息結(jié)構(gòu)不依賴(lài)于具體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，不是某一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)支持的數(shù)據(jù)模型，而是概念級(jí)的模型，然后，將概念模型轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)上某一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)支持的數(shù)據(jù)模型，如圖1.8所示。

MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用圖1.8現(xiàn)實(shí)世界客觀事物的抽象過(guò)程第二類(lèi)中的物理模型，是對(duì)數(shù)據(jù)最底層的抽象，它描述數(shù)據(jù)在系統(tǒng)內(nèi)部的表示方式和存取方法，如數(shù)據(jù)在磁盤(pán)上的存儲(chǔ)方式和存取方法，是面向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的，由數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)具體實(shí)現(xiàn)。MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用121.2數(shù)據(jù)模型從概念模型到邏輯模型的轉(zhuǎn)換由數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)人員完成，從邏輯模型到物理模型的轉(zhuǎn)換主要由數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)完成。1.2.2數(shù)據(jù)模型組成要素1.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用于描述系統(tǒng)的靜態(tài)特性，是所研究的對(duì)象類(lèi)型的集合，數(shù)據(jù)模型按其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分為層次模型、網(wǎng)狀模型和關(guān)系模型等。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)所研究的對(duì)象是數(shù)據(jù)庫(kù)的組成部分，包括兩類(lèi)：一類(lèi)是與數(shù)據(jù)類(lèi)型、內(nèi)容、性質(zhì)有關(guān)的對(duì)象，例如關(guān)系模型中的域、屬性等，另一類(lèi)是與數(shù)據(jù)之間聯(lián)系有關(guān)的對(duì)象，例如關(guān)系模型中反映聯(lián)系的關(guān)系等。MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用132.數(shù)據(jù)操作數(shù)據(jù)操作用于描述系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，是指對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中各種對(duì)象及對(duì)象的實(shí)例允許執(zhí)行的操作的集合，包括對(duì)象的創(chuàng)建、修改和刪除，對(duì)對(duì)象實(shí)例的檢索、插入、刪除、修改及其它有關(guān)操作等。3.數(shù)據(jù)完整性約束數(shù)據(jù)完整性約束是一組完整性約束規(guī)則的集合，完整性約束規(guī)則是給定數(shù)據(jù)模型中數(shù)據(jù)及其聯(lián)系所具有的制約和依存的規(guī)則。1.2數(shù)據(jù)模型MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用141.2.3層次模型、網(wǎng)狀模型和關(guān)系模型1.層次模型用樹(shù)狀層次結(jié)構(gòu)組織數(shù)據(jù)，樹(shù)狀結(jié)構(gòu)每一個(gè)結(jié)點(diǎn)表示一個(gè)記錄類(lèi)型，記錄類(lèi)型之間的聯(lián)系是一對(duì)多的聯(lián)系。層次模型有且僅有一個(gè)根結(jié)點(diǎn)，位于樹(shù)狀結(jié)構(gòu)頂部，其它結(jié)點(diǎn)有且僅有一個(gè)父結(jié)點(diǎn)。某大學(xué)按層次模型組織數(shù)據(jù)的示例如圖1.9所示。圖1.9層次模型示例層次模型簡(jiǎn)單易用，但現(xiàn)實(shí)世界很多聯(lián)系是非層次性的，如多對(duì)多聯(lián)系等，表達(dá)起來(lái)比較笨拙且不直觀。1.2數(shù)據(jù)模型MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用152.網(wǎng)狀模型采用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)組織數(shù)據(jù)，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)每一個(gè)結(jié)點(diǎn)表示一個(gè)記錄類(lèi)型，記錄類(lèi)型之間可以有多種聯(lián)系，按網(wǎng)狀模型組織數(shù)據(jù)的示例如圖1.10所示。圖1.10網(wǎng)狀模型示例網(wǎng)狀模型可以更直接地描述現(xiàn)實(shí)世界，層次模型是網(wǎng)狀模型特例，但網(wǎng)狀模型結(jié)構(gòu)復(fù)雜，用戶(hù)不易掌握。圖1.10網(wǎng)狀模型示例1.2數(shù)據(jù)模型MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用163.關(guān)系模型采用關(guān)系的形式組織數(shù)據(jù)，一個(gè)關(guān)系就是一張二維表，二維表由行和列組成，按關(guān)系模型組織數(shù)據(jù)的示例如圖1.11所示學(xué)生關(guān)系框架學(xué)號(hào)姓名性別出生日期專(zhuān)業(yè)總學(xué)分成績(jī)關(guān)系框架學(xué)號(hào)課程號(hào)成績(jī)學(xué)生關(guān)系學(xué)號(hào)姓名性別出生日期專(zhuān)業(yè)總學(xué)分191001劉清泉男1998-06-21計(jì)算機(jī)52191002張慧玲女1999-11-07計(jì)算機(jī)50成績(jī)關(guān)系學(xué)號(hào)課程號(hào)成績(jī)191001100495191002100487191001120192圖1.11關(guān)系模型示例關(guān)系模型建立在嚴(yán)格的數(shù)學(xué)概念基礎(chǔ)上，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單清晰，用戶(hù)易懂易用，關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)是目前應(yīng)用最為廣泛、最為重要的一種數(shù)學(xué)模型。1.2數(shù)據(jù)模型MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用171.3關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)1.3.1關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)基本概念●關(guān)系：關(guān)系就是表(Table),在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，一個(gè)關(guān)系存儲(chǔ)為一個(gè)數(shù)據(jù)表?！裨M：表中一行(Row)為一個(gè)元組(Tuple),一個(gè)元組對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)表中的一條記錄(Record)，元組的各個(gè)分量對(duì)應(yīng)于關(guān)系的各個(gè)屬性.●屬性：表中的列(Column)稱(chēng)為屬性(Property)，對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)表中的字段(Field)?！裼颍簩傩缘娜≈捣秶??！耜P(guān)系模式：對(duì)關(guān)系的描述稱(chēng)為關(guān)系模式，格式如下：關(guān)系名(屬性名1,屬性名2,…屬性名n)●候選碼：屬性或?qū)傩越M，其值可唯一標(biāo)識(shí)其對(duì)應(yīng)元組?！裰麝P(guān)鍵字（主鍵）：在候選碼中選擇一個(gè)作為主鍵(PrimaryKey)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用18●外關(guān)鍵字（外鍵）：在一個(gè)關(guān)系中的屬性或?qū)傩越M不是該關(guān)系的主鍵，但它是另一個(gè)關(guān)系的主鍵，稱(chēng)為外鍵(ForeignKey)。在圖1.3中，學(xué)生的關(guān)系模式為

學(xué)生(學(xué)號(hào),姓名,性別,出生日期,專(zhuān)業(yè),總學(xué)分)

主鍵為學(xué)號(hào)。成績(jī)的關(guān)系模式為

成績(jī)(學(xué)號(hào),課程號(hào),成績(jī))1.3關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用191.3.2關(guān)系運(yùn)算關(guān)系數(shù)據(jù)操作稱(chēng)為關(guān)系運(yùn)算，投影、選擇、連接是最重要的關(guān)系運(yùn)算，關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)支持關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)和投影、選擇、連接運(yùn)算。（1）選擇選擇(Selection)指選出滿(mǎn)足給定條件的記錄，它是從行的角度進(jìn)行的單目運(yùn)算，運(yùn)算對(duì)象是一個(gè)表，運(yùn)算結(jié)果形成一個(gè)新表。

【例1.1】從學(xué)生表中選擇專(zhuān)業(yè)為計(jì)算機(jī)且總學(xué)分為52分的行進(jìn)行選擇運(yùn)算，選擇所得的新表如表1.1所示。學(xué)號(hào)姓名性別出生日期專(zhuān)業(yè)總學(xué)分191001劉清泉男1998-06-21計(jì)算機(jī)52表1.1選擇后的新表1.3關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用20（2）投影投影(Projection)是選擇表中滿(mǎn)足條件的列，它是從列的角度進(jìn)行的單目運(yùn)算?！纠?.2】從學(xué)生表中選取姓名、專(zhuān)業(yè)、班號(hào)進(jìn)行投影運(yùn)算，投影所得的新表如表1.2所示。姓名專(zhuān)業(yè)總學(xué)分劉清泉計(jì)算機(jī)52張慧玲計(jì)算機(jī)50表1.2投影后的新表1.3關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用21（3）連接連接(Join)是將兩個(gè)表中的行按照一定的條件橫向結(jié)合生成的新表。選擇和投影都是單目運(yùn)算，其操作對(duì)象只是一個(gè)表，而連接是雙目運(yùn)算，其操作對(duì)象是兩個(gè)表。

【例1.3】學(xué)生表與成績(jī)表通過(guò)學(xué)號(hào)相等的連接條件進(jìn)行連接運(yùn)算，連接所得的新表如表1.3所示。學(xué)號(hào)姓名性別出生日期專(zhuān)業(yè)總學(xué)分學(xué)號(hào)課程號(hào)成績(jī)191001劉清泉男1998-06-21計(jì)算機(jī)52191001100495191001劉清泉男1998-06-21計(jì)算機(jī)52191001120192191002張慧玲女1999-11-07計(jì)算機(jī)50191002100487表1.3連接后的新表1.3關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用221.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)1.4.1數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的步驟按照規(guī)范設(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，將數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)分為以下6個(gè)階段：需求分析階段，概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，物理結(jié)構(gòu)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)行和維護(hù)階段，如圖1.12所示。圖1.12數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)步驟（1）需求分析階段需求分析是整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中，首先需要準(zhǔn)確了解與分析用戶(hù)的需求，明確系統(tǒng)的目標(biāo)和實(shí)現(xiàn)的功能。MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用23（2）概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，其任務(wù)是根據(jù)需求分析，形成一個(gè)獨(dú)立于具體數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的概念模型，即設(shè)計(jì)E-R模型。（3）邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是將概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為某個(gè)具體的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)所支持的數(shù)據(jù)模型。（4）物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是為邏輯數(shù)據(jù)模型選取一個(gè)最適合應(yīng)用環(huán)境的物理結(jié)構(gòu)，包括存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和存取方法等。（5）數(shù)據(jù)庫(kù)施現(xiàn)階段設(shè)計(jì)人員運(yùn)用數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)所提供的數(shù)據(jù)庫(kù)語(yǔ)言和宿主語(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)，編寫(xiě)和調(diào)試應(yīng)用程序，組織數(shù)據(jù)入庫(kù)和試運(yùn)行。（6）數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行與維護(hù)階段通過(guò)試運(yùn)行后即可投入正式運(yùn)行，在數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行過(guò)程中，不斷地對(duì)其進(jìn)行評(píng)估、調(diào)整和修改。1.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用24數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的不同階段形成的數(shù)據(jù)庫(kù)各級(jí)模式，如圖1.13所示。圖1.13數(shù)據(jù)庫(kù)各級(jí)模式1.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用25在需求分析階段，設(shè)計(jì)的中心工作是綜合各個(gè)用戶(hù)的需求。在概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，形成與計(jì)算機(jī)硬件無(wú)關(guān)的、獨(dú)立于各個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)產(chǎn)品的概念模式，即E-R圖。在邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，將E-R圖轉(zhuǎn)換成具體的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)產(chǎn)品支持的數(shù)據(jù)模型，形成數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯模式，然后，在基本表的基礎(chǔ)上再建立必要的視圖，形成數(shù)據(jù)的外模式。在物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的特點(diǎn)和處理的需要，進(jìn)行物理存儲(chǔ)安排，建立索引，形成數(shù)據(jù)庫(kù)物理模式。1.4.2需求分析需求分析階段是整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中最重要的一個(gè)步驟，它需要從各個(gè)方面對(duì)業(yè)務(wù)對(duì)象進(jìn)行調(diào)查、收集、分析，以準(zhǔn)確了解用戶(hù)對(duì)數(shù)據(jù)和處理的需求。1.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用26需求分析是數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的起點(diǎn)，需求分析的結(jié)果是否準(zhǔn)確反映用戶(hù)要求將直接影響到后面各階段的設(shè)計(jì)，并影響到設(shè)計(jì)結(jié)果是否合理和實(shí)用。1.需求分析的任務(wù)需求分析階段的主要任務(wù)是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界要處理的對(duì)象（公司，部門(mén)，企業(yè)）進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，在了解現(xiàn)行系統(tǒng)的概況、確定新系統(tǒng)功能的過(guò)程中，收集支持系統(tǒng)目標(biāo)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及其處理方法。需求分析是在用戶(hù)調(diào)查的基礎(chǔ)上，通過(guò)分析，逐步明確用戶(hù)對(duì)系統(tǒng)的需求，包括數(shù)據(jù)需求和圍繞這些數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)處理需求。用戶(hù)調(diào)查的重點(diǎn)是“數(shù)據(jù)”和“處理”。（1）信息需求定義未來(lái)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)用到的所有信息，明確用戶(hù)將向數(shù)據(jù)庫(kù)中輸入什么樣的數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)庫(kù)中要求獲得哪些內(nèi)容，將要輸出哪些信息，以及描述數(shù)據(jù)間的聯(lián)系等。1.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用27（2）處理需求定義了系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理的操作功能，描述操作的優(yōu)先次序，包括操作的執(zhí)行頻率和場(chǎng)合，操作與數(shù)據(jù)間的聯(lián)系。處理需求還要明確用戶(hù)要完成哪些處理功能，每種處理的執(zhí)行頻度，用戶(hù)需求的響應(yīng)時(shí)間以及處理的方式，比如是聯(lián)機(jī)處理還是批處理等。（3）安全性與完整性要求描述了系統(tǒng)中不同用戶(hù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的使用和操作情況，完整性要求描述了數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系以及數(shù)據(jù)的取值范圍要求。2.需求分析的方法1）數(shù)據(jù)流圖數(shù)據(jù)流圖用來(lái)描述系統(tǒng)的功能，表達(dá)了數(shù)據(jù)和處理的關(guān)系。數(shù)據(jù)流圖采用4個(gè)基本符號(hào)：外部實(shí)體、數(shù)據(jù)流、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。1.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用28（1）外部實(shí)體數(shù)據(jù)來(lái)源和數(shù)據(jù)輸出又稱(chēng)為外部實(shí)體，表示系統(tǒng)數(shù)據(jù)的外部來(lái)源和去處，也可是另外一個(gè)系統(tǒng)。（2）數(shù)據(jù)流由數(shù)據(jù)組成，表示數(shù)據(jù)的流向，數(shù)據(jù)流都需要命名，數(shù)據(jù)流的名稱(chēng)反映了數(shù)據(jù)流的含義。圖1.14數(shù)據(jù)流圖（3）數(shù)據(jù)處理指對(duì)數(shù)據(jù)的邏輯處理，也就是數(shù)據(jù)的變換。（4）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)表示數(shù)據(jù)保存的地方，即數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的邏輯描述。數(shù)據(jù)流圖如圖1.14所示。1.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用292）數(shù)據(jù)字典數(shù)據(jù)字典是各類(lèi)數(shù)據(jù)描述的集合，對(duì)數(shù)據(jù)流圖中的數(shù)據(jù)流和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等進(jìn)行詳細(xì)的描述，它包括數(shù)據(jù)項(xiàng)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)流、存儲(chǔ)、處理過(guò)程等。（1）數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)據(jù)項(xiàng)是數(shù)據(jù)最小的組成單位，即不可再分的基本數(shù)據(jù)單位，記錄了數(shù)據(jù)對(duì)象的基本信息，描述了數(shù)據(jù)的靜態(tài)特性.數(shù)據(jù)項(xiàng)描述＝｛數(shù)據(jù)項(xiàng)名，數(shù)據(jù)項(xiàng)含義說(shuō)明，別名，數(shù)據(jù)類(lèi)型，長(zhǎng)度，取值范圍，取值含義，與其他數(shù)據(jù)項(xiàng)的邏輯關(guān)系｝（2）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是若干數(shù)據(jù)項(xiàng)有意義的集合，由若干數(shù)據(jù)項(xiàng)組成，或由若干數(shù)據(jù)項(xiàng)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述＝｛數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)名，含義說(shuō)明，組成:｛數(shù)據(jù)項(xiàng)或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)｝｝1.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用30（3）數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流表示某一處理過(guò)程的輸入和輸出，表示了數(shù)據(jù)處理過(guò)程中的傳輸流向，是對(duì)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)特性的描述，。數(shù)據(jù)流描述＝｛數(shù)據(jù)流名，說(shuō)明，數(shù)據(jù)流來(lái)源，數(shù)據(jù)流去向，組成:｛數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)｝，平均流量，高峰期流量｝（4）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是處理過(guò)程中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，它是在事務(wù)和處理過(guò)程中數(shù)據(jù)所停留和保存過(guò)的地方.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)描述＝｛數(shù)據(jù)存儲(chǔ)名，說(shuō)明，編號(hào)，流入的數(shù)據(jù)流，流出的數(shù)據(jù)流，組成:｛數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)｝，數(shù)據(jù)量，存取頻度，存取方式｝（5）處理過(guò)程在數(shù)據(jù)字典中，只需描述簡(jiǎn)要描述處理過(guò)程的信息。處理過(guò)程描述＝｛處理過(guò)程名，說(shuō)明，輸入:｛數(shù)據(jù)流｝，輸出:｛數(shù)據(jù)流｝,處理:｛簡(jiǎn)要說(shuō)明｝｝1.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用311.4.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將需求分析得到的用戶(hù)需求抽象為信息結(jié)構(gòu)(概念模型)的過(guò)程就是概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。需求分析得到的數(shù)據(jù)描述是無(wú)結(jié)構(gòu)的，概念設(shè)計(jì)是在需求分析的基礎(chǔ)上轉(zhuǎn)換為有結(jié)構(gòu)的、易于理解的精確表達(dá)，概念設(shè)計(jì)階段的目標(biāo)是形成整體數(shù)據(jù)庫(kù)的概念結(jié)構(gòu)，它獨(dú)立于數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯結(jié)構(gòu)和具體的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。1.概念結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)步驟1）概念結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)概念模型具有以下特點(diǎn)：（1）能真實(shí)、充分地反映現(xiàn)實(shí)世界概念模型是現(xiàn)實(shí)世界的一個(gè)真實(shí)模型，能滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)數(shù)據(jù)的處理要求。1.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用32（2）易于理解便于數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)人員和用戶(hù)交流，用戶(hù)的積極參與是數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵。（3）易于更改當(dāng)應(yīng)用環(huán)境和應(yīng)用要求發(fā)生改變時(shí)，易于修改和擴(kuò)充概念模型（4）易于轉(zhuǎn)換為關(guān)系、網(wǎng)狀、層次等各種數(shù)據(jù)模型。2）概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法有4種。（1）自底向上首先定義局部應(yīng)用的概念結(jié)構(gòu)，然后按一定的規(guī)則把它們集成起來(lái)，得到全局概念模型。（2）自頂向下首先定義全局概念模型，然后再逐步細(xì)化。1.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用33（3）由里向外首先定義最重要的核心概念結(jié)構(gòu)，然后再逐步向外擴(kuò)展。（4）混合策略將自頂向下和自底向上結(jié)合起來(lái)使用。3）概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的步驟概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般步驟如下：（1）根據(jù)需求分析劃分的局部應(yīng)用，設(shè)計(jì)局部E-R圖。（2）將局部E-R圖合并，消除冗余和可能的矛盾，得到系統(tǒng)的全局E-R圖，審核和驗(yàn)證全局E-R圖，完成概念模型的設(shè)計(jì)。概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟如圖1.15所示。圖1.15概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟1.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用342.E-R模型描述概念模型的有力工具是E-R模型，E-R模型即實(shí)體-聯(lián)系模型，在E-R模型中：●實(shí)體：客觀存在并可相互區(qū)別的事物稱(chēng)為實(shí)體，實(shí)體用矩形框表示，框內(nèi)為實(shí)體名。實(shí)體可以是具體的人、事、物或抽象的概念，例如，在學(xué)生成績(jī)管理系統(tǒng)中，“學(xué)生”就是一個(gè)實(shí)體?！駥傩裕簩?shí)體所具有的某一特性稱(chēng)為屬性，屬性采用橢圓框表示，框內(nèi)為屬性名，并用無(wú)向邊與其相應(yīng)實(shí)體連接。例如，在學(xué)生成績(jī)管理系統(tǒng)中，學(xué)生的特性有學(xué)號(hào)、姓名、性別、出生日期、專(zhuān)業(yè)、班號(hào)、總學(xué)分，它們就是學(xué)生實(shí)體的7個(gè)屬性?！駥?shí)體型：用實(shí)體名及其屬性名集合來(lái)抽象和刻畫(huà)同類(lèi)實(shí)體，稱(chēng)為實(shí)體型。例如，學(xué)生(學(xué)號(hào),姓名,性別,出生日期,專(zhuān)業(yè),班號(hào),總學(xué)分)就是一個(gè)實(shí)體型。1.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用35●實(shí)體集：同型實(shí)體的集合稱(chēng)為實(shí)體集，例如全體學(xué)生記錄就是一個(gè)實(shí)體集?！衤?lián)系：實(shí)體之間的聯(lián)系，可分為一對(duì)一的聯(lián)系、一對(duì)多的聯(lián)系、多對(duì)多的聯(lián)系。實(shí)體間的聯(lián)系采用菱形框表示，聯(lián)系以適當(dāng)?shù)暮x命名，名字寫(xiě)在菱形框中，用無(wú)向邊將參加聯(lián)系的實(shí)體矩形框分別與菱形框相連，并在連線上標(biāo)明聯(lián)系的類(lèi)型。如果聯(lián)系也具有屬性，則將屬性與菱形也用無(wú)向邊連上。（1）一對(duì)一的聯(lián)系（1:1）例如，一個(gè)班只有一個(gè)正班長(zhǎng)，而一個(gè)正班長(zhǎng)只屬于一個(gè)班，班級(jí)與正班長(zhǎng)兩個(gè)實(shí)體間具有一對(duì)一的聯(lián)系。（2）一對(duì)多的聯(lián)系（1:n）例如，一個(gè)班可有若干學(xué)生，一個(gè)學(xué)生只能屬于一個(gè)班，班級(jí)與學(xué)生兩個(gè)實(shí)體間具有一對(duì)多的聯(lián)系。1.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用36（3）多對(duì)多的聯(lián)系（m:n）例如，一個(gè)學(xué)生可選多門(mén)課程，一門(mén)課程可被多個(gè)學(xué)生選修，學(xué)生與課程兩個(gè)實(shí)體間具有多對(duì)多的聯(lián)系。實(shí)體之間的三種聯(lián)系如圖1.16所示。圖1.16實(shí)體之間的聯(lián)系1.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用373.局部E-R模型設(shè)計(jì)使用系統(tǒng)需求分析階段得到的數(shù)據(jù)流程圖、數(shù)據(jù)字典和需求規(guī)格說(shuō)明，建立對(duì)應(yīng)于每一部門(mén)或應(yīng)用的局部E-R模型，關(guān)鍵問(wèn)題是如何確定實(shí)體（集）和實(shí)體屬性，即首先要確定系統(tǒng)中的每一個(gè)子系統(tǒng)包含哪些實(shí)體和屬性。設(shè)計(jì)局部E-R模型時(shí)，最大的困難在于實(shí)體和屬性的正確劃分，其基本劃分原則如下：（1）屬性應(yīng)是系統(tǒng)中最小的信息單位。（2）若屬性具有多個(gè)值時(shí)，應(yīng)該升級(jí)為實(shí)體。

1.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用38【例1.4】設(shè)有學(xué)生、課程、教師、學(xué)院實(shí)體如下：學(xué)生：學(xué)號(hào)、姓名、性別、出生日期、專(zhuān)業(yè)、總學(xué)分、選修課程號(hào)課程：課程號(hào)、課程名、學(xué)分、開(kāi)課學(xué)院、任課教師號(hào)教師：教師號(hào)、姓名、性別、出生日期、職稱(chēng)、學(xué)院名、講授課程號(hào)學(xué)院：學(xué)院號(hào)、學(xué)院名、電話、教師號(hào)、教師名上述實(shí)體中存在如下聯(lián)系：（1）一個(gè)學(xué)生可選修多門(mén)課程，一門(mén)課程可為多個(gè)學(xué)生選修。（2）一個(gè)教師可講授多門(mén)課程，一門(mén)課程可為多個(gè)教師講授。（3）一個(gè)學(xué)院可有多個(gè)教師，一個(gè)教師只能屬于一個(gè)學(xué)院。（4）一個(gè)學(xué)院可擁有多個(gè)學(xué)生，一個(gè)學(xué)生只屬于一個(gè)學(xué)院。（5）假設(shè)學(xué)生只能選修本學(xué)院的課程，教師只能為本學(xué)院的學(xué)生講課。要求分別設(shè)計(jì)學(xué)生選課和教師任課兩個(gè)局部信息的結(jié)構(gòu)E-R圖。1.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用39解：從各實(shí)體屬性看到，學(xué)生實(shí)體與學(xué)院實(shí)體和課程實(shí)體關(guān)聯(lián)，不直接與教師實(shí)體關(guān)聯(lián)，一個(gè)學(xué)院可以開(kāi)設(shè)多門(mén)課程，學(xué)院實(shí)體與課程實(shí)體之間是1:m關(guān)系，學(xué)生選課局部E-R圖如圖1.17所示。圖1.17學(xué)生選課局部E-R圖1.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用40教師實(shí)體與學(xué)院實(shí)體和課程實(shí)體關(guān)聯(lián)，不直接與學(xué)生實(shí)體關(guān)聯(lián)，教師任課局部E-R圖如圖1.18所示圖1.18教師講課局部E-R圖1.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用414.全局E-R模型設(shè)計(jì)綜合各部門(mén)或應(yīng)用的局部E-R模型，就可以得到系統(tǒng)的全局E-R模型。綜合局部E-R模型的方法有兩種：（1）多個(gè)局部E-R圖逐步綜合，一次綜合兩個(gè)E-R圖。（2）多個(gè)局部E-R圖一次綜合。第一種方法，由于一次只綜合兩個(gè)E-R圖，難度降低，較易使用。在上述兩種方法中，每次綜合可分為以下兩個(gè)步驟：（1）進(jìn)行合并，解決各局部E-R圖之間的沖突問(wèn)題，生成初步E-R圖。（2）修改和重組，消除冗余，生成基本E-R圖。1）合并局部E-R圖，消除沖突由于各個(gè)局部應(yīng)用不同，通常由不同的設(shè)計(jì)人員去設(shè)計(jì)局部E-R圖，因此，各局部E-R圖之間往往會(huì)有很多不一致，被稱(chēng)為沖突，沖突的類(lèi)型有：1.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用42（1）屬性沖突屬性域沖突：屬性取值的類(lèi)型、取值范圍或取值集合不同。例如年齡可用出生年月和整數(shù)表示?！駥傩匀≈祮挝粵_突：例如重量，可用公斤、克、斤為單位。（2）結(jié)構(gòu)沖突●同一事物，不同的抽象：例如職工，在一個(gè)應(yīng)用中為實(shí)體，而在另一個(gè)應(yīng)用中為屬性?！裢粚?shí)體在不同應(yīng)用中的屬性組成不同?！裢宦?lián)系在不同應(yīng)用中類(lèi)型不同。（3）命名沖突命名沖突包括實(shí)體名、屬性名、聯(lián)系名之間的沖突●同名異議：不同意義的事物具有相同的名稱(chēng)?！癞惷x：不同意義的事物具有相同的名稱(chēng)。屬性沖突和命名沖突可通過(guò)協(xié)商來(lái)解決，結(jié)構(gòu)沖突在認(rèn)真分析后通過(guò)技術(shù)手段解決。1.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用43【例1.5】將例1.4設(shè)計(jì)完成的兩個(gè)局部E-R圖合并成一個(gè)初步的全局E-R圖。解：將圖1.18中的’’教師號(hào)’’屬性轉(zhuǎn)換為’’教師”實(shí)體，將兩個(gè)局部E-R圖中的”選修課程號(hào)”和”講授課程號(hào)”統(tǒng)一為”課程號(hào)”，并將”課程”實(shí)體的屬性統(tǒng)一為”課程號(hào)”和”課程名”，初步的全局E-R圖如圖1.19所示。圖1.19初步的全局E-R圖1.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用442）消除冗余在初步的E-R圖中，可能存在冗余的數(shù)據(jù)或冗余的聯(lián)系。冗余的數(shù)據(jù)是指可由基本的數(shù)據(jù)導(dǎo)出的數(shù)據(jù)，冗余的聯(lián)系也可由由其他的聯(lián)系導(dǎo)出。冗余的存在容易破壞數(shù)據(jù)庫(kù)的完整性，給數(shù)據(jù)庫(kù)的維護(hù)增加困難，應(yīng)該消除?！纠?.6】消除冗余，對(duì)例1.5的初步的全局E-R圖進(jìn)行改進(jìn)。解：在圖1.18中，”屬于”和”開(kāi)課”是冗余聯(lián)系，它們可以通過(guò)其他聯(lián)系導(dǎo)出，消除冗余聯(lián)系后得到改進(jìn)的全局E-R圖，如圖1.20所示。圖1.20改進(jìn)的全局E-R圖1.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用451.4.4邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的任務(wù)是將概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)好的基本E-R圖轉(zhuǎn)換為與選用的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)產(chǎn)品所支持的數(shù)據(jù)模型相符合的邏輯結(jié)構(gòu)，即由概念結(jié)構(gòu)導(dǎo)出特定的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)可以處理的邏輯結(jié)構(gòu)。由于當(dāng)前主流的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)是關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，所以邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是將E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型，即將E-R圖轉(zhuǎn)換為一組關(guān)系模式。1.邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的步驟以關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（RDBMS）為例，邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟如圖1.21所示。圖1.21邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟1.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用46（1）將用E-R圖表示的概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型。（2）優(yōu)化模型。（3）設(shè)計(jì)適合DBMS的關(guān)系模式。2.E-R模型向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換由E-R圖向關(guān)系模型轉(zhuǎn)換有以下兩個(gè)規(guī)則：1）一個(gè)實(shí)體轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式實(shí)體的屬性就是關(guān)系的屬性，實(shí)體的碼就是關(guān)系的碼。2）實(shí)體間的聯(lián)系轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式有以下不同的情況（1）一個(gè)1:1聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式，也可以與任意一端所對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式合并。如果轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式，則與該聯(lián)系相連的各實(shí)體的碼以及聯(lián)系本身的屬性都轉(zhuǎn)換為關(guān)系的屬性，每個(gè)實(shí)體的碼都是該關(guān)系的候選碼。1.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用47如果與某一端實(shí)體對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式合并，則需在該關(guān)系模式的屬性中加入另一個(gè)關(guān)系模式的碼和聯(lián)系本身的屬性。（2）一個(gè)1:n聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式，也可以與n端所對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式合并。如果轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式，則與該聯(lián)系相連的各實(shí)體的碼以及聯(lián)系本身的屬性都轉(zhuǎn)換為關(guān)系的屬性，且關(guān)系的碼為n端實(shí)體的碼。如果與n端實(shí)體對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式合并，則需在該關(guān)系模式的屬性中加入1端實(shí)體的碼和聯(lián)系本身的屬性。（3）一個(gè)m:n聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式。與該聯(lián)系相連的各實(shí)體的碼以及聯(lián)系本身的屬性都轉(zhuǎn)換為關(guān)系的屬性，各實(shí)體的碼組成該關(guān)系的碼或關(guān)系碼的一部分。（4）三個(gè)或三個(gè)以上實(shí)體間的一個(gè)多元聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式。1.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用48與該多元聯(lián)系相連的各實(shí)體的碼以及聯(lián)系本身的屬性都轉(zhuǎn)換為關(guān)系的屬性，各實(shí)體的碼組成該關(guān)系的碼或關(guān)系碼的一部分。（5）具有相同碼的關(guān)系模式可以合并。

【例1.7】1:1聯(lián)系的E-R圖如圖1.22所示，將E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型。圖1.221:1聯(lián)系的E-R圖示例1.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用49方案1：聯(lián)系轉(zhuǎn)換為獨(dú)立的關(guān)系模式，則轉(zhuǎn)換后的關(guān)系模式為：學(xué)校(學(xué)校編號(hào),名稱(chēng),地址)校長(zhǎng)(校長(zhǎng)編號(hào),姓名,職稱(chēng))任職(學(xué)校編號(hào),校長(zhǎng)編號(hào))方案2：聯(lián)系合并到”學(xué)?！标P(guān)系模式中，則轉(zhuǎn)換后的關(guān)系模式為：學(xué)校(學(xué)校編號(hào),名稱(chēng),地址,校長(zhǎng)編號(hào))校長(zhǎng)(校長(zhǎng)編號(hào),姓名,職稱(chēng))方案3：聯(lián)系合并到”校長(zhǎng)”關(guān)系模式中，則轉(zhuǎn)換后的關(guān)系模式為：學(xué)校(學(xué)校編號(hào),名稱(chēng),地址)校長(zhǎng)(校長(zhǎng)編號(hào),姓名,職稱(chēng),學(xué)校編號(hào))在1:1聯(lián)系中，一般不將聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式，這是由于關(guān)系模式個(gè)數(shù)多，相應(yīng)的表也越多，查詢(xún)時(shí)會(huì)降低查詢(xún)效率。1.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用50【例1.8】1:n聯(lián)系的E-R圖如圖1.23所示，將E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型。圖1.231:n聯(lián)系的E-R圖示例方案1：聯(lián)系轉(zhuǎn)換為獨(dú)立的關(guān)系模式，則轉(zhuǎn)換后的關(guān)系模式為：班級(jí)(班級(jí)編號(hào),教室號(hào),人數(shù))學(xué)生(學(xué)號(hào),姓名,性別,出生日期，專(zhuān)業(yè)，總學(xué)分)屬于(學(xué)號(hào),班級(jí)編號(hào))方案2：聯(lián)系合并到n端實(shí)體對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式中，則轉(zhuǎn)換后的關(guān)系模式為：班級(jí)(班級(jí)編號(hào),教室號(hào),人數(shù))學(xué)生(學(xué)號(hào),姓名,性別,出生日期，班級(jí)編號(hào))同樣原因，在1:n聯(lián)系中，一般也不將聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式。1.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用51【例1.9】m:n聯(lián)系的E-R圖如圖1.24所示，將E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型。圖1.24m:n聯(lián)系的E-R圖示例對(duì)于m:n聯(lián)系，必須轉(zhuǎn)換為獨(dú)立的關(guān)系模式，轉(zhuǎn)換后的關(guān)系模式為：學(xué)生(學(xué)號(hào),姓名,性別,出生日期，專(zhuān)業(yè)，總學(xué)分)課程(課程號(hào),課程名,學(xué)分，教師號(hào))選課(學(xué)號(hào),課程號(hào),成績(jī))1.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用52【例1.10】三個(gè)實(shí)體聯(lián)系的E-R圖如圖1.25所示，將E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型。圖1.25三個(gè)實(shí)體聯(lián)系的E-R圖示例三個(gè)實(shí)體聯(lián)系聯(lián)系，一般也轉(zhuǎn)換為獨(dú)立的關(guān)系模式，轉(zhuǎn)換后的關(guān)系模式為：供應(yīng)商(供應(yīng)商號(hào),供應(yīng)商名,地址)項(xiàng)目(零件號(hào),零件名,重量)零件(項(xiàng)目編號(hào),項(xiàng)目名稱(chēng),開(kāi)工日期)供應(yīng)(供應(yīng)商號(hào),零件號(hào),項(xiàng)目編號(hào),零件數(shù))1.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用53【例1.11】將圖1.20所示的改進(jìn)的全局E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式。將”學(xué)生”實(shí)體、”課程”實(shí)體、”教師”實(shí)體、”學(xué)院”實(shí)體分別設(shè)計(jì)成一個(gè)關(guān)系模式，將”擁有”聯(lián)系(1:n聯(lián)系)合并到”學(xué)生”實(shí)體(n端實(shí)體)對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式中，將”選課”聯(lián)系和”講課”(m:n聯(lián)系)轉(zhuǎn)換為獨(dú)立的關(guān)系模式。學(xué)生(學(xué)號(hào)，姓名，性別，年齡，專(zhuān)業(yè)，總學(xué)分，學(xué)院號(hào))課程(課程號(hào)，課程名，學(xué)分)教師(教師號(hào)，姓名，性別，出生日期、職稱(chēng)、學(xué)院名)學(xué)院(學(xué)院號(hào)，學(xué)院名，電話)選課(學(xué)號(hào)，課程號(hào)，成績(jī))講課(教師號(hào)，課程號(hào)，上課地點(diǎn))1.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用543.數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化和設(shè)計(jì)外模式1）關(guān)系模型的優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯設(shè)計(jì)的結(jié)果不是唯一的，為了進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)的性能，有必要根據(jù)應(yīng)用需求適當(dāng)修改、調(diào)整數(shù)據(jù)模型的結(jié)構(gòu)，這就是數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化，規(guī)范化理論是關(guān)系數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化的指南和工具，具體方法如下：（1）確定數(shù)據(jù)依賴(lài)，考查各關(guān)系模式的函數(shù)依賴(lài)關(guān)系，以及不同關(guān)系模式屬性之間的數(shù)據(jù)依賴(lài)。（2）對(duì)各關(guān)系模式之間的數(shù)據(jù)依賴(lài)進(jìn)行最小化處理，消除冗余的聯(lián)系。（3）確定各關(guān)系模式屬于第幾范式，并根據(jù)需求分析階段的處理要求，確定是否要對(duì)這些關(guān)系模式進(jìn)行合并或分解。（4）對(duì)關(guān)系模式進(jìn)行必要的分解，以提高數(shù)據(jù)操作的效率和存儲(chǔ)空間的利用率，常用的分解方法有垂直分解和水平分解。1.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用55●

垂直分解：把關(guān)系模式R的屬性分解成若干屬性子集合，定義每個(gè)屬性子集合為一個(gè)子關(guān)系?！袼椒纸猓喊鸦娟P(guān)系的元組分為若干元組子集合，定義每個(gè)子集合為一個(gè)子關(guān)系，以提高系統(tǒng)的效率。2）設(shè)計(jì)外模式將概念模型轉(zhuǎn)換為全局邏輯模型后，還應(yīng)該根據(jù)局部應(yīng)用需求，結(jié)合具體數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)用戶(hù)外模式。外模式設(shè)計(jì)的目標(biāo)是抽取或?qū)С瞿Ｊ降淖蛹?，以?gòu)造各不同用戶(hù)使用的局部數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)。外模式概念對(duì)應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的視圖概念，設(shè)計(jì)外模式是為了更好地滿(mǎn)足局部用戶(hù)的需求。定義數(shù)據(jù)庫(kù)的模式主要是從系統(tǒng)的時(shí)間效率、空間效率、易維護(hù)等角度出發(fā)，而用戶(hù)外模式和模式是相對(duì)獨(dú)立的，所以在設(shè)計(jì)外模式時(shí)，可以更多地考慮用戶(hù)的習(xí)慣和方便。1.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用56（1）使用更符合用戶(hù)習(xí)慣的別名。（2）對(duì)不同級(jí)別的用戶(hù)定義不同的視圖，以保證系統(tǒng)的安全性。（3）簡(jiǎn)化用戶(hù)對(duì)系統(tǒng)的使用，如將復(fù)雜的查詢(xún)定義為視圖等。1.4.5物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)在物理設(shè)備上的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和存取方法稱(chēng)為數(shù)據(jù)庫(kù)的物理結(jié)構(gòu)。為已確定的邏輯數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，選取一個(gè)最適合應(yīng)用環(huán)境的物理結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。1.物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和方法數(shù)據(jù)庫(kù)的物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括的內(nèi)容為：確定數(shù)據(jù)的存取方法和確定數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。（1）確定數(shù)據(jù)的存取方法存取方法是快速存取數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的技術(shù)，具體采用的方法由數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式?jīng)Q定，一般用戶(hù)不能干預(yù)。一般用戶(hù)可以通過(guò)建立索引的方法來(lái)加快數(shù)據(jù)的查詢(xún)效率。1.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用57（2）確定數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)一般的存儲(chǔ)方式有順序存儲(chǔ)、散列存儲(chǔ)和聚簇存儲(chǔ)。一般情況下系統(tǒng)都會(huì)為數(shù)據(jù)選擇一種最合適的存儲(chǔ)方式。2.物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)在物理設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要對(duì)時(shí)間效率、空間效率、維護(hù)代價(jià)和各種用戶(hù)要求進(jìn)行權(quán)衡，從而產(chǎn)生多種設(shè)計(jì)方案，數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)這些方案進(jìn)行詳細(xì)地評(píng)價(jià)，從中選擇一個(gè)較優(yōu)的方案作為數(shù)據(jù)庫(kù)的物理結(jié)構(gòu)。評(píng)價(jià)物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法完全依賴(lài)于具體的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，主要考慮的是操作開(kāi)銷(xiāo)，即為使用戶(hù)獲得及時(shí)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)所需的開(kāi)銷(xiāo)和計(jì)算機(jī)的資源的開(kāi)銷(xiāo)。具體可分為如下幾類(lèi)：

●查詢(xún)和響應(yīng)時(shí)間

●更新事務(wù)的開(kāi)銷(xiāo)

●生成報(bào)告的開(kāi)銷(xiāo)

●主存儲(chǔ)空間的開(kāi)銷(xiāo)

●輔助存儲(chǔ)空間的開(kāi)銷(xiāo)1.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用581.4.6數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施階段主要任務(wù)是根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的結(jié)果，在實(shí)際的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中建立數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)、加載數(shù)據(jù)，調(diào)試和運(yùn)行應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)庫(kù)的試運(yùn)行等。1.建立數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)使用給定的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)提供的命令，建立數(shù)據(jù)庫(kù)的模式、子模式和內(nèi)模式，對(duì)于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，即是創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)和建立數(shù)據(jù)庫(kù)中的表、視圖、索引。2.加載數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序的調(diào)試數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施階段有兩項(xiàng)重要工作：一是加載數(shù)據(jù)，一是應(yīng)用程序的編碼和調(diào)試。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，一般數(shù)據(jù)量都很大，各應(yīng)用環(huán)境差異也很大。1.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用59為了保證數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)正確、無(wú)誤，必須十分重視數(shù)據(jù)的校驗(yàn)工作。在將數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過(guò)程中，應(yīng)該進(jìn)行多次的校驗(yàn)。對(duì)于重要的數(shù)據(jù)的校驗(yàn)更應(yīng)該反復(fù)多次，確認(rèn)無(wú)誤后再進(jìn)入到數(shù)據(jù)庫(kù)中。數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)應(yīng)與數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行，在加載數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫(kù)的同時(shí)，還要調(diào)試應(yīng)用程序。3.數(shù)據(jù)庫(kù)的試運(yùn)行在有一部分?jǐn)?shù)據(jù)加載到數(shù)據(jù)庫(kù)之后，就可以開(kāi)始對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試了，這個(gè)過(guò)程又稱(chēng)為數(shù)據(jù)庫(kù)試運(yùn)行。這一階段要實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序，執(zhí)行對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的各種操作，測(cè)試應(yīng)用程序的功能是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。如果不滿(mǎn)足，則要對(duì)應(yīng)用程序進(jìn)行修改、調(diào)整，直到達(dá)到設(shè)計(jì)要求為止。在數(shù)據(jù)庫(kù)試運(yùn)行階段，還要對(duì)系統(tǒng)的性能指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，分析其是否達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。

1.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用601.4.7數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行和維護(hù)在數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行階段，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的經(jīng)常性的維護(hù)工作主要由數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)管理員完成，其主要工作有：數(shù)據(jù)庫(kù)的備份和恢復(fù)，數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性和完整性控制，監(jiān)視、分析、調(diào)整數(shù)據(jù)庫(kù)性能，數(shù)據(jù)庫(kù)的重組和重構(gòu)。（1）數(shù)據(jù)庫(kù)的備份和恢復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù)的備份和恢復(fù)是系統(tǒng)正式運(yùn)行后重要的維護(hù)工作，要對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行定期的備份，一旦出現(xiàn)故障，要能及時(shí)地將數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)到盡可能的正確狀態(tài)，以減少數(shù)據(jù)庫(kù)損失。（2）數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性和完整性控制隨著數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用環(huán)境的變化，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性和完整性要求也會(huì)發(fā)生變化。例如，增加、刪除用戶(hù)，增加、修改某些用戶(hù)的權(quán)限，撤回某些用戶(hù)的權(quán)限，數(shù)據(jù)的取值范圍發(fā)生變化等。這都需要系統(tǒng)管理員對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以適應(yīng)這些新的變化。1.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用61（3）監(jiān)視、分析、調(diào)整數(shù)據(jù)庫(kù)性能監(jiān)視數(shù)據(jù)庫(kù)的運(yùn)行情況，并對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，找出能夠提高性能的可行性，并適當(dāng)?shù)貙?duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行調(diào)整。目前有些數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)產(chǎn)品提供了性能檢測(cè)工具，額數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)管理員可以利用這些工具很方便地監(jiān)視數(shù)據(jù)庫(kù)。（4）數(shù)據(jù)庫(kù)的重組和重構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行一段時(shí)間后，隨著數(shù)據(jù)的不斷添加、刪除和修改，會(huì)使數(shù)據(jù)庫(kù)的存取效率降低，數(shù)據(jù)庫(kù)管理員可以改變數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的組織方式，通過(guò)增加、刪除或調(diào)整部分索引等方法，改善系統(tǒng)的性能。數(shù)據(jù)庫(kù)的重組并不改變數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯結(jié)構(gòu)，而數(shù)據(jù)庫(kù)的重構(gòu)指部分修改數(shù)據(jù)庫(kù)的模式和內(nèi)模式。1.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用621.5大數(shù)據(jù)簡(jiǎn)介1.5.1大數(shù)據(jù)的基本概念由于人類(lèi)的日常生活已經(jīng)與數(shù)據(jù)密不可分，科學(xué)研究數(shù)據(jù)量急劇增加，各行各業(yè)也越來(lái)越依賴(lài)大數(shù)據(jù)手段來(lái)開(kāi)展工作，而數(shù)據(jù)產(chǎn)生越來(lái)越自動(dòng)化，人類(lèi)進(jìn)入”大數(shù)據(jù)”時(shí)代。2004年，全球數(shù)據(jù)總量是30EB(1EB=1024PB=260Byte)，2005年達(dá)到了50EB，2006年達(dá)到了161EB，到2015年達(dá)到了驚人的7900EB，預(yù)計(jì)2020年將達(dá)到35000EB，如圖1.26所示。圖1.26全球數(shù)據(jù)總量MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用631.大數(shù)據(jù)的基本概念目前在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界對(duì)于大數(shù)據(jù)的定義，尚未形成標(biāo)準(zhǔn)化的表述，比較流行的提法如下。維基百科(Wikipedia)定義大數(shù)據(jù)為”數(shù)據(jù)集規(guī)模超過(guò)了目前常用的工具在可接受的時(shí)間范圍內(nèi)進(jìn)行采集、管理及處理的水平“。美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院(NIST)定義大數(shù)據(jù)為”具有規(guī)模大（Volume）、多樣化（Variety）、時(shí)效性（Velocity）、和多變性（Variability）特性，需要具備可擴(kuò)展性的計(jì)算架構(gòu)來(lái)進(jìn)行有效存儲(chǔ)、處理和分析的大規(guī)模數(shù)據(jù)集”。概況上述情況和定義可以得出：大數(shù)據(jù)(BigData)指海量數(shù)據(jù)或巨量數(shù)據(jù)，需要以新的計(jì)算模式為手段，獲取、存儲(chǔ)、管理、處理并提煉數(shù)據(jù)以幫助使用者決策。1.5大數(shù)據(jù)簡(jiǎn)介MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用642.大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)大數(shù)據(jù)具有4V+1C的特點(diǎn)：（1）數(shù)據(jù)量大（Volume）：存儲(chǔ)和處理的數(shù)據(jù)量巨大，超過(guò)了傳統(tǒng)的GB(1GB=1024MB)或TB(1TB=1024GB)規(guī)模，達(dá)到了PB(1PB=1024TB)甚至EB(1EB=1024PB)量級(jí)，PB級(jí)別已是常態(tài)。（2）多樣（Variety）：數(shù)據(jù)的來(lái)源及格式多樣，數(shù)據(jù)格式除了傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)外，還包括半結(jié)構(gòu)化或非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，比如用戶(hù)上傳的音頻和視頻內(nèi)容。而隨著人類(lèi)活動(dòng)的進(jìn)一步拓寬，數(shù)據(jù)的來(lái)源更加多樣。（3）快速（Velocity）：數(shù)據(jù)增長(zhǎng)速度快，而且越新的數(shù)據(jù)價(jià)值越大，這就要求對(duì)數(shù)據(jù)的處理速度也要快，以便能夠從數(shù)據(jù)中及時(shí)地提取知識(shí)，發(fā)現(xiàn)價(jià)值。（4）價(jià)值密度低（Value）：需要對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，挖掘其潛在的價(jià)值。（5）復(fù)雜度增加（Complexity）：對(duì)數(shù)據(jù)的處理和分析的難度增大。1.5大數(shù)據(jù)簡(jiǎn)介MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用651.5.2大數(shù)據(jù)的處理過(guò)程大數(shù)據(jù)的處理過(guò)程包括數(shù)據(jù)的采集和預(yù)處理，大數(shù)據(jù)分析，數(shù)據(jù)可視化。1）數(shù)據(jù)的采集和預(yù)處理大數(shù)據(jù)的采集一般采用多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)接收終端數(shù)據(jù)，包括智能終端、移動(dòng)APP應(yīng)用端、網(wǎng)頁(yè)端、傳感器端等。數(shù)據(jù)預(yù)處理包括數(shù)據(jù)清理、數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)變換和數(shù)據(jù)歸約等方法。（1）數(shù)據(jù)清理目標(biāo)是達(dá)到數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)化，清除異常數(shù)據(jù)和重復(fù)數(shù)據(jù)、糾正數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。（2）數(shù)據(jù)集成將多個(gè)數(shù)據(jù)源中的數(shù)據(jù)結(jié)合起來(lái)并統(tǒng)一存儲(chǔ)，建立數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)。（3）數(shù)據(jù)變換通過(guò)平滑聚集、數(shù)據(jù)泛化、規(guī)范化等方式將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成適用于數(shù)據(jù)挖掘的形式。1.5大數(shù)據(jù)簡(jiǎn)介MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用66（4）數(shù)據(jù)歸約尋找依賴(lài)于發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的數(shù)據(jù)的有用特征，縮減數(shù)據(jù)規(guī)模，最大限度地精簡(jiǎn)數(shù)據(jù)量。2）大數(shù)據(jù)分析大數(shù)據(jù)分析包括統(tǒng)計(jì)分析、數(shù)據(jù)挖掘等方法。（1）統(tǒng)計(jì)分析統(tǒng)計(jì)與分析使用分布式數(shù)據(jù)庫(kù)或分布式計(jì)算集群，對(duì)存儲(chǔ)于其內(nèi)的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和分類(lèi)匯總。統(tǒng)計(jì)分析、繪圖的語(yǔ)言和操作環(huán)境通常采用R語(yǔ)言，它是一個(gè)用于統(tǒng)計(jì)計(jì)算和統(tǒng)計(jì)制圖的、免費(fèi)和源代碼開(kāi)放的優(yōu)秀軟件，（2）數(shù)據(jù)挖掘數(shù)據(jù)挖掘與統(tǒng)計(jì)分析不同的是一般沒(méi)有預(yù)先設(shè)定主題。數(shù)據(jù)挖掘通過(guò)對(duì)提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，查找特定類(lèi)型的模式和趨勢(shì)，最終形成模型。數(shù)據(jù)挖掘常用方法有分類(lèi)、聚類(lèi)、關(guān)聯(lián)分析、預(yù)測(cè)建模等。1.5大數(shù)據(jù)簡(jiǎn)介MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用67●分類(lèi)：根據(jù)重要數(shù)據(jù)類(lèi)的特征向量值及其他約束條件，構(gòu)造分類(lèi)函數(shù)或分類(lèi)模型，目的是根據(jù)數(shù)據(jù)集的特點(diǎn)把未知類(lèi)別的樣本映射到給定類(lèi)別中?！窬垲?lèi)：目的在于將數(shù)據(jù)集內(nèi)具有相似特征屬性的數(shù)據(jù)聚集成一類(lèi)，同一類(lèi)中的數(shù)據(jù)特征要盡可能相似，不同類(lèi)中的數(shù)據(jù)特征要有明顯的區(qū)別?！耜P(guān)聯(lián)分析：搜索系統(tǒng)中的所有數(shù)據(jù)，找出所有能把一組事件或數(shù)據(jù)項(xiàng)與另一組事件或數(shù)據(jù)項(xiàng)聯(lián)系起來(lái)的規(guī)則，以獲得預(yù)先未知的和被隱藏的信息?！耦A(yù)測(cè)建模：一種統(tǒng)計(jì)或數(shù)據(jù)挖掘的方法，包括可以在結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)中使用以確定未來(lái)結(jié)果的算法和技術(shù)，可為預(yù)測(cè)、優(yōu)化、預(yù)報(bào)和模擬等許多業(yè)務(wù)系統(tǒng)所使用。3）數(shù)據(jù)可視化通過(guò)圖形、圖像等技術(shù)直觀形象和清晰有效地表達(dá)數(shù)據(jù)，從而為發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)隱含的規(guī)律提供技術(shù)手段。1.5大數(shù)據(jù)簡(jiǎn)介MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用681.5.3大數(shù)據(jù)的技術(shù)支撐大數(shù)據(jù)的技術(shù)支撐有：計(jì)算速度的提高、存儲(chǔ)成本的下降和對(duì)人工智能的需求，如圖1.27所示。圖1.27大數(shù)據(jù)技術(shù)支撐的三大因素1.5大數(shù)據(jù)簡(jiǎn)介MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用69（1）計(jì)算速度的提高在大數(shù)據(jù)的發(fā)展過(guò)程中，計(jì)算速度是關(guān)鍵的因素。分布式系統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)Hadoop的高效性，基于內(nèi)存的集群計(jì)算系統(tǒng)Spark的快速數(shù)據(jù)分析，HDFS為海量的數(shù)據(jù)提供了存儲(chǔ)，MapReduce為海量的數(shù)據(jù)提供了并行計(jì)算，從而大幅度地提高了計(jì)算效率。大數(shù)據(jù)需要強(qiáng)大的計(jì)算能力支撐，中國(guó)國(guó)家工信部電子科技情報(bào)所所做的大數(shù)據(jù)需求調(diào)查表明：實(shí)時(shí)分析能力差、海量數(shù)據(jù)處理效率低等是目前中國(guó)企業(yè)數(shù)據(jù)分析處理面臨的主要難題。（2）存儲(chǔ)成本的下降新的云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的出現(xiàn)，降低了企業(yè)的計(jì)算和存儲(chǔ)成本，例如，建設(shè)企業(yè)網(wǎng)站，通過(guò)租用硬件設(shè)備的方式，不需要購(gòu)買(mǎi)服務(wù)器，也不需要雇用技術(shù)人員維護(hù)服務(wù)器，并可長(zhǎng)期保留歷史數(shù)據(jù)，為大數(shù)據(jù)做好基礎(chǔ)工作。1.5大數(shù)據(jù)簡(jiǎn)介MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用70（3）對(duì)人工智能的需求大數(shù)據(jù)讓機(jī)器具有智能，例如，Google的AlphaoGo戰(zhàn)勝世界圍棋冠軍李世