淺論數(shù)據(jù)庫設(shè)計的一般流程

張橋珍

【摘 要】數(shù)據(jù)庫技術(shù)是現(xiàn)代信息科學(xué)與技術(shù)的重要組成部分，是計算機數(shù)據(jù)處理與信息管理系統(tǒng)的核心。數(shù)據(jù)庫技術(shù)研究和解決了計算機信息處理過程中大量數(shù)據(jù)有效地組織和存儲的問題。本文主要論述規(guī)范數(shù)據(jù)庫設(shè)計的必要性和數(shù)據(jù)庫設(shè)計的流程。

【關(guān)鍵詞】數(shù)據(jù)庫應(yīng)用 數(shù)據(jù)庫設(shè)計規(guī)范 數(shù)據(jù)庫設(shè)計流程

引言

隨著計算機技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)庫技術(shù)已成為信息社會中對大量數(shù)據(jù)進行組織與管理的重要技術(shù)手段及軟件技術(shù)。數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，不管是家庭、公司或大型企業(yè)，還是政府部門，都需要使用數(shù)據(jù)庫來存儲數(shù)據(jù)信息。目前關(guān)系型數(shù)據(jù)庫已成為主流，下面也是針對關(guān)系型數(shù)據(jù)庫進行論述的。

一、規(guī)范數(shù)據(jù)庫設(shè)計的必要性

數(shù)據(jù)庫設(shè)計，簡單地說就是規(guī)劃和結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)對象以及這些對象之間關(guān)系的過程。良好的數(shù)據(jù)設(shè)計能夠節(jié)省數(shù)據(jù)庫的存儲空間，能夠保證數(shù)據(jù)的完整性，方便進行數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)。無論是SQL Server還是Oracle數(shù)據(jù)庫，通過進行規(guī)范化的數(shù)據(jù)庫設(shè)計，都可以使你的程序更具有可讀性，更容易擴展，從而也會提升項目的應(yīng)用性能。

二、數(shù)據(jù)庫設(shè)計的流程

目前設(shè)計數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要采用的是以邏輯數(shù)據(jù)庫設(shè)計和物理數(shù)據(jù)庫設(shè)計為核心的規(guī)范設(shè)計方法。其中邏輯數(shù)據(jù)庫設(shè)計是根據(jù)用戶要求和特定數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的具體特點，以數(shù)據(jù)庫設(shè)計理論為依據(jù)，設(shè)計數(shù)據(jù)庫的全局邏輯結(jié)構(gòu)和每個用戶的局部邏輯結(jié)構(gòu)。物理數(shù)據(jù)庫設(shè)計是在邏輯結(jié)構(gòu)確定之后，設(shè)計數(shù)據(jù)庫的存儲結(jié)構(gòu)及其他實現(xiàn)細節(jié)。一般將數(shù)據(jù)庫設(shè)計分為以下六個階段：需求分析階段、概要設(shè)計階段、邏輯設(shè)計階段、物理設(shè)計階段、數(shù)據(jù)庫實施階段、數(shù)據(jù)庫運行維護階段。這里重點討論在各個階段的數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程。

1.需求分析階段

主要是分析客戶的業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)處理需求。

需求分析階段的重點是調(diào)查、收集并分析客戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)需求、處理需求、安全性與完整性需求等。

常用的需求調(diào)查方法有：在客戶的單位跟班實習(xí)、組織召開調(diào)查會、邀請專人介紹、設(shè)計調(diào)查表并請用戶填寫、查閱業(yè)務(wù)相關(guān)記錄等。

常用的需求分析方法有：調(diào)查客戶的單位組織情況、各部門的業(yè)務(wù)需求情況、協(xié)助客戶分析系統(tǒng)的各種業(yè)務(wù)需求、確定新系統(tǒng)的邊界。無論數(shù)據(jù)庫的大小和復(fù)雜程序如何，在進行數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)分析時，都可以參考下列基本步驟：收集信息、標識實體、標識每個對象需要存儲的詳細信息、標識對象之間的關(guān)系。

2.概要設(shè)計階段

主要是繪制E-R圖，用于在項目團隊內(nèi)部、設(shè)計人員和客戶之間進行溝通，確認需求信息的正確和完整。

在需求階段解決了客戶的業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)處理需求后，就進入了概要設(shè)計階段，此時需要和項目團隊的其他成員以及客戶溝通，討論數(shù)據(jù)庫的設(shè)計是否滿足客戶的業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)處理需求。與機械行業(yè)需要機械制圖、建筑行業(yè)需要施工圖紙一樣，數(shù)據(jù)庫設(shè)計也需要圖形化的表達式——E-R實體關(guān)系圖，它也包括一些具有特定含義的圖形符號，分兩個步驟完成：

◆確定“實體-關(guān)系”模型；

◆繪制E-R圖。

3.邏輯設(shè)計階段

將E-R圖轉(zhuǎn)換為多張表，進行邏輯設(shè)計，確認各表的主外鍵，并應(yīng)用數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫的3大規(guī)范進行審核。

（1）將E-R圖轉(zhuǎn)換為表。

◆將各實體轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的表，將各屬性轉(zhuǎn)換為各表的對應(yīng)的列。

◆標識每個表的主鍵列，需要注意的是：對沒有主鍵的表添加ID編號列，它沒有實際含義，只用作主健或外鍵。

◆在表之間體現(xiàn)實體之間的映射關(guān)系。

（2）規(guī)范設(shè)計要求

◆第一范式（1NF）。第一范式的目標是確保每列的原子性，即每個列都是不可分的最小數(shù)據(jù)單元。

◆第二范式（2NF）。第二范式在第一范式的基本上，更進一層，其目標是確保表中的每列都和主鍵相關(guān)：如果一個關(guān)系滿足了第一范式（1NF），并且除了主鍵以外的其他列，都依賴于該主鍵，則滿足第二范式（2NF）。

◆第三范式（3NF）。第三范式在第二范式的基礎(chǔ)上，更進一層，第三范式的目標是確保每列都和主鍵直接相關(guān)，而不是間接相關(guān)；如果一個關(guān)系滿足不了第二范式（2NF），并且除了主鍵（或組合鍵）以外的其他列都不依賴于主鍵（或組合鍵），則滿足第三范式（3NF）。

4.物理設(shè)計階段

邏輯數(shù)據(jù)模型要選取一個具體的工作環(huán)境，這個工作環(huán)境提供了數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)與存取方法，這個過程就是數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計。物理結(jié)構(gòu)依賴于給定的DBMS和和硬件系統(tǒng)，因此設(shè)計人員必須充分了解所用RDBMS的內(nèi)部特征、存儲結(jié)構(gòu)、存取方法。數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計通常分為兩步，第一，確定數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)，第二，評價實施空間效率和時間效率。數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計過程中需要對時間效率、空間效率、維護代價和各種用戶要求進行權(quán)衡，選擇一個優(yōu)化方案作為數(shù)據(jù)庫物理結(jié)構(gòu)。在數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計中，最有效的方式是集中地存儲和檢索對象。物理設(shè)計完成之后，就應(yīng)該得到詳細的磁盤分配方案、存儲方案、各種基表的詳細信息等。根據(jù)這些信息就可以建立數(shù)據(jù)庫了。

5.數(shù)據(jù)庫實施階段

數(shù)據(jù)庫的實施，就是組織數(shù)據(jù)入庫、編制應(yīng)用程序、試運行。包括建立數(shù)據(jù)庫、創(chuàng)建數(shù)據(jù)表、增加約束和創(chuàng)建視圖、觸發(fā)器和存儲過程等。為了完成相應(yīng)的操作和檢索，需要編制很多程序，形成一個程序系統(tǒng)來使用該數(shù)據(jù)庫，這部分是程序設(shè)計的任務(wù)。一切就緒之后，就可以試運行數(shù)據(jù)庫了。

6.系統(tǒng)管理和維護

數(shù)據(jù)庫試運行結(jié)果符合設(shè)計目標后就可以真正投入運行了。數(shù)據(jù)庫投入運行標志著開發(fā)任務(wù)基本完成和維護工作開始，并不意味著設(shè)計過程的終結(jié)。由于應(yīng)用環(huán)境在不斷地變化，數(shù)據(jù)庫運行過程中物理存儲也不會不斷變化。對數(shù)據(jù)庫設(shè)計進行評價、調(diào)整、修改等維護工作是一項長期的任務(wù)，也是設(shè)計工作的繼續(xù)和改進。

結(jié)論

總之，我們在進行數(shù)據(jù)庫設(shè)計時，每個階段都要認真、全面的分析。設(shè)計的結(jié)果既能滿足應(yīng)用系統(tǒng)的業(yè)務(wù)需求，準確的表達數(shù)據(jù)間關(guān)系，又能保證數(shù)據(jù)的準確性和一致性，提高數(shù)據(jù)的查詢效率，有好的擴展性，在必要時能根據(jù)需求擴展數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。