淺談數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

魏玉萍

在當(dāng)今的信息時(shí)代，信息已逐漸成為決定生產(chǎn)力、競(jìng)爭(zhēng)力和經(jīng)濟(jì)效益的重要資源，管理者只有及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握相關(guān)信息，才能做出正確的決策。數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)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，實(shí)現(xiàn)信息存儲(chǔ)、查詢(xún)和處理的重要手段。只有將有用的信息轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，才有可能實(shí)現(xiàn)最佳的數(shù)據(jù)管理，滿(mǎn)足用戶(hù)的各種需求。

數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)屬于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的范疇，通常把使用數(shù)據(jù)的系統(tǒng)稱(chēng)為數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)，把數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)稱(chēng)為數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)把數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)分為需求分析階段、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)施階段、數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行與維護(hù)六個(gè)階段。下面簡(jiǎn)要介紹各個(gè)步驟的主要任務(wù)及方法。

1.需求分析階段

需求分析是在項(xiàng)目確定之后，用戶(hù)和設(shè)計(jì)人員通過(guò)詳細(xì)的調(diào)查研究，充分了解用戶(hù)的組織機(jī)構(gòu)、業(yè)務(wù)規(guī)則、數(shù)據(jù)需求等等。所謂需求是指用戶(hù)對(duì)軟件的功能和性能的要求，就是用戶(hù)希望軟件能做什么事情，完成什么樣的功能，達(dá)到什么性能。需求分析是數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)最基礎(chǔ)的工作，如果這個(gè)階段的工作不準(zhǔn)確或有誤，那么后面幾個(gè)階段的任務(wù)就會(huì)有偏差，如果到測(cè)試階段才發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤再去更改必然會(huì)付出很大的代價(jià)，因此必須高度重視這個(gè)階段的人任務(wù)。需求分析階段的后期編寫(xiě)系統(tǒng)分析報(bào)告，主要包括：系統(tǒng)的概況、目標(biāo)、范圍、現(xiàn)狀等；系統(tǒng)及子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)說(shuō)明；系統(tǒng)的功能劃分；系統(tǒng)的組織機(jī)構(gòu)聯(lián)系圖；數(shù)據(jù)流程圖；功能模塊圖及數(shù)據(jù)字典等內(nèi)容。然后將此需求分析報(bào)告提交給用戶(hù)的決策部門(mén)討論審查，通過(guò)審查以后的需求分析報(bào)告作為今后各階段設(shè)計(jì)和工作的依據(jù)。

例如：公司職工人事檔案資料繁多，查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)、更新等各方面工作都不能更快更好進(jìn)行，急需一管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)人事資料的錄入、維護(hù)、統(tǒng)計(jì)、查詢(xún)等工作，明確要求后將具體事項(xiàng)形成書(shū)面報(bào)告審查后作為今后設(shè)計(jì)的依據(jù)。

2.概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目標(biāo)是產(chǎn)生出一個(gè)能反映組織信息需求的概念模型，其特點(diǎn)有簡(jiǎn)單明確表示用戶(hù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)需求、數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系、數(shù)據(jù)約束條件等。概念結(jié)構(gòu)的策略有四種自頂向下、自底向上、逐步擴(kuò)張、混合策略。概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最著名、最常用的方法是實(shí)體-聯(lián)系方法，簡(jiǎn)稱(chēng)E-R方法。它雖然只有幾個(gè)基本元素（實(shí)體、屬性、聯(lián)系），但能夠表達(dá)現(xiàn)實(shí)世界復(fù)雜的數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)之間的關(guān)系和約束條件。

E-R圖設(shè)計(jì)是對(duì)需求分析階段所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)、聚集、概括，確定實(shí)體、屬性和聯(lián)系，具體步驟如下：

2.1選擇局部應(yīng)用

數(shù)據(jù)流圖是對(duì)業(yè)務(wù)處理過(guò)程從高層到底層的一級(jí)級(jí)抽象，高層抽象流圖一般反映系統(tǒng)的概貌，對(duì)數(shù)據(jù)的引用較為籠統(tǒng)，選擇適當(dāng)層次的數(shù)據(jù)流圖，讓這一層的每一部分對(duì)應(yīng)一個(gè)局部應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)某一項(xiàng)功能。

2.2逐一設(shè)計(jì)局部E-R圖

規(guī)劃好各個(gè)局部應(yīng)用之后，對(duì)每一個(gè)局部應(yīng)用設(shè)計(jì)局部E-R圖，按照局部應(yīng)用的數(shù)據(jù)流圖，從數(shù)據(jù)字典中提取數(shù)據(jù)，使用抽象機(jī)制，確定局部應(yīng)用中的實(shí)體、實(shí)體的屬性、實(shí)體標(biāo)示符、實(shí)體間的聯(lián)系和類(lèi)型，但是許多實(shí)物是實(shí)體還是屬性沒(méi)有明確的界定，要根據(jù)具體情況判斷，一般來(lái)說(shuō)，屬性不能再分，屬性也不能和其他實(shí)體發(fā)生聯(lián)系，因?yàn)槁?lián)系是實(shí)體和實(shí)體間的聯(lián)系。

2.3 E-R圖合并

根據(jù)局部應(yīng)用設(shè)計(jì)好的局部E-R圖之后，就可以對(duì)各局部E-R圖進(jìn)行合并，合并的目的是在合并過(guò)程中解決局部E-R圖之間存在的沖突，消除存在的信息冗余，使之成為供用戶(hù)理解的統(tǒng)一的、精練的全局概念模型。對(duì)所有的局部E-R圖合并之后，就形成了全局E-R圖，從而完成了概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

3.邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)，一般有層次、網(wǎng)狀模型和關(guān)系模型，現(xiàn)在絕大多數(shù)DBMS都是基于關(guān)系模型的，此階段的主要任務(wù)有確定數(shù)據(jù)模型、將E-R圖轉(zhuǎn)換為指定的數(shù)據(jù)模型、確定完整性約束、確定用戶(hù)視圖。

例如：部門(mén)（1）——<聘用>——職工（M）。

4.物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之后，就要確定數(shù)據(jù)庫(kù)在計(jì)算機(jī)中的具體存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)庫(kù)在計(jì)算機(jī)物理設(shè)備上的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)與存取方法稱(chēng)為數(shù)據(jù)庫(kù)的物理結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)庫(kù)的物理設(shè)計(jì)完全依賴(lài)于給定的數(shù)據(jù)庫(kù)軟件和硬件設(shè)備。層次和網(wǎng)狀模型物理設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，而關(guān)系DBMS對(duì)物理設(shè)計(jì)要求很少，由DBA來(lái)實(shí)現(xiàn)。物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要確定數(shù)據(jù)分布、確定存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、確定存取方式。

5.數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施階段

確定了數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)以后，可以利用DBMS提供的數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言建立數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)。

例如：CREATE TABLE 職工庫(kù)。

（職工編號(hào) CHAR（6） NOT NULL，

姓名 CHAR（8） NOT NULL，

性別 CHAR（2），

所屬部門(mén) CHAR（10），

PRIMARYKEY KEY （職工編號(hào)））；

當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)建成之后，就可向數(shù)據(jù)庫(kù)中加載數(shù)據(jù)，由于數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)量非常大，為了避免浪費(fèi)大量人力財(cái)力時(shí)間等，通常專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)一個(gè)錄入子系統(tǒng)來(lái)提高效率，滿(mǎn)足用戶(hù)的要求。該子系統(tǒng)一般包括數(shù)據(jù)錄入、錄入過(guò)程的數(shù)據(jù)校驗(yàn)、代碼轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)完整性約束、安全性檢查等功能。

6.數(shù)據(jù)庫(kù)的運(yùn)行與維護(hù)

數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)與應(yīng)用開(kāi)發(fā)工作完成之后系統(tǒng)便進(jìn)入運(yùn)行與維護(hù)階段。為保證數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，需要綜合考慮可能遇到的各種問(wèn)題，指定詳盡的運(yùn)行計(jì)劃和應(yīng)對(duì)措施。任何因素導(dǎo)致系統(tǒng)初選問(wèn)題，都可能給用戶(hù)帶來(lái)?yè)p失。

數(shù)據(jù)庫(kù)的運(yùn)行與維護(hù)階段主要任務(wù)有：

6.1維護(hù)數(shù)據(jù)的安全性和數(shù)據(jù)完整性

為保障系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，必須制定運(yùn)行策略。數(shù)據(jù)庫(kù)的運(yùn)行離不開(kāi)用戶(hù)的訪(fǎng)問(wèn)和操作，安全性策略包括網(wǎng)絡(luò)安全、用戶(hù)的權(quán)限管理、設(shè)備的安全及數(shù)據(jù)的安全等方面。按照設(shè)計(jì)階段提供的安全和故障規(guī)范。實(shí)施授權(quán)和設(shè)定密碼，并經(jīng)常檢查系統(tǒng)的安全性和可靠性，實(shí)施備份、恢復(fù)和數(shù)據(jù)重組的任務(wù)。

6.2監(jiān)測(cè)并改變數(shù)據(jù)庫(kù)性能

經(jīng)常對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)空間的狀況和響應(yīng)速度進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，確定優(yōu)化和改善的措施，及時(shí)調(diào)整系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。

6.3數(shù)據(jù)庫(kù)的維護(hù)

在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，可能會(huì)由于某些原因需要修改數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為數(shù)據(jù)庫(kù)的重構(gòu)，重構(gòu)包括表結(jié)構(gòu)的修改和視圖的修改。還要根據(jù)用戶(hù)環(huán)境的擴(kuò)大，適時(shí)的向數(shù)據(jù)庫(kù)增加一些新的數(shù)據(jù)和功能。

6.4及時(shí)修改錯(cuò)誤

系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中難免發(fā)生一些錯(cuò)誤，需要及時(shí)運(yùn)行修改錯(cuò)誤，彌補(bǔ)設(shè)計(jì)時(shí)的欠缺。

本論文主要講述了數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單步驟。系統(tǒng)設(shè)計(jì)為整個(gè)程序構(gòu)建了骨架，而各個(gè)功能模塊實(shí)現(xiàn)各個(gè)細(xì)節(jié)部分。系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)分析階段的結(jié)論將系統(tǒng)具體化，并完成了各個(gè)模塊的添加、修改、刪除與查詢(xún)的功能，直到最后形成一個(gè)完整的可行性的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。 [科]