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  • 数据库设计过程

    2020-06-05 12:21:26
    一般将数据库设计分为以下几个过程。 1.需求分析 2.概念结构设计 3.逻辑结构设计 4.物理结构设计 在战德臣老师的课件中 只分为上面四个过程。???? 5.数据库实施 6.数据库的运行和维护 需求分析:分析用户...

    一般将数据库的设计分为以下几个过程。

    1.需求分析
    2.概念结构设计
    3.逻辑结构设计
    4.物理结构设计

    在战德臣老师的课件中 只分为上面四个过程。👆


    5.数据库实施
    6.数据库的运行和维护


    需求分析:分析用户的需求,包括数据、功能和性能需求
    
    概念结构设计:主要采用E-R模型进行设计,包括画E-R图
    
    逻辑结构设计:通过将E-R图转换成表,实现从E-R模型到关系模型的转换
    
    物理结构设计:主要是为所设计的数据库选择合适的存储结构和存取路径
    
    数据库实施:包括编程、测试和试运行
    
    数据库的运行和维护:系统的运行与数据库的日常维护
    
    

    1.需求分析阶段(常用自顶向下)

    需求分析的任务,是通过详细调查现实世界要处理的对象,充分了解原系统工作概况,明确用户的各种需求,然后在此基础上确定新的系统功能,新系统还得充分考虑今后可能的扩充与改变,不仅仅能够按当前应用需求来设计。

    调查的重点是,数据与处理。达到信息要求,处理要求,安全性和完整性要求。

    分析方法常用SA(Structured Analysis) 结构化分析方法,SA方法从最上层的系统组织结构入手,采用自顶向下,逐层分解的方式分析系统。

    数据流图表达了数据和处理过程的关系,在SA方法中,处理过程的处理逻辑常常借助判定表或判定树来描述。在处理功能逐步分解的同时,系统中的数据也逐级分解,形成若干层次的数据流图。系统中的数据则借助数据字典(data dictionary,DD)来描述。数据字典是系统中各类数据描述的集合,数据字典通常包括数据项,数据结构,数据流,数据存储,和处理过程5个阶段。

    2.概念结构设计阶段(E-R图)

    概念结构设计是整个数据库设计的关键,它通过对用户需求进行综合,归纳与抽象,形成了一个独立于具体DBMS的概念模型。

    设计概念结构通常有四类方法:


    自顶向下:即首先定义全局概念结构的框架,再逐步细化。

    自底向上:即首先定义各局部应用的概念结构,然后再将他们集成起来,得到全局概念结构。

    逐步扩张:首先定义最重要的核心概念结构,然后向外扩张,以滚雪球的方式逐步生成其他的概念结构,直至总体概念结构。

    混合策略:即自顶向下和自底向上相结合。

    3.逻辑结构设计阶段

    逻辑结构设计是将概念结构转换为某个DBMS所支持的数据模型,并将进行优化。

    各E-R图之间的冲突主要有三类:属性冲突,命名冲突,和结构冲突。

    4.物理设计阶段

    物理设计是为逻辑数据结构模型选取一个最适合应用环境的物理结构(包括存储结构和存取方法)。

    常用的存取方法有三类:1.索引方法,目前主要是B+树索引方法。2.聚簇方法(Clustering)方法。3.HASH方法。


    5.数据库实施阶段

    数据库实施阶段,设计人员运营DBMS提供的数据库语言(如sql)及其宿主语言,根据逻辑设计和物理设计的结果建立数据库,编制和调试应用程序,组织数据入库,并进行试运行。

    6.数据库运行和维护阶段

    数据库应用系统经过试运行后,即可投入正式运行,在数据库系统运行过程中必须不断地对其进行评价,调整,修改。

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  • 做一个数据库之前,一定要规划好要做什么,如何做,以及需要存储哪些数据,这些数据之间的关系是什么,需要满足哪些用户要求,都要先考虑好,这就是数据库设计的前提。 数据库设计 数据结构设计包括以下几个部分: 1...

    设计数据库
    做一个数据库之前,一定要规划好要做什么,如何做,以及需要存储哪些数据,这些数据之间的关系是什么,需要满足哪些用户要求,都要先考虑好,这就是数据库设计的前提。
    数据库设计
    数据结构设计包括以下几个部分:
    1.需求设计
    2.概念结构设计
    3.逻辑结构设计
    4.物理结构设计
    5.数据库的实施
    6.数据库的维护

    需求设计 解释:
    需求设计又称为需求分析,主要是根据用户的要求,分析其功能的可行性与实现方法。一般由项目经理负责的,采用从上到下,从简单到复杂,从整体到部分的方式进行分析,把整个系统分为几个模块,又把这几个模块又分为多个功能,分析这多个功能实现的可行性。
    探明需求是整个数据库设计中比较重要的一部分。数据库设计人员采用一定的辅助工具对对象的功能,性能和限制等要求进行科学分析,主要包括以下两方面。
    1.数据:数据字典,系统的数据项,数据流和数据存储的描述
    2.处理:数 据流图和判定表。数据字典中处理过程的描述。
    (其实可以通过字面意思来想,就是首先要采用某些手段,调查甲方爸爸所需要的实际需求)

    概念结构设计 解释:
    概念结构设计是对信息分析和定义,如视图模型化,视图分析和汇总。对应用对象精确的抽象,概括而形成的独立计算机系统的企业信息模型。描述概念模型常用的工具就是E-R图。
    概念结构设计就是从需求分析小红找到实体和联系,画出E-R图。
    1.实体
    实体是现实世界中可以区别于其他对象的“事件”或“物体”。(即一个苹果一个人都为实体)每个实体都有一组属性来表示,其中的某一部分属性可以唯一标识实体,例如学生学号。实体集是具有相同属性实体的集合
    2.联系类型
    实体的联系分为实体内部的联系和实体与实体之间的联系。实体内部的联系反映数据在同一记录内部各文段间的联系。这里主要讨论实体集之间的联系。
    两个不同实体之间存在一对一,一对多,多对多的联系类型。

    E-R图
    E-R图即E-R方法。此方法直接从现实的世界中抽象实体和实体之间的联系,然后用直观的E-R图表示数据模型。
    E-R图中的主要构件以及例子如下:
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述在这里插入图片描述

    属性
    属性是实体某方面的特性。每个属性都有其取值范围
    因此,E-R图中的属性有以下分类:
    1.简单属性和复合属性:简单属性是不可再细分,复合属性是可以细分为更小的部分。
    有时候用户希望访问整个属性,有时希望访问属性
    的某个成分,那么在模式设计时
    可以采用复合属性。
    没有特别声明的情况下通常指的是简单属性。
    2.单值属性和多值属性:单值属性指属性对于一个特定实体都只有单独的一个值,即其意思是,一个
    一个学生对应一个学号。多值属性是在某些特定的环境下,一个属性可能对应一组值,如联系方式对应qq,电话号码,微信等
    3.NULL属性,称空属性,是指实体的某个属性值未知或者没有值的时候就使用NULL值,表示无意义不知道。
    4.派生属性:是指与其他属性相关联的属性,可以从其他属性中得到。

    逻辑结构设计 解释:
    逻辑结构的目的是把概念设计阶段的概念模型(如基本的E-R图)转换成与选用的具体机器上的DBMS所支持的逻辑模型,它是物理设计的基础,包括模式初始设计,子模式设计,应用程序设计,模式评价以及模式求精。
    逻辑设计可分为以下三个步骤:
    (1)将概念模型(E-R图)转换成一般的关系,网状,层次模型;
    (2)将关系,网状,层次模型向特定的DBMS支持下的数据模型转换。
    (3)对数据模型进行优化。

    对于关系型数据库来说,就是把实体联系转换成二维数据表格。

    其中转换并不是无限制的,在将概念结构转换成逻辑结构时需要遵循一定的规范,这就有涉及到规范化理论了。
    关系数据库设计的方法之一是设计满足适当范式的模式,通常可以通过判断分解后的模式达到几范式来评价模式规范化程度。通过分解,可以将一个低一级范式的关系模式转换成若干个高一级范式的模式关系,这一过程称为规范化。设计关系数据库的时候,遵循不同的规范要求,设计出合理的关系型数据库,这些不同的规范要求被称为不同的范式,各种范式呈递次规范,越高的范式数据库冗余越小。

    规范化主要解决:数据冗余,更新异常,插入异常,删除异常。

    规范化理论:超键,候选码,主键和外键的概念
    超键:能够区分每一个人的属性,或者多个属性结合在一起形成的可以区分每个人,就被称为超键例子:学号+姓名+班级+性别(Ps:超键可以有好几个)
    候选键:在超键组合中去掉可有可无的成分,就变成了候选键。(也可以不止一个,例如学号,身份证号)
    主键:候选键中按照需求挑选一个作为主键来用。
    外键:其他关系的主键跑到了本次关系中,例如学生表中跑进了班级编号里面去了。

    在这里插入图片描述
    要设计一个好的关系,必须使关系满足一定的约束条件,此约束已经形成了规范,分成等级,一级比一级要求严格。满足这些规范的数据库是简洁的,结构明细的,同时,不会发生插入,删除和更新操作异常。反之则是乱七八糟,不仅给数据库的编程人员制造麻烦,而且面目可憎,可能存储了大量不需要的冗余信息。
    关系型数据库有六种范式(1NF),第二范式(2NF),第三范式(3NF),巴斯。科德范式(BCNF),第四范式(4NF)和第五范式(5NF,又称完美范式)。
    满足最低要求的范式是第一范式(1NF)。在第一范式的基础上进一步满足更多规范要求的称为第二范式(2NF),其余范式以此类推。一般来说,数据库只需要满足第三范式(3NF)或者BC范式就行了。

    第一范式(1NF)
    1NF 原子过滤性,过滤重复属性
    1NF(第一范式):若关系模式R的每一个分量都是不可再分的数据项,属性值都是不可再分的原子值,也就是说实体的每个属性不能存在子属性,则关系模式R属于第一范式。(就是具体意思是:一个铅笔盒就不是第一范式,一个铅笔盒里还有钢笔,铅笔什么的,而一个人拆不开了就是第一范式,就是这个意思)
    例如下面的例子:就是对于有高级职称还可以分成教授,副教授,辅导员这种情况的,就不能被称为第一范式,必须把高级职称去掉,变成不可分的东西,才符合第一范式。在这里插入图片描述

    第二范式(2NF)
    如果关系模式满足R 属于 第一范式,且每一个非主属性完全依赖主键时,则关系式R是2NF(第二范式)。简而言之,第二范式就是在第一范式的基础上属性完全依赖于主键。(Ps:主键有时候不止一个,多个主键在一起被称为复合主键).在这里插入图片描述
    第三范式(3NF):
    若关系式R 属于 第二范式,即当第二范式消除了非主属性对码的传递函数依赖,则称为第三范式。也就是说非主属性之间不能相互依赖。
    在这里插入图片描述

    范式就是设计数据库的规则和标准,我们设计的时候遵守这个规则和规范将我们设计数据库的方法标准化,遵循范式的好处可以很好的处理比较复杂和大型的数据,方便多人维护和管理,所有人遵循同一个范式,方便多人沟通和维护。
    一般数据库满足第三范式可以了
    在E-R图转换成关系模式的时候要遵循范式的规范。

    数据模型:层次,网状,关系(主流)

    关系模型,(ps:就是根据E-R图转换成关系模型)

    举例子:
    学生(学号,姓名,性别,年龄,班级)
    教师(编号,姓名,性别,年龄,所属专业,职务)
    转换成关系模型之后,再制表。

    物理结构设计

    物理结构设计:是指逻辑模型在计算机中的具体实现方案。数据库在物理设备上的存储结构与存取方法称为数据库的物理结构,对于一个给定的逻辑数据模式选取一个最适合应用环境的物理结构的过程,称为数据库的物理设计。通常对于关系数据库物理设计的主要内容包括为关系模式选择存取方法,设计关系,索引等数据库文件的物理结构。
    物理结构设计将逻辑结构设计实施到具体环境当中,其依赖于给定的DBMS和硬件系统,就是把之前的分析在硬件系统和数据库管理系统上具体的实现。
    如果各阶段发现不能满足用户需求时,需要返回到前面适当的阶段,进行必要的修正。经过如此不断地精益求精,直到各种性能都满足用户的需求为止。

    为了遵循范式,所以我们可以把想要做的数据库的有关表格拆分成多个表格使用。
    SQL语句不区分大小写,单引号和双引号是字符串,区分大小写 ‘ ’,“ ”

    数据库的实施,运行和维护
    在数据库正式投入使用之后,需要改善数据库性能,维护数据库的安全和完整性。数据库系统中可能存在隐藏比较深的问题,在数据库开发和测试时没有发现此问题,但是在后期投入使用,问题显现出来了,对于此类问题,就需要对数据库进行维护了。
    数据库设计结束后,进入数据库的实施和维护阶段,主要工作如下:
    (1)数据库实现阶段的工作:建立实际数据库结构,试运行,装入数据。
    (2)其他有关的设计工作:数据库的重新组织设计,故障恢复方案设计,安全性考虑,事务控制。
    (3)运行于维护阶段的工作:数据库的日常维护(安全性,完整性控制,数据库的转储和恢复),性能的监督,分析与改进,扩充新功能,修改错误。

    总结:
    1.分析设计需求
    2.设计数据库要掌握的规范
    3.通过R-E图来规划好数据库设计,再进行实施和部署。

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  • 按照规范设计,将数据库设计过程分为六个阶段:A、系统需求分析阶段B、概念结构设计阶段C、逻辑结构设计阶段D、物理结构设计阶段E、数据库实施阶段F、数据库运行与维护阶段需求分析和概念结构设计独立于任何数据库...
  • 引言数据库已成为现代信息系统的基础和核心,它的设计过程可划分为规划、需求分析、概念设计、逻辑设计、物理设计、实现和运行维护规划调查研究对数据库的应用系统、面向对象、使用单位等与数据库功能和数据存在...

    引言

    数据库已成为现代信息系统的基础和核心,它的设计全过程可划分为规划、需求分析、概念设计、逻辑设计、物理设计、实现和运行维护

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    规划

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    调查研究

    对数据库的应用系统、面向对象、使用单位等与数据库功能和数据存在关联的事物进行全面理解和调查。

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    可行性分析

    从技术、可用设备、时间效率、经济效益、法律法规等方面进行可行性分析,然后产出可行性分析报告,确定其可行性

    确定目标和计划

    在经过调查研究和可行性分析之后,可以开始确定目标、工作流程和开发计划等

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    需求分析

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    分析用户活动

    了解用户的业务活动和职能,弄清楚其业务流程,如果业务复杂,可以分成多个子业务处理,最终我们要搞清楚业务功能和流程,画出业务流程

    确定系统范围

    顾名思义,确定系统范围即确定数据库的数据和功能范围,如果是划分为多个数据库时,需要确定每个数据库涉及的数据范围

    分析用户活动涉及的数据

    深入分析用户的业务活动,弄清楚的业务数据的流向和需要加工处理的内容,得出数据流图

    分析系统数据

    对数据库设计数据进行分析,确定数据库存储方式等等内容,产出数据字典

    概念设计

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    概念设计可以分为三步,局部概念模型、全局概念模型、模型评审

    局部概念模型设计

    确定局部概念模型的范围

    定义实体

    定义联系

    确定属性

    逐一画出所有的局部ER图,并附以相应的说明文件

    全局概念模型

    确定公共实体类型

    合并局部E-R图

    消除不一致因素

    优化全局E-R图

    画出全局E-R图,并附以相应的说明文件

    模型评审

    用户评审

    开发人员评审

    逻辑设计

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    将概念结构转换为一般的关系、网状、层次模型

    将转换来的关系、网状、层次模型向指定数据库管理系统支持的数据模型转换

    对数据模型进行优化

    物理设计

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    物理设计可分为:存储结构设计、确定存放位置、设计存取方法、考量数据完整性和安全性、数据库执行程序设计

    存储结构设计包括表的设计、表字段设计、字段类型设计、字段长度设计等等

    确定存放位置包括存储物理位置,比如是否需要分服务器等等,可以考虑把需要经常访问或者某一模块需要的数据组合放在一起

    程序设计可以帮助实现解除系统应用程序和数据的耦合,当系统应用程序变更时,可不修改数据结构,反之亦然

    实现

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    运行维护

    运行维护是一个长期的工作,应用程序执行、环境变更、数据存储内容不断变化等都要求不断的对数据库进行监测、评估、调整、备份和修改

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  • 功能需求分析和数据库设计 不论是Web开发还是Android开发,在设计后台的时候我们都要做的重要的事情不外乎两点:1. 需求分析;2.数据库表格的设计。在进行这两项工作的过程中,第一项工作对第二项起着非常重要的作用...

    功能需求分析和数据库设计
    不论是Web开发还是Android开发,在设计后台的时候我们都要做的重要的事情不外乎两点:1. 需求分析;2.数据库表格的设计。在进行这两项工作的过程中,第一项工作对第二项起着非常重要的作用,我们只有真正的搞清楚了业务需求以及业务逻辑,找到了功能模块之间在后台数据库关联的抽象模型,这样才能确定数据库应该有几张表,每张表有哪些字段,表与表之间该如何联系。

    需求分析与功能模块设计
    一、 接到一个项目之后,一般情况下都会有相应的需求说明,首先我们得到的信息是要做一个什么性质的网站或者是App,在听完客户的相关需求之后,我们要做的就是将具体的业务如何体现在模块开发中,在整个模块的设计过程中大体是这样的几个步骤:1. 熟悉客户需求,并向客户咨询了解相关的模块信息要求;2. 根据用户提出的需求进行模块设计,并且确定各个模块的数据来源以及二级页面跳转需要传递的参数。3.明确前台控件对应的响应时间,针对不同的操作和不同的数据库表格进行联系。
    二、 根据需求分析进行数据库表格的设计,在设计数据库表格的过程中有这样两种不同类型的表格:1.权限管理的表格,这种表格的字段在设计的时候重点突出的是权限,不同的权限对应的字段设置不同的状态,也就是数据库字段对应的值。2.长文本类型的数据库,这类数据库一般指的是用户详情,或者是具体的详细的文本类型的数据。
    三、权衡表格数量,根据最优化原则,综合考虑,在设计数据库表格的过程中一定要想到的是后台编程对应的代码设计,好的数据库表格设计会给后台编写代码提供极大的便利,所以在设计数据库表格的过程中,我们必须将后台高效编码作为数据库设计的考虑因素之一。
    四、 明确数据库在整个项目中扮演的角色,在项目的整个开发过程中我们首先要明确的就是数据库是一个什么样的角色,在这里我想借助具有视频播放功能的网站来阐述,我们设计的数据库主要完成的是包含业务逻辑的数据展示和操作(关系型数据),表与表之间通过主外键是有关联的。而在视频播放网站的所谓的视频资源这样的数据则完全可以是另外的一个服务器数据存储系统。虽然都可称之为持久层但是却又各自不同的特点。

    数据库表格的划分和设计原则
    一、不要想着将所有的字段放在一张表中,在整个后台数据库表格的设计过程中,我们要明确的一点就是表格要有分工明确,逻辑清晰高效这样的特点。同时也不是表格越多越好,我们要做的是在到达分工明确简化明了这一要求的基础之上使我们的表格数量最小化。
    二、字段的设计,在确定数据库表格字段的时候我们一样要本着一个原则那就是归类原则,如果是富文本数据我们可以将之放在一个表中专门存储富文本数据,如果是权限管理或者是父子类标签数据我们可以单独成表,后续通过关联拿到相关的数据,总之要让自己的字段分门别类,前期设计划分的越明确后续项目维护就会越高效。
    三、在理解这一块内容的时候要时刻体现一个原则那就是“关系型”我们设计的数据库不是一个网盘文件,用于简单的存储数据,而是有逻辑有关系在里边的,对于用户型的应用,每个用户都拥有属于他自己特有的数据,为何数据是独有的就是因为相关表的数据和当前用户的ID是关联的是存在一一对应关系的,这里的用户ID就是一个关键,因为他是数据特有性实现的根本原因。

    总结:
    在项目的整个开发过程中,我们最好是通过实战去检验自己的每一个想法,面对任何的问题尤其是在编程中遇到的问题,实际操作才是根本。数据库设计也好,模块划分也好,只要你真正的去想去琢磨去设计,就一定能够分析出结果,设计出雏形,透过现象看本质,通过前台操作数据展示的流程我们就可以找到表格设计和管理的信息。

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