數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)及物理設(shè)計(jì)（課堂PPT）

1、川大工商：向曉林.1邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)邏輯結(jié)構(gòu)向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換應(yīng)用規(guī)范化理論優(yōu)化邏輯模型設(shè)計(jì)用戶子模式川大工商：向曉林.2邏輯結(jié)構(gòu)向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換一個實(shí)體類型轉(zhuǎn)換為一個關(guān)系模式實(shí)體的屬性就是關(guān)系的屬性，實(shí)體的關(guān)鍵字就是關(guān)系的關(guān)鍵字學(xué)生姓名性別學(xué)號專業(yè)年齡學(xué)生（學(xué)號，姓名，性別，專業(yè)，年齡）川大工商：向曉林.3聯(lián)系一對一的聯(lián)系（1:1）轉(zhuǎn)換方法o 轉(zhuǎn)換為一個獨(dú)立的關(guān)系模式 聯(lián)系名為關(guān)系模式名，與該聯(lián)系相連的兩個實(shí)體的關(guān)鍵字及聯(lián)系本身的屬性為關(guān)系模式的屬性。 其中，每個實(shí)體的關(guān)鍵字均為該關(guān)系模式的候選鍵。o 與任意一端的關(guān)系模式合并。 可將相關(guān)的兩個實(shí)體轉(zhuǎn)換為兩個關(guān)系，并在任意一個關(guān)系的屬性中加入另一個

2、關(guān)系的主關(guān)鍵字采用哪種轉(zhuǎn)換方法視情況而定。川大工商：向曉林.4管理員倉庫管理11實(shí)例：實(shí)例：假設(shè)某工廠的每個倉庫只配備一個管理員管理員號姓名聯(lián)系方式面積倉庫號管理員（管理員編號管理員編號，姓名，聯(lián)系方式）倉庫（倉庫編號倉庫編號，面積，管理員號）管理員（管理員編號管理員編號，姓名，聯(lián)系方式）倉庫（倉庫編號倉庫編號，面積）管理（倉庫編號倉庫編號，管理員號）或或ER圖圖關(guān)系模式關(guān)系模式川大工商：向曉林.5一對多的聯(lián)系（1：M）轉(zhuǎn)換方式o 將一對多的聯(lián)系（1：M）轉(zhuǎn)換為一個獨(dú)立的關(guān)系模式。 聯(lián)系名為關(guān)系模式名，與該聯(lián)系相連的兩個實(shí)體的關(guān)鍵字及聯(lián)系本身的屬性為關(guān)系模式的屬性。 關(guān)系模式的關(guān)鍵字為M端實(shí)體

3、的關(guān)鍵字o 將一對多的聯(lián)系（1：M）與M端關(guān)系合并 1端的關(guān)鍵字及聯(lián)系的屬性并入M端的關(guān)系模式即可實(shí)例：“學(xué)生”與“專業(yè)”之間的聯(lián)系為： 1：M川大工商：向曉林.6專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)學(xué)號姓名所屬院系專業(yè)名專業(yè)號ER模型模型關(guān)系模式關(guān)系模式專業(yè)（專業(yè)號專業(yè)號，專業(yè)名，所屬院系）學(xué)生（學(xué)號學(xué)號，姓名，專業(yè)編號專業(yè)編號）或或?qū)I(yè)（專業(yè)號專業(yè)號，專業(yè)名，所屬院系）學(xué)生（學(xué)號學(xué)號，姓名）學(xué)習(xí)（專業(yè)編號，學(xué)號專業(yè)編號，學(xué)號）M1川大工商：向曉林.7多對多的聯(lián)系（M：N）轉(zhuǎn)換方法：o 將多對多的聯(lián)系（M：N）轉(zhuǎn)換為一個關(guān)系模式 關(guān)系模式名為聯(lián)系名，與該聯(lián)系相連的兩個實(shí)體的關(guān)鍵字及聯(lián)系本身的屬性為關(guān)系模式的屬性 關(guān)

4、系模式的關(guān)鍵字為聯(lián)系中各實(shí)體關(guān)鍵字的并集o 實(shí)例：學(xué)校中，“學(xué)生”實(shí)體和“課程”實(shí)體之間的聯(lián)系為多對多的。見下圖：川大工商：向曉林.8課程學(xué)生選修學(xué)號姓名上課地點(diǎn)指定教材課程號ER模型模型關(guān)系模式關(guān)系模式課程（課程號課程號，指定教材，上課地點(diǎn)）學(xué)生（學(xué)號學(xué)號，姓名，專業(yè)）選修（學(xué)號，課程號學(xué)號，課程號，成績）NM專業(yè)成績川大工商：向曉林.9同一實(shí)體內(nèi)部的聯(lián)系可將該實(shí)體集分為相互聯(lián)系的兩個子集，然后根據(jù)它們相互不同的聯(lián)系（1：1、1：M、M：N）按照上述規(guī)則處理。實(shí)例：職工實(shí)體集內(nèi)部有領(lǐng)導(dǎo)和被領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)系1：M職工領(lǐng)導(dǎo)1M車間主任職工領(lǐng)導(dǎo)1M川大工商：向曉林.10三個或三個以上實(shí)體間的多元聯(lián)系轉(zhuǎn)換

5、為一個關(guān)系模式o 與該聯(lián)系相連的各實(shí)體的關(guān)鍵字及聯(lián)系本身的屬性為關(guān)系模式的屬性o 關(guān)系模式的關(guān)鍵字為聯(lián)系中各實(shí)體關(guān)鍵字的并集川大工商：向曉林.11項(xiàng)目零件供應(yīng)商零件名供應(yīng)商名地址供應(yīng)商號材料顏色電話項(xiàng)目號項(xiàng)目名稱開工日期零件號使用PNM川大工商：向曉林.12供應(yīng)商（供應(yīng)商號供應(yīng)商號，供應(yīng)商名，地址，電話）項(xiàng)目（項(xiàng)目編號項(xiàng)目編號，項(xiàng)目名稱，開工日期）零件（零件號零件號，零件名，材料，顏色）使用（供應(yīng)商號，項(xiàng)目編號，零件號供應(yīng)商號，項(xiàng)目編號，零件號，用量）川大工商：向曉林.13應(yīng)用規(guī)范化理論優(yōu)化邏輯模型確定出每個關(guān)系模式內(nèi)部屬性之間的數(shù)據(jù)依賴和不同關(guān)系屬性之間的數(shù)據(jù)依賴對各個關(guān)系模式之間的數(shù)據(jù)依賴

6、進(jìn)行極小化，消除冗余的聯(lián)系按照數(shù)據(jù)依賴和規(guī)范化理論對關(guān)系模式逐一進(jìn)行分析，考察是否存在部分函數(shù)依賴，傳遞函數(shù)依賴，多值依賴等，從而確定各關(guān)系模式分別屬于第幾范式。根據(jù)需求分析階段所得的實(shí)際應(yīng)用需求，確定是否對某個關(guān)系模式進(jìn)行分解或者合并。對關(guān)系模式進(jìn)行進(jìn)一步的分解和合并，減低數(shù)據(jù)的冗余度和提高數(shù)據(jù)操作的效率。川大工商：向曉林.14設(shè)計(jì)用戶子模式子模式的作用屏蔽邏輯模式，為應(yīng)用程序提供了一定的邏輯獨(dú)立性可以更好地適應(yīng)不同用戶對數(shù)據(jù)的需求為用戶劃定了訪問數(shù)據(jù)的范圍，由利于數(shù)據(jù)庫的管理川大工商：向曉林.15子模式的設(shè)計(jì)內(nèi)容子表的名字子表的組成子表的每個列分別來自哪張基本表DBMS的視圖功能很容易實(shí)現(xiàn)

7、子模式川大工商：向曉林.16物理設(shè)計(jì)本階段實(shí)現(xiàn)的是系統(tǒng)的 內(nèi)模式，它的質(zhì)量直接決定了整個系統(tǒng)的質(zhì)量。川大工商：向曉林.17任務(wù)：根據(jù)具體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（DBMS和硬件等）的特點(diǎn)，為給定的數(shù)據(jù)庫模型確定合理的存儲結(jié)構(gòu)和存取方法：使設(shè)計(jì)出的物理數(shù)據(jù)庫占用較少的存儲空間對數(shù)據(jù)庫的操作具有盡可能高的速度設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)人員必須充分了解：所用DBMS的內(nèi)部特征數(shù)據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境，特別是數(shù)據(jù)應(yīng)用處理的頻率和響應(yīng)時間的要求外存設(shè)備的特征內(nèi)容確定數(shù)據(jù)的存取方法確定數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)川大工商：向曉林.18影響物理設(shè)計(jì)的因素設(shè)計(jì)之前，對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)所支持的事務(wù)要進(jìn)行仔細(xì)的分析，獲得優(yōu)化數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì)的參數(shù)。對

8、于數(shù)據(jù)庫查詢事務(wù)，需要得到如下信息要查詢的關(guān)系查詢條件（即選擇條件）所涉及的屬性連接條件所涉及的屬性查詢的投影屬性川大工商：向曉林.19對于數(shù)據(jù)更新事務(wù)，需要得到如下信息：要更新的關(guān)系每個關(guān)系上的更新操作的類型刪除和修改操作所涉及到的屬性修改操作要更改的屬性值知道每個事務(wù)在各關(guān)系上運(yùn)行的頻率，某些事務(wù)可能具有嚴(yán)格的性能要求（如時間要求）注意：在進(jìn)行數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì)時，通常并不知道所有的事務(wù)川大工商：向曉林.20確定關(guān)系模式的存取方法確定建立哪些存儲路徑以實(shí)現(xiàn)快速存取數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。DBMS提供的存取方法索引方法HASH法，等索引：表中數(shù)據(jù)和相應(yīng)存儲位置的列表優(yōu)點(diǎn)大大的減少數(shù)據(jù)的查詢時間缺點(diǎn)占用存

9、儲空間。o 每個索引都將需要占用一定的存儲空間降低數(shù)據(jù)的更新數(shù)度o 當(dāng)對表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行增加、刪除和修改的時候，索引也要動態(tài)的維護(hù)川大工商：向曉林.21在創(chuàng)建索引的時候，一般遵循以下的一些經(jīng)驗(yàn)性原則：在經(jīng)常需要搜索的列經(jīng)常需要搜索的列上建立索引在主關(guān)鍵字主關(guān)鍵字上建立索引在經(jīng)常用于連接的列經(jīng)常用于連接的列上建立索引在經(jīng)常需要根據(jù)范圍進(jìn)行搜索的列需要根據(jù)范圍進(jìn)行搜索的列上建立索引在經(jīng)常需要排序的列需要排序的列上建立索引在經(jīng)常成為查詢條件的列成為查詢條件的列上建立索引對于某些列不應(yīng)該創(chuàng)建索引。應(yīng)該考慮以下指導(dǎo)性原則：對于那些在查詢中很少使用和參考的在查詢中很少使用和參考的列不應(yīng)該創(chuàng)建索引對于那些只有

10、很少值的列屬性值分布嚴(yán)重不均的列過長的屬性經(jīng)常更新的屬性或表川大工商：向曉林.22實(shí)例：學(xué)生學(xué)籍管理系統(tǒng)中，三個表如下：學(xué)生（學(xué)號、姓名、出生年月、些別、系名、班號）課程（課程名、課程號、教師、學(xué)分）成績（學(xué)號、課程號、成績）整個系統(tǒng)需要統(tǒng)計(jì)學(xué)生的平均分平均分，某課程的平均分某課程的平均分等。所以，學(xué)生表中的“學(xué)號”，課程表中的“課程號”，成績表中的“學(xué)號”、“課程號”將經(jīng)常出現(xiàn)在查詢條件中，可以考慮在上面建立索引以提高效率。川大工商：向曉林.23確定數(shù)據(jù)庫的存儲結(jié)構(gòu)內(nèi)容：確定數(shù)據(jù)的存放位置存放位置和存儲結(jié)構(gòu)存儲結(jié)構(gòu)包括：o 確定關(guān)系、索引、日志、備份等的存儲安排及存儲結(jié)構(gòu)。o 確定系統(tǒng)存儲參

11、數(shù)配置確定數(shù)據(jù)存放位置：按照數(shù)據(jù)應(yīng)用的不同將數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)劃分分為若干類類，并確定各類數(shù)據(jù)的存放位置存放位置。分類：可依據(jù)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性、存取響應(yīng)速度、存取頻率、數(shù)據(jù)的共享程度、數(shù)據(jù)保密程度、數(shù)據(jù)生命周期的長短、數(shù)據(jù)使用的頻度等因素加以區(qū)分。川大工商：向曉林.24確定數(shù)據(jù)的存放位置：主要從提高系統(tǒng)性能的角度考慮。一些啟發(fā)性的原則：o 在大型系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)備份、日志文件備份等數(shù)據(jù)只在故障恢復(fù)時才使用，而且數(shù)據(jù)量很大，可以考慮放在磁帶上o 對于擁有多個磁盤驅(qū)動器或磁盤陣列的系統(tǒng)，可以考慮將表和索引分別存放在不同的磁盤上，在查詢時由于兩個磁盤驅(qū)動器分別工作，因而可以保證物理讀寫數(shù)度比較快o 將比較

12、大的表分別放在不同的磁盤上，可以加快存取速度，特別是在多用戶的環(huán)境下o 將日志文件和數(shù)據(jù)庫對象（表、索引等）分別放在不同的磁可以改進(jìn)系統(tǒng)性能。確定系統(tǒng)的存儲參數(shù)配置現(xiàn)行的許多DBMS都設(shè)置了一些系統(tǒng)的配置變量，供設(shè)計(jì)人員和DBA（數(shù)據(jù)庫管理員）進(jìn)行物理的優(yōu)化。o SQL Server中如：同時使用數(shù)據(jù)庫的用戶數(shù)、同時打開數(shù)據(jù)庫對象數(shù)，使用緩沖區(qū)長度、個數(shù)，數(shù)據(jù)庫的大小，索引文件的大小，封裝因子，鎖的數(shù)量等。o 系統(tǒng)為這些變量都設(shè)置了一些合理的初值。但是這些值只是從產(chǎn)品本身特性出發(fā)，不一定能適應(yīng)每一種應(yīng)用環(huán)境。川大工商：向曉林.25在物理設(shè)計(jì)時對系統(tǒng)配置變量的調(diào)整只是初步的，在系統(tǒng)運(yùn)行時還需要根

13、據(jù)系統(tǒng)實(shí)際的運(yùn)行情況做進(jìn)一步的調(diào)整，以獲得最佳的系統(tǒng)性能。川大工商：向曉林.26數(shù)據(jù)庫的實(shí)施、運(yùn)行和維護(hù)實(shí)施運(yùn)行和維護(hù)川大工商：向曉林.27數(shù)據(jù)庫的實(shí)施根據(jù)邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)的結(jié)果，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上建立實(shí)際的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)、裝入數(shù)據(jù)并進(jìn)行程序的調(diào)試。建立數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)用具體的DBMS提供的數(shù)據(jù)定義語言(DDL)，把數(shù)據(jù)庫的邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)的結(jié)果轉(zhuǎn)化為程序語句，然后經(jīng)DBMS編譯處理和運(yùn)行后，實(shí)際的數(shù)據(jù)庫便建立起來了。包括：數(shù)據(jù)庫模式和子模式，以及數(shù)據(jù)庫空間的描述。數(shù)據(jù)完整性描述數(shù)據(jù)安全性描述數(shù)據(jù)庫物理存儲參數(shù)描述川大工商：向曉林.28裝入試驗(yàn)數(shù)據(jù)，調(diào)試應(yīng)用程序分批裝入小量的數(shù)據(jù)做調(diào)試試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以是實(shí)際的數(shù)據(jù)，也可以是隨機(jī)的數(shù)據(jù)。但是測試數(shù)據(jù)應(yīng)盡可能能充分反映實(shí)際應(yīng)用中的各種情況裝入實(shí)際數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)加載前，必須對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理數(shù)據(jù)加載分為手工錄入和使用數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換工具兩種。SQL Server中的轉(zhuǎn)換工具：DTS川大工商：向曉林.29數(shù)據(jù)庫的試運(yùn)行除了對應(yīng)用程序做進(jìn)一步的測試外，重點(diǎn)執(zhí)