一江春水向東流

　　在數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域內(nèi)，常常把使用數(shù)據(jù)庫的各類系統(tǒng)統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)。

一、數(shù)據(jù)庫和信息系統(tǒng)
　　(1)數(shù)據(jù)庫是信息系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)，把信息系統(tǒng)中大量的數(shù)據(jù)按一定的模型組織起來，提供存儲、維護(hù)、檢索數(shù)據(jù)的
　?? 　功能，使信息系統(tǒng)可以方便、及時、準(zhǔn)確地從數(shù)據(jù)庫中獲得所需的信息。
　　(2)數(shù)據(jù)庫是信息系統(tǒng)的各個部分能否緊密地結(jié)合在一起以及如何結(jié)合的關(guān)鍵所在。
　　(3)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)是信息系統(tǒng)開發(fā)和建設(shè)的重要組成部分。
　　(4)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)人員應(yīng)該具備的技術(shù)和知識：
　　　 　數(shù)據(jù)庫的基本知識和數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)技術(shù)
　　　　 計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)知識和程序設(shè)計(jì)的方法和技巧
　　　 　軟件工程的原理和方法
　　　　 應(yīng)用領(lǐng)域的知識

二、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的特點(diǎn)
　　數(shù)據(jù)庫建設(shè)是硬件、軟件和干件的結(jié)合
　　　三分技術(shù)，七分管理，十二分基礎(chǔ)數(shù)據(jù)
　　　技術(shù)與管理的界面稱之為“干件”
　　數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)應(yīng)該與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)相結(jié)合
　　　結(jié)構(gòu)（數(shù)據(jù)）設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫框架或數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)
　　　行為（處理）設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)應(yīng)用程序、事務(wù)處理等
　　結(jié)構(gòu)和行為分離的設(shè)計(jì)
　　　傳統(tǒng)的軟件工程忽視對應(yīng)用中數(shù)據(jù)語義的分析和抽象，只要有可能就盡量推遲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的決策早期的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)致力于數(shù)據(jù)模型和建模方法研究，忽視了對行為的設(shè)計(jì)
　　如圖：

　　　　　　?? 　
三、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法簡述
　　手工試湊法
　　　設(shè)計(jì)質(zhì)量與設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)和水平有直接關(guān)系
　　　缺乏科學(xué)理論和工程方法的支持，工程的質(zhì)量難以保證
　　　數(shù)據(jù)庫運(yùn)行一段時間后常常又不同程度地發(fā)現(xiàn)各種問題，增加了維護(hù)代價
　　規(guī)范設(shè)計(jì)法
　　　手工設(shè)計(jì)方
　　　基本思想
　　過程迭代和逐步求精
　　規(guī)范設(shè)計(jì)法(續(xù))
　　典型方法：
　　(1)新奧爾良（New Orleans）方法：將數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)分為四個階段
　　　　S.B.Yao方法：將數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)分為五個步驟
　　　　I.R.Palmer方法：把數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)當(dāng)成一步接一步的過程
　　(2)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)
　　　　ORACLE Designer 2000
　　　　SYBASE PowerDesigner

四、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本步驟
　　數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的過程(六個階段)
　? 1.需求分析階段
　　　準(zhǔn)確了解與分析用戶需求（包括數(shù)據(jù)與處理）
　　　是整個設(shè)計(jì)過程的基礎(chǔ)，是最困難、最耗費(fèi)時間的一步
　　2.概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段
　　　是整個數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的關(guān)鍵
　　　通過對用戶需求進(jìn)行綜合、歸納與抽象，形成一個獨(dú)立于具體DBMS的概念模型
　　3.邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段
　　　將概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為某個DBMS所支持的數(shù)據(jù)模型
　　　對其進(jìn)行優(yōu)化
　　4.數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì)階段
　　　為邏輯數(shù)據(jù)模型選取一個最適合應(yīng)用環(huán)境的物理結(jié)構(gòu)（包括存儲結(jié)構(gòu)和存取方法）
　　5.數(shù)據(jù)庫實(shí)施階段
　　　運(yùn)用DBMS提供的數(shù)據(jù)語言、工具及宿主語言，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，編制與調(diào)試應(yīng)用程序，組織數(shù)據(jù)入庫，并進(jìn)行試運(yùn)行
　　6.數(shù)據(jù)庫運(yùn)行和維護(hù)階段
　　　數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)經(jīng)過試運(yùn)行后即可投入正式運(yùn)行。
　　　在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運(yùn)行過程中必須不斷地對其進(jìn)行評價、調(diào)整與修改
　　設(shè)計(jì)特點(diǎn):
　　　在設(shè)計(jì)過程中把數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)和對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)處理的設(shè)計(jì)緊密結(jié)合起來將這兩個方面的需求分析、抽象、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)在各個階段同時進(jìn)行，相互參照，相互補(bǔ)充，以完善兩方面的設(shè)計(jì)

　　設(shè)計(jì)過程各個階段的設(shè)計(jì)描述：
　　如圖：
?????????

五、數(shù)據(jù)庫各級模式的形成過程
　　1.需求分析階段：綜合各個用戶的應(yīng)用需求
　　2.概念設(shè)計(jì)階段：形成獨(dú)立于機(jī)器特點(diǎn)，獨(dú)立于各個DBMS產(chǎn)品的概念模式(E-R圖)
　　3.邏輯設(shè)計(jì)階段：首先將E-R圖轉(zhuǎn)換成具體的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品支持的數(shù)據(jù)模型，如關(guān)系模型，形成數(shù)據(jù)庫邏輯模式；然后根據(jù)用戶處理的要求、安全性的考慮，在基本表的基礎(chǔ)上再建立必要的視圖(View)，形成數(shù)據(jù)的外模式
　　4.物理設(shè)計(jì)階段：根據(jù)DBMS特點(diǎn)和處理的需要，進(jìn)行物理存儲安排，建立索引，形成數(shù)據(jù)庫內(nèi)模式

六、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)技巧

　　1. 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫之前（需求分析階段）
　　1) 理解客戶需求，詢問用戶如何看待未來需求變化。讓客戶解釋其需求，而且隨著開發(fā)的繼續(xù)，還要經(jīng)常詢問客戶保證其需求仍然在開發(fā)的目的之中。
　　2) 了解企業(yè)業(yè)務(wù)可以在以后的開發(fā)階段節(jié)約大量的時間。
　　3) 重視輸入輸出。
　　在定義數(shù)據(jù)庫表和字段需求（輸入）時，首先應(yīng)檢查現(xiàn)有的或者已經(jīng)設(shè)計(jì)出的報表、查詢和視圖（輸出）以決定為了支持這些輸出哪些是必要的表和字段。
　　舉例：假如客戶需要一個報表按照郵政編碼排序、分段和求和，你要保證其中包括了單獨(dú)的郵政編碼字段而不要把郵政編碼糅進(jìn)地址字段里。
　　4) 創(chuàng)建數(shù)據(jù)字典和ER 圖表
　　ER 圖表和數(shù)據(jù)字典可以讓任何了解數(shù)據(jù)庫的人都明確如何從數(shù)據(jù)庫中獲得數(shù)據(jù)。ER圖對表明表之間關(guān)系很有用，而數(shù)據(jù)字典則說明了每個字段的用途以及任何可能存在的別名。對SQL 表達(dá)式的文檔化來說這是完全必要的。
　　5) 定義標(biāo)準(zhǔn)的對象命名規(guī)范
　　數(shù)據(jù)庫各種對象的命名必須規(guī)范。

　　2. 表和字段的設(shè)計(jì)（數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計(jì)）
　　表設(shè)計(jì)原則
　　1) 標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化
　　數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化有助于消除數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)冗余。標(biāo)準(zhǔn)化有好幾種形式，但Third Normal Form（3NF）通常被認(rèn)為在性能、擴(kuò)展性和數(shù)據(jù)完整性方面達(dá)到了最好平衡。簡單來說，遵守3NF 標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫的表設(shè)計(jì)原則是：“One Fact in One Place”即某個表只包括其本身基本的屬性，當(dāng)不是它們本身所具有的屬性時需進(jìn)行分解。表之間的關(guān)系通過外鍵相連接。它具有以下特點(diǎn)：有一組表專門存放通過鍵連接起來的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)。
　　舉例：某個存放客戶及其有關(guān)定單的3NF 數(shù)據(jù)庫就可能有兩個表：Customer 和Order。Order 表不包含定單關(guān)聯(lián)客戶的任何信息，但表內(nèi)會存放一個鍵值，該鍵指向Customer 表里包含該客戶信息的那一行。
　　事實(shí)上，為了效率的緣故，對表不進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化有時也是必要的。
　　2) 數(shù)據(jù)驅(qū)動
　　采用數(shù)據(jù)驅(qū)動而非硬編碼的方式，許多策略變更和維護(hù)都會方便得多，大大增強(qiáng)系統(tǒng)的靈活性和擴(kuò)展性。
　　舉例，假如用戶界面要訪問外部數(shù)據(jù)源（文件、XML 文檔、其他數(shù)據(jù)庫等），不妨把相應(yīng)的連接和路徑信息存儲在用戶界面支持表里。還有，如果用戶界面執(zhí)行工作流之類的任務(wù)（發(fā)送郵件、打印信箋、修改記錄狀態(tài)等），那么產(chǎn)生工作流的數(shù)據(jù)也可以存放在數(shù)據(jù)庫里。角色權(quán)限管理也可以通過數(shù)據(jù)驅(qū)動來完成。事實(shí)上，如果過程是數(shù)據(jù)驅(qū)動的，你就可以把相當(dāng)大的責(zé)任推給用戶，由用戶來維護(hù)自己的工作流過程。
　　3) 考慮各種變化
　　在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫的時候考慮到哪些數(shù)據(jù)字段將來可能會發(fā)生變更。
　　舉例，姓氏就是如此（注意是西方人的姓氏，比如女性結(jié)婚后從夫姓等）。所以，在建立系統(tǒng)存儲客戶信息時，在單獨(dú)的一個數(shù)據(jù)表里存儲姓氏字段，而且還附加起始日和終止日等字段，這樣就可以跟蹤這一數(shù)據(jù)條目的變化。

　　字段設(shè)計(jì)原則
　　4) 每個表中都應(yīng)該添加的3 個有用的字段
dRecordCreationDate，在VB 下默認(rèn)是Now()，而在SQL Server 　　? 下默認(rèn)為GETDATE()
sRecordCreator，在SQL Server 下默認(rèn)為NOT NULL DEFAULT 　　? USER
nRecordVersion，記錄的版本標(biāo)記；有助于準(zhǔn)確說明記錄中出現(xiàn)null 數(shù)據(jù)或者丟失數(shù)據(jù)的原因 　　?
　　5) 對地址和電話采用多個字段
　　描述街道地址就短短一行記錄是不夠的。Address_Line1、Address_Line2 和Address_Line3 可以提供更大的靈活性。還有，電話號碼和郵件地址最好擁有自己的數(shù)據(jù)表，其間具有自身的類型和標(biāo)記類別。
　　6) 使用角色實(shí)體定義屬于某類別的列
　　在需要對屬于特定類別或者具有特定角色的事物做定義時，可以用角色實(shí)體來創(chuàng)建特定的時間關(guān)聯(lián)關(guān)系，從而可以實(shí)現(xiàn)自我文檔化。
　　舉例：用PERSON 實(shí)體和PERSON_TYPE 實(shí)體來描述人員。比方說，當(dāng)John Smith, Engineer 提升為John Smith, Director 乃至最后爬到John Smith, CIO 的高位，而所有你要做的不過是改變兩個表PERSON 和PERSON_TYPE 之間關(guān)系的鍵值，同時增加一個日期/時間字段來知道變化是何時發(fā)生的。這樣，你的PERSON_TYPE 表就包含了所有PERSON 的可能類型，比如Associate、Engineer、Director、CIO 或者CEO 等。還有個替代辦法就是改變PERSON 記錄來反映新頭銜的變化，不過這樣一來在時間上無法跟蹤個人所處位置的具體時間。
　　7) 選擇數(shù)字類型和文本類型盡量充足
　　在SQL 中使用smallint 和tinyint 類型要特別小心。比如，假如想看看月銷售總額，總額字段類型是smallint，那么，如果總額超過了$32,767 就不能進(jìn)行計(jì)算操作了。
　　而ID 類型的文本字段，比如客戶ID 或定單號等等都應(yīng)該設(shè)置得比一般想象更大。假設(shè)客戶ID 為10 位數(shù)長。那你應(yīng)該把數(shù)據(jù)庫表字段的長度設(shè)為12 或者13 個字符長。但這額外占據(jù)的空間卻無需將來重構(gòu)整個數(shù)據(jù)庫就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫規(guī)模的增長了。
　　8) 增加刪除標(biāo)記字段
　　在表中包含一個“刪除標(biāo)記”字段，這樣就可以把行標(biāo)記為刪除。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫里不要單獨(dú)刪除某一行；最好采用清除數(shù)據(jù)程序而且要仔細(xì)維護(hù)索引整體性。

　　3. 選擇鍵和索引（數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計(jì)）
　　鍵選擇原則：
　　1) 鍵設(shè)計(jì)4 原則
為關(guān)聯(lián)字段創(chuàng)建外鍵。 　　?
所有的鍵都必須唯一。 　　?
避免使用復(fù)合鍵。 　　?
外鍵總是關(guān)聯(lián)唯一的鍵字段。 　　?
　　2) 使用系統(tǒng)生成的主鍵
　　設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫的時候采用系統(tǒng)生成的鍵作為主鍵，那么實(shí)際控制了數(shù)據(jù)庫的索引完整性。這樣，數(shù)據(jù)庫和非人工機(jī)制就有效地控制了對存儲數(shù)據(jù)中每一行的訪問。采用系統(tǒng)生成鍵作為主鍵還有一個優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)擁有一致的鍵結(jié)構(gòu)時，找到邏輯缺陷很容易。
　　3) 不要用用戶的鍵(不讓主鍵具有可更新性)
　　在確定采用什么字段作為表的鍵的時候，可一定要小心用戶將要編輯的字段。通常的情況下不要選擇用戶可編輯的字段作為鍵。
　　4) 可選鍵有時可做主鍵
　　把可選鍵進(jìn)一步用做主鍵，可以擁有建立強(qiáng)大索引的能力。

　　索引使用原則：
　　索引是從數(shù)據(jù)庫中獲取數(shù)據(jù)的最高效方式之一。95%的數(shù)據(jù)庫性能問題都可以采用索引技術(shù)得到解決。
　　1) 邏輯主鍵使用唯一的成組索引，對系統(tǒng)鍵（作為存儲過程）采用唯一的非成組索引，對任何外鍵列采用非成組索引。考慮數(shù)據(jù)庫的空間有多大，表如何進(jìn)行訪問，還有這些訪問是否主要用作讀寫。
　　2) 大多數(shù)數(shù)據(jù)庫都索引自動創(chuàng)建的主鍵字段，但是可別忘了索引外鍵，它們也是經(jīng)常使用的鍵，比如運(yùn)行查詢顯示主表和所有關(guān)聯(lián)表的某條記錄就用得上。
　　3) 不要索引memo/note 字段，不要索引大型字段（有很多字符），這樣作會讓索引占用太多的存儲空間。
　　4) 不要索引常用的小型表
　　不要為小型數(shù)據(jù)表設(shè)置任何鍵，假如它們經(jīng)常有插入和刪除操作就更別這樣作了。對這些插入和刪除操作的索引維護(hù)可能比掃描表空間消耗更多的時間。

　　4. 數(shù)據(jù)完整性設(shè)計(jì)（數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計(jì)）
　　1) 完整性實(shí)現(xiàn)機(jī)制：
　　實(shí)體完整性：主鍵
　　參照完整性：
　　父表中刪除數(shù)據(jù)：級聯(lián)刪除；受限刪除；置空值
　　父表中插入數(shù)據(jù)：受限插入；遞歸插入
　　父表中更新數(shù)據(jù)：級聯(lián)更新；受限更新；置空值
　　DBMS對參照完整性可以有兩種方法實(shí)現(xiàn)：外鍵實(shí)現(xiàn)機(jī)制（約束規(guī)則）和觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)機(jī)制
　　用戶定義完整性：
　　NOT NULL；CHECK；觸發(fā)器
　　2) 用約束而非商務(wù)規(guī)則強(qiáng)制數(shù)據(jù)完整性
　　采用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的完整性。這不但包括通過標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)現(xiàn)的完整性而且還包括數(shù)據(jù)的功能性。在寫數(shù)據(jù)的時候還可以增加觸發(fā)器來保證數(shù)據(jù)的正確性。不要依賴于商務(wù)層保證數(shù)據(jù)完整性；它不能保證表之間（外鍵）的完整性所以不能強(qiáng)加于其他完整性規(guī)則之上。
　　3) 強(qiáng)制指示完整性
　　在有害數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)庫之前將其剔除。激活數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的指示完整性特性。這樣可以保持?jǐn)?shù)據(jù)的清潔而能迫使開發(fā)人員投入更多的時間處理錯誤條件。
　　4) 使用查找控制數(shù)據(jù)完整性
　　控制數(shù)據(jù)完整性的最佳方式就是限制用戶的選擇。只要有可能都應(yīng)該提供給用戶一個清晰的價值列表供其選擇。這樣將減少鍵入代碼的錯誤和誤解同時提供數(shù)據(jù)的一致性。某些公共數(shù)據(jù)特別適合查找：國家代碼、狀態(tài)代碼等。
　　5) 采用視圖
　　為了在數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用程序代碼之間提供另一層抽象，可以為應(yīng)用程序建立專門的視圖而不必非要應(yīng)用程序直接訪問數(shù)據(jù)表。這樣做還等于在處理數(shù)據(jù)庫變更時給你提供了更多的自由。

　　5. 其他設(shè)計(jì)技巧
　　1) 避免使用觸發(fā)器
　　觸發(fā)器的功能通常可以用其他方式實(shí)現(xiàn)。在調(diào)試程序時觸發(fā)器可能成為干擾。假如你確實(shí)需要采用觸發(fā)器，你最好集中對它文檔化。
　　2) 使用常用英語（或者其他任何語言）而不要使用編碼
　　在創(chuàng)建下拉菜單、列表、報表時最好按照英語名排序。假如需要編碼，可以在編碼旁附上用戶知道的英語。
　　3) 保存常用信息
　　讓一個表專門存放一般數(shù)據(jù)庫信息非常有用。在這個表里存放數(shù)據(jù)庫當(dāng)前版本、最近檢查/修復(fù)（對Access）、關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)文檔的名稱、客戶等信息。這樣可以實(shí)現(xiàn)一種簡單機(jī)制跟蹤數(shù)據(jù)庫，當(dāng)客戶抱怨他們的數(shù)據(jù)庫沒有達(dá)到希望的要求而與你聯(lián)系時，這樣做對非客戶機(jī)/服務(wù)器環(huán)境特別有用。
　　4) 包含版本機(jī)制
　　在數(shù)據(jù)庫中引入版本控制機(jī)制來確定使用中的數(shù)據(jù)庫的版本。時間一長，用戶的需求總是會改變的。最終可能會要求修改數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)。把版本信息直接存放到數(shù)據(jù)庫中更為方便。
　　5) 編制文檔
　　對所有的快捷方式、命名規(guī)范、限制和函數(shù)都要編制文檔。
　　采用給表、列、觸發(fā)器等加注釋的數(shù)據(jù)庫工具。對開發(fā)、支持和跟蹤修改非常有用。
　　對數(shù)據(jù)庫文檔化，或者在數(shù)據(jù)庫自身的內(nèi)部或者單獨(dú)建立文檔。這樣，當(dāng)過了一年多時間后再回過頭來做第2 個版本，犯錯的機(jī)會將大大減少。
　　6) 測試、測試、反復(fù)測試
　　建立或者修訂數(shù)據(jù)庫之后，必須用用戶新輸入的數(shù)據(jù)測試數(shù)據(jù)字段。最重要的是，讓用戶進(jìn)行測試并且同用戶一道保證選擇的數(shù)據(jù)類型滿足商業(yè)要求。測試需要在把新數(shù)據(jù)庫投入實(shí)際服務(wù)之前完成。
　　7) 檢查設(shè)計(jì)
　　在開發(fā)期間檢查數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的常用技術(shù)是通過其所支持的應(yīng)用程序原型檢查數(shù)據(jù)庫。換句話說，針對每一種最終表達(dá)數(shù)據(jù)的原型應(yīng)用，保證你檢查了數(shù)據(jù)模型并且查看如何取出數(shù)據(jù)。