【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 文化基礎(chǔ) 38 概念設(shè)計(jì) 1. 概念設(shè)計(jì)的方法 ?概念設(shè)計(jì)可采用兩種方法 ， 即自頂而下和自底而上 ， 分別如圖 1和2所示 圖 1 自頂而下的方法 圖 2 自底而上的方 法 目 錄 上一頁(yè) 下一頁(yè) 結(jié) 束 2020/11/23 計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ) 39 概念設(shè)計(jì) 2. 數(shù)據(jù)抽象與局部視圖設(shè)計(jì) ?1） ER模型 ER方法是實(shí)體 聯(lián)系方法 （ EntityRelationship Approach） 的簡(jiǎn)稱 ， 是描述現(xiàn)實(shí)世界概念結(jié)構(gòu)模型的有效方法 。 用 ER方法建立的概念結(jié)構(gòu)模型稱為 ER模型 ， 或稱為 ER圖 ， 如圖 3所示 。 圖 3 E–R模型圖 目 錄 上一頁(yè) 下一頁(yè) 結(jié) 束 2020/11/23 計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ) 40 現(xiàn)實(shí)世界的復(fù)雜性導(dǎo)致實(shí)體聯(lián)系的復(fù)雜性 。 表現(xiàn)在 ER圖上可以歸結(jié)為以下幾種基本形式： （ 1） 兩個(gè)實(shí)體集之間的聯(lián)系 ， 如圖 a所示 （ 2） 兩個(gè)以上實(shí)體集間的聯(lián)系 ， 如圖 b所示 。 （ 3） 同一實(shí)體集內(nèi)部各實(shí)體之間的聯(lián)系 ， 如圖 c所示 。 實(shí)體聯(lián)系類型 目 錄 上一頁(yè) 下一頁(yè) 結(jié) 束 2020/11/23 計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ) 41 概念設(shè)計(jì) 2） 數(shù)據(jù)抽象 ER模型是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的一種抽象 。 所謂抽象是對(duì)實(shí)際的人 、 物 、 事和概念進(jìn)行人為處理 ， 抽取人們關(guān)心的本質(zhì)特性 ， 忽略非本質(zhì)的細(xì)節(jié) ， 并把這些特性用各種概念精確地加以描述 ， 這些概念組成了某種模型 。 抽象一般有三種 ， 分別是分類 、 聚集和概括 。 返 回 目 錄 上一頁(yè) 下一頁(yè) 結(jié) 束 2020/11/23 計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ) 42 概念設(shè)計(jì) ? 3） 局部視圖設(shè)計(jì) 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的第一步就是利用上面介紹的抽象機(jī)制對(duì)需求分析階段收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類 、 組織 （ 聚集 ） ， 形成實(shí)體 、 實(shí)體的屬性 ， 標(biāo)識(shí)實(shí)體的碼 ， 確定實(shí)體之間的聯(lián)系類型 （ 1∶ 1， 1∶ n， n∶ m） ， 設(shè)計(jì)局部視圖（ 也稱局部 ER圖 ） 。 具體做法是： ? （ 1） 選擇局部應(yīng)用； ? （ 2） 逐一設(shè)計(jì)局部 ER圖 。 返 回 目 錄 上一頁(yè) 下一頁(yè) 結(jié) 束 2020/11/23 計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ) 43 概念設(shè)計(jì) ? 3. 視圖集成 ? 設(shè)計(jì)好各子系統(tǒng)的局部視圖后 ， 還需要通過(guò)視圖集成的方法 ，將各子系統(tǒng)有機(jī)融合起來(lái) ， 綜合成一個(gè)系統(tǒng)的總視圖 ， 如圖 4所示 。 這樣由局部到整體設(shè)計(jì)出的數(shù)據(jù)庫(kù) ， 最終是從系統(tǒng)整體的角度看待和描述數(shù)據(jù)的 ， 因此數(shù)據(jù)不再面向某個(gè)應(yīng)用而是面向整個(gè)系統(tǒng) 。 經(jīng)過(guò)視圖集成 ， 使得數(shù)據(jù)庫(kù)能被全系統(tǒng)的多個(gè)應(yīng)用共享使用 。 圖 4 視圖集成 局部Ｅ Ｒ圖 合并 （ 消除沖突 ） 消除冗余 集成視圖 基本Ｅ Ｒ圖 初步Ｅ Ｒ圖 分析 規(guī)范化理論 目 錄 上一頁(yè) 下一頁(yè) 結(jié) 束 2020/11/23 計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ) 44 概念設(shè)計(jì) ? 1） 合并 局部 ER圖中語(yǔ)法和語(yǔ)義都相同的概念稱為對(duì)應(yīng) ， 局部 ER圖之間的不一致稱為沖突 。 合并局部 ER圖就是盡量合并對(duì)應(yīng)的部分 ， 保留特殊的部分 ， 著重解決沖突的部分 。 各局部 ER圖面向不同的局部應(yīng)用 ， 而通常由不同開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行局部ER圖設(shè)計(jì) ， 因此 ， 各個(gè)局部 ER圖間的沖突是難免的 。 一般來(lái)講 ， 沖突分為命名沖突 、 屬性沖突和結(jié)構(gòu)沖突 。 ? 2） 消除冗余 冗余包括冗余數(shù)據(jù)和實(shí)體間冗余的聯(lián)系 。 冗余數(shù)據(jù)指可由其他數(shù)據(jù)導(dǎo)出的數(shù)據(jù)；冗余聯(lián)系是指可由其他聯(lián)系導(dǎo)出的聯(lián)系 。冗余數(shù)據(jù)和冗余聯(lián)系會(huì)破壞數(shù)據(jù)庫(kù)的完整性 ， 增加數(shù)據(jù)庫(kù)管理的困難 ， 應(yīng)該消除 。 注意： 但并非所有的冗余都應(yīng)去掉 ， 對(duì)于訪問(wèn)頻率高的冗余數(shù)據(jù)應(yīng)適當(dāng)保留 ， 同時(shí)加強(qiáng)數(shù)據(jù)完整性約束 ， 如設(shè)計(jì)觸發(fā)器等 。消除冗余后得到基本 ER圖 。 目 錄 上一頁(yè) 下一頁(yè) 結(jié) 束 2020/11/23 計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ) 45 邏輯設(shè)計(jì) ? 邏輯設(shè)計(jì)是在數(shù)據(jù)庫(kù)概念設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上 ， 將概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段得到的獨(dú)立于 DBMS和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的概念模型轉(zhuǎn)換成特定 DBMS所支持的數(shù)據(jù)模型 。 ? ER圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換 ： ER圖由實(shí)體 、 聯(lián)系和屬性組成 ， ER圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換就是將實(shí)體 、 聯(lián)系 、 屬性轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式 。 轉(zhuǎn)換原則如下： ? 1） 實(shí)體轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型 用關(guān)系模型表示實(shí)體是很直接的 ， 實(shí)體的名稱就是關(guān)系的名稱 ， 實(shí)體的屬性就是關(guān)系的屬性 ， 實(shí)體的主鍵就是關(guān)系的主鍵 。 ? 2） 聯(lián)系轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型 （ 1） 一對(duì)一聯(lián)系的轉(zhuǎn)換：若實(shí)體間的聯(lián)系是 1∶ 1， 則選擇兩個(gè)實(shí)體類型轉(zhuǎn)換成的關(guān)系模式中的任意一個(gè)關(guān)系模式 ， 在其屬性中加入另一個(gè)關(guān)系模式的鍵和聯(lián)系類型的屬性 。 （ 2） 一對(duì)多聯(lián)系的轉(zhuǎn)換：若實(shí)體間的聯(lián)系是 1∶ n， 則可以在 “ n”端實(shí)體類型轉(zhuǎn)換成的關(guān)系模式中 ， 加入 “ 1”端實(shí)體類型的鍵和聯(lián)系類型的屬性 。 （ 3） 多對(duì)多聯(lián)系的轉(zhuǎn)換：若實(shí)體間的聯(lián)系是 m∶ n， 則可以把聯(lián)系類型也轉(zhuǎn)換成關(guān)系模式 。 目 錄 上一頁(yè) 下一頁(yè) 結(jié) 束 2020/11/23 計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ) 46 物理設(shè)計(jì) ? 物理設(shè)計(jì)是以邏輯設(shè)計(jì)結(jié)果作為輸入 ， 結(jié)合DBMS特征與存儲(chǔ)設(shè)備特性設(shè)計(jì)出適合應(yīng)用環(huán)境的物理結(jié)構(gòu) 。 數(shù)據(jù)庫(kù)物理結(jié)構(gòu)是數(shù)據(jù)庫(kù)在物理設(shè)備上的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和存取方法 。 數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)的目的是提高系統(tǒng)處理效率 ， 充分利用計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)空間 。 ? 一般來(lái)講 ， 數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)分為兩步 ， 即數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)和性能評(píng)價(jià) 。 目 錄 上一頁(yè) 下一頁(yè) 結(jié) 束 2020/11/23 計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ) 47 物理設(shè)計(jì) ? 1. 數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)主要是確定文件組織 、 分塊技術(shù) 、 緩沖區(qū)大小及管理方式 、 數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器上的分布等 。 ? 1） 數(shù)據(jù)簇集設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)簇集就是把有關(guān)的元組集中在一個(gè)物理塊內(nèi)或物理上相鄰的區(qū)域 ， 以提高訪問(wèn)某些數(shù)據(jù)的速度 。 數(shù)據(jù)簇集建立以后 ， 簇集鍵相同的元組存放在一起 ， 因而簇集鍵不必在每個(gè)元組中重復(fù)存儲(chǔ) ， 只需在一組中存儲(chǔ)一次即可 ，因此可以節(jié)約一些存儲(chǔ)空間 。 簇集鍵可以是單屬性的 ， 也可以是復(fù)合的 。 簇集對(duì)于某些特定的應(yīng)用可以明顯地提高性能 。 一般來(lái)說(shuō) ，用戶應(yīng)用滿足以下條件時(shí)考慮創(chuàng)建簇集 。 （ 1） 通過(guò)簇集鍵進(jìn)行訪問(wèn)或連接是該關(guān)系的主要應(yīng)用 ， 與簇集無(wú)關(guān)的其他訪問(wèn)很少或是次要的 。 （ 2） 對(duì)應(yīng)每個(gè)簇集鍵值的平均元組既不太少 ， 也不太多 。 （ 3） 簇集鍵的值相對(duì)穩(wěn)定 （ 更新 、 插入 、 刪除操作少 ） ， 以減少修改簇集鍵值所引起的維護(hù)開(kāi)銷 。 （ 4） 對(duì)查詢某一范圍的值 ， 最好在相關(guān)屬性上建立簇集索引 。 目 錄 上一頁(yè) 下一頁(yè) 結(jié) 束 2020/11/23 計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ) 48 ? 2） 索引的選擇 索引是為了加速對(duì)表中數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索而創(chuàng)建的一種分散存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) 。 索引是表的關(guān)鍵字 ， 它提供了指向表中記錄行的指針 。 合理建立索引可以提高數(shù)據(jù)檢索速度 ， 加速關(guān)系連接 ， 強(qiáng)制操作的唯一性 。 一般來(lái)說(shuō) ， 建立索引需考慮以下原則： （ 1） 考慮建立索引的屬性： ① 主關(guān)鍵字 。 ② 連接中頻繁使用的屬性 。 （ 2） 不考慮建立索引的屬性： ① 很少或從來(lái)不在查詢中出現(xiàn)的屬性 。 ② 屬性值很少的屬性 。 ③ 小表 （ 記錄很少的表 ） 。 ④ 經(jīng)常更新的屬性或表 。 ⑤ 屬性值分布不均 ， 在幾個(gè)值上很集中 。 ⑥ 過(guò)長(zhǎng)的屬性 。 目 錄 上一頁(yè) 下一頁(yè) 結(jié) 束 2020/11/23 計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ) 49 物理設(shè)計(jì) ? 2. 評(píng)價(jià)物理結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)可能有多個(gè)方案 ， 衡量一個(gè)物理設(shè)計(jì)的優(yōu)劣 ， 可以從存儲(chǔ)空間 、 響應(yīng)時(shí)間 、 維護(hù)代價(jià)等方面綜合評(píng)定 。 存儲(chǔ)空間利用率 、 存取時(shí)間和維護(hù)代價(jià)等常常是相互矛盾的 。例如 ， 某一冗余數(shù)據(jù)可提高檢索效率 ， 但增加了存儲(chǔ)空間 。 開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)人員必須進(jìn)行權(quán)衡 ， 進(jìn)行性能的預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià) ， 選擇一個(gè)較優(yōu)的設(shè)計(jì) 。 目 錄 上一頁(yè) 下一頁(yè) 結(jié) 束 2020/11/23 計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ) 50 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng) （ DataBase Management System） 是一種操縱和管理數(shù)據(jù)庫(kù)的系統(tǒng)軟件 ，用于建立 、 使用和維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù) ， 簡(jiǎn)稱 DBMS。 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的組成和功能 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) 常見(jiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的選擇原則 目 錄 上一頁(yè) 下一頁(yè) 結(jié) 束 2020/11/23 計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ) 51 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的組成和功能 ? 1. 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的組成 按功能劃分 ， 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)大致可分為以下六個(gè)部分： （ 1） 模式翻譯：提供數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言 （ DDL） 。 （ 2） 應(yīng)用程序的編譯：把包含著訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)語(yǔ)句的應(yīng)用程序編譯成在 DBMS支持下可運(yùn)行的目標(biāo)程序 。 （ 3） 交互式查詢：提供易使用的交互式查詢語(yǔ)言 。 （ 4） 數(shù)據(jù)的組織與存?。禾峁?shù)據(jù)在外圍儲(chǔ)存設(shè)備上的物理組織與存取方法 。 （ 5） 事務(wù)運(yùn)行管理：提供事務(wù)運(yùn)行管理及運(yùn)行日志管理 、 事務(wù)運(yùn)行的安全性監(jiān)控和數(shù)據(jù)完整性檢查 、 事務(wù)的并發(fā)控制及系統(tǒng)恢復(fù)等功能 。 （ 6） 數(shù)據(jù)庫(kù)的維護(hù)：為數(shù)據(jù)庫(kù)管理員提供軟件支持 ， 包括數(shù)據(jù)安全控制 、 完整性保障 、 數(shù)據(jù)庫(kù)備份 、 數(shù)據(jù)庫(kù)重組以及性能監(jiān)控等維護(hù)工具 。 目 錄 上一頁(yè) 下一頁(yè) 結(jié) 束 2020/11/23 計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ) 52 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的組成和功能 ? 2. 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的功能 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)所提供的功能有以下幾項(xiàng)： （ 1） 數(shù)據(jù)定義功能 。 DBMS提供相應(yīng)數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言來(lái)定義數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu) ， 刻畫(huà)數(shù)據(jù)庫(kù)框架 ， 并保存在數(shù)據(jù)字典中 。 （ 2） 數(shù)據(jù)存取功能 。 DBMS提供數(shù)據(jù)操縱語(yǔ)言 （ DML） ， 實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的基本存取操作 ， 如檢索 、 插入 、 修改和刪除 。 （ 3） 數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行管理功能 。 DBMS提供數(shù)據(jù)控制功能 ， 即在數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行期間 ， 對(duì)數(shù)據(jù)的安全性 、 完整性和并發(fā)控制等進(jìn)行有效的控制和管理 ， 以確保數(shù)據(jù)正確有效 。 （ 4） 數(shù)據(jù)庫(kù)的建立和維護(hù)功能 。 包括數(shù)據(jù)庫(kù)初始數(shù)據(jù)的裝入 ，數(shù)據(jù)庫(kù)的轉(zhuǎn)儲(chǔ) 、 恢復(fù) 、 重組織 ， 系統(tǒng)性能監(jiān)視 、 分析等功能 。 （ 5） 數(shù)據(jù)庫(kù)的傳輸 。 DBMS提供數(shù)據(jù)的傳輸功能 ， 實(shí)現(xiàn)用戶程序與 DBMS之間的通信 ， 通常與操作系統(tǒng)協(xié)調(diào)完成 。 目 錄 上一頁(yè) 下一頁(yè) 結(jié) 束 2020/11/23 計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ) 53 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) 根據(jù)處理對(duì)象的不同 ， 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)由高級(jí)到低級(jí)依次為應(yīng)用層 、 語(yǔ)言翻譯處理層 、 數(shù)據(jù)存取層 、 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層 、 操作系統(tǒng) 。 目 錄 上一頁(yè) 下一頁(yè) 結(jié) 束