【正文】 學(xué)號 → 檔案號 數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化（續(xù)） 學(xué)生關(guān)系模式的學(xué)號與選修關(guān)系模式的學(xué)號之間存在數(shù)據(jù)依賴： 學(xué)生 .學(xué)號 → 選修 .學(xué)號 數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化（續(xù)） ⒉ 對于各個(gè)關(guān)系模式之間的數(shù)據(jù)依賴進(jìn)行極小化處理，消除冗余的聯(lián)系。 數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化（續(xù)） ⒊ 按照數(shù)據(jù)依賴的理論對關(guān)系模式逐一進(jìn)行分析，考查是否存在部分函數(shù)依賴、傳遞函數(shù)依賴、多值依賴等，確定各關(guān)系模式分別屬于第幾范式。 例如經(jīng)過分析可知，課程關(guān)系模式屬于 BC范式。 數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化（續(xù)） ⒋ 按照需求分析階段得到的各種應(yīng)用對數(shù)據(jù)處理的要求，分析對于這樣的應(yīng)用環(huán)境這些模式是否合適，確定是否要對它們進(jìn)行合并或分解。 數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化（續(xù)） – 并不是規(guī)范化程度越高的關(guān)系就越優(yōu)。 ? 當(dāng)一個(gè)應(yīng)用的查詢中經(jīng)常涉及到兩個(gè)或多個(gè)關(guān)系模式的屬性時(shí)，系統(tǒng)必須經(jīng)常地進(jìn)行聯(lián)接運(yùn)算，而聯(lián)系運(yùn)算的代價(jià)是相當(dāng)高的，可以說關(guān)系模型低效的主要原因就是做聯(lián)接運(yùn)算引起的，因此在這種情況下，第二范式甚至第一范式也許是最好的。 數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化（續(xù)） ? 非 BCNF的關(guān)系模式雖然從理論上分析會(huì)存在不同程度的更新異常，但如果在實(shí)際應(yīng)用中對此關(guān)系模式只是查詢，并不執(zhí)行更新操作，則就不會(huì)產(chǎn)生實(shí)際影響。 ? 對于一個(gè)具體應(yīng)用來說，到底規(guī)范化進(jìn)行到什么程度，需要權(quán)衡響應(yīng)時(shí)間和潛在問題兩者的利弊才能決定。一般說來，第三范式就足夠了。 數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化（續(xù)） 例：在關(guān)系模式 學(xué)生成績單 (學(xué)號 ,英語 ,數(shù)學(xué) ,語文 ,平均成績 ) 中存在下列函數(shù)依賴： 學(xué)號 → 英語 學(xué)號 → 數(shù)學(xué) 學(xué)號 → 語文 學(xué)號 → 平均成績 (英語 , 數(shù)學(xué) , 語文 )→ 平均成績 數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化（續(xù)） 顯然有： 學(xué)號 → (英語 ,數(shù)學(xué) ,語文 ) 因此該關(guān)系模式中存在傳遞函數(shù)信賴，是2NF關(guān)系。 雖然平均成績可以由其他屬性推算出來，但如果應(yīng)用中需要經(jīng)常查詢學(xué)生的平均成績，為提高效率，我們?nèi)匀豢杀Ａ粼撊哂鄶?shù)據(jù)，對關(guān)系模式不再做進(jìn)一步分解。 數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化（續(xù)） ⒌ 按照需求分析階段得到的各種應(yīng)用對數(shù)據(jù)處理的要求，對關(guān)系模式進(jìn)行必要的分解或合并，以提高數(shù)據(jù)操作的效率和存儲(chǔ)空間的利用率 – 常用分解方法 ? 水平分解 ? 垂直分解 數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化（續(xù)） –水平分解 ?什么是水平分解 –把 (基本 )關(guān)系的元組分為若干子集合 ， 定義每個(gè)子集合為一個(gè)子關(guān)系 ， 以提高系統(tǒng)的效率 。 數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化（續(xù)） ?水平分解的適用范圍 –1. 滿足“ 80/20原則”的應(yīng)用 187。80/20原則：一個(gè)大關(guān)系中，經(jīng)常被使用的數(shù)據(jù)只是關(guān)系的一部分，約 20% 187。把經(jīng)常使用的數(shù)據(jù)分解出來 ，形成一個(gè)子關(guān)系 ， 可以減少查詢的數(shù)據(jù)量 。 數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化（續(xù)） ?水平分解的適用范圍 –2. 并發(fā)事務(wù)經(jīng)常存取不相交的數(shù)據(jù) 187。如果關(guān)系 R上具有 n個(gè)事務(wù) ，而且多數(shù)事務(wù)存取的數(shù)據(jù)不相交 ， 則 R可分解為少于或等于 n個(gè)子關(guān)系 ， 使每個(gè)事務(wù)存取的數(shù)據(jù)對應(yīng)一個(gè)關(guān)系 。 數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化（續(xù)） – 水平分解 ?什么是水平分解 –把 (基本 )關(guān)系的元組分為若干子集合 ， 定義每個(gè)子集合為一個(gè)子關(guān)系 ， 以提高系統(tǒng)的效率 。 ?水平分解的適用范圍 –滿足 “ 80/20原則 ” 的應(yīng)用 –并發(fā)事務(wù)經(jīng)常存取不相交的數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化（續(xù)） ?滿足“ 80/20原則”的應(yīng)用 –80/20原則：一個(gè)大關(guān)系中，經(jīng)常被使用的數(shù)據(jù)只是關(guān)系的一部分，約20% –把經(jīng)常使用的數(shù)據(jù)分解出來 ， 形成一個(gè)子關(guān)系 ， 可以減少查詢的數(shù)據(jù)量 。 ?并發(fā)事務(wù)經(jīng)常存取不相交的數(shù)據(jù) –如果關(guān)系 R上具有 n個(gè)事務(wù) ， 而且多數(shù)事務(wù)存取的數(shù)據(jù)不相交 ， 則 R可分解為少于或等于 n個(gè)子關(guān)系 ， 使每個(gè)事務(wù)存取的數(shù)據(jù)對應(yīng)一個(gè)關(guān)系 。 數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化（續(xù)） – 垂直分解 ?什么是垂直分解 –把關(guān)系模式 R的屬性分解為若干子集合 ， 形成若干子關(guān)系模式 。 ?垂直分解的原則 –經(jīng)常在一起使用的屬性從 R中分解出來形成一個(gè)子關(guān)系模式 。 數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化（續(xù)） ?垂直分解的優(yōu)點(diǎn) –可以提高某些事務(wù)的效率 ?垂直分解的缺點(diǎn) –可能使另一些事務(wù)不得不執(zhí)行連接操作 ， 從而降低了效率 。 數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化（續(xù)） ?垂直分解的適用范圍 –取決于分解后 R上的所有事務(wù)的總效率是否得到了提高 。 ?進(jìn)行垂直分解的方法 –簡單情況：直觀分解 –復(fù)雜情況：用第五章中的模式分解算法 –垂直分解必須不損失關(guān)系模式的語義 (保持無損連接性和保持函數(shù)依賴 )。 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ER圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換 向特定 DBMS規(guī)定的模型進(jìn)行轉(zhuǎn)換 數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化 設(shè)計(jì)用戶子模式 設(shè)計(jì)用戶子模式 ? 定義數(shù)據(jù)庫模式主要是從系統(tǒng)的時(shí)間效率、空間效率、易維護(hù)等角度出發(fā)。 ? 定義用戶外模式時(shí)應(yīng)該更注重考慮用戶的習(xí)慣與方便。包括三個(gè)方面： 設(shè)計(jì)用戶子模式（續(xù)） (1) 使用更符合用戶習(xí)慣的別名 –合并各分 ER圖曾做了消除命名沖突的工作，以使數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中同一關(guān)系和屬性具有唯一的名字。這在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫整體結(jié)構(gòu)時(shí)是非常必要的。 –但對于某些局部應(yīng)用，由于改用了不符合用戶習(xí)慣的屬性名，可能會(huì)使他們感到不方便， 設(shè)計(jì)用戶子模式（續(xù)） (1) 使用更符合用戶習(xí)慣的別名 (續(xù) ) – 因此在設(shè)計(jì)用戶的子模式時(shí)可以重新定義某些屬性名，使其與用戶習(xí)慣一致。 – 當(dāng)然，為了應(yīng)用的規(guī)范化，我們也不應(yīng)該一味地遷就用戶。 例：負(fù)責(zé)學(xué)籍管理的用戶習(xí)慣于稱教師模式的職工號為教師編號。因此可以定義視圖，在視圖中職工號重定義為教師編號 設(shè)計(jì)用戶子模式（續(xù)） (2) 針對不同級別的用戶定義不同的外模式，以滿足系統(tǒng)對安全性的要求。 設(shè)計(jì)用戶子模式（續(xù)） 例： 教師關(guān)系模式中包括職工號、姓名、性別、出生日期、婚姻狀況、學(xué)歷、學(xué)位、政治面貌、職稱、職務(wù)、工資、工齡、教學(xué)效果等屬性。 學(xué)籍管理應(yīng)用 只能查詢教師的職工號、姓名、性別、職稱數(shù)據(jù)； 課程管理應(yīng)用 只能查詢教師的職工號、姓名、性別、學(xué)歷、學(xué)位、職稱、教學(xué)效果數(shù)據(jù)； 教師管理應(yīng)用 則可以查詢教師的全部數(shù)據(jù)。 設(shè)計(jì)用戶子模式（續(xù)） 定義兩個(gè)外模式： 教師 _學(xué)籍管理 (職工號，姓名，性別，職稱 ) 教師 _課程管理 (工號，姓名，性別，學(xué)歷， 學(xué)位，職稱，教學(xué)效果 ) 授權(quán)學(xué)籍管理應(yīng)用只能訪問教師 _學(xué)籍管理視圖 授權(quán)課程管理應(yīng)用只能訪問教師 _課程管理視圖 授權(quán)教師管理應(yīng)用能訪問教師表 這樣就可以防止用戶非法訪問本來不允許他們查詢的數(shù)據(jù)，保證了系統(tǒng)的安全性。 設(shè)計(jì)用戶子模式（續(xù)） (3) 簡化用戶對系統(tǒng)的使用 –如果某些局部應(yīng)用中經(jīng)常要使用某些很復(fù)雜的查詢，為了方便用戶，可以將這些復(fù)雜查詢定義為視圖。 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小結(jié) ? 任務(wù) – 將概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為具體的數(shù)據(jù)模型 ? 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的步驟 – 將概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為一般的關(guān)系、網(wǎng)狀、層次模型 – 將轉(zhuǎn)化來的關(guān)系、網(wǎng)狀、層次模型向特定DBMS支持下的數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換 – 對數(shù)據(jù)模型進(jìn)行優(yōu)化 – 設(shè)計(jì)用戶子模式 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小結(jié) ? ER圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換內(nèi)容 –將 ER圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型：將實(shí)體、實(shí)體的屬性和實(shí)體之間的聯(lián)系轉(zhuǎn)化為關(guān)系模式。 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小結(jié) ? ER圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換原則 ⒈ 一個(gè) 實(shí)體型 轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式。 ⒉ 一個(gè) m:n聯(lián)系 轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式。 ⒊ 一個(gè) 1:n聯(lián)系 可以轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式，也可以與 n端對應(yīng)的關(guān)系模式合并。 ⒋ 一個(gè) 1:1聯(lián)系 可以轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式，也可以與任意一端對應(yīng)的關(guān)系模式合并。 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小結(jié) ? ER圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換原則 ⒌ 三個(gè)或三個(gè)以上實(shí)體間的一個(gè) 多元聯(lián)系 轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式。 ⒍ 同一實(shí)體集的實(shí)體間的聯(lián)系，即 自聯(lián)系 ，也可按上述 1: 1:n和 m:n三種情況分別處理。 ⒎ 具有 相同碼 的關(guān)系模式可合并。 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小結(jié) ? 優(yōu)化數(shù)據(jù)模型的方法 ⒈ 確定數(shù)據(jù)依賴 ⒉ 對于各個(gè)關(guān)系模式之間的數(shù)據(jù)依賴進(jìn)行極小化處理，消除冗余的聯(lián)系。 ⒊ 確定各關(guān)系模式分別屬于第幾范式。 ⒋ 分析對于應(yīng)用環(huán)境這些模式是否合適，確定是否要對它們進(jìn)行合并或分解。 ⒌ 對關(guān)系模式進(jìn)行必要的分解或合并 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小結(jié) ? 設(shè)計(jì)用戶子模式 1. 使用更符合用戶習(xí)慣的別名 2. 針對不同級別的用戶定義不同的外模式，以滿足系統(tǒng)對安全性的要求。 3. 簡化用戶對系統(tǒng)的使用 第六章 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述 需求分析 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)庫實(shí)施 數(shù)據(jù)庫運(yùn)行與維護(hù) 小結(jié) 數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì) ? 什么是數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì) –數(shù)據(jù)庫在物理設(shè)備上的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)與存取方法稱為數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)，它依賴于給定的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 –為一個(gè)給定的邏輯數(shù)據(jù)模型選取一個(gè)最適合應(yīng)用環(huán)境的物理結(jié)構(gòu)的過程，就是數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì)。 數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì) ? 數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì)的步驟 –確定數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu) –對物理結(jié)構(gòu)進(jìn)行評價(jià)，評價(jià)的重點(diǎn)是時(shí)間和空間效率 –如果評價(jià)結(jié)果滿足原設(shè)計(jì)要求則可進(jìn)入到物理實(shí)施階段，否則，就需要重新設(shè)計(jì)或修改物理結(jié)構(gòu)，有時(shí)甚至要返回邏輯設(shè)計(jì)階段修改數(shù)據(jù)模型。 數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì) 確定數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu) 評價(jià)數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu) 邏輯結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)庫 實(shí)施 物理 模型 邏輯 模型 數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì)的內(nèi)容和方法 關(guān)系模式存取方法選擇 確定數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) 評價(jià)物理結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì)的內(nèi)容和方法 關(guān)系模式存取方法選擇 確定數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) 評價(jià)物理結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì)的內(nèi)容和方法 ? 設(shè)計(jì)物理數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)備工作 – 1. 充分了解應(yīng)用環(huán)境，詳細(xì)分析要運(yùn)行的事務(wù)，以獲得選擇物理數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)所需參數(shù) – 2. 充分了解所用 RDBMS的內(nèi)部特征，特別是系統(tǒng)提供的存取方法和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì)的內(nèi)容和方法（續(xù)） ? 選擇物理數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)所需參數(shù) – 數(shù)據(jù)庫查詢事務(wù) ?查詢的關(guān)系 ? 查詢條件所涉及的屬性 ? 連接條件所涉及的屬性 ? 查詢的投影屬性 數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì)的內(nèi)容和方法（續(xù)） ? 選擇物理數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)所需參數(shù) (續(xù) ) – 數(shù)據(jù)更新事務(wù) ?被更新的關(guān)系 ?每個(gè)關(guān)系上的更新操作條件所涉及的屬性 ? 修改操作要改變的屬性值 – 每個(gè)事務(wù)在各關(guān)系上運(yùn)行的頻率和性能要求 數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì)的內(nèi)容和方法（續(xù)） ? 關(guān)系數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì)的內(nèi)容 –1. 為關(guān)系模式選擇 存取方法 (建立存取路徑 ) –2. 設(shè)計(jì)關(guān)系、索引等數(shù)據(jù)庫文件的 物理存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì)的內(nèi)容和方法 關(guān)系模式存取方法選擇 確定數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) 評價(jià)物理結(jié)構(gòu) 關(guān)系模式存取方法選擇 ? 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是多用戶共享的系統(tǒng)，對同一個(gè)關(guān)系要建立多條存取路徑才能滿足多用戶的多種應(yīng)用要求。 ? 物理設(shè)計(jì)的第一個(gè)任務(wù)就是要確定選擇哪些存取方法，即建立哪些存取路徑。 關(guān)系模式存取方法選擇（續(xù)） ? DBMS常用存取方法 –索引方法，目前主要是 B+樹索引方法 –聚簇（ Cluster）方法 –HASH方法 一、索引存取方法的選擇 ? 選擇索引存取方法的主要內(nèi)容 根據(jù)應(yīng)用要求確定 – 對哪些屬性列建立索引 – 對哪些屬性列建立組合索引 – 對哪些索引要設(shè)計(jì)為唯一索引 索引存取方法的選擇（續(xù)） ? 選擇索引存取方法的一般規(guī)則 – 如果一個(gè) (或一組 )屬性經(jīng)常在查詢條件中出現(xiàn)，則考慮在這個(gè) (或這組 )屬性上建立索引(或組合索引 ) – 如果一個(gè)屬性經(jīng)常作為最大值和最小值等聚集函數(shù)的參數(shù)，則考慮在這個(gè)屬性上建立索引 – 如果一個(gè) (或一組 )屬性經(jīng)常在連接操作的連接條件中出現(xiàn)，則考慮在這個(gè) (或