淺析關(guān)系型數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的理論和實(shí)踐

彭嬌++聶慧

摘 要：作為一門應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科，數(shù)據(jù)庫技術(shù)在軟件開發(fā)中的應(yīng)用越來越廣泛了。該文對關(guān)系型數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的理論及實(shí)踐進(jìn)行了簡單分析。首先，簡單介紹了數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的重要性；其次分析了關(guān)系型數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)步驟及原則；最后結(jié)合實(shí)例，分析了在軟件開發(fā)中的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：關(guān)系型 數(shù)據(jù)庫 理論 實(shí)踐

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）07（b）-0054-01

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)（Database Design）是指根據(jù)用戶的需求，在某一具體的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)上，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)和建立數(shù)據(jù)庫的過程。而關(guān)系型數(shù)據(jù)庫則是創(chuàng)建在關(guān)系模型基礎(chǔ)上的數(shù)據(jù)庫，是借助于集合代數(shù)等數(shù)學(xué)概念和方法來處理數(shù)據(jù)，使之能夠有效地存儲數(shù)據(jù)，以滿足用戶的各種應(yīng)用需求。

1 數(shù)據(jù)庫的重要性

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)是計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，同時(shí)也是支撐計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵，是軟件設(shè)計(jì)的起點(diǎn)，起著決定性的質(zhì)變作用，必須對數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)高度重視起來。

（1）數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)最起碼要占用整個(gè)項(xiàng)目開發(fā)的40%以上的時(shí)間。數(shù)據(jù)庫是用戶需求的直觀反應(yīng)和表現(xiàn)，需求的要求和變化都要一一體現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)中。

（2）數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)不僅僅停留在頁面demo的表面，還有模塊交互、表之間的聯(lián)系、中轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)等所需要的字段。因此，在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)中不僅包括基本的數(shù)據(jù)存儲，還包括邏輯數(shù)據(jù)的存儲。

（3）數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)完成后，項(xiàng)目80%的設(shè)計(jì)開發(fā)在腦海中已經(jīng)完成了。在設(shè)計(jì)每一個(gè)字段時(shí)，已經(jīng)考慮好這些字段的運(yùn)用，在表中如何體現(xiàn)。當(dāng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)完成后，程序中所有的實(shí)現(xiàn)思路和實(shí)現(xiàn)方式已經(jīng)考慮清楚了，否則會造成一系列不可預(yù)測的問題。

由此可見，數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)在整個(gè)軟件開發(fā)過程中起到了舉足輕重的作用。

2 關(guān)系型數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本步驟

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的過程可大體分為四個(gè)時(shí)期七個(gè)階段。

（1）用戶需求分析時(shí)期，主要是了解和分析用戶對數(shù)據(jù)的功能需求和應(yīng)用需求，是整個(gè)設(shè)計(jì)過程的基礎(chǔ)，事關(guān)整個(gè)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的成敗。

（2）數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)時(shí)期，主要是將用戶需求進(jìn)行綜合、歸納與抽象，形成一個(gè)獨(dú)立于具體DBMS的數(shù)據(jù)模型，可用實(shí)體—聯(lián)系模型來表示，然后將其轉(zhuǎn)換為已選好的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)RDBMS所支持的一組關(guān)系模式并為其選取一個(gè)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。

（3）數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)時(shí)期，包括數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)創(chuàng)建階段和應(yīng)用行為設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)階段，是根據(jù)數(shù)據(jù)庫的物理模型創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫、創(chuàng)建表、創(chuàng)建索引、創(chuàng)建聚簇等。

（4）數(shù)據(jù)庫運(yùn)行與維護(hù)階時(shí)期，最后一個(gè)階段則是數(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。

3 關(guān)系型數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的幾個(gè)原則

在進(jìn)行關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)過程中，要遵循以下幾個(gè)原則，借此可以提高數(shù)據(jù)庫的存儲效率、數(shù)據(jù)完整性和可擴(kuò)展性。

3.1 命名規(guī)范化

在概念模型設(shè)計(jì)中，對于出現(xiàn)的實(shí)體、屬性及相關(guān)表的結(jié)構(gòu)要統(tǒng)一。例如在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)中，指定學(xué)生Sstudent，專指本科生，相關(guān)的屬性有：學(xué)號、姓名、性別、出生年月等，及每個(gè)屬性的類型、長度、取值范圍等都要進(jìn)行確定，這樣就能保證在命名時(shí)不會出現(xiàn)同名異義或異名同義、屬性特征及結(jié)構(gòu)沖突等問題。

3.2 數(shù)據(jù)的一致性和完整性

在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中可以采用域完整性、實(shí)體完整性和參照完整性等約束條件來滿足其數(shù)據(jù)的一致性和完整性，用check、default、null、主鍵和外鍵約束來實(shí)現(xiàn)。

3.3 數(shù)據(jù)冗余

數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)應(yīng)盡可能地減少冗余，這就意味著重復(fù)數(shù)據(jù)應(yīng)該減少到最少。例如：若一個(gè)部門職員的電話存儲在不同的表中，假設(shè)該職員的電話號碼發(fā)生變化時(shí)，冗余數(shù)據(jù)的存在就要求對多個(gè)表進(jìn)行更新操作，若某個(gè)表不幸被忽略了，那么就會造成數(shù)據(jù)不一致的情況。所以在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)中一定要盡可能存在少地冗余。

3.4 范式理論

在關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)時(shí)，一般是通過設(shè)計(jì)滿足某一范式來獲得一個(gè)好的數(shù)據(jù)庫模式，通常認(rèn)為3NF在性能、擴(kuò)展性和數(shù)據(jù)完整性方面達(dá)到了最好的平衡，因此，一般數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)要求達(dá)到3NF，消除數(shù)據(jù)依賴中不合理的部分，最終實(shí)現(xiàn)使一個(gè)關(guān)系僅描述一個(gè)實(shí)體或者實(shí)體間一種聯(lián)系的目的。

4 以具體實(shí)例設(shè)計(jì)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的實(shí)踐

以大學(xué)教學(xué)管理軟件開發(fā)中的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)為例進(jìn)行分析。

（1）重視系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)?？傮w設(shè)計(jì)不僅與軟件項(xiàng)目順利開展的進(jìn)度有關(guān)，還與是否可以達(dá)到預(yù)期的項(xiàng)目開發(fā)目標(biāo)有關(guān)。下面以大學(xué)教學(xué)管理數(shù)據(jù)庫開發(fā)為例進(jìn)行說明。

（2）首先對大學(xué)教學(xué)管理軟件所涉及的數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的分析。按照上述的設(shè)計(jì)思想，共設(shè)計(jì)了如下表，例如，學(xué)生關(guān)系表、專業(yè)關(guān)系表等，然后創(chuàng)建視圖和存儲過程。

①學(xué)生關(guān)系表S：S#（學(xué)號），SNAME（姓名），SSEX（性別），SBIRTHIN（出生年月）等字段，主鍵為S#（學(xué)號）。②專業(yè)關(guān)系表SS：SCODE#（專業(yè)代碼），SSNAME（專業(yè)名稱）等字段，主鍵為SCODE#（專業(yè)代碼）。③課程關(guān)系表C：C#（課程號），CNAME（課程名稱），CLASSH（學(xué)時(shí)）等字段，主鍵為C#（課程號）。④設(shè)置關(guān)系表CS：SCODE#（專業(yè)代碼），C#（課程號）等字段，主鍵為SCODE#（專業(yè)代碼），C#（課程號）。⑤學(xué)習(xí)關(guān)系表SC：S#（學(xué)號），C#（課程號），GRADE（分?jǐn)?shù)）等字段，主鍵為S#（學(xué)號），C#（課程號）。⑥教師關(guān)系表T：T#（教工號），TNAME（姓名），TSEX（性別）等字段，主鍵為T#（教工號）。⑦講授關(guān)系表TEACH：T#（教工號），C#（課程號）等字段，主鍵為TEACH：T#（教工號），C#（課程號）。

數(shù)據(jù)庫中的每一個(gè)表都建立了主鍵，部分表為了滿足查詢和排序的需要，還需要建立索引。例如查詢學(xué)生信息時(shí)，除了按學(xué)號查詢，有時(shí)還會用到按照班級查詢。因此，在學(xué)生表中除了對主鍵“學(xué)號”建立主索引外，也對“班級”建立了次索引。同時(shí)，在數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)按照主鍵和外鍵的關(guān)系，建立起了關(guān)系。另外，根據(jù)查詢需要，還建立了教學(xué)安排視圖、課程成績視圖和學(xué)生平均成績視圖及相關(guān)的存儲過程。

5 結(jié)語

通過前面的分析和研究，數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)是非常重要的，為之后整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行提供了穩(wěn)固的后臺保障。數(shù)據(jù)庫必須與應(yīng)用程序的業(yè)務(wù)需求相輔相成，在設(shè)計(jì)過程中要嚴(yán)格遵循關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)步驟，并靈活運(yùn)用上述原則。

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