一、數(shù)據(jù)庫設計的必要性

在實際的軟件項目中，如果系統(tǒng)中需要存儲的數(shù)據(jù)量比較大，需要設計的表比較多，表與表之間的關系比較復雜，那我們就需要進行規(guī)范的數(shù)據(jù)庫設置。如果不經(jīng)過數(shù)據(jù)庫的設計，我們構建的數(shù)據(jù)庫不合理、不恰當，那么數(shù)據(jù)庫的維護、運行效率會有很大的問題。這將直接影響到項目的運行性和可靠性。

二、什么是數(shù)據(jù)庫設計

數(shù)據(jù)庫設計實際上就是規(guī)劃和結(jié)構化數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象以及這些數(shù)據(jù)對象之間的關系過程。

三、數(shù)據(jù)庫設計的重要性

不經(jīng)過設計的數(shù)據(jù)庫或是設計糟糕的數(shù)據(jù)庫很可能導致

1、 數(shù)據(jù)庫運行效率地下

2、 更新、刪除、添加數(shù)據(jù)出現(xiàn)問題

良好設計的數(shù)據(jù)庫

1、 執(zhí)行效率高

2、 使應用程序更便于開發(fā)

3、 擴展性好

4、 維護性好

四、數(shù)據(jù)模型

數(shù)據(jù)模型就像是數(shù)據(jù)間聯(lián)系的一個輪廓圖，整個模型就像一個框架。

如果按照記錄間聯(lián)系的表示方式，對數(shù)據(jù)模型進行分類，可以分為：層次模型、網(wǎng)狀模型、關系模型。前兩種又稱為格式化數(shù)據(jù)模型。數(shù)據(jù)模型的好壞直接影響到數(shù)據(jù)庫的性能，所以數(shù)據(jù)模型的選擇是數(shù)據(jù)庫設計的首要任務。

?實體-關系（E-R）數(shù)據(jù)模型

E-R數(shù)據(jù)模型（Entity-Relationship data model），即實體-關系數(shù)據(jù)模型。E-R數(shù)據(jù)模型不同于傳統(tǒng)的關系數(shù)據(jù)模型，它不是面向?qū)崿F(xiàn)，而是面向現(xiàn)實物體的。

實體（Entity）

數(shù)據(jù)是用來描述現(xiàn)實中的物體的，而描述的對象都是形形色色的，有具體的、也有抽象的；有物理上存在的、也有概念性的。凡是可以互相區(qū)別而且可以被人們認識的事、物、概念等統(tǒng)統(tǒng)抽象為實體。多個相同的類型的實體可以稱為實體集（Entity set）。因此，在E-R數(shù)據(jù)模型中，也有型與值之分；實體可以作為型來定義，每個實體可以是它的實例和值。

屬性（Attribute）

實體一般具體若干特征，這些特征稱為實體的屬性。而每個屬性都有自己的取值范圍，在E-R數(shù)據(jù)模型中稱為值集（value set）。在同一實體集中，每個實體的屬性及其值集都是相同的，但可能取不同的值。屬性對應數(shù)據(jù)庫表的列。

關系（Relationship）

實體之間會有各種關系，這些關系抽象為聯(lián)系。不但實體可以有屬性，關系也可以有屬性。

五、數(shù)據(jù)庫設計步驟

數(shù)據(jù)庫設計可以分為以下幾個階段

1、 需求分析階段：分析客戶的業(yè)務需求，特別是數(shù)據(jù)方面的需求

2、 概要設計階段：繪制數(shù)據(jù)庫的E-R圖，并確認需求文檔的正確性和完整性，E-R圖是項目的設計人員、開發(fā)人員、測試人員，以及和客戶進行溝通的重要憑據(jù)

3、 詳細設計階段：將概要設計階段的E-R圖轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)庫表，進行邏輯設計，確定各個表之間的主外鍵關系，運用數(shù)據(jù)庫的三范式進行審核，并進行技術評審。最后決定選哪種數(shù)據(jù)庫（Oracle、SQLServer、MySQL）來建庫、建表。

需求分析階段：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)分析

秀氣分析階段的重點是調(diào)查、收集、分析客戶的業(yè)務數(shù)據(jù)需求以及數(shù)據(jù)的安全性、完整性需求等。

需求分析步驟：

1、 確認業(yè)務需求

2、 標識關系實體

3、 標識每個實體的具有的屬性

4、 確認實體之間的關系

概要設計階段：繪制E-R圖

作為數(shù)據(jù)庫設計者，你需要和項目組內(nèi)其他成員分享你的設計思路，共同研討數(shù)據(jù)庫設計的合理性、安全性、完整性，并確認是否符合客戶的業(yè)務需求。那么使用E-R圖，這種圖形化的表示方式最為直觀。

E-R圖中的實體、屬性和關系

上面的簡單E-R圖可以看出用戶和收支之間的關系。在上圖中可以看出：用矩形表示實體，實體是一般名詞；橢圓表示屬性，一般也是名詞；菱形表示關系，一般是動詞。

映射基數(shù)

映射基數(shù)表示可以通過關系與該實體的個數(shù)。對于實體集A和B之間的二元關系，可能的映射基數(shù)有：

1、 一對一：也就是A實體中最多只有一個B實體的關聯(lián)，而B實體的最多只有一個A實體的關聯(lián)。用E-R圖表示：

2、 一對多：A實體可以與B實體任意數(shù)量的進行關聯(lián)，B中的實體最多與A中的一個實體關聯(lián)。E-R圖表示：

3、 多對一：A實體最多與一個B實體進行關聯(lián)，而B實體可以和任意多個A實體進行關聯(lián)。E-R圖表示：

4、 多對多：A實體可以有多個B實體，而B實體也可以有任意多個A實體。E-R圖表示：

E-R圖

E-R圖可以以圖形化的方式將數(shù)據(jù)庫的整個邏輯結(jié)構表示出來，組成部分有：

1、 矩形表示實體集

2、 橢圓表示屬性

3、 菱形表示關系、

4、 直線用來連接實體集與屬性、實體集和關系

5、 直線箭頭表示實體集之間映射基數(shù)

詳細設計階段：將E-R圖轉(zhuǎn)換為表

步驟如下：

1、 將各個實體轉(zhuǎn)換為對應的表，將各屬性轉(zhuǎn)換為對應的列

2、 標識每張表的主鍵

3、 將實體之間的關系轉(zhuǎn)換為表與表之間的主外鍵關系

六、數(shù)據(jù)庫設計規(guī)范化

數(shù)據(jù)庫設計中經(jīng)常出現(xiàn)的問題

1、 數(shù)據(jù)冗余大

2、 插入數(shù)據(jù)異常

3、 刪除異常

4、 更新異常

規(guī)范設計

一個較好的關系數(shù)據(jù)庫模型，它的每個關系中的屬性一定要滿足某種內(nèi)在的語義條件，即要按一定的規(guī)范設計關系模型，這就是設計的規(guī)范化。

在數(shù)據(jù)庫設計時，有一些專門的規(guī)則，稱為數(shù)據(jù)庫的設計范式，遵循這些規(guī)則，就可以創(chuàng)建出良好的數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)庫著名的三大范式理論：

1、 第一范式（1NF）

第一范式是滿足關系數(shù)據(jù)庫模型所要遵循的最基本的條件范式，幾關系中的每個屬性必須是不可再分的簡單項，不能是屬性組合，即屬性的取值是不可拆分的原子值。

2、 第二范式（2NF）

第二范式是在第一范式的基礎上，確保表中的每列都和主鍵相關。其定義是如果一個關系滿足1NF，并且除了主鍵關系外的其他列都依賴于該主鍵，則滿足第二范式。

3、 第三范式(3NF)

第三范式是在第二范式的基礎上進行的，第三范式的目標是確保每列都和主鍵列直接相關，而不是間接相關的。其定義是：如果一個關系滿足2NF，并且除主鍵外的其他列都不傳遞依賴于該主鍵。

規(guī)范化和性能關系

為了滿足三大范式，數(shù)據(jù)庫的性能可能會有一定程度的降低。所以，在實際數(shù)據(jù)庫設計中，我們既要盡量滿足三大范式，從而避免數(shù)據(jù)冗余和各種數(shù)據(jù)庫的操作異常，同時也要考慮數(shù)據(jù)的訪問性能。有時候，為了提高數(shù)據(jù)庫的訪問效率，適當?shù)脑试S少量數(shù)據(jù)冗余咧存在，才是最適合的數(shù)據(jù)庫設計方案。

總結(jié)