1. 原始單據(jù)與實(shí)體之間的關(guān)系
能夠是一對(duì)一、一對(duì)多、多對(duì)多的關(guān)系。在普通情況下,它們是一對(duì)一的關(guān)系:即一張?jiān)紗螕?jù)對(duì)
應(yīng)且僅僅相應(yīng)一個(gè)實(shí)體。在特殊情況下,它們可能是一對(duì)多或多對(duì)一的關(guān)系,即一張?jiān)紗巫C相應(yīng)多個(gè)實(shí)
體,或多張?jiān)紗巫C相應(yīng)一個(gè)實(shí)體。這里的實(shí)體能夠理解為基本表。明白這種相應(yīng)關(guān)系后,對(duì)我們?cè)O(shè)計(jì)
錄入界面大有優(yōu)點(diǎn)。
〖例1〗:一份員工履歷資料,在人力資源信息系統(tǒng)中,就相應(yīng)三個(gè)基本表:員工基本情況表、社會(huì)
關(guān)系表、工作簡歷表。這就是“一張?jiān)紗巫C相應(yīng)多個(gè)實(shí)體”的典型樣例。
2. 主鍵與外鍵
一般而言,一個(gè)實(shí)體不能既無主鍵又無外鍵。在E—R 圖中, 處于葉子部位的實(shí)體, 能夠定義主鍵,
也能夠不定義主鍵(由于它無子孫), 但必需要有外鍵(由于它有父親)。
主鍵與外鍵的設(shè)計(jì),在全局?jǐn)?shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)中,占有重要地位。當(dāng)全局?jǐn)?shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)完畢以后,有個(gè)
美國數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)專家說:“鍵,到處都是鍵,除了鍵之外,什么也沒有”,這就是他的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)
之談,也反映了他對(duì)信息系統(tǒng)核心(數(shù)據(jù)模型)的高度抽象思想。由于:主鍵是實(shí)體的高度抽象,主鍵與
外鍵的配對(duì),表示實(shí)體之間的連接。
3. 基本表的性質(zhì)
基本表與中間表、暫時(shí)表不同,由于它具有例如以下四個(gè)特性:
(1) 原子性。基本表中的字段是不可再分解的。
(2) 原始性。基本表中的記錄是原始數(shù)據(jù)(基礎(chǔ)數(shù)據(jù))的記錄。
(3) 演繹性。由基本表與代碼表中的數(shù)據(jù),能夠派生出全部的輸出數(shù)據(jù)。
(4) 穩(wěn)定性。基本表的結(jié)構(gòu)是相對(duì)穩(wěn)定的,表中的記錄是要長期保存的。
理解基本表的性質(zhì)后,在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫時(shí),就能將基本表與中間表、暫時(shí)表區(qū)分開來。
4. 范式標(biāo)準(zhǔn)
基本表及其字段之間的關(guān)系, 應(yīng)盡量滿足第三范式。可是,滿足第三范式的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì),往往不是
最好的設(shè)計(jì)。為了提高數(shù)據(jù)庫的執(zhí)行效率,經(jīng)常需要減少范式標(biāo)準(zhǔn):適當(dāng)添加冗余,達(dá)到以空間換時(shí)間
的目的。
〖例2〗:有一張存放商品的基本表,如表1所看到的。“金額”這個(gè)字段的存在,表明該表的設(shè)計(jì)不滿
足第三范式,由于“金額”能夠由“單位價(jià)格”乘以“數(shù)量”得到,說明“金額”是冗余字段。可是,添加
“金額”這個(gè)冗余字段,能夠提高查詢統(tǒng)計(jì)的速度,這就是以空間換時(shí)間的作法。
在Rose 2002中,規(guī)定列有兩種類型:數(shù)據(jù)列和計(jì)算列。“金額”這種列被稱為“計(jì)算列”,而“
單位價(jià)格”和“數(shù)量”這種列被稱為“數(shù)據(jù)列”。
表1 商品表的表結(jié)構(gòu)
商品名稱 商品型號(hào) 單位價(jià)格 數(shù)量 金額
電視機(jī) 29吋 2,500 40 100,000
5. 通俗地理解三個(gè)范式
通俗地理解三個(gè)范式,對(duì)于數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)大有優(yōu)點(diǎn)。在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)中,為了更好地應(yīng)用三個(gè)范式,就
必須通俗地理解三個(gè)范式(通俗地理解是夠用的理解,并非最科學(xué)最準(zhǔn)確的理解):
第一范式:1NF是對(duì)屬性的原子性約束,要求屬性具有原子性,不可再分解;
第二范式:2NF是對(duì)記錄的惟一性約束,要求記錄有惟一標(biāo)識(shí),即實(shí)體的惟一性;
第三范式:3NF是對(duì)字段冗余性的約束,即不論什么字段不能由其它字段派生出來,它要求字段沒有冗余
。
沒有冗余的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)能夠做到。可是,沒有冗余的數(shù)據(jù)庫未必是最好的數(shù)據(jù)庫,有時(shí)為了提高運(yùn)
行效率,就必須減少范式標(biāo)準(zhǔn),適當(dāng)保留冗余數(shù)據(jù)。詳細(xì)做法是:在概念數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)時(shí)遵守第三范式
,減少范式標(biāo)準(zhǔn)的工作放到物理數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)時(shí)考慮。減少范式就是添加字段,同意冗余。
6. 要善于識(shí)別與正確處理多對(duì)多的關(guān)系
若兩個(gè)實(shí)體之間存在多對(duì)多的關(guān)系,則應(yīng)消除這種關(guān)系。消除的辦法是,在兩者之間添加第三個(gè)實(shí)
體。這樣,原來一個(gè)多對(duì)多的關(guān)系,如今變?yōu)閮蓚€(gè)一對(duì)多的關(guān)系。要將原來兩個(gè)實(shí)體的屬性合理地分配
到三個(gè)實(shí)體中去。這里的第三個(gè)實(shí)體,實(shí)質(zhì)上是一個(gè)較復(fù)雜的關(guān)系,它相應(yīng)一張基本表。一般來講,數(shù)
據(jù)庫設(shè)計(jì)工具不能識(shí)別多對(duì)多的關(guān)系,但能處理多對(duì)多的關(guān)系。
〖例3〗:在“圖書館信息系統(tǒng)”中,“圖書”是一個(gè)實(shí)體,“讀者”也是一個(gè)實(shí)體。這兩個(gè)實(shí)體之
間的關(guān)系,是一個(gè)典型的多對(duì)多關(guān)系:一本圖書在不同一時(shí)候間能夠被多個(gè)讀者借閱,一個(gè)讀者又能夠借多
本圖書。為此,要在二者之間添加第三個(gè)實(shí)體,該實(shí)體取名為“借還書”,它的屬性為:借還時(shí)間、借
還標(biāo)志(0表示借書,1表示還書),另外,它還應(yīng)該有兩個(gè)外鍵(“圖書”的主鍵,“讀者”的主鍵),使
它能與“圖書”和“讀者”連接。
7. 主鍵PK的取值方法
PK是供程序猿使用的表間連接工具,能夠是一無物理意義的數(shù)字串, 由程序自己主動(dòng)加1來實(shí)現(xiàn)。也可
以是有物理意義的字段名或字段名的組合。只是前者比后者好。當(dāng)PK是字段名的組合時(shí),建議字段的個(gè)
數(shù)不要太多,多了不但索引占用空間大,并且速度也慢。
8. 正確認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)冗余
主鍵與外鍵在多表中的反復(fù)出現(xiàn), 不屬于數(shù)據(jù)冗余,這個(gè)概念必須清楚,其實(shí)有很多人還不清楚
。非鍵字段的反復(fù)出現(xiàn), 才是數(shù)據(jù)冗余!并且是一種低級(jí)冗余,即反復(fù)性的冗余。高級(jí)冗余不是字段的
反復(fù)出現(xiàn),而是字段的派生出現(xiàn)。
〖例4〗:商品中的“單位價(jià)格、數(shù)量、金額”三個(gè)字段,“金額”就是由“單位價(jià)格”乘以“數(shù)量”派生出
來的,它就是冗余,并且是一種高級(jí)冗余。冗余的目的是為了提高處理速度。僅僅有低級(jí)冗余才會(huì)添加數(shù)
據(jù)的不一致性,由于同一數(shù)據(jù),可能從不同一時(shí)候間、地點(diǎn)、角色上多次錄入。因此,我們提倡高級(jí)冗余(派
生性冗余),反對(duì)低級(jí)冗余(反復(fù)性冗余)。
9. E--R圖沒有標(biāo)準(zhǔn)答案
信息系統(tǒng)的E--R圖沒有標(biāo)準(zhǔn)答案,由于它的設(shè)計(jì)與畫法不是惟一的,僅僅要它覆蓋了系統(tǒng)需求的業(yè)務(wù)
范圍和功能內(nèi)容,就是可行的。反之要改動(dòng)E--R圖。雖然它沒有惟一的標(biāo)準(zhǔn)答案,并不意味著能夠任意
設(shè)計(jì)。好的E—R圖的標(biāo)準(zhǔn)是:結(jié)構(gòu)清楚、關(guān)聯(lián)簡潔、實(shí)體個(gè)數(shù)適中、屬性分配合理、沒有低級(jí)冗余。
10. 視圖技術(shù)在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)中非常實(shí)用
與基本表、代碼表、中間表不同,視圖是一種虛表,它依賴數(shù)據(jù)源的實(shí)表而存在。視圖是供程序猿
使用數(shù)據(jù)庫的一個(gè)窗體,是基表數(shù)據(jù)綜合的一種形式, 是數(shù)據(jù)處理的一種方法,是用戶數(shù)據(jù)保密的一種
手段。為了進(jìn)行復(fù)雜處理、提高運(yùn)算速度和節(jié)省存儲(chǔ)空間, 視圖的定義深度一般不得超過三層。 若三層
視圖仍不夠用, 則應(yīng)在視圖上定義暫時(shí)表, 在暫時(shí)表上再定義視圖。這樣反復(fù)交迭定義, 視圖的深度就
不受限制了。
對(duì)于某些與國家政治、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、軍事和安全利益有關(guān)的信息系統(tǒng),視圖的作用更加重要。這些
系統(tǒng)的基本表完畢物理設(shè)計(jì)之后,馬上在基本表上建立第一層視圖,這層視圖的個(gè)數(shù)和結(jié)構(gòu),與基本表
的個(gè)數(shù)和結(jié)構(gòu)是全然相同。并且規(guī)定,全部的程序猿,一律僅僅準(zhǔn)在視圖上操作。僅僅有數(shù)據(jù)庫管理員,帶
著多個(gè)人員共同掌握的“安全鑰匙”,才干直接在基本表上操作。請(qǐng)讀者想想:這是為什么?
11. 中間表、報(bào)表和暫時(shí)表
中間表是存放統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的表,它是為數(shù)據(jù)倉庫、輸出報(bào)表或查詢結(jié)果而設(shè)計(jì)的,有時(shí)它沒有主鍵與
外鍵(數(shù)據(jù)倉庫除外)。暫時(shí)表是程序猿個(gè)人設(shè)計(jì)的,存放暫時(shí)記錄,為個(gè)人所用。基表和中間表由DBA維
護(hù),暫時(shí)表由程序猿自己用程序自己主動(dòng)維護(hù)。
12. 完整性約束表如今三個(gè)方面
域的完整性:用Check來實(shí)現(xiàn)約束,在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)工具中,對(duì)字段的取值范圍進(jìn)行定義時(shí),有一個(gè)Ch
eckbutton,通過它定義字段的值城。
參照完整性:用PK、FK、表級(jí)觸發(fā)器來實(shí)現(xiàn)。
用戶定義完整性:它是一些業(yè)務(wù)規(guī)則,用存儲(chǔ)過程和觸發(fā)器來實(shí)現(xiàn)。
13. 防止數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)打補(bǔ)丁的方法是“三少原則”
(1) 一個(gè)數(shù)據(jù)庫中表的個(gè)數(shù)越少越好。僅僅有表的個(gè)數(shù)少了,才干說明系統(tǒng)的E--R圖少而精,去掉了
反復(fù)的多余的實(shí)體,形成了對(duì)客觀世界的高度抽象,進(jìn)行了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成,防止了打補(bǔ)丁式的設(shè)計(jì);
(2) 一個(gè)表中組合主鍵的字段個(gè)數(shù)越少越好。由于主鍵的作用,一是建主鍵索引,二是做為子表的
外鍵,所以組合主鍵的字段個(gè)數(shù)少了,不僅節(jié)省了執(zhí)行時(shí)間,并且節(jié)省了索引存儲(chǔ)空間;
(3) 一個(gè)表中的字段個(gè)數(shù)越少越好。僅僅有字段的個(gè)數(shù)少了,才干說明在系統(tǒng)中不存在數(shù)據(jù)反復(fù),且
非常少有數(shù)據(jù)冗余,更重要的是督促讀者學(xué)會(huì)“列變行”,這樣就防止了將子表中的字段拉入到主表中去
,在主表中留下很多空余的字段。所謂“列變行”,就是將主表中的一部分內(nèi)容拉出去,另外單獨(dú)建一
個(gè)子表。這種方法非常easy,有的人就是不習(xí)慣、不採納、不執(zhí)行。
數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的實(shí)用原則是:在數(shù)據(jù)冗余和處理速度之間找到合適的平衡點(diǎn)。“三少”是一個(gè)總體概
念,綜合觀點(diǎn),不能孤立某一個(gè)原則。該原則是相對(duì)的,不是絕對(duì)的。“三多”原則肯定是錯(cuò)誤的。試
想:若覆蓋系統(tǒng)相同的功能,一百個(gè)實(shí)體(共一千個(gè)屬性) 的E--R圖,肯定比二百個(gè)實(shí)體(共二千個(gè)屬性)
的E--R圖,要好得多。
提倡“三少”原則,是叫讀者學(xué)會(huì)利用數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成。數(shù)據(jù)集成的步驟是將
文件系統(tǒng)集成為應(yīng)用數(shù)據(jù)庫,將應(yīng)用數(shù)據(jù)庫集成為主題數(shù)據(jù)庫,將主題數(shù)據(jù)庫集成為全局綜合數(shù)據(jù)庫。
集成的程度越高,數(shù)據(jù)共享性就越強(qiáng),信息孤島現(xiàn)象就越少,整個(gè)企業(yè)信息系統(tǒng)的全局E—R圖中實(shí)體的
個(gè)數(shù)、主鍵的個(gè)數(shù)、屬性的個(gè)數(shù)就會(huì)越少。
提倡“三少”原則的目的,是防止讀者利用打補(bǔ)丁技術(shù),不斷地對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行增刪改,使企業(yè)數(shù)據(jù)
庫變成了任意設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫表的“垃圾堆”,或數(shù)據(jù)庫表的“大雜院”,最后造成數(shù)據(jù)庫中的基本表、代
碼表、中間表、暫時(shí)表雜亂無章,不計(jì)其數(shù),導(dǎo)致企事業(yè)單位的信息系統(tǒng)無法維護(hù)而癱瘓。
“三多”原則不論什么人都能夠做到,該原則是“打補(bǔ)丁方法”設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫的歪理學(xué)說。“三少”原則
是少而精的原則,它要求有較高的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)技巧與藝術(shù),不是不論什么人都能做到的,由于該原則是杜絕
用“打補(bǔ)丁方法”設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫的理論根據(jù)。
14. 提高數(shù)據(jù)庫執(zhí)行效率的辦法
在給定的系統(tǒng)硬件和系統(tǒng)軟件條件下,提高數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的執(zhí)行效率的辦法是:
(1) 在數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì)時(shí),減少范式,添加冗余, 少用觸發(fā)器, 多用存儲(chǔ)過程。
(2) 當(dāng)計(jì)算非常復(fù)雜、并且記錄條數(shù)非常巨大時(shí)(比如一千萬條),復(fù)雜計(jì)算要先在數(shù)據(jù)庫外面,以
文件系統(tǒng)方式用C++語言計(jì)算處理完畢之后,最后才入庫追加到表中去。這是電信計(jì)費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)。
(3) 發(fā)現(xiàn)某個(gè)表的記錄太多,比如超過一千萬條,則要對(duì)該表進(jìn)行水平切割。水平切割的做法是,
以該表主鍵PK的某個(gè)值為界線,將該表的記錄水平切割為兩個(gè)表。若發(fā)現(xiàn)某個(gè)表的字段太多,比如超過
八十個(gè),則垂直切割該表,將原來的一個(gè)表分解為兩個(gè)表。
(4) 對(duì)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)DBMS進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化,即優(yōu)化各種系統(tǒng)參數(shù),如緩沖區(qū)個(gè)數(shù)。
(5) 在使用面向數(shù)據(jù)的SQL語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時(shí),盡量採取優(yōu)化算法。
總之,要提高數(shù)據(jù)庫的執(zhí)行效率,必須從數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)級(jí)優(yōu)化、程序?qū)崿F(xiàn)級(jí)優(yōu)化
,這三個(gè)層次上同一時(shí)候下功夫。
上述十四個(gè)技巧,是很多人在大量的數(shù)據(jù)庫分析與設(shè)計(jì)實(shí)踐中,逐步總結(jié)出來的。對(duì)于這些經(jīng)驗(yàn)的
運(yùn)用,讀者不能生幫硬套,死記硬背,而要消化理解,實(shí)事求是,靈活掌握。并逐步做到:在應(yīng)用中發(fā)
展,在發(fā)展中應(yīng)用。
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