数据库设计

[拼音]：shujuku sheji

[外文]：data base design

数据库是应用信息系统的核心，其设计既要考虑多种用户对共享数据的不同要求，同时又必须综合平衡影响系统性能的各种工程因素。因而设计者常面临多种因素相互制约的复杂局面。为使设计者能摆脱设计过程中琐碎重复的资料处理和资料查询工作，在各个设计阶段配备简便的设计工具软件，对于加快设计进程并改善设计质量很有益处。整个设计过程可分为环境调查与系统分析、建立概念数据模型、逻辑模式设计和物理模式设计等四个基本阶段（见图）。

环境调查与系统分析

调查工作从分析应用系统的环境开始，由外向内分层逐步深入。最外层是应用部门所处的环境；第二层是应用部门自身；第三层是待建立的计算机应用信息系统，而数据库系统是这个应用信息系统的一部分。这几个层次的边界在开始调查时并不清晰，需要通过这一阶段的调查分析加以明确。

设计者应精心安排对各类人员的调查顺序并准备好调查的问题。调查的问题应围绕弄清应用部门的职能范围、该部门流通的信息的种类和特性，以及有关的信息处理任务等。系统的信息流程图、各项职能的功能分解图和任务-数据使用矩阵等，可作为系统的描述工具，便于同用户一起讨论，取得一致的理解。

建立概念数据模型

把前阶段调查分析所收集到的知识进一步表达为准确的概念数据模型。模型应反映应用部门的信息的结构、信息间的相互制约关系，以及应用部门各职能机构对信息存储、查询和加工的要求。在这一阶段，设计者应避开数据库在计算机上存放的具体工程细节，使模型尽可能真实全面地反映应用部门中信息的流通情况。以扩充的实体－联系数据模型方法为例，第一步先明确应用部门内各职能机构的信息实体、属性和实体间的联系。实体间的联系又可分为聚合型联系、概括型联系和事件型联系等。如此，即可给出反映各职能机构信息关系的局部视图。第二步再将第一步所产生的多个局部视图集成为一体化的全局视图，即为该应用部门的概念数据模型。在一体化过程中，要解决各局部视图间有关部分表现出的矛盾和相互冲突。辅助第二阶段的设计工具有：数据模型的高层描述语言、数据字典软件和概念模型显示等。在设计大型复杂系统时，这些工具尤为重要。

逻辑模式设计

主要工作是把概念数据模型转换为逻辑模式，即适应于特定数据库管理系统的逻辑数据结构。与此同时，也要为各种数据处理任务产生相应的外部子模式。逻辑模式的转换已有成熟的方法可以遵循。例如，把概念数据模型转换为层次网状或关系型逻辑模式，应用程序和相应的子模式的产生，以及逻辑模式的性能评价和模式优化等都有算法可供选择。模式的评价和优化算法可编为软件作为设计工具使用，它能加快设计过程并使设计者获得较好的设计结果。

物理模式设计

主要任务是文卷结构的设计，以及查询和应用作业的优化。在文卷设计中，存在着多种多样的索引文件和逻辑访问路径的设计算法。对于查询优化问题，在不同的文卷结构条件下存在着各种加快查询的优化算法。设计者的主要任务是从中挑选合适的方法，以满足用户对应用系统的性能要求并使之能为工程实现所接受。

大型数据库的设计过程，往往要经历多次循环反复。当某一设计阶段发现新问题时，设计者便返回到前面的某一阶段去进行修正。在数据库建立以后，由于用户的要求和系统在技术上的变迁，有时也要求修改设计。对这种维护性修改，设计者在开始设计时就应该考虑到修改的可能性。

数据库设计方面的主要研究方向是：为数据库设计提供能够有效地表达语义关系的数据模型；为设计各阶段提供交互式的设计工具，以及把设计工具一体化，以构成完整的数据库设计研制环境等。

参考书目

1. D. C. Tsichritzis and F.H.Lochovsky，Data Models，Prentice Hall，Englewood Cliffs，New Jersey，1981.
2. C.J.Date，An Introduction to Data base Systems，3rd ed.，Addison Wesley， Reading， Mass.，1981.

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