原文:http://topic.csdn.net/u/20100415/10/A377D835-ACBD-4815-8BCB-B367F88AC8B5.html
1. 原始单据与实体之间的关系
可以是一对一、一对多、多对多的关系。在一般情况下,它们是一对一的关系:即一张原始单据对应且
只对应一个实体。在特殊情况下,它们可能是一对多或多对一的关系,即一张原始单据对应多个实体,或多张原始单据对应一个实体。这里的实体可以理解为基本
表。明确这种对应关系后,对我们设计录入界面大有好处。
〖例1〗:一份员工履历资料,在人力资源信息系统中,就对应三个基本表:
员工基本情况表、社会关系表、工作简历表。这就是“一张原始单据对应多个实体”的典型例子。
2. 主键与外键
一般而言,一个实体不能既无主键又无外键。在E-R 图中, 处于叶子部位的实体, 可以定义主键,也可以不定义主键(因为它无子孙),
但必须要有外键(因为它有父亲)。
主键与外键的设计,在全局数据库的设计中,占有重要地位。当全局数据库的设计完成以后,有个美
国数据库设计专家说:“键,到处都是键,除了键之外,什么也没有”,这就是他的数据库设计经验之谈,也反映了他对信息系统核心(数据模型)的高度抽象思
想。因为:主键是实体的高度抽象,主键与外键的配对,表示实体之间的连接。
3. 基本表的性质
基本表与中间
表、临时表不同,因为它具有如下四个特性:
(1) 原子性。基本表中的字段是不可再分解的。
(2)
原始性。基本表中的记录是原始数据(基础数据)的记录。
(3)
演绎性。由基本表与代码表中的数据,可以派生出所有的输出数据。
(4)
稳定性。基本表的结构是相对稳定的,表中的记录是要长期保存的。
理解基本表的性质后,在设计数据库时,就能将基本表与中间表、临
时表区分开来。
4. 范式标准
基本表及其字段之间的关系,
应尽量满足第三范式。但是,满足第三范式的数据库设计,往往不是最好的设计。为了提高数据库的运行效率,常常需要降低范式标准:适当增加冗余,达到以空间
换时间的目的。
〖例2〗:有一张存放商品的基本表,如表1所示。“金额”这个字段的存在,表明该表的设计不满足第三范式,因为
“金额”可以由“单价”乘以“数量”得到,说明“金额”是冗余字段。但是,增加“金额”这个冗余字段,可以提高查询统计的速度,这就是以空间换时间的作
法。
在Rose
2002中,规定列有两种类型:数据列和计算列。“金额”这样的列被称为“计算列”,而“单价”和“数量”这样的列被称为“数据列”。
表1 商品表的表结构
商品名称 商品型号 单价 数量 金额
电视机 29吋 2,500 40
100,000
5. 通俗地理解三个范式
通俗地理解三个范式,对于数据库设计大有好处。在数据库设计中,为
了更好地应用三个范式,就必须通俗地理解三个范式(通俗地理解是够用的理解,并不是最科学最准确的理解):
第一范式:1NF是对
属性的原子性约束,要求属性具有原子性,不可再分解;
第二范式:2NF是对记录的惟一性约束,要求记录有惟一标识,即实体的惟一
性;
第三范式:3NF是对字段冗余性的约束,即任何字段不能由其他字段派生出来,它要求字段没有冗余。
没有冗余的数据库设计可以做到。但是,没有冗余的数据库未必是最好的数据库,有时为了提高运行效率,就必须降低范式标准,适当保留冗余数据。具体做法是:
在概念数据模型设计时遵守第三范式,降低范式标准的工作放到物理数据模型设计时考虑。降低范式就是增加字段,允许冗余。
6.
要善于识别与正确处理多对多的关系
若两个实体之间存在多对多的关系,则应消除这种关系。消除的办法是,在两者之间增加第三个实
体。这样,原来一个多对多的关系,现在变为两个一对多的关系。要将原来两个实体的属性合理地分配到三个实体中去。这里的第三个实体,实质上是一个较复杂的
关系,它对应一张基本表。一般来讲,数据库设计工具不能识别多对多的关系,但能处理多对多的关系。
〖例3〗:在“图书馆信息系
统”中,“图书”是一个实体,“读者”也是一个实体。这两个实体之间的关系,是一个典型的多对多关系:一本图书在不同时间可以被多个读者借阅,一个读者又
可以借多本图书。为此,要在二者之间增加第三个实体,该实体取名为“借还书”,它的属性为:借还时间、借还标志(0表示借书,1表示还书),另外,它还应
该有两个外键(“图书”的主键,“读者”的主键),使它能与“图书”和“读者”连接。
7. 主键PK的取值方法
PK是供程序员使用的表间连接工具,可以是一无物理意义的数字串,
由程序自动加1来实现。也可以是有物理意义的字段名或字段名的组合。不过前者比后者好。当PK是字段名的组合时,建议字段的个数不要太多,多了不但索引占
用空间大,而且速度也慢。
8. 正确认识数据冗余
主键与外键在多表中的重复出现,
不属于数据冗余,这个概念必须清楚,事实上有许多人还不清楚。非键字段的重复出现,
才是数据冗余!而且是一种低级冗余,即重复性的冗余。高级冗余不是字段的重复出现,而是字段的派生出现。
〖例4〗:商品中的“单
价、数量、金额”三个字段,“金额”就是由“单价”乘以“数量”派生出来的,它就是冗余,而且是一种高级冗余。冗余的目的是为了提高处理速度。只有低级冗
余才会增加数据的不一致性,因为同一数据,可能从不同时间、地点、角色上多次录入。因此,我们提倡高级冗余(派生性冗余),反对低级冗余(重复性冗
余)。
9. E-R图没有标准答案
信息系统的E-R图没有标准答案,因为它的设计与画法不是惟一的,只要它
覆盖了系统需求的业务范围和功能内容,就是可行的。反之要修改E-R图。尽管它没有惟一的标准答案,并不意味着可以随意设计。好的E-图的标准是:结构清
晰、关联简洁、实体个数适中、属性分配合理、没有低级冗余。
10. 视图技术在数据库设计中很有用
与基本
表、代码表、中间表不同,视图是一种虚表,它依赖数据源的实表而存在。视图是供程序员使用数据库的一个窗口,是基表数据综合的一种形式,
是数据处理的一种方法,是用户数据保密的一种手段。为了进行复杂处理、提高运算速度和节省存储空间, 视图的定义深度一般不得超过三层。
若三层视图仍不够用, 则应在视图上定义临时表, 在临时表上再定义视图。这样反复交迭定义, 视图的深度就不受限制了。
对于某
些与国家政治、经济、技术、军事和安全利益有关的信息系统,视图的作用更加重要。这些系统的基本表完成物理设计之后,立即在基本表上建立第一层视图,这层
视图的个数和结构,与基本表的个数和结构是完全相同。并且规定,所有的程序员,一律只准在视图上操作。只有数据库管理员,带着多个人员共同掌握的“安全钥
匙”,才能直接在基本表上操作。请读者想想:这是为什么?
11. 中间表、报表和临时表
中间表是存放统计数
据的表,它是为数据仓库、输出报表或查询结果而设计的,有时它没有主键与外键(数据仓库除外)。临时表是程序员个人设计的,存放临时记录,为个人所用。基
表和中间表由DBA维护,临时表由程序员自己用程序自动维护。
12. 完整性约束表现在三个方面
域的完整
性:用Check来实现约束,在数据库设计工具中,对字段的取值范围进行定义时,有一个Check按钮,通过它定义字段的值城。
参照完整性:用PK、FK、表级触发器来实现。
用户定义完整性:它是一些业务规则,用存储过程和触发器来实现。
13.
防止数据库设计打补丁的方法是“三少原则”
(1)
一个数据库中表的个数越少越好。只有表的个数少了,才能说明系统的E-R图少而精,去掉了重复的多余的实体,形成了对客观世界的高度抽象,进行了系统的数
据集成,防止了打补丁式的设计;
(2)
一个表中组合主键的字段个数越少越好。因为主键的作用,一是建主键索引,二是做为子表的外键,所以组合主键的字段个数少了,不仅节省了运行时间,而且节省
了索引存储空间;
(3)
一个表中的字段个数越少越好。只有字段的个数少了,才能说明在系统中不存在数据重复,且很少有数据冗余,更重要的是督促读者学会“列变行”,这样就防止了
将子表中的字段拉入到主表中去,在主表中留下许多空余的字段。所谓“列变行”,就是将主表中的一部分内容拉出去,另外单独建一个子表。这个方法很简单,有
的人就是不习惯、不采纳、不执行。
数据库设计的实用原则是:在数据冗余和处理速度之间找到合适的平衡点。“三少”是一个整体概
念,综合观点,不能孤立某一个原则。该原则是相对的,不是绝对的。“三多”原则肯定是错误的。试想:若覆盖系统同样的功能,一百个实体(共一千个属性)
的E-R图,肯定比二百个实体(共二千个属性)的E-R图,要好得多。
提倡“三少”原则,是叫读者学会利用数据库设计技术进行系
统的数据集成。数据集成的步骤是将文件系统集成为应用数据库,将应用数据库集成为主题数据库,将主题数据库集成为全局综合数据库。集成的程度越高,数据共
享性就越强,信息孤岛现象就越少,整个企业信息系统的全局E—R图中实体的个数、主键的个数、属性的个数就会越少。
提倡“三少”
原则的目的,是防止读者利用打补丁技术,不断地对数据库进行增删改,使企业数据库变成了随意设计数据库表的“垃圾堆”,或数据库表的“大杂院”,最后造成
数据库中的基本表、代码表、中间表、临时表杂乱无章,不计其数,导致企事业单位的信息系统无法维护而瘫痪。
“三多”原则任何人都
可以做到,该原则是“打补丁方法”设计数据库的歪理学说。“三少”原则是少而精的原则,它要求有较高的数据库设计技巧与艺术,不是任何人都能做到的,因为
该原则是杜绝用“打补丁方法”设计数据库的理论依据。
14. 提高数据库运行效率的办法
在给定的系统硬件和
系统软件条件下,提高数据库系统的运行效率的办法是:
(1) 在数据库物理设计时,降低范式,增加冗余, 少用触发器,
多用存储过程。
(2)
当计算非常复杂、而且记录条数非常巨大时(例如一千万条),复杂计算要先在数据库外面,以文件系统方式用C++语言计算处理完成之后,最后才入库追加到表
中去。这是电信计费系统设计的经验。
(3)
发现某个表的记录太多,例如超过一千万条,则要对该表进行水平分割。水平分割的做法是,以该表主键PK的某个值为界线,将该表的记录水平分割为两个表。若
发现某个表的字段太多,例如超过八十个,则垂直分割该表,将原来的一个表分解为两个表。
(4)
对数据库管理系统DBMS进行系统优化,即优化各种系统参数,如缓冲区个数。
(5)
在使用面向数据的SQL语言进行程序设计时,尽量采取优化算法。
总之,要提高数据库的运行效率,必须从数据库系统级优化、数据库
设计级优化、程序实现级优化,这三个层次上同时下功夫。
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