系统的数据库设计

A. 在系统设计中，对数据库的设计应考虑哪些设计原则

数据库是整个软件应用的根基，是软件设计的起点，它起着决定性的质变作用，因此我们必须对数据库设计高度重视起来，培养设计良好数据库的习惯，是一个优秀的软件设计师所必须具备的基本素质条件！
那么我们要做到什么程度才是对的呢？下面就说说数据库设计的原则：
1、数据库设计最起码要占用整个项目开发的40%以上的时间
数据库是需求的直观反应和表现，因此设计时必须要切实符合用户的需求，要多次与用户沟通交流来细化需求，将需求中的要求和每一次的变化都要一一体现在数据库的设计当中。如果需求不明确，就要分析不确定的因素，设计表时就要事先预留出可变通的字段，正所谓“有备无患”。
2、数据库设计不仅仅停留于页面demo的表面
页面内容所需要的字段，在数据库设计中只是一部分，还有系统运转、模块交互、中转数据、表之间的联系等等所需要的字段，因此数据库设计绝对不是简单的基本数据存储，还有逻辑数据存储。
3、数据库设计完成后，项目80%的设计开发在你脑海中就已经完成了
每个字段的设计都是有他必要的意义的，你在设计每一个字段的同时，就应该已经想清楚程序中如何去运用这些字段，多张表的联系在程序中是如何体现的。换句话说，你完成数据库设计后，程序中所有的实现思路和实现方式在你的脑海中就已经考虑过了。如果达不到这种程度，那当进入编码阶段后，才发现要运用的技术或实现的方式数据库无法支持，这时再改动数据库就会很麻烦，会造成一系列不可预测的问题。
4、数据库设计时就要考虑到效率和优化问题
一开始就要分析哪些表会存储较多的数据量，对于数据量较大的表的设计往往是粗粒度的，也会冗余一些必要的字段，已达到尽量用最少的表、最弱的表关系去存储海量的数据。并且在设计表时，一般都会对主键建立聚集索引，含有大数据量的表更是要建立索引以提供查询性能。对于含有计算、数据交互、统计这类需求时，还要考虑是否有必要采用存储过程。
5、添加必要的（冗余）字段
像“创建时间”、“修改时间”、“备注”、“操作用户IP”和一些用于其他需求（如统计）的字段等，在每张表中必须都要有，不是说只有系统中用到的数据才会存到数据库中，一些冗余字段是为了便于日后维护、分析、拓展而添加的，这点是非常重要的，比如黑客攻击，篡改了数据，我们便就可以根据修改时间和操作用户IP来查找定位。
6、设计合理的表关联
若多张表之间的关系复杂，建议采用第三张映射表来关联维护两张表之间的关系，以降低表之间的直接耦合度。若多张表涉及到大数据量的问题，表结构尽量简单，关联也要尽可能避免。
7、设计表时不加主外键等约束性关联，系统编码阶段完成后再添加约束性关联
这样做的目的是有利于团队并行开发，减少编码时所遇到的问题，表之间的关系靠程序来控制。编码完成后再加关联并进行测试。不过也有一些公司的做法是干脆就不加表关联。
8、选择合适的主键生成策略

B. 数据库设计是指设计数据库管理系统吗

不是；前者是设计应用，后者是设计软件怎么开发。

数据库设计(Database Design)是指对于一个给定的应用环境，构造最优的数据库模式，建立数据库及其应用系统。

使之能够有效地存储数据，满足各种用户的应用需求（信息要求和处理要求）。在数据库领域内，常常把使用数据库的各类系统统称为数据库应用系统。

数据库管理系统(Database Management System)是一种操纵和管理数据库的大型软件，用于建立、使用和维护数据库，简称DBMS。

它对数据库进行统一的管理和控制，以保证数据库的安全性和完整性。用户通过DBMS访问数据库中的数据，数据库管理员也通过dbms进行数据库的维护工作。

它可使多个应用程序和用户用不同的方法在同时或不同时刻去建立，修改和询问数据库。

大部分DBMS提供数据定义语言DDL（Data Definition Language）和数据操作语言DML（Data Manipulation Language）。

供用户定义数据库的模式结构与权限约束，实现对数据的追加、删除等操作。

(2)系统的数据库设计扩展阅读：

数据库设计是建立数据库及其应用系统的技术，是信息系统开发和建设中的核心技术。

由于数据库应用系统的复杂性，为了支持相关程序运行，数据库设计就变得异常复杂，因此最佳设计不可能一蹴而就。

而只能是一种“反复探寻，逐步求精”的过程，也就是规划和结构化数据库中的数据对象以及这些数据对象之间关系的过程。

需求分析：

调查和分析用户的业务活动和数据的使用情况，弄清所用数据的种类、范围、数量以及它们在业务活动中交流的情况，确定用户对数据库系统的使用要求和各种约束条件等，形成用户需求规约。

需求分析是在用户调查的基础上，通过分析，逐步明确用户对系统的需求，包括数据需求和围绕这些数据的业务处理需求。

在需求分析中，通过自顶向下，逐步分解的方法分析系统，分析的结果采用数据流程图(DFD)进行图形化的描述。

概念设计：

对用户要求描述的现实世界(可能是一个工厂、一个商场或者一个学校等)，通过对其中诸处的分类、聚集和概括，建立抽象的概念数据模型。

这个概念模型应反映现实世界各部门的信息结构、信息流动情况、信息间的互相制约关系以及各部门对信息储存、查询和加工的要求等。

所建立的模型应避开数据库在计算机上的具体实现细节，用一种抽象的形式表示出来。

以扩充的实体—（E-R模型）联系模型方法为例，第一步先明确现实世界各部门所含的各种实体及其属性、实体间的联系以及对信息的制约条件等。

从而给出各部门内所用信息的局部描述(在数据库中称为用户的局部视图)。第二步再将前面得到的多个用户的局部视图集成为一个全局视图，即用户要描述的现实世界的概念数据模型。

数据库管理系统是一种操纵和管理数据库的大型软件，用于建立、使用和维护数据库，简称 DBMS。它对数据库进行统一的管理和控制，以保证数据库的安全性和完整性。

数据库管理系统是一个能够提供数据录入、修改、查询的数据操作软件，具有数据定义、数据操作、数据存储与管理、数据维护、通信等功能，且能够允许多用户使用。

另外，数据库管理系统的发展与计算机技术发展密切相关。而且近年来，计算机网络逐渐成为人们生活的重要组成部分。

为此，若要进一步完善计算机数据库管理系统，技术人员就应当不断创新、改革计算机技术，并不断拓宽计算机数据库管理系统的应用范围，从而真正促进计算机数据库管理系统技术的革新。

技术特点：

（1）采用复杂的数据模型表示数据结构，数据冗余小，易扩充，实现了数据共享。

（2）具有较高的数据和程序独立性，数据库的独立性有物理独立性和逻辑独立性。

（3）数据库系统为用户提供了方便的用户接口。

（4）数据库系统提供4个方面的数据控制功能，分别是并发控制、恢复、完整性和安全性。

数据库中各个应用程序所使用的数据由数据库系统统一规定，按照一定的数据模型组织和建立，由系统统一管理和集中控制。

（5）增加了系统的灵活性。

参考资料来源：网络-数据库设计

网络-数据库管理系统

C. 系统数据库和模型库设计

（一）系统数据库类型

数据库是整个农用地分等信息系统的基础，是系统开发设计要考虑的重中之重。在数据形式上，系统数据库包括两大块：一是空间数据库，二是属性数据库。目前的空间数据技术已从以MapInfo为代表的混合型数据库（空间数据库＋关系型数据库）发展到以ArcInfo的Coverage为代表的拓展型数据库。鉴于农用地分等属性数据量庞大，为减少数据冗余，提高数据检索的速度，本研究采用空间数据和属性数据分开管理的模式，依据关键字段进行绑定，进行科学索引，从而实现空间数据和属性动态链接和高效整合。

1.空间数据库

江苏省农用地分等信息系统空间数据库内容包括以下方面：

（1）土地利用现状图层：全省13个省辖市以1996年土地利用现状图为基础，经变更调绘形成以2000年为基准年的土地利用现状图，以现行的土地分类标准按八大类分类进行信息提取并分层存储，系统分别存储为耕地、林地、水域、未利用地、建设用地等图层。

（2）全省土壤类型图层：以土属为分类单位，比例尺为1:20万。

（3)1996年和2000年全省行政区划图层：在行政区划中精确到乡镇级别，分别提取存储了市名图层、县（区）名图层、乡（镇）名图层、全省行政界线图层、市级行政界线图层、县（区）级行政界线图层、乡（镇）级行政界线图层。

（4）评价单元图层：通过GIS空间叠加功能，利用土地利用现状图、行政区划图和土壤类型图叠加产生的评价单元图层，建立分等评价单元数据库。

2.属性数据库

江苏省农用地分等信息系统属性数据库内容包括以下方面：

（1）土壤属性数据：以全国第二次土壤普查为基础，结合全省土壤监测样点数据，建立土壤质量状况数据库，最小单位为土种，包括pH值、有机质含量、表层土壤质地、耕层厚度、障碍层深度、水土侵蚀程度、盐渍化程度数据。

（2）农田水利环境数据：建立了1996～2000年间各乡镇农田水利环境基础数据库，包括灌溉保证率、排水条件数据。

（3）土地利用现状数据：建立了全省13个省辖市的以1996年土地利用现状图为基础，经变更调绘形成的以2000年为基准年的土地利用现状数据库，区分耕地中的详细用地类型差异，标示水田、旱地、荒草地等纳入本次评价范围的用地内容。

（4）全省地形地貌数据库。

（5）农业区划数据：输入了江苏省农业区划数据，把江苏全省划分为6大区划，以乡镇为最小级别，建立全省乡镇的区划归属数据库。

（6）农业耕作制度数据：建立了全省各市、县、乡镇的农业耕作制度数据库，包括指定作物水稻和小麦的播种空间分布状况数据库。

（7）光温生产潜力数据：建立了全省各市、县指定作物水稻和小麦的光温生产潜力和气候生产潜力数据库。

（8）农业投入－产出数据：全省13个省辖市以乡镇为单位，建立了1996～2000年农业生产投入－产出数据库。

（9）作物产量数据：全省13个省辖市以乡镇为单位，建立了1996～2000年的指定作物水稻和小麦的产量数据库。

（10）土地利用详查分类面积数据：全省13个省辖市以乡镇为单位，建立了2000年土地利用详查分类面积数据库。

从数据格式上分，数据库又可分为：①图件数据库：指空间数据以及绑定在空间数据上的相关属性数据，本次江苏省农用地分等建立了以分等单元为记录的属性数据库，并通过关键字段与空间数据关联；②分类统计数据库：包括全省13个省辖市以乡镇为单位的1996～2000年指定作物产量统计数据和全省13个省辖市以乡镇为单位的2000年土地利用详查分类面积统计数据。

（二）系统数据库管理模式

为减少数据存储冗余，同时提高索引速度，江苏省农用地分等信息系统数据文件采用普遍的目录树形式进行管理，按省－市－县行政体系分别存储相关数据。全省建立13个省辖市分目录，分目录下按照各自所含的县（区）建立子目录。根据目前行政管理体系现状，基础资料大多来源于县级行政单位，因此采用县（区）为基本行政单位较为合理，在保证资料来源的同时，也利于资料的分类归档存储。其相对应的空间图件数据也按精度要求分割到县级行政单位，既能减少系统调用数据的吞吐量，同时也满足了系统的精度需求。空间数据、属性数据、文本数据按照各自所属的行政级别归类存储，同时设立数据文件管理器进行目录文件的索引管理，见图3-86。

图3-86 江苏省农用地分等信息系统数据文件管理模式图

（三）系统数据库结构

数据库的结构设计决定了数据之间的调用及接口关系，清晰的逻辑调用关系和统一的数据接口格式有利于数据的组织、管理、调用。

1.空间数据库

江苏省农用地分等信息系统空间数据库以矢量图件的形式存在，以分图层的方式管理，包括了全省行政界线、土壤类型、按八大类分别提取的土地利用现状、分等单元等图层。其中，分等单元图层作为农用地分等的基础，考虑到图层本身信息量大，可能影响到系统运行效率，因此所在图层的属性表中只保留了ID字段，通过ID字段与外部属性库绑定，实现分等单元与外部属性库一一对应关系。ID字段是本图层的特征代码，表征了单元的唯一性，能体现出单元的图上位置和行政归属。《农用地分等定级规程》（国土资源大调查专用）和《中华人民共和国行政区划代码》（GB/T 2260-1999）为本研究分等单元代码的编码依据；本研究有1996年和2000年两套行政区划工作底图，为此分等单元特征代码共设14位，依次为江苏省代码（2位）－市代码（2位）－2000年县或区代码（2位）－2000年乡镇代码（2位）－1996年县或区代码（2位）－1996年乡镇代码（2位）－分等单元号（2位）。其中，省、市、县（区）的行政代码按国家统一代码，乡镇级代码在县（区）范围内根据划分分等单元的需要依次编码；分等单元编号的原则是不破乡镇界，即单元号是在同一乡镇内部自行编码。示例：32011501210101，指1996年江苏（32）南京（01）市江宁县（21）由于2000年行政调整变更为南京（01）的江宁区（15）。按行政体系分级编码的优点是有利于空间查询和国土资源管理部门根据工作需求按行政级别分类汇总统计数据。

2.属性数据库

江苏省农用地分等信息系统采用关系型数据库来存储数据，优点是结构清晰明了，数据的更新维护方便，通过索引能优化数据库，建立快速的查询浏览（表3-26～表3-30）。

表3-26 行政代码数据结构表

表3-27 土壤属性数据结构表

表3-28 农田水利设施数据结构表

表3.29 指定农作物投入－产出数据结构表

表3-30 农业耕作制度及农业区划表

（四）系统模型库

系统以《农用地分等定级规程》（国土资源大调查专用）中的相关技术方法和计算模型为基础，在模型库中预先内置了分等计算模型。模型库是动态，它允许专家根据情况动态调整计算模型形式及其参数。系统主要模型的数学计算公式如下：

（1）农用地自然质量分值（C_lij）计算公式见式（3-11）。

（2）样点土地利用系数计算公式：

中国耕地质量等级调查与评定（江苏卷）

式中：

K_lj´——样点的第j种指定作物土地利用系数；

Y_j——样点的第j种指定作物实际单产；

Y_j,max——第j种指定作物最大标准粮单产。

（3）等值区土地利用系数计算公式：

中国耕地质量等级调查与评定（江苏卷）

式中：

K_lj——等值区内第j种指定作物土地利用系数；

K_lj´——参与计算的同一等值区内合格样点第j种指定作物土地利用系数；

n——排除异常数据后参与计算的样点的个数。

（4）样点土地经济系数计算公式：

中国耕地质量等级调查与评定（江苏卷）

式中：

K_cj′——样点的第j种指定作物土地经济系数；

Y_j——样点第j种指定作物实际单产；

C_j——样点第j种指定作物实际成本；

A_j——第j种指定作物最高“产量－成本”指数。

（5）等值区土地经济系数计算公式：

中国耕地质量等级调查与评定（江苏卷）

式中：

K_cj——等值区内土地经济系数；

K_cj´——参与计算的同一等值区内合格样点第j种指定作物土地经济系数；

n——排除异常数据后参与计算的样点的个数。

（6）农用地自然质量等指数（R_i）计算公式见式（3-12）和式（3-13）。

（7）农用地利用等指数（Y_i）计算公式见式（3-14）和式（3-15）。

（8）农用地经济等指数（G_i）计算公式见式（3-16）和式（3-17）。

D. 简述数据库应用系统的设计步骤

数据库设计的基本步骤：

1、系统需求分析与设计。

2、概念结构分析与设计。

3、逻辑结构分析与设计。

4、物理结构分析与设计。

5、系统实施。

6、系统维护。

(4)系统的数据库设计扩展阅读：

数据库设计技巧：

1、原始文件与实体的关系

它可以是一对一，一对多，多对多的关系。一般来说，它们是一对一的关系：一个原始文档只对应于一个实体。在特殊情况下，它们可以是一对多或多对一关系，即一个原始文档对应于多个实体，或者多个原始文档对应于一个实体。

这里的实体可以理解为基本表。在对应关系明确后，对输入接口的设计非常有利。

2、主键和外键

一般来说，实体不能既没有主键也没有外键。在E－R图中，叶中的实体可以定义主键或不定义主键（因为它没有子代），但它必须有外键（因为它有父项）。

主键和外键的设计在全局数据库的设计中起着重要的作用。当全球数据库的设计完成后，一位美国数据库设计专家说：“钥匙无处不在，只有钥匙。”。这是他数据库设计的经验，也体现了他对信息系统核心（数据模型）高度抽象的理念。

因为：主键是一个高度抽象的实体。主键和外键的配对表示实体之间的连接。

3、基本表的属性

基本表不同于中间表和临时表，因为它具有以下四个特点：

原子性。基本表中的字段不可分解。

原始主义。基本表中的记录是原始数据（基本数据）的记录。

演绎的。所有输出数据都可以从基本表和代码表中的数据导出。

稳定。基本表的结构比较稳定，表中的记录要长期保存。

在了解基本表的性质之后，在设计数据库时，可以将基本表与中间表和临时表区分开来。

E. 简述数据库设计过程

数据库设计过程分为以下六个阶段：

1、需求分析阶段

准确理解和分析用户需求（包括数据和处理），它是整个设计过程的基础，也是最困难、最耗时的一步。

2、概念结构设计阶段

是整个数据库设计的关键，通过对用户需求的集成、归纳和抽象，形成了一个独立于特定数据库管理系统的概念模型。

3、逻辑结构设计阶段

将概念结构转换为DBMS支持的数据模型，对其进行优化。

4、数据库物理设计阶段

为逻辑数据模型选择最适合应用程序环境的物理结构（包括存储结构和存取方法）。

5、数据库实现阶段

根据逻辑设计和物理设计的结果，使用数据库管理系统提供的数据语言、工具和主机语言，建立数据库，编写调试应用程序，组织数据仓库，并进行试运行。

6、数据库运行维护阶段

数据库应用系统经试运行后可投入正式运行，在数据库系统运行过程中，需要不断地对其进行评估、调整和修改。

注：在设计过程中，将数据库的设计与数据库中数据处理的设计紧密结合起来，在每个阶段同时对这两个方面的要求进行分析、抽象、设计和实现，相互借鉴和补充，从而完善这两个方面的设计。

(5)系统的数据库设计扩展阅读：

数据库设计技术

1、清晰的用户需求：作为计算机软件开发的重要基础，数据库设计直接反映了用户的需求。数据库必须与用户紧密沟通，紧密结合用户需求。在定义了用户开发需求之后，设计人员还需要反映具体的业务关系和流程。

2、注意数据维护：设计面积过大、数据过于复杂是数据库设计中常见的问题，设计人员应注意数据维护。

3、增加命名规范化：命名数据库程序和文件非常重要，不仅要避免重复的名称，还要确保数据处于平衡状态。为了降低检索信息和资源的复杂度和难度，设计人员应了解数据库程序与文件之间的关系，并灵活使用大小写字母命名。

4、充分考虑数据库的优化和效率：考虑到数据库的优化和效率，设计人员需要对不同表的存储数据采用不同的设计方法。在设计中，还应该使用最少的表和最弱的关系来实现海量数据的存储。

5、不断调整数据之间的关系：不断调整和简化数据之间的关系，可以有效减少设计与数据之间的联系，进而为维护数据之间的平衡和提高数据读取效率提供保障。

6、合理使用索引：数据库索引通常分为聚集索引和非聚集索引，这样可以提高数据搜索的效率。

参考资料来源：网络-数据库设计

F. 数据库设计的基本步骤

数据库设计的基本步骤如下：

1、安装并打开Mysql WorkBench软件以后，在软件的左侧边栏有三个选项，分别是对应“连接数据库”、“设计数据库”、“迁移数据库”的功能。这类选择第二项，设计数据库，点击右边的“＋”号，创建models。

G. 管理信息系统的数据库设计包括哪些步骤

按照规范的设计方法，一个完整的数据库设计一般分为以下六个阶段：
⑴需求分析：分析用户的需求，包括数据、功能和性能需求；
⑵概念结构设计：主要采用E-R模型进行设计，包括画E-R图；
⑶逻辑结构设计：通过将E-R图转换成表，实现从E-R模型到关系模型的转换；
⑷数据库物理设计：主要是为所设计的数据库选择合适的存储结构和存取路径；
⑸数据库的实施：包括编程、测试和试运行；
⑹数据库运行与维护：系统的运行与数据库的日常维护。

H. 数据库设计主要包括哪几部分，分别包括哪些内容

数据库设计主要包括需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计、物理结构设计、数据库的实施和数据库的运行和维护，具体内容如下：

1、需求分析

内容：调查和分析用户的业务活动和数据的使用情况，弄清所用数据的种类、范围、数量以及它们在业务活动中交流的情况，确定用户对数据库系统的使用要求和各种约束条件等，形成用户需求规约。

2、概念设计

内容：对用户要求描述的现实世界，通过对其中诸处的分类、聚集和概括，建立抽象的概念数据模型。这个概念模型应反映现实世界各部门的信息结构、信息流动情况、信息间的互相制约关系以及各部门对信息储存、查询和加工的要求等。

3、逻辑设计

内容：主要工作是将现实世界的概念数据模型设计成数据库的一种逻辑模式，即适应于某种特定数据库管理系统所支持的逻辑数据模式。与此同时，可能还需为各种数据处理应用领域产生相应的逻辑子模式。这一步设计的结果就是所谓“逻辑数据库”。

4、物理设计

内容：根据特定数据库管理系统所提供的多种存储结构和存取方法等依赖于具体计算机结构的各项物理设计措施，对具体的应用任务选定最合适的物理存储结构(包括文件类型、索引结构和数据的存放次序与位逻辑等)、存取方法和存取路径等。

5、验证设计

内容：收集数据并具体建立一个数据库，运行一些典型的应用任务来验证数据库设计的正确性和合理性。一般，一个大型数据库的设计过程往往需要经过多次循环反复。当设计的某步发现问题时，可能就需要返回到前面去进行修改。

6、运行与维护设计

内容：在数据库系统正式投入运行的过程中，必须不断地对其进行调整与修改。除了关系型数据库已有一套较完整的数据范式理论可用来部分地指导数据库设计之外，尚缺乏一套完善的数据库设计理论、方法和工具，以实现数据库设计的自动化或交互式的半自动化设计。

(8)系统的数据库设计扩展阅读：

重要性

1、有利于资源节约

对计算机软件数据库设计加以重视不仅可减少软件后期的维修，达到节约人力与物力的目的，同时还有利于软件功能的高效发挥。

2、有利于软件运行速度的提高

高水平的数据库设计可满足不同计算机软件系统对于运行速度的需求，而且还可充分发挥并实现系统功能。计算机软件性能提高后，系统发出的运行指令在为用户提供信息时也将更加快速有效，软件运行速度自然得以提高。

3、有利于软件故障的减少

加强数据库设计可有效减少软件故障的发生几率，推动计算机软件功能的实现。

I. 数据库如何设计

数据库设计的基本步骤

按照规范设计的方法，考虑数据库及其应用系统开发全过程，将数据库设计分为以下6个阶段

1.需求分析

2.概念结构设计

3.逻辑结构设计

4.物理结构设计

5.数据库实施

6.数据库的运行和维护

数据库设计通常分为6个阶段1分析用户的需求，包括数据、功能和性能需求；2概念结构设计：主要采用E-R模型进行设计，包括画E-R图；3逻辑结构设计：通过将转换成表，实现从E-R模型到关系模型的转换；4：主要是为所设计的数据库选择合适的和存取路径；5数据库的实施：包括编程、测试和试运行；6数据库运行与维护：系统的运行与数据库的日常维护。）,主要讨论其中的第3个阶段,即逻辑设计。

在数据库设计过程中，需求分析和概念设计可以独立于任何数据库管理系统进行，逻辑设计和物理设计与选用的DAMS密切相关。

1.需求分析阶段（常用自顶向下）

进行数据库设计首先必须准确了解和分析用户需求（包括数据与处理）。需求分析是整个设计过程的基础，也是最困难，最耗时的一步。需求分析是否做得充分和准确，决定了在其上构建数据库大厦的速度与质量。需求分析做的不好，会导致整个数据库设计返工重做。

需求分析的任务，是通过详细调查现实世界要处理的对象，充分了解原系统工作概况，明确用户的各种需求，然后在此基础上确定新的系统功能，新系统还得充分考虑今后可能的扩充与改变，不仅仅能够按当前应用需求来设计。

调查的重点是，数据与处理。达到信息要求，处理要求，安全性和完整性要求。

分析方法常用SA(Structured Analysis) 结构化分析方法，SA方法从最上层的系统组织结构入手，采用自顶向下，逐层分解的方式分析系统。

数据流图表达了数据和处理过程的关系，在SA方法中，处理过程的处理逻辑常常借助判定表或判定树来描述。在处理功能逐步分解的同事，系统中的数据也逐级分解，形成若干层次的数据流图。系统中的数据则借助数据字典（data dictionary，DD）来描述。数据字典是系统中各类数据描述的集合，数据字典通常包括数据项，数据结构，数据流，数据存储，和处理过程5个阶段。

2.概念结构设计阶段（常用自底向上）

概念结构设计是整个数据库设计的关键，它通过对用户需求进行综合，归纳与抽象，形成了一个独立于具体DBMS的概念模型。

设计概念结构通常有四类方法：

• 自顶向下。即首先定义全局概念结构的框架，再逐步细化。

• 自底向上。即首先定义各局部应用的概念结构，然后再将他们集成起来，得到全局概念结构。

• 逐步扩张。首先定义最重要的核心概念结构，然后向外扩张，以滚雪球的方式逐步生成其他的概念结构，直至总体概念结构。

• 混合策略。即自顶向下和自底向上相结合。

3.逻辑结构设计阶段（E-R图）

逻辑结构设计是将概念结构转换为某个DBMS所支持的数据模型，并将进行优化。

在这阶段，E-R图显得异常重要。大家要学会各个实体定义的属性来画出总体的E-R图。

各分E-R图之间的冲突主要有三类：属性冲突，命名冲突，和结构冲突。

E-R图向关系模型的转换，要解决的问题是如何将实体性和实体间的联系转换为关系模式，如何确定这些关系模式的属性和码。

4.物理设计阶段

物理设计是为逻辑数据结构模型选取一个最适合应用环境的物理结构（包括存储结构和存取方法）。

首先要对运行的事务详细分析，获得选择物理数据库设计所需要的参数，其次，要充分了解所用的RDBMS的内部特征，特别是系统提供的存取方法和存储结构。

常用的存取方法有三类：1.索引方法，目前主要是B+树索引方法。2.聚簇方法（Clustering）方法。3.是HASH方法。

5.数据库实施阶段

数据库实施阶段，设计人员运营DBMS提供的数据库语言（如sql）及其宿主语言，根据逻辑设计和物理设计的结果建立数据库，编制和调试应用程序，组织数据入库，并进行试运行。

6.数据库运行和维护阶段

数据库应用系统经过试运行后，即可投入正式运行，在数据库系统运行过程中必须不断地对其进行评价，调整，修改。

数据库设计5步骤
Five Steps to design the Database

1.确定entities及relationships

a)明确宏观行为。数据库是用来做什么的？比如，管理雇员的信息。

b)确定entities。对于一系列的行为，确定所管理信息所涉及到的主题范围。这将变成table。比如，雇用员工，指定具体部门，确定技能等级。

c)确定relationships。分析行为，确定tables之间有何种关系。比如，部门与雇员之间存在一种关系。给这种关系命名。

d)细化行为。从宏观行为开始，现在仔细检查这些行为，看有哪些行为能转为微观行为。比如，管理雇员的信息可细化为：

· 增加新员工

· 修改存在员工信息

· 删除调走的员工

e)确定业务规则。分析业务规则，确定你要采取哪种。比如，可能有这样一种规则，一个部门有且只能有一个部门领导。这些规则将被设计到数据库的结构中。

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范例：
ACME是一个小公司，在5个地方都设有办事处。当前，有75名员工。公司准备快速扩大规模，划分了9个部门，每个部门都有其领导。
为有助于寻求新的员工，人事部门规划了68种技能，为将来人事管理作好准备。员工被招进时，每一种技能的专业等级都被确定。


定义宏观行为
一些ACME公司的宏观行为包括：
● 招聘员工
● 解雇员工
● 管理员工个人信息
● 管理公司所需的技能信息
● 管理哪位员工有哪些技能
● 管理部门信息
● 管理办事处信息
确定entities及relationships
我们可以确定要存放信息的主题领域(表)及其关系，并创建一个基于宏观行为及描述的图表。
我们用方框来代表table，用菱形代表relationship。我们可以确定哪些relationship是一对多，一对一，及多对多。
这是一个E-R草图，以后会细化。



细化宏观行为
以下微观行为基于上面宏观行为而形成：
● 增加或删除一个员工
● 增加或删除一个办事处
● 列出一个部门中的所有员工
● 增加一项技能
● 增加一个员工的一项技能
● 确定一个员工的技能
● 确定一个员工每项技能的等级
● 确定所有拥有相同等级的某项技能的员工
● 修改员工的技能等级

这些微观行为可用来确定需要哪些table或relationship。

确定业务规则
业务规则常用于确定一对多，一对一，及多对多关系。
相关的业务规则可能有：
● 现在有5个办事处；最多允许扩展到10个。
● 员工可以改变部门或办事处
● 每个部门有一个部门领导
● 每个办事处至多有3个电话号码
● 每个电话号码有一个或多个扩展
● 员工被招进时，每一种技能的专业等级都被确定。
● 每位员工拥有3到20个技能
● 某位员工可能被安排在一个办事处，也可能不安排办事处。

2.确定所需数据

要确定所需数据：

a)确定支持数据

b)列出所要跟踪的所有数据。描述table(主题)的数据回答这些问题：谁，什么，哪里，何时，以及为什么

c)为每个table建立数据

d)列出每个table目前看起来合适的可用数据

e)为每个relationship设置数据

f)如果有，为每个relationship列出适用的数据

确定支持数据

你所确定的支持数据将会成为table中的字段名。比如，下列数据将适用于表Employee，表Skill，表Expert In。

Employee

Skill

Expert In

ID

ID

Level

Last Name

Name

Date acquired

First Name

Description

Department

Office

Address


如果将这些数据画成图表，就像：



• 需要注意：


• ● 在确定支持数据时，请一定要参考你之前所确定的宏观行为，以清楚如何利用这些数据。


• ● 比如，如果你知道你需要所有员工的按姓氏排序的列表，确保你将支持数据分解为名字与姓氏，这比简单地提供一个名字会更好。


• ● 你所选择的名称最好保持一致性。这将更易于维护数据库，也更易于阅读所输出的报表。


• ● 比如，如果你在某些地方用了一个缩写名称Emp_status，你就不应该在另外一个地方使用全名(Empolyee_ID)。相反，这些名称应当是Emp_status及Emp_id。


• ● 数据是否与正确的table相对应无关紧要，你可以根据自己的喜好来定。在下节中，你会通过测试对此作出判断。

3.标准化数据

标准化是你用以消除数据冗余及确保数据与正确的table或relationship相关联的一系列测试。共有5个测试。本节中，我们将讨论经常使用的3个。
关于标准化测试的更多信息，请参考有关数据库设计的书籍。

标准化格式
标准化格式是标准化数据的常用测试方式。你的数据通过第一遍测试后，就被认为是达到第一标准化格式；通过第二遍测试，达到第二标准化格式；通过第三遍测试，达到第三标准化格式。

如何标准格式：
1． 列出数据
2． 为每个表确定至少一个键。每个表必须有一个主键。
3． 确定relationships的键。relationships的键是连接两个表的键。
4． 检查支持数据列表中的计算数据。计算数据通常不保存在数据库中。
5． 将数据放在第一遍的标准化格式中：
6． 从tables及relationships除去重复的数据。
7． 以你所除去数据创建一个或更多的tables及relationships。
8． 将数据放在第二遍的标准化格式中：
9． 用多于一个以上的键确定tables及relationships。
10． 除去只依赖于键一部分的数据。
11． 以你所除去数据创建一个或更多的tables及relationships。
12． 将数据放在第三遍的标准化格式中：
13． 除去那些依赖于tables或relationships中其他数据，并且不是键的数据。
14． 以你所除去数据创建一个或更多的tables及relationships。

数据与键
在你开始标准化（测试数据）前，简单地列出数据，并为每张表确定一个唯一的主键。这个键可以由一个字段或几个字段（连锁键）组成。

主键是一张表中唯一区分各行的一组字段。Employee表的主键是Employee ID字段。Works In relationship中的主键包括Office Code及Employee ID字段。给数据库中每一relationship给出一个键，从其所连接的每一个table中抽取其键产生。

RelationShip

Key

Office

*Office code

Office address

Phone number

Works in

*Office code

*Employee ID

Department

*Department ID

Department name

Heads

*Department ID

*Employee ID

Assoc with

*Department ID

*EmployeeID

Skill

*Skill ID

Skill name

Skill description

Expert In

*Skill ID

*Employee ID

Skill level

Date acquired

Employee

*Employee ID

Last Name

First Name

Social security number

Employee street

Employee city

Employee state

Employee phone

Date of birth


将数据放在第一遍的标准化格式中
● 除去重复的组
● 要测试第一遍标准化格式，除去重复的组，并将它们放进他们各自的一张表中。
● 在下面的例子中，Phone Number可以重复。（一个工作人员可以有多于一个的电话号码。）将重复的组除去，创建一个名为Telephone的新表。在Telephone与Office创建一个名为Associated With的relationship。

将数据放在第二遍的标准化格式中
● 除去那些不依赖于整个键的数据。
● 只看那些有一个以上键的tables及relationships。要测试第二遍标准化格式，除去那些不依赖于整个键的任何数据（组成键的所有字段）。
● 在此例中，原Employee表有一个由两个字段组成的键。一些数据不依赖于整个键；例如，department name只依赖于其中一个键（Department ID）。因此，Department ID，其他Employee数据并不依赖于它，应移至一个名为Department的新表中，并为Employee及Department建立一个名为Assigned To的relationship。


将数据放在第三遍的标准化格式中
● 除去那些不直接依赖于键的数据。
● 要测试第三遍标准化格式，除去那些不是直接依赖于键，而是依赖于其他数据的数据。
● 在此例中，原Employee表有依赖于其键（Employee ID）的数据。然而，office location及office phone依赖于其他字段，即Office Code。它们不直接依赖于Employee ID键。将这组数据，包括Office Code，移至一个名为Office的新表中，并为Employee及Office建立一个名为Works In的relationship。

4.考量关系

当你完成标准化进程后，你的设计已经差不多完成了。你所需要做的，就是考量关系。

考量带有数据的关系
你的一些relationship可能集含有数据。这经常发生在多对多的关系中。

遇到这种情况，将relationship转化为一个table。relationship的键依旧成为table中的键。

考量没有数据的关系
要实现没有数据的关系，你需要定义外部键。外部键是含有另外一个表中主键的一个或多个字段。外部键使你能同时连接多表数据。

有一些基本原则能帮助你决定将这些键放在哪里：

一对多在一对多关系中，“一”中的主键放在“多”中。此例中，外部键放在Employee表中。

一对一在一对一关系中，外部键可以放进任一表中。如果必须要放在某一边，而不能放在另一边，应该放在必须的一边。此例中，外部键（Head ID）在Department表中，因为这是必需的。

多对多在多对多关系中，用两个外部键来创建一个新表。已存的旧表通过这个新表来发生联系。

5.检验设计

在你完成设计之前，你需要确保它满足你的需要。检查你在一开始时所定义的行为，确认你可以获取行为所需要的所有数据：
● 你能找到一个路径来等到你所需要的所有信息吗？
● 设计是否满足了你的需要？
● 所有需要的数据都可用吗？
如果你对以上的问题都回答是，你已经差不多完成设计了。

最终设计
最终设计看起来就像这样：

设计数据库的表属性
数据库设计需要确定有什么表，每张表有什么字段。此节讨论如何指定各字段的属性。

对于每一字段，你必须决定字段名，数据类型及大小，是否允许NULL值，以及你是否希望数据库限制字段中所允许的值。

选择字段名
字段名可以是字母、数字或符号的任意组合。然而，如果字段名包括了字母、数字或下划线、或并不以字母打头，或者它是个关键字（详见关键字表），那么当使用字段名称时，必须用双引号括起来。

为字段选择数据类型
SQL Anywhere支持的数据类型包括：
整数（int, integer, smallint）
小数（decimal, numeric）
浮点数（float, double）
字符型（char, varchar, long varchar）
二进制数据类型（binary, long binary）
日期/时间类型（date, time, timestamp）
用户自定义类型

关于数据类型的内容，请参见“SQL Anywhere数据类型”一节。字段的数据类型影响字段的最大尺寸。例如，如果你指定SMALLINT，此字段可以容纳32,767的整数。INTEGER可以容纳2,147,483,647的整数。对CHAR来讲，字段的最大值必须指定。

长二进制的数据类型可用来在数据库中保存例如图像(如位图)或者文字编辑文档。这些类型的信息通常被称为二进制大型对象，或者BLOBS。

关于每一数据类型的完整描述，见“SQL Anywhere数据类型”。

J. 数据库的系统设计包括哪些内容

数据库设计包括六个主要步骤： 1、需求分析：了解用户的数据需求、处理需求、安全性及完整性要求； 2、概念设计：通过数据抽象，设计系统概念模型，一般为E-R模型； 3、逻辑结构设计：设计系统的模式和外模式，对于关系模型主要是基本表和视图； 4、物理结构设计：设计数据的存储结构和存取方法，如索引的设计； 5、系统实施：组织数据入库、编制应用程序、试运行； 6、运行维护：系统投入运行，长期的维护工作。