数据库设计－－ER图

数据库设计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。 1 数据库设计的基本步骤： 2 概念结构设计 2.1 E-R模型基本符号 2.2 初步E-R图设计 2.3 基本E-R图设计 3 逻辑结构设计 3.1 E-R图向关系模型的转换 3.2 模型评价：功能评价，性能评价 3.3 模型优化：减少连接运算，垂直和水平分割，使用快照，减少数据占用空间 4 物理结构设计 5 数据库的建立和测试 6 数据库的运行和维护 7 数据库保护 ### 数据库设计——ER图详解 #### 一、数据库设计概述 数据库设计是一个系统化的过程，旨在构建一个高效且能够满足特定应用环境需求的数据库。它不仅涉及数据的有效存储，还包括确保数据的安全性和完整性。数据库设计的目标是创建一个既能满足当前需求又能适应未来变化的数据模型。 #### 二、数据库设计的基本步骤 1. **需求分析阶段**：在这个阶段，需要通过访谈、问卷调查等方式收集并分析用户的需求，以了解他们希望从数据库中获取什么样的信息以及如何使用这些信息。需求分析的结果通常表现为数据字典和数据流图，它们是后续设计工作的基础。 2. **概念结构设计阶段**：基于需求分析的结果，设计师需要创建一个概念模型来描述实体、属性和实体之间的关系。这个阶段常用的方法是实体-关系模型（Entity-Relationship Model，简称ER模型）。ER模型使用图形化的表示方式来展示数据模型，其中包括实体（用矩形表示）、属性（用椭圆形表示）和关系（用菱形表示）。 3. **逻辑结构设计阶段**：在完成了概念模型之后，需要将其转换为特定数据库管理系统（DBMS）支持的数据模型。例如，如果使用的是关系型数据库，则需要将ER模型转换为关系模型。这一过程涉及到选择合适的数据类型、定义主键和外键等。 4. **物理结构设计阶段**：这一阶段的任务是为逻辑数据模型选择一个最适合应用环境的物理结构。这包括决定数据存储的方式（如索引、分区等），以及优化查询性能。 5. **数据库的建立和测试阶段**：在这个阶段，设计师将根据前面的设计建立实际的数据库，并编写应用程序来验证数据库的功能是否满足需求。 6. **数据库运行和维护阶段**：一旦数据库投入使用，就需要对其进行持续的监控和维护，以确保其性能和安全性。这包括定期备份数据、监控性能瓶颈、更新数据模式等。 #### 三、概念结构设计 ##### 1. ER模型基本符号 - **实体**：用长方形表示，代表现实世界中的对象或者概念。 - **属性**：用椭圆形表示，描述实体的特征。 - **联系**：用菱形表示，显示实体之间的关联。联系可以是一对一（1:1）、一对多（1:n）或多对多（m:n）的关系。 ##### 2. 初步E-R图设计 初步E-R图设计主要包括以下步骤： - 首先根据不同的业务需求设计局部E-R图，这些图反映了各个部门对信息的不同需求。 - 然后将局部E-R图合并成一个整体的E-R图，即全局概念模型。 在设计过程中，需要注意避免冗余数据和实体间的冗余联系。冗余数据指的是可以通过其他基本数据推导出来的数据；冗余联系则是指可以从基本联系中推导出的关系。 ##### 3. 基本E-R图设计 基本E-R图是在初步E-R图的基础上进一步优化得到的。它消除了冗余数据和联系，从而提高了数据的一致性和完整性。在基本E-R图中，每个实体只出现一次，而且所有实体之间的联系都是直接且唯一的。 #### 四、逻辑结构设计 在逻辑结构设计阶段，主要任务是将概念模型转换为具体的数据库模型。这一过程包括： - 将ER图中的实体转换为表。 - 将实体的属性转换为表中的列。 - 定义主键和外键以实现实体间的联系。 #### 五、物理结构设计 物理结构设计主要关注数据在物理存储介质上的布局。这包括： - 数据文件的组织方式（如B树、哈希索引等）。 - 存储空间的分配策略。 - 数据访问路径的选择。 #### 六、数据库的建立和测试 在这个阶段，数据库设计人员将根据逻辑和物理设计建立数据库，并进行必要的测试以确保其正确性和性能。测试可能包括功能测试、性能测试和安全测试等。 #### 七、数据库运行和维护 数据库的运行和维护是一项长期的任务，包括但不限于： - 监控数据库性能。 - 定期备份数据以防止数据丢失。 - 对数据库进行调优以提高性能。 - 应对安全威胁和数据泄露的风险。 #### 结论 数据库设计是一个复杂但至关重要的过程，它确保了数据的有效管理和利用。通过遵循上述的基本步骤和技术，可以构建出既满足当前需求又具备良好扩展性的数据库系统。