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, 即一张原始单证对应多个实体, 或多张原始单证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
这就是一张原始单证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 ER 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 ER 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域
参照完整性: 用 PKFK 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 ER 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
上述十四个技巧, 是许多人在大量的数据库分析与设计实践中, 逐步总结出来的对于这些经验的运用, 读者不能生帮硬套, 死记硬背, 而要消化理解, 实事求是, 灵活掌握并逐步做到: 在应用中发展, 在发展中应用
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