数据库设计与ER图制作指南

发布时间: 2024-04-15 06:33:52 阅读量: 117 订阅数: 33
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数据库设计--ER图

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![数据库设计与ER图制作指南](https://img-blog.csdnimg.cn/20191217111617481.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQyNDQ5OTYz,size_16,color_FFFFFF,t_70) # 1. 理解数据库设计概念 数据库设计是构建数据库的重要初步阶段,直接影响整个系统的性能和效率。通过合理设计数据库结构,可以最大程度地提高系统的运行效率和数据的管理效果。在数据库设计中,消除数据冗余是关键原则之一,避免数据存储重复和不一致性。另外,保持数据的一致性和完整性也至关重要,确保数据准确性和可靠性。数据库设计不仅仅是搭建表格和字段,更是通过精心规划数据库结构以满足系统需求和优化性能。因此,深入理解数据库设计的概念和原则,对于建立高效可靠的数据库系统至关重要。在实际应用中,数据库设计也需要考虑到未来的数据扩展和变化,从而确保系统具备良好的可维护性和扩展性。 # 2. 数据库设计流程与方法 在进行数据库设计时,首先需要明确需求,并进行概念设计,随后进行逻辑设计和物理设计,其中每个阶段都有其特定的方法和流程。 ### 2.1 需求分析与概念设计 在数据库设计的早期阶段,需求分析起着至关重要的作用。通过充分了解业务需求和数据特点,可以确保数据库设计满足实际应用的要求。 #### 2.1.1 理解需求分析的作用 需求分析阶段的关键在于梳理业务流程,确定数据存储需求,并识别关键数据实体及其关系,为后续的设计工作提供指导。 #### 2.1.2 ER图在数据库设计中的运用 ER图是一种直观的数据建模工具,能够清晰地表示实体间的联系。通过构建ER图,可以抽象出概念模型,为数据库设计提供可视化的参考。 ### 2.2 逻辑设计与物理设计 逻辑设计和物理设计是数据库设计的核心环节,旨在建立数据的结构和存储方式,以满足数据操作和查询的效率和准确性需求。 #### 2.2.1 数据库范式的应用 数据库范式是数据库设计中的重要理论基础,通过范式化设计可以减少数据冗余,保证数据一致性和完整性。 ```sql -- 示例:创建符合第三范式的数据库表 CREATE TABLE customers ( customer_id INT PRIMARY KEY, customer_name VARCHAR(50), address VARCHAR(100) ); CREATE TABLE orders ( order_id INT PRIMARY KEY, customer_id INT, order_date DATE, FOREIGN KEY (customer_id) REFERENCES customers(customer_id) ); ``` #### 2.2.2 数据库索引的设计策略 数据库索引能够加快数据检索速度,但不当使用索引会影响系统性能。设计索引时需考虑查询频率、字段选择、索引类型等因素。 ```sql -- 示例:创建索引 CREATE INDEX idx_customer_id ON orders(customer_id); ``` #### 2.2.3 数据库表结构的优化技巧 优化数据库表结构包括选择合适的数据类型、使用约束、合理设计表关系等,以提升数据库的性能和可维护性。 ```sql -- 示例:设置外键约束 ALTER TABLE orders ADD CONSTRAINT fk_customer_id FOREIGN KEY (customer_id) REFERENCES customers(customer_id); ``` 通过以上步骤,可以清晰地了解数据库设计流程中的逻辑设计与物理设计部分,包括需求分析、ER图的
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数据库设计及ER图 1.数据库设计流程 数据库作为数据的一个容器,不但对程序的performance有很大的影响,而且对应用程序 的扩展有非常大的影响.所以对应用程序来说,一个具有良好设计的数据库是非常重要的 .那么如何才能设计出性能好,又支持扩展的数据库呢?这是我们大家都要去探索的问题. 现在有很多版本的数据库设计的流程.然而这也只是目前阶段能设计出一个比较好的数据 库的一个途径.更好更优的数据库设计流程是我们追求的目标.但是现在,我们先来了解下 目前阶段标准的数据库设计流程.以助于我们在开发应用程序的时候能用到. 先来看下一张数据设计流程图 上图是数据库设计一个比较标准的流程图.我们就针对这个流程来讲解数据库设计各个阶 段. 需求分析阶段 我们在需求阶段注意两点: 1:考虑到可能的扩充和修改,是设计能易于修改和扩展 2:强调客户参与:目的有几个:更好的理解客户的需求,了解客户的对程序安全性和完整性 的要求,以及用户的处理需求. 概念结构设计阶段 在这个阶段我们要设计出能真实反应客观事物的模型,同时让设计的模型能易于理解,易 于扩展,能方便的向其他数据库转移. 逻辑结构设计 1:作为对象信息的属性,必须具有原子性的.也就是.我们在画ER图的时候,对象间的关系 必须是实体之间的关系,不能是属性和实体的关系. 2:确定数据之间的依赖关系(要极小化出来各个关系,消除冗余),同时要按照数据依赖理 论对关系模型进行检查. 数据库物理设计阶段 数据的存储结构以及配置 数据库实施阶段 定义数据库的结构,数据的装载,以及数据库的试运行. 数据库运行和维护阶段 要注意数据的转储和恢复,数据库的安全性和完整性控制.数据库的性能的监督,分析和改 造以及数据库的重构 2.数据库设计范式 第一范式(1NF):在关系模式R中的每一个具体关系r中,如果每个属性值 都是不可再分的最小数据单位,则称R是第一范式的关系。例:如职工号,姓名,电话号 码组成一个表(一个人可能有一个办公室电话 和一个家里电话号码) 规范成为1NF有三种方法: 一是重复存储职工号和姓名。这样,关键字只能是电话号码。 二是职工号为关键字,电话号码分为单位电话和住宅电话两个属性 三是职工号为关键字,但强制每条记录只能有一个电话号码。 以上三个方法,第一种方法最不可取,按实际情况选取后两种情况。 第二范式(2NF):如果关系模式R(U,F)中的所有非主属性都完全依赖于任意一个候 选关键字,则称关系R 是属于第二范式的。 例:选课关系 SCI(SNO,CNO,GRADE,CREDIT)其中SNO为学号, CNO为课程号,GRADEGE 为成绩,CREDIT 为学分。 由以上条件,关键字为组合关键字(SNO,CNO) 在应用中使用以上关系模式有以下问题: a.数据冗余,假设同一门课由40个学生选修,学分就 重复40次。 b.更新异常,若调整了某课程的学分,相应的元组CREDIT值都要更新,有可能会出现同 一门课学分不同。 c.插入异常,如计划开新课,由于没人选修,没有学号关键字,只能等有人选修才能把 课程和学分存入。 d.删除异常,若学生已经结业,从当前数据库删除选修记录。某些门课程新生尚未选修 ,则此门课程及学分记录无法保存。 原因:非关键字属性CREDIT仅函数依赖于CNO,也就是CREDIT部分依赖组合关键字(SNO ,CNO)而不是完全依赖。 解决方法:分成两个关系模式 SC1(SNO,CNO,GRADE),C2(CNO,CREDIT)。新关系包括两个关系模式,它们之间通 过SC1中的外关键字CNO相联系,需要时再进行自然联接,恢复了原来的关系 第三范式(3NF):如果关系模式R(U,F)中的所有非主属性对任何候选关键字都不存 在传递信赖,则称关系R是属于第三范式的。 例:如S1(SNO,SNAME,DNO,DNAME,LOCATION) 各属性分别代表学号, 姓名,所在系,系名称,系地址。 关键字SNO决定各个属性。由于是单个关键字,没有部分依赖的问题,肯定是2NF。但这 关系肯定有大量的冗余,有关学生所在的几个属性DNO,DNAME,LOCATION将重复存储, 插入,删除和修改时也将产生类似以上例的情况。 原因:关系中存在传递依赖造成的。即SNO -> DNO。 而DNO -> SNO却不存在,DNO -> LOCATION, 因此关键辽 SNO 对 LOCATION 函数决定是通过传递依赖 SNO -> LOCATION 实现的。也就是说,SNO不直接决定非主属性LOCATION。 解决目地:每个关系模式中不能留有传递依赖。 解决方法:分为两个关系 S(SNO,SNAME,DNO),D(DNO,DNAME,LOCATION) 注意:关系S中不能没有外关键字DNO。否则两个关系之
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数据库设计的基本步骤 (1)需求分析阶段:需求收集和分析,得到数据字典和数据流图。 (2)概念结构设计阶段:对用户需求综合、归纳与抽象,形成概念模型,用 E-R 图表示。 (3)逻辑结构设计阶段:将概念结构转换为某个 DBMS 所支持的数据模型。 (4)数据库物理设计阶段:为逻辑数据模型选取一个最适合应用环境的物理结构。 (5)数据库实施阶段:建立数据库,编制与调试应用程序,组织数据入库,程序试运行。 (6)数据库运行和维护阶段:对数据库系统进行评价、调整与修改。 1 数据库设计概述 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。 数据库设计的基本步骤: 需求分析 概念结构设计 逻辑结构设计 物理结构设计 数据库的建立和测试 数据库运行和维护。 数据库各阶段设计描述 2 概念结构设计 在早期的数据库设计,在需求分析阶段后,就直接进行逻辑结构设计。由于此时既要考虑现实世界信息的联系与特征,又要满 足特定的数据库系统的约束要求,因而 对于客观世界的描述受到一定的限制。同时,由于设计时要同时考虑多方面的问题,也使设计 工作变得十分复杂。1976 年 P.P.S.Chen 提出在逻辑结构 设计之前先设计一个概念模型,并提出了数据库设计的实体--联系方法 (Entity--Relationship Approach)。这种方法不包括深的理论,但提供了一个简便、有效的方法,目前成为数据库设计中通用的工具。 有许多商业软件支持 E-R 模型,如 Sybase 公司的 PowerDesigner DataArchitect(最新版本 v9.5.1 for Windows)、微软公司 Microsoft InfoModeler (VisioModeler)等。 图 S-designer DataArchitect 5.1 设计的 E-R 模型 使用 E-R 模型来进行概念模型的设计通常分两步进行, 首先是建立局部概念模型, 然后综合局部概念模型, 成为全局概念模型。 2.1 E-R 模型基本符号 实体的表示:用长方形 联系的表示:用菱形,1:1、1:n (m:1)、(m:n) 属性的表示:用椭圆形 E-R 图具有以下几个特性: 一个联系集合可以定义在两个或两个以上的实体集合上,例如老师--学生--课程的联系集合 S-T-C,就是定义在三个实体上。 一个联系集合也可以定义在一个实体集合上,例如零件下又分有子零件,每个零件又可由 m 个子零件组成,每个子零件又可组 合成 n 个零件。 对于给定的实体集合,可以定义一个以上的联系集合,例如工程项目--工人可以定义两个联系集合,其中一个表示工程项目和 工人的联系,另一个表示工程项目和工人中的工程项目负责人的联系。前者是 n:m 的联系,后者是 1:1 的联系。 实体联系图可以表示一个实体类型对另一个实体类型的存在的依赖性,例如工人这一实体下反映其被抚养者的关系,就是依赖 关系,这种联系用箭头表示,说明抚养者这个实体的存在取决于工人中的相应的那个实体。 2.2 初步 E-R 图设计 在数据分析的基础上,就可以着手设计概念结构。设计初步 E-R 图的步骤: 先设计局部 E-R 图,也称用户视图 综合各局部 E-R 图,形成总的 E-R 图,即用户视图的集成。 在设计初步 E-R 图时,要尽量能充分地把组织中各部门对信息的要求集中起来,而不需要考虑数据的冗余问题。 局部概念模型设计是从用户的观点出发, 设计符合用户需求的概念结构。 局部概念模型设计的就是组织、 分类收集到的数据项, 确定哪些数据项作为实体,哪些数据项作为属性,哪些数据项是同一实体的属性等。确定实体与属性的原则: 能作为属性的尽量作为属性而不要划为实体; 作为属性的数据元素与所描述的实体之间的联系只能是 1:n 的联系; 作为属性的数据项不能再用其他属性加以描述,也不能与其他实体或属性发生联系。 例 1:一个机械制造厂的简单管理系统。首先按工厂技术部门和工厂供应部门设计两个局部 E-R 图。工厂技术部门关心的是产品的性 能参数,及由哪些零件组成,零件的材料和耗用量等;工厂供应部门关心的是产品的价格,使用材料的价格及库存量等。 例 1 图 局部 E-R 图 综合这两个分 E-R 图,得到初步 E-R 图。 例 1 图 初步 E-R 图 初步 E-R 图是现实世界的纯粹表示, 可能存在冗余的数据和实体间冗余的联系。 所谓冗余的数据是指可由基本数据导出的数据, 冗余的联系是指可由基本联系导出的联系。 2.3 基本 E-R 图设计 初步 E-R 图由于存在冗余的信息,会破坏数据库的完整性,给数据库的管理带来麻烦,以至引起数据不一致的错误。因此,必 须消除数据上的冗余和联系上的冗余,消除冗余后

LI_李波

资深数据库专家
北理工计算机硕士,曾在一家全球领先的互联网巨头公司担任数据库工程师,负责设计、优化和维护公司核心数据库系统,在大规模数据处理和数据库系统架构设计方面颇有造诣。
专栏简介
《MySQL Workbench 使用教程》专栏全面介绍了 MySQL Workbench 的各个方面,从简介和安装步骤到高级主题。本专栏内容丰富,涵盖数据库连接、SQL 查询、数据导入导出、数据库设计、表结构修改、索引优化、数据备份和恢复、SQL 脚本调试、存储过程和触发器、数据库性能优化、事务处理、视图创建、外键应用、数据库版本控制、透视表构建、多表关联查询优化、数据类型选择和性能影响分析以及索引失效原因分析和解决等。无论您是 MySQL Workbench 的新手还是经验丰富的用户,本专栏都能为您提供宝贵的见解和实用技巧,帮助您充分利用 MySQL Workbench 的强大功能,高效地管理和操作您的 MySQL 数据库。
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