"工学数据库系统概论：数据库设计及其方法概述"

数据库设计是针对特定应用领域构建最优数据库模式的过程，旨在有效存储数据并满足用户的应用需求和数据操作需求，同时支持应用系统的开发和运行。关键在于构建合理的数据模型，该模型要能准确反映现实世界的信息和信息之间的关系，能满足使用者对数据的需求和操作特点，并能方便地在选定的数据库管理系统（DBMS）下实现。 数据库设计与硬件、软件和文档密切相关，需要紧密结合数据结构设计和处理设计。它可以使用手工试凑方法、规范化设计方法和自动数据库设计工具等多种方法。手工试凑方法根据数据需求和数据处理需求进行设计，但在现在数据规模大、数据关系复杂、用户数量众多、使用要求多样的情况下，仅凭经验进行设计变得困难。直接设计将数据的逻辑结构、物理结构和处理要求综合考虑，很难对数据库模式进行评价和优化，并且一旦用户需求发生变化，数据库结构难以跟随变化。此外，数据库设计与具体的DBMS密切结合，需要针对特定DBMS进行设计。 要进行数据库设计，首先需要明确数据要求和数据处理要求。数据要求包括数据的内容、格式、粒度、准确度等，而数据处理要求包括对数据的增、删、改、查等操作。然后，可以通过规范化设计方法来优化设计。规范化设计方法通过分析数据依赖关系和冗余数据，将数据库模式分解为多个关系模式，以消除重复和不一致性，从而提高数据的一致性和完整性。 此外，自动数据库设计工具可以帮助设计者进行数据库设计。这些工具通常基于某种规范化设计方法和先验知识，能够自动生成数据库模式和相应的代码，提高设计的效率和准确性。 在进行数据库设计时，还需要考虑数据的安全性、性能优化、扩展性等方面。数据安全性包括数据的保密性、完整性和可用性，需要采取合适的安全措施，如访问控制、加密和备份恢复等。性能优化包括对查询和事务等操作的优化，可以通过索引、分区和缓存等技术来提高查询效率和响应时间。扩展性方面则考虑数据库的容量和性能需要随着数据增长而增加，可以采用水平扩展和垂直扩展等技术实现。 综上所述，数据库设计是一个复杂而关键的过程，需要结合数据需求、数据处理需求和特定的DBMS进行设计。合理的数据库设计能够有效存储和管理数据，满足用户的应用需求，提高系统的性能和安全性，并具备良好的扩展性。通过规范化设计方法和自动数据库设计工具等手段，能够提高设计的效率和准确性。