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2016最數據庫設計技巧
本文介紹了數據庫設計中的14個(gè)技巧，是許多人在大量的數據庫分析與設計實(shí)踐中，逐步總結出來(lái)的。對于這些經(jīng)驗的運用，讀者要消化理解，實(shí)事求是，靈活掌握。跟yjbys小編一起來(lái)看看這些技巧吧!
1. 原始單據與實(shí)體之間的關(guān)系
可以是一對一、一對多、多對多的關(guān)系。在一般情況下，它們是一對一的關(guān)系：即一張原始單據對應且只對應一個(gè)實(shí)體。在特殊情況下，它們可能是一對多或多對一的關(guān)系，即一張原始單證對應多個(gè)實(shí)體，或多張原始單證對應一個(gè)實(shí)體。這里的實(shí)體可以理解為基本表。明確這種對應關(guān)系后，對我們設計錄入界面大有好處。
〖例1〗：一份員工履歷資料，在人力資源信息系統中，就對應三個(gè)基本表：?jiǎn)T工基本情況表、社會(huì )關(guān)系表、工作簡(jiǎn)歷表。這就是“一張原始單證對應多個(gè)實(shí)體”的典型例子。
2. 主鍵與外鍵
一般而言，一個(gè)實(shí)體不能既無(wú)主鍵又無(wú)外鍵。在E?R 圖中, 處于葉子部位的實(shí)體, 可以定義主鍵，也可以不定義主鍵(因為它無(wú)子孫), 但必須要有外鍵(因為它有父親)。
主鍵與外鍵的設計，在全局數據庫的設計中，占有重要地位。當全局數據庫的設計完成以后，有個(gè)美國數據庫設計專(zhuān)家說(shuō)：“鍵，到處都是鍵，除了鍵之外，什么也沒(méi)有”，這就是他的數據庫設計經(jīng)驗之談，也反映了他對信息系統核心(數據模型)的高度抽象思想。因為：主鍵是實(shí)體的高度抽象，主鍵與外鍵的配對，表示實(shí)體之間的連接。
3. 基本表的性質(zhì)
基本表與中間表、臨時(shí)表不同，因為它具有如下四個(gè)特性：
(1) 原子性�；颈碇械淖侄问遣豢稍俜纸獾�。
(2) 原始性�；颈碇械挠涗浭窃紨祿�(基礎數據)的記錄。
(3) 演繹性。由基本表與代碼表中的數據，可以派生出所有的輸出數據。
(4) 穩定性�；颈淼慕Y構是相對穩定的，表中的記錄是要長(cháng)期保存的。
理解基本表的性質(zhì)后，在設計數據庫時(shí)，就能將基本表與中間表、臨時(shí)表區分開(kāi)來(lái)。
4. 范式標準
基本表及其字段之間的關(guān)系, 應盡量滿(mǎn)足第三范式。但是，滿(mǎn)足第三范式的數據庫設計，往往不是最好的設計。為了提高數據庫的運行效率，常常需要降低范式標準：適當增加冗余，達到以空間換時(shí)間的目的。
〖例2〗：有一張存放商品的基本表，如表1所示。“金額”這個(gè)字段的存在，表明該表的設計不滿(mǎn)足第三范式，因為“金額”可以由“單價(jià)”乘以“數量”得到，說(shuō)明“金額”是冗余字段。但是，增加“金額”這個(gè)冗余字段，可以提高查詢(xún)統計的速度，這就是以空間換時(shí)間的作法。
在Rose 2002中，規定列有兩種類(lèi)型：數據列和計算列。“金額”這樣的列被稱(chēng)為“計算列”，而“單價(jià)”和“數量”這樣的列被稱(chēng)為“數據列”。
表1 商品表的表結構
商品名稱(chēng) 商品型號 單價(jià) 數量 金額
電視機 29? 2,500 40 100,000
5. 通俗地理解三個(gè)范式
通俗地理解三個(gè)范式，對于數據庫設計大有好處。在數據庫設計中，為了更好地應用三個(gè)范式，就必須通俗地理解三個(gè)范式(通俗地理解是夠用的理解，并不是最科學(xué)最準確的理解)：
第一范式：1NF是對屬性的原子性約束，要求屬性具有原子性，不可再分解;
第二范式：2NF是對記錄的惟一性約束，要求記錄有惟一標識，即實(shí)體的惟一性;
第三范式：3NF是對字段冗余性的約束，即任何字段不能由其他字段派生出來(lái)，它要求字段沒(méi)有冗余.
沒(méi)有冗余的數據庫設計可以做到。但是，沒(méi)有冗余的數據庫未必是最好的數據庫，有時(shí)為了提高運行效率，就必須降低范式標準，適當保留冗余數據。具體做法是：在概念數據模型設計時(shí)遵守第三范式，降低范式標準的工作放到物理數據模型設計時(shí)考慮。降低范式就是增加字段，允許冗余。
6. 要善于識別與正確處理多對多的關(guān)系
若兩個(gè)實(shí)體之間存在多對多的關(guān)系，則應消除這種關(guān)系。消除的辦法是，在兩者之間增加第三個(gè)實(shí)體。這樣，原來(lái)一個(gè)多對多的關(guān)系，現在變?yōu)閮蓚�(gè)一對多的關(guān)系。要將原來(lái)兩個(gè)實(shí)體的屬性合理地分配到三個(gè)實(shí)體中去。這里的第三個(gè)實(shí)體，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)較復雜的關(guān)系，它對應一張基本表。一般來(lái)講，數據庫設計工具不能識別多對多的關(guān)系，但能處理多對多的關(guān)系。
〖例3〗：在“圖書(shū)館信息系統”中，“圖書(shū)”是一個(gè)實(shí)體，“讀者”也是一個(gè)實(shí)體。這兩個(gè)實(shí)體之間的關(guān)系，是一個(gè)典型的多對多關(guān)系：一本圖書(shū)在不同時(shí)間可以被多個(gè)讀者借閱，一個(gè)讀者又可以借多本圖書(shū)。為此，要在二者之間增加第三個(gè)實(shí)體，該實(shí)體取名為“借還書(shū)”，它的屬性為：借還時(shí)間、借還標志(0表示借書(shū)，1表示還書(shū))，另外，它還應該有兩個(gè)外鍵(“圖書(shū)”的主鍵，“讀者”的主鍵)，使它能與“圖書(shū)”和“讀者”連接。
7. 主鍵PK的取值方法
PK是供程序員使用的表間連接工具，可以是一無(wú)物理意義的數字串, 由程序自動(dòng)加1來(lái)實(shí)現。也可以是有物理意義的字段名或字段名的組合。不過(guò)前者比后者好。當PK是字段名的組合時(shí)，建議字段的個(gè)數不要太多，多了不但索引占用空間大，而且速度也慢。
8. 正確認識數據冗余
主鍵與外鍵在多表中的重復出現, 不屬于數據冗余，這個(gè)概念必須清楚，事實(shí)上有許多人還不清楚。非鍵字段的重復出現, 才是數據冗余!而且是一種低級冗余，即重復性的冗余。高級冗余不是字段的重復出現，而是字段的派生出現。
〖例4〗：商品中的“單價(jià)、數量、金額”三個(gè)字段，“金額”就是由“單價(jià)”乘以“數量”派生出來(lái)的，它就是冗余，而且是一種高級冗余。冗余的目的是為了提高處理速度。只有低級冗余才會(huì )增加數據的不一致性，因為同一數據，可能從不同時(shí)間、地點(diǎn)、角色上多次錄入。因此，我們提倡高級冗余(派生性冗余)，反對低級冗余(重復性冗余)。
9. E--R圖沒(méi)有標準答案
信息系統的E--R圖沒(méi)有標準答案，因為它的設計與畫(huà)法不是惟一的，只要它覆蓋了系統需求的業(yè)務(wù)范圍和功能內容，就是可行的。反之要修改E--R圖。盡管它沒(méi)有惟一的標準答案，并不意味著(zhù)可以隨意設計。好的E?R圖的標準是：結構清晰、關(guān)聯(lián)簡(jiǎn)潔、實(shí)體個(gè)數適中、屬性分配合理、沒(méi)有低級冗余。
10. 視圖技術(shù)在數據庫設計中很有用
與基本表、代碼表、中間表不同，視圖是一種虛表，它依賴(lài)數據源的實(shí)表而存在。視圖是供程序員使用數據庫的一個(gè)窗口，是基表數據綜合的一種形式, 是數據處理的一種方法，是用戶(hù)數據保密的一種手段。為了進(jìn)行復雜處理、提高運算速度和節省存儲空間, 視圖的定義深度一般不得超過(guò)三層。 若三層視圖仍不夠用, 則應在視圖上定義臨時(shí)表, 在臨時(shí)表上再定義視圖。這樣反復交迭定義, 視圖的深度就不受限制了。
對于某些與國家政治、經(jīng)濟、技術(shù)、軍事和安全利益有關(guān)的信息系統，視圖的作用更加重要。這些系統的基本表完成物理設計之后，立即在基本表上建立第一層視圖，這層視圖的個(gè)數和結構，與基本表的個(gè)數和結構是完全相同。并且規定，所有的程序員，一律只準在視圖上操作。只有數據庫管理員，帶著(zhù)多個(gè)人員共同掌握的“安全鑰匙”，才能直接在基本表上操作。請讀者想想：這是為什么?
11. 中間表、報表和臨時(shí)表
中間表是存放統計數據的表，它是為數據倉庫、輸出報表或查詢(xún)結果而設計的，有時(shí)它沒(méi)有主鍵與外鍵(數據倉庫除外)。臨時(shí)表是程序員個(gè)人設計的，存放臨時(shí)記錄，為個(gè)人所用�；砗椭虚g表由DBA維護，臨時(shí)表由程序員自己用程序自動(dòng)維護。
12. 完整性約束表現在三個(gè)方面
域的完整性：用Check來(lái)實(shí)現約束，在數據庫設計工具中，對字段的取值范圍進(jìn)行定義時(shí)，有一個(gè)Check按鈕，通過(guò)它定義字段的值城。參照完整性：用PK、FK、表級觸發(fā)器來(lái)實(shí)現。用戶(hù)定義完整性：它是一些業(yè)務(wù)規則，用存儲過(guò)程和觸發(fā)器來(lái)實(shí)現。
13. 防止數據庫設計打補丁的方法是“三少原則”
(1) 一個(gè)數據庫中表的個(gè)數越少越好。只有表的個(gè)數少了，才能說(shuō)明系統的E--R圖少而精，去掉了重復的多余的實(shí)體，形成了對客觀(guān)世界的高度抽象，進(jìn)行了系統的數據集成，防止了打補丁式的設計;
(2) 一個(gè)表中組合主鍵的字段個(gè)數越少越好。因為主鍵的作用，一是建主鍵索引，二是做為子表的外鍵，所以組合主鍵的字段個(gè)數少了，不僅節省了運行時(shí)間，而且節省了索引存儲空間;
(3) 一個(gè)表中的字段個(gè)數越少越好。只有字段的個(gè)數少了，才能說(shuō)明在系統中不存在數據重復，且很少有數據冗余，更重要的是督促讀者學(xué)會(huì )“列變行”，這樣就防止了將子表中的字段拉入到主表中去，在主表中留下許多空余的字段。所謂“列變行”，就是將主表中的一部分內容拉出去，另外單獨建一個(gè)子表。這個(gè)方法很簡(jiǎn)單，有的人就是不習慣、不采納、不執行。
數據庫設計的實(shí)用原則是：在數據冗余和處理速度之間找到合適的平衡點(diǎn)。“三少”是一個(gè)整體概念，綜合觀(guān)點(diǎn)，不能孤立某一個(gè)原則。該原則是相對的，不是絕對的。“三多”原則肯定是錯誤的。試想：若覆蓋系統同樣的功能，一百個(gè)實(shí)體(共一千個(gè)屬性) 的E--R圖，肯定比二百個(gè)實(shí)體(共二千個(gè)屬性) 的E--R圖，要好得多。
提倡“三少”原則，是叫讀者學(xué)會(huì )利用數據庫設計技術(shù)進(jìn)行系統的數據集成。數據集成的步驟是將文件系統集成為應用數據庫，將應用數據庫集成為主題數據庫，將主題數據庫集成為全局綜合數據庫。集成的程度越高，數據共享性就越強，信息孤島現象就越少，整個(gè)企業(yè)信息系統的全局E?R圖中實(shí)體的個(gè)數、主鍵的個(gè)數、屬性的個(gè)數就會(huì )越少。
提倡“三少”原則的目的，是防止讀者利用打補丁技術(shù)，不斷地對數據庫進(jìn)行增刪改，使企業(yè)數據庫變成了隨意設計數據庫表的“垃圾堆”，或數據庫表的“大雜院”，最后造成數據庫中的基本表、代碼表、中間表、臨時(shí)表雜亂無(wú)章，不計其數，導致企事業(yè)單位的信息系統無(wú)法維護而癱瘓。
“三多”原則任何人都可以做到，該原則是“打補丁方法”設計數據庫的歪理學(xué)說(shuō)。“三少”原則是少而精的原則，它要求有較高的數據庫設計技巧與藝術(shù)，不是任何人都能做到的，因為該原則是杜絕用“打補丁方法”設計數據庫的理論依據。
14. 提高數據庫運行效率的辦法
在給定的系統硬件和系統軟件條件下，提高數據庫系統的運行效率的辦法是：
(1) 在數據庫物理設計時(shí)，降低范式，增加冗余, 少用觸發(fā)器, 多用存儲過(guò)程。
(2) 當計算非常復雜、而且記錄條數非常巨大時(shí)(例如一千萬(wàn)條)，復雜計算要先在數據庫外面，以文件系統方式用C++語(yǔ)言計算處理完成之后，最后才入庫追加到表中去。這是電信計費系統設計的經(jīng)驗。
(3) 發(fā)現某個(gè)表的記錄太多，例如超過(guò)一千萬(wàn)條，則要對該表進(jìn)行水平分割。水平分割的做法是，以該表主鍵PK的某個(gè)值為界線(xiàn)，將該表的記錄水平分割為兩個(gè)表。若發(fā)現某個(gè)表的字段太多，例如超過(guò)八十個(gè)，則垂直分割該表，將原來(lái)的一個(gè)表分解為兩個(gè)表。
(4) 對數據庫管理系統DBMS進(jìn)行系統優(yōu)化，即優(yōu)化各種系統參數，如緩沖區個(gè)數。
(5) 在使用面向數據的SQL語(yǔ)言進(jìn)行程序設計時(shí)，盡量采取優(yōu)化算法。
總之，要提高數據庫的運行效率，必須從數據庫系統級優(yōu)化、數據庫設計級優(yōu)化、程序實(shí)現級優(yōu)化，這三個(gè)層次上同時(shí)下功夫。
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