本文關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)原理與應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)原理與應(yīng)用

《數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)原理與應(yīng)用》課程教學(xué)大綱

英文名稱：Principle and Application of Database System

課程類型：專業(yè)必修課

學(xué)時(shí)/學(xué)分：48+16/3.5

授課對(duì)象：網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)本科生

先修課程：《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》、《操作系統(tǒng)原理》、《離散數(shù)學(xué)》

課程簡(jiǎn)介：

《數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)原理與應(yīng)用》是網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的必修課，是現(xiàn)代軟件技術(shù)的重要支撐，也是諸多研究方向如分布式數(shù)據(jù)庫(kù)、并行數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)等的基礎(chǔ)。通過(guò)對(duì)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握數(shù)據(jù)庫(kù)的基本原理和應(yīng)用方法，并為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

教學(xué)目的和要求：

1. 從內(nèi)容上，了解和掌握數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)發(fā)展的過(guò)程，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的基本概念、體系結(jié)構(gòu)和全局結(jié)構(gòu)。掌握關(guān)系模型的關(guān)系運(yùn)算理論，關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)SQL語(yǔ)言的全貌和使用技術(shù)。了解和掌握關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的規(guī)范化理論以及數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的全過(guò)程，能進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和簡(jiǎn)單應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)。了解數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的保護(hù)措施。了解并發(fā)控制的原理、措施和封鎖的方法和規(guī)則。了解具有對(duì)象特征的數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念以及數(shù)據(jù)庫(kù)的新技術(shù)。

2. 從能力方面，要求學(xué)生掌握數(shù)據(jù)庫(kù)基本理論及設(shè)計(jì)方法，了解典型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生使用、評(píng)價(jià)和為實(shí)際環(huán)境選擇數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的能力，使學(xué)生奠定構(gòu)建軟件平臺(tái)和進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)的基礎(chǔ)。

3. 從教學(xué)方法上，采用啟發(fā)、引導(dǎo)的教學(xué)方法，結(jié)合多媒體教學(xué)方式，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

教學(xué)內(nèi)容：

第1章 緒論（8學(xué)時(shí)）

1、教學(xué)內(nèi)容：

§1.1 數(shù)據(jù)庫(kù)的常用術(shù)語(yǔ)

§1.2 計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展

§1.3 數(shù)據(jù)模型

§1.4 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的模式結(jié)構(gòu)

§1.5 DBMS的功能

§1.6 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成

2、教學(xué)重點(diǎn)：數(shù)據(jù)庫(kù)基本概念、概念模型、數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)功能、數(shù)據(jù)庫(kù)體系結(jié)構(gòu)。

3、難點(diǎn)：數(shù)據(jù)庫(kù)體系結(jié)構(gòu)。

第2章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)（10學(xué)時(shí)）

1、教學(xué)內(nèi)容：

§2.1 關(guān)系模型的基本概念

§2.2 關(guān)系代數(shù)

2、教學(xué)難點(diǎn)：關(guān)系模型基本概念、關(guān)系完整性、關(guān)系代數(shù)。

3、教學(xué)難點(diǎn)：關(guān)系代數(shù)。

第3章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言—SQL（10學(xué)時(shí)）

1、教學(xué)內(nèi)容：

§3.1 SQL概述

§3.2 SQL的數(shù)據(jù)定義

§3.3 SQL的數(shù)據(jù)查詢

§3.4 SQL的數(shù)據(jù)更新

§3.5 SQL的視圖

2、教學(xué)重點(diǎn)：數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)更新、視圖。

3、教學(xué)難點(diǎn)：數(shù)據(jù)查詢。

第4章 數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性與完整性（2學(xué)時(shí)）

1、教學(xué)內(nèi)容

§4.1數(shù)據(jù)庫(kù)安全性概述

§4.2數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性控制

§4.3視圖機(jī)制

§4.4審計(jì)

§4.5數(shù)據(jù)加密

§4.6數(shù)據(jù)庫(kù)完整性

2、教學(xué)重點(diǎn)：安全性控制方法、數(shù)據(jù)庫(kù)完整性含義

3、教學(xué)難點(diǎn)：安全性控制方法

第5章 關(guān)系模式的規(guī)范化設(shè)計(jì)理論（10學(xué)時(shí)）

1、教學(xué)內(nèi)容：

§5.1 問(wèn)題的提出

§5.2 關(guān)系模式的函數(shù)依賴

§5.3 關(guān)系模式的規(guī)范化

§5.4 關(guān)系模式的分解特性

2、教學(xué)重點(diǎn)：函數(shù)依賴、關(guān)系模式的規(guī)范化。

3、教學(xué)難點(diǎn)：函數(shù)依賴、關(guān)系模式的規(guī)范化。

第6章 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)與實(shí)施（2學(xué)時(shí)）

1、教學(xué)內(nèi)容

§6.1數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)概述

§6.2需求分析

§6.3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

§6.4邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

§6.5物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

§6.6數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)施和維護(hù)

2、教學(xué)重點(diǎn)：數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)步驟。

3、教學(xué)難點(diǎn)：數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)步驟。

第7章 關(guān)系系統(tǒng)及其查詢優(yōu)化（2學(xué)時(shí)）

1、教學(xué)內(nèi)容：

§7.1關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的查詢優(yōu)化

§7.2 代數(shù)優(yōu)化

§7.3 物理優(yōu)化

2、教學(xué)重點(diǎn)：代數(shù)優(yōu)化、物理優(yōu)化。

3、教學(xué)難點(diǎn)：物理優(yōu)化。

第8章 數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)（2學(xué)時(shí)）

1、教學(xué)內(nèi)容

§8.1事務(wù)的基本概念

§8.2 數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)概述

§8.3故障的種類

§8.4恢復(fù)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)

§8.5恢復(fù)策略

§8.6具有檢查點(diǎn)的恢復(fù)技術(shù)

§8.7數(shù)據(jù)庫(kù)鏡像

2、教學(xué)重點(diǎn)：事務(wù)、在、故障、恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

3、教學(xué)難點(diǎn)：恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

第9章 并發(fā)控制（2學(xué)時(shí)）

1、教學(xué)內(nèi)容

§9.1并發(fā)控制概述

§9.2 封鎖

§9.3封鎖協(xié)議

§9.4活鎖和死鎖

§9.5并發(fā)調(diào)度的可串行性

§9.6兩段鎖協(xié)議

§9.7封鎖的粒度

2、教學(xué)重點(diǎn)：并發(fā)產(chǎn)生的問(wèn)題、封鎖、封鎖協(xié)議

3、教學(xué)難點(diǎn)：封鎖協(xié)議

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：

實(shí)驗(yàn)一 認(rèn)識(shí)DBMS（2學(xué)時(shí)）

1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

（1）通過(guò)對(duì)某個(gè)DBMS的安裝與使用，初步了解DBMS的工作環(huán)境和系統(tǒng)夠架。在此推薦SQL Server。

（2）了解DBMS的安裝。

（3）搭建今后的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

2、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

（1）了解SQL Server的運(yùn)行環(huán)境。

（2）了解SQL Server的安裝與使用。

（3）認(rèn)識(shí)SQL Server的企業(yè)管理器。

實(shí)驗(yàn)二 數(shù)據(jù)庫(kù)建立（2學(xué)時(shí)）

1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

（1）理解數(shù)據(jù)庫(kù)的含義。

（2）掌握在SQL Server中創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)的各種方法以及對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的各種操作。

（3）掌握在SQL Server中創(chuàng)建數(shù)據(jù)表的各種方法以及對(duì)數(shù)據(jù)表的各種操作。

2、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

（1）建立一數(shù)據(jù)庫(kù)STUDENT，學(xué)會(huì)建立數(shù)據(jù)庫(kù)的各種方法

（2）掌握打開和修改數(shù)據(jù)庫(kù)的操作

（3）在STUDENT中建立S表、COURSE表、SC表，學(xué)會(huì)建表的各種方法。

（4）掌握對(duì)表的各種操作命令。

實(shí)驗(yàn)三 數(shù)據(jù)庫(kù)完整性（2學(xué)時(shí)）

1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

（1）理解數(shù)據(jù)庫(kù)完整性的含義。

（2）理解關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)三類完整性的含義。

（3）掌握關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)三類完整性的設(shè)置方法。

2、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

   根據(jù)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三建立的數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)表完成以下內(nèi)容：

（1）實(shí)體完整性的設(shè)置。

（2）參照完整性設(shè)置。

（3）用戶定義完整性的設(shè)置。

實(shí)驗(yàn)四 交互式SQL（4學(xué)時(shí)）

1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

（1）理解交互式SQL的含義。

（2）掌握交互式SQL中的數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)更新、數(shù)據(jù)查詢。

2、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

在RDBMS—SQL Server中建立一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)所要求的各種操作，所有的SQL操作均在此建立的新庫(kù)里進(jìn)行。

實(shí)驗(yàn)五 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)（6學(xué)時(shí)）

1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

（1）理解數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的含義。

（2）通過(guò)實(shí)踐，掌握所學(xué)的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法和步驟。

（3）學(xué)會(huì)在一個(gè)實(shí)際的RDBMS軟件平臺(tái)上創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)。

（4）練習(xí)基于數(shù)據(jù)庫(kù)支持的管理信息系統(tǒng)的開發(fā)方法。

2、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

學(xué)生選課管理信息系統(tǒng)。

教學(xué)環(huán)境條件：

多媒體教學(xué)

考核方式：

   閉卷考試

課程評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：

學(xué)業(yè)成績(jī)=平時(shí)成績(jī)*20%+主卷成績(jī)*80%

教材

1、主要教材：

《數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論》第五版，王珊、薩師煊主編，高等教育出版社，2014.9。

2、參考教材：

[1]《數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)教程》（第3版），施伯樂、丁寶康、汪衛(wèi)編著，高等教育出版社，2008.5

[2]《數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)教程（第3版）習(xí)題解答及上機(jī)指導(dǎo)》，丁寶康、董建全、汪衛(wèi)、曾宇昆編著，高等教育出版社，2008

[3]《數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論學(xué)習(xí)指導(dǎo)與習(xí)題解答》，王珊，高等教育出版社，2015.2

大綱制定人：

大綱審核人：

 

《數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)原理與應(yīng)用》課程簡(jiǎn)介

一、教學(xué)計(jì)劃安排

    本課程總學(xué)時(shí)64。理論學(xué)時(shí)48，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)16，共3.5學(xué)分。

二、教材

   《數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論》第5版，王珊、薩師煊主編．北京，高等教育出版社，2014年9月

三、教學(xué)參考資料

    1、教學(xué)參考書

    [1]《數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論（第5版）實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)與習(xí)題解析》.王珊.高等教育出版社，2015.2

    [2]《數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)教程》(第3版).施伯樂,丁寶康,汪衛(wèi)編著.高等教育出版社，2008.5

 [3]《數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)教程（第3版）習(xí)題解答與實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》.丁寶康,汪衛(wèi),張守志編著.高等教育出版社，2009.10

    2、參考網(wǎng)站

    [1]  （需要密碼的留下郵箱）

    [2]

四、課程內(nèi)容簡(jiǎn)介

    本課程是網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，先修課程是：《C語(yǔ)言》、《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》《離散數(shù)學(xué)》、《操作系統(tǒng)》。

數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)是計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)中發(fā)展最快的領(lǐng)域之一，也是應(yīng)用最廣的技術(shù)之一，它以成為計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)與應(yīng)用系統(tǒng)的核心技術(shù)和重要基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)學(xué)科體系中重要的系統(tǒng)軟件�！�數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)原理與應(yīng)用》是網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的專業(yè)課程之一。

本課程系統(tǒng)地闡述了數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的理論、技術(shù)和方法。重點(diǎn)是數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念、E-R圖、關(guān)系代數(shù)、SQL命令、關(guān)系數(shù)據(jù)理論。教學(xué)目的是掌握數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的基本原理、技術(shù)和方法，掌握數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的方法和步驟，了解數(shù)據(jù)庫(kù)的研究?jī)?nèi)容及數(shù)據(jù)庫(kù)新技術(shù)的發(fā)展。

 

 

六、附錄

數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的基本步驟，按照規(guī)范設(shè)計(jì)的方法，考慮數(shù)據(jù)庫(kù)及其應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)全過(guò)程，將數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)分為以下六個(gè)階段：

l  需求分析；

l  概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；

l  邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；

l  物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；

l  數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施；

l  數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行和維護(hù)。

　數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)開始之前，首先必須選定參加設(shè)計(jì)的人員，包括系統(tǒng)分析人員、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)人員和程序員、用戶和數(shù)據(jù)庫(kù)管理員。系統(tǒng)分析和數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)人員是數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的核心人員，他們將自始至終參與數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)，他們的水平?jīng)Q定了數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的質(zhì)量。用戶和數(shù)據(jù)庫(kù)管理員在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中也是舉足輕重的，他們主要參加需求分析和數(shù)據(jù)庫(kù)的運(yùn)行維護(hù)，他們的積極參與不但能加速數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)，而且也是決定數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的質(zhì)量的重要因素。程序員則在系統(tǒng)實(shí)施階段參與進(jìn)來(lái)，分別負(fù)責(zé)編制程序和準(zhǔn)備軟硬件環(huán)境。

如果所設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)比較復(fù)雜，還應(yīng)該考慮是否需要使用數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)工具和CASE工具以提高數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)質(zhì)量并減少設(shè)計(jì)工作量，以及選用何種工具�！�

第一、 需求分析

需求分析簡(jiǎn)單地說(shuō)就是分析用戶的要求。需求分析是設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)的起點(diǎn)，需求分析的結(jié)果是否準(zhǔn)確地反映了用戶的實(shí)際要求，將直接影響到后面各個(gè)階段的設(shè)計(jì)，并影響到設(shè)計(jì)結(jié)果是否合理和實(shí)用。

1.1 需求分析的任務(wù)

需求分析的任務(wù)是通過(guò)詳細(xì)調(diào)查現(xiàn)實(shí)世界要處理的對(duì)象（組織、部門、企業(yè)等），充分了解原系統(tǒng)（手工系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)）工作概況，明確用戶的各種需求，然后在此基礎(chǔ)上確定新系統(tǒng)的功能。新系統(tǒng)必須充分考慮今后可能的擴(kuò)充和改變，不能僅僅按當(dāng)前應(yīng)用需求來(lái)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)。

調(diào)查的重點(diǎn)是“數(shù)據(jù)”和“處理”，通過(guò)調(diào)查、收集與分析，獲得用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)如下要求：

（1）信息要求。指用戶需要從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲得信息的內(nèi)容與性質(zhì)。由信息要求可以導(dǎo)出數(shù)據(jù)要求，即在數(shù)據(jù)庫(kù)中需要存儲(chǔ)哪些數(shù)據(jù)。

（2）處理要求。指用戶要完成什么處理功能，對(duì)處理的響應(yīng)時(shí)間有什么要求，處理方式是批處理還是聯(lián)機(jī)處理。

（3）安全性與完整性要求。

確定用戶的最終需求是一件很困難的事，這是因?yàn)橐环矫嬗脩羧鄙儆?jì)算機(jī)知識(shí)，開始時(shí)無(wú)法確定計(jì)算機(jī)究竟能為自己做什么，不能做什么，因此往往不能準(zhǔn)確地表達(dá)自己的需求，所提出的需求往往不斷地變化。另一方面，設(shè)計(jì)人員缺少用戶的專業(yè)知識(shí)，不易理解用戶的真正需求，甚至誤解用戶的需求。因此設(shè)計(jì)人員必須不斷深入地與用戶交流，才能逐步確定用戶的實(shí)際需求。

1.2 需求分析的方法

進(jìn)行需求分析首先是調(diào)查清楚用戶的實(shí)際要求，與用戶達(dá)成共識(shí)，然后分析與表達(dá)這些需求。

調(diào)查用戶需求的具體步驟是：

（1）調(diào)查組織機(jī)構(gòu)情況。包括了解該組織的部門組成情況、各部門的職責(zé)等，為分析信息流程做準(zhǔn)備。

（2）調(diào)查各部門的業(yè)務(wù)活動(dòng)情況。包括了解各個(gè)部門輸入和使用什么數(shù)據(jù)，如何加工處理這些數(shù)據(jù)，輸出什么信息，輸出到什么部門，輸出結(jié)果的格式是什么，這是調(diào)查的重點(diǎn)。

（3）在熟悉了業(yè)務(wù)活動(dòng)的基礎(chǔ)上，協(xié)助用戶明確對(duì)新系統(tǒng)的各種要求，包括信息要求、處理要求、完全性與完整性要求，這是調(diào)查的又一個(gè)重點(diǎn)。

（4）確定新系統(tǒng)的邊界。對(duì)前面調(diào)查的結(jié)果進(jìn)行初步分析，確定哪些功能由計(jì)算機(jī)完成或?qū)?lái)準(zhǔn)備讓計(jì)算機(jī)完成，哪些活動(dòng)由人工完成。由計(jì)算機(jī)完成的功能就是新系統(tǒng)應(yīng)該實(shí)現(xiàn)的功能。

在調(diào)查過(guò)程中，可以根據(jù)不同的問(wèn)題和條件，使用不同的調(diào)查方法。常用的調(diào)查方法有：

（1）跟班作業(yè)。通過(guò)親身參加業(yè)務(wù)工作來(lái)了解業(yè)務(wù)活動(dòng)的情況。這種方法可以比較準(zhǔn)確地理解用戶的需求，但比較耗費(fèi)時(shí)間。

（2）開調(diào)查會(huì)。通過(guò)與用戶座談來(lái)了解業(yè)務(wù)活動(dòng)情況及用戶需求。座談時(shí)，參加者之間可以相互啟發(fā)。

（3）請(qǐng)專人介紹。

（4）詢問(wèn)。對(duì)某些調(diào)查中的問(wèn)題，可以找專人詢問(wèn)。

（5）設(shè)計(jì)調(diào)查表請(qǐng)用戶填寫。如果調(diào)查表設(shè)計(jì)得合理，這種方法是很有效，也易于為用戶接受。

（6）查閱記錄。查閱與原系統(tǒng)有關(guān)的數(shù)據(jù)記錄。

做需求調(diào)查時(shí)，往往需要同時(shí)采用上述多種方法。但無(wú)論使用何種調(diào)查方法，都必須有用戶的積極參與和配合。

在調(diào)查了解了用戶需求以后，還需要進(jìn)一步分析和表達(dá)用戶的需求。在眾多的分析方法中結(jié)構(gòu)化分析方法（Structured Analysis，簡(jiǎn)稱SA方法）是一種簡(jiǎn)單實(shí)用的方法。SA方法從最上層的系統(tǒng)組織機(jī)構(gòu)入手，采用自頂向下、逐層分解的方式分析系統(tǒng)。

1.3 數(shù)據(jù)字典

數(shù)據(jù)流圖表達(dá)了數(shù)據(jù)和處理的關(guān)系，數(shù)據(jù)字典則是系統(tǒng)中各類數(shù)據(jù)描述的集合，是進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)分析所獲得的主要成果。數(shù)據(jù)字典在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中占有很重要的地位。

數(shù)據(jù)字典通常包括數(shù)據(jù)項(xiàng)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)流、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理過(guò)程五個(gè)部分。其中數(shù)據(jù)項(xiàng)是數(shù)據(jù)的最小組成單位，若干個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)可以組成一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)字典通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)項(xiàng)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義來(lái)描述數(shù)據(jù)流、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的邏輯內(nèi)容。

（1）數(shù)據(jù)項(xiàng)

數(shù)據(jù)項(xiàng)是不可再分的數(shù)據(jù)單位。對(duì)數(shù)據(jù)項(xiàng)的描述通常包括以下內(nèi)容：

數(shù)據(jù)項(xiàng)描述＝｛數(shù)據(jù)項(xiàng)名，數(shù)據(jù)項(xiàng)含義說(shuō)明，別名，數(shù)據(jù)類型，長(zhǎng)度，取值范圍，

取值含義，與其他數(shù)據(jù)項(xiàng)的邏輯關(guān)系，數(shù)據(jù)項(xiàng)之間的聯(lián)系｝

其中“取值范圍”、“與其他數(shù)據(jù)項(xiàng)的邏輯關(guān)系”（例如該數(shù)據(jù)項(xiàng)等于另幾個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)的和，該數(shù)據(jù)項(xiàng)值等于另一數(shù)據(jù)項(xiàng)的值等）定義了數(shù)據(jù)的完整性約束條件，是設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)檢驗(yàn)功能的依據(jù)。

可以用關(guān)系規(guī)范化理論為指導(dǎo)，用數(shù)據(jù)依賴的概念分析和表示數(shù)據(jù)項(xiàng)之間的聯(lián)系。即按實(shí)際語(yǔ)義，寫出每個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)之間的數(shù)據(jù)依賴，它們是數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯設(shè)計(jì)階段數(shù)據(jù)模型優(yōu)化的依據(jù)。

（2）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)反映了數(shù)據(jù)之間的組合關(guān)系。一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以由若干個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)組成，也可以由若干個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成，或由若干個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)混合組成。對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的描述通常包括以下內(nèi)容：

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述＝｛數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)名，含義說(shuō)明，組成：｛數(shù)據(jù)項(xiàng)或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)｝｝

（3）數(shù)據(jù)流

數(shù)據(jù)流是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在系統(tǒng)內(nèi)傳輸?shù)穆窂�。�?duì)數(shù)據(jù)流的描述通常包括以下內(nèi)容：

數(shù)據(jù)流描述＝｛數(shù)據(jù)流名，說(shuō)明，數(shù)據(jù)流來(lái)源，數(shù)據(jù)流去向，

組成：｛數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)｝，平均流量，高峰期流量｝

其中“數(shù)據(jù)流來(lái)源”是說(shuō)明該數(shù)據(jù)流來(lái)自哪個(gè)過(guò)程。“數(shù)據(jù)流去向”是說(shuō)明該數(shù)據(jù)流將到哪個(gè)過(guò)程去。“平均流量”是指在單位時(shí)間（每天、每周、每月等）里的傳輸次數(shù)。“高峰期流量”則是指在高峰時(shí)期的數(shù)據(jù)流量。

（4）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)　　

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)停留或保存的地方，也是數(shù)據(jù)流的來(lái)源和去向之一。它可以是手工文檔或手工憑單，也可以是計(jì)算機(jī)文檔。對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的描述通常包括以下內(nèi)容：

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)描述＝｛數(shù)據(jù)存儲(chǔ)名，說(shuō)明，編號(hào)，輸入的數(shù)據(jù)流，輸出的數(shù)據(jù)流，

組成：｛數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)｝，數(shù)據(jù)量，存取頻度，存取方式｝

其中“存取頻度”指每小時(shí)或每天或每周存取幾次、每次存取多少數(shù)據(jù)等信息。“存取方式”包括是批處理還是聯(lián)機(jī)處理；是檢索還是更新；是順序檢索還是隨機(jī)檢索等。另外，“輸入的數(shù)據(jù)流”要指出其來(lái)源，“輸出的數(shù)據(jù)流”要指出其去向。

（5） 處理過(guò)程

處理過(guò)程的具體處理邏輯一般用判定表或判定樹來(lái)描述。數(shù)據(jù)字典中只需要描述處理過(guò)程的說(shuō)明性信息，通常包括以下內(nèi)容：

處理過(guò)程描述＝｛處理過(guò)程名，說(shuō)明，輸入：｛數(shù)據(jù)流｝，輸出：｛數(shù)據(jù)流｝，

處理：｛簡(jiǎn)要說(shuō)明｝｝

其中“簡(jiǎn)要說(shuō)明”中主要說(shuō)明該處理過(guò)程的功能及處理要求。功能是指該處理過(guò)程用來(lái)做什么（而不是怎么做），處理要求包括處理頻度要求，如單位時(shí)間里處理多少事務(wù)、多少數(shù)據(jù)量、響應(yīng)時(shí)間要求等。這些處理要求是后面物理設(shè)計(jì)的輸入及性能評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)。

可見，數(shù)據(jù)字典是關(guān)于數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的描述，即元數(shù)據(jù)，而不是數(shù)據(jù)本身。

數(shù)據(jù)字典是在需求分析階段建立，在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)過(guò)程中不斷修改、充實(shí)、完善的。

明確地把需求收集和分析作為數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的第一階段是十分重要的。這一階段收集到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（用數(shù)據(jù)字典來(lái)表達(dá)）和一組數(shù)據(jù)流程圖（Data Flow Diagram，簡(jiǎn)稱DFD）是下一步進(jìn)行概念設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。

最后，要強(qiáng)調(diào)兩點(diǎn)：

（1）需求分析階段的一個(gè)重要而困難的任務(wù)是收集將來(lái)應(yīng)用所涉及的數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分考慮到可能的擴(kuò)充和改變，使設(shè)計(jì)易于更改，系統(tǒng)易于擴(kuò)充，這是第一點(diǎn)。

（2）必須強(qiáng)調(diào)用戶的參與，這是數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)和廣泛的用戶有密切的聯(lián)系，許多人要使用數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)和建立又可能對(duì)更多人的工作環(huán)境產(chǎn)生重要影響。因此用戶的參與是數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)不可分割的一部分。在數(shù)據(jù)分析階段，任何調(diào)查研究沒有用戶的積極參加是寸步難行的。設(shè)計(jì)人員應(yīng)該和用戶取得共同的語(yǔ)言，幫助不熟悉計(jì)算機(jī)的用戶建立數(shù)據(jù)庫(kù)環(huán)境下的共同概念，并對(duì)設(shè)計(jì)工作的最后結(jié)果承擔(dān)共同的責(zé)任。

第二、 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

將需求分析得到的用戶需求抽象為信息結(jié)構(gòu)即概念模型的過(guò)程就是概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。它是整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

2.1 概念結(jié)構(gòu)

在需求分析階段所得到的應(yīng)用需求應(yīng)該首先抽象為信息世界的結(jié)構(gòu)，才能更好地、更準(zhǔn)確地用某一DBMS實(shí)現(xiàn)這些需求。

概念結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是：

（1）能真實(shí)、充分地反映現(xiàn)實(shí)世界，包括事物和事物之間的聯(lián)系，能滿足用戶對(duì)數(shù)據(jù)的處理要求。是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的一個(gè)真實(shí)模型。

（2）易于理解，從而可以用它和不熟悉計(jì)算機(jī)的用戶交換意見，用戶的積極參與是數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵。

（3）易于更改，當(dāng)應(yīng)用環(huán)境和應(yīng)用要求改變時(shí)，容易對(duì)概念模型修改和擴(kuò)充。

（4）易于向關(guān)系、網(wǎng)狀、層次等各種數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換。

概念結(jié)構(gòu)是各種數(shù)據(jù)模型的共同基礎(chǔ)，它比數(shù)據(jù)模型更獨(dú)立于機(jī)器、更抽象，從而更加穩(wěn)定。

描述概念模型的有力工具是E-R模型。有關(guān)E-R模型的基本概念已在第一章介紹。下面將用E-R模型來(lái)描述概念結(jié)構(gòu)。

2.2 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法與步驟

設(shè)計(jì)概念結(jié)構(gòu)通常有四類方法：

l  自頂向下。即首先定義全局概念結(jié)構(gòu)的框架，然后逐步細(xì)化。

l  自底向上。即首先定義各局部應(yīng)用的概念結(jié)構(gòu)，然后將它們集成起來(lái)，得到全局概念結(jié)構(gòu)。

l  逐步擴(kuò)張。首先定義最重要的核心概念結(jié)構(gòu)，然后向外擴(kuò)充，以滾雪球的方式逐步生成其他概念結(jié)構(gòu)，直至總體概念結(jié)構(gòu)。

l  混合策略。即將自頂向下和自底向上相結(jié)合，用自頂向下策略設(shè)計(jì)一個(gè)全局概念結(jié)構(gòu)的框架，以它為骨架集成由自底向上策略中設(shè)計(jì)的各局部概念結(jié)構(gòu)。

其中最經(jīng)常采用的策略是自底向上方法。即自頂向下地進(jìn)行需求分析，然后再自底向上地設(shè)計(jì)概念結(jié)構(gòu)。

這里只介紹自底向上設(shè)計(jì)概念結(jié)構(gòu)的方法。它通常分為兩步：第1步是抽象數(shù)據(jù)并設(shè)計(jì)局部視圖，第2步是集成局部視圖，得到全局的概念結(jié)構(gòu)。

2.3 數(shù)據(jù)抽象與局部視圖設(shè)計(jì)

概念結(jié)構(gòu)是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的一種抽象。所謂抽象是對(duì)實(shí)際的人、物、事和概念進(jìn)行人為處理，抽取所關(guān)心的共同特性，忽略非本質(zhì)的細(xì)節(jié)，并把這些特性用各種概念精確地加以描述，這些概念組成了某種模型。

2.4 視圖的集成

各子系統(tǒng)的分E-R圖設(shè)計(jì)好以后，下一步就是要將所有的分E-R圖綜合成一個(gè)系統(tǒng)的總E-R圖。

（1）合并分E-R圖，生成初步E-R圖

（2）消除不必要的冗余，設(shè)計(jì)基本E-R圖

第三、 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

概念結(jié)構(gòu)是獨(dú)立于任何一種數(shù)據(jù)模型的信息結(jié)構(gòu)。邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的任務(wù)就是把概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)好的基本E-R圖轉(zhuǎn)換為與選用DBMS產(chǎn)品所支持的數(shù)據(jù)模型相符合的邏輯結(jié)構(gòu)。

從理論上講，設(shè)計(jì)邏輯結(jié)構(gòu)應(yīng)該選擇最適于相應(yīng)概念結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)模型，然后對(duì)支持這種數(shù)據(jù)模型的各種DBMS進(jìn)行比較，從中選出最合適的DBMS。但實(shí)際情況往往是已給定了某種DBMS，設(shè)計(jì)人員沒有選擇的余地。目前DBMS產(chǎn)品一般支持關(guān)系、網(wǎng)狀、層次三種模型中的某一種，對(duì)某一種數(shù)據(jù)模型，各個(gè)機(jī)器系統(tǒng)又有許多不同的限制，提供不同的環(huán)境與工具。所以設(shè)計(jì)邏輯結(jié)構(gòu)時(shí)一般要分三步進(jìn)行：

（1）將概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為一般的關(guān)系、網(wǎng)狀、層次模型；

（2）將轉(zhuǎn)換來(lái)的關(guān)系、網(wǎng)狀、層次模型向特定DBMS支持下的數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換；

（3）對(duì)數(shù)據(jù)模型進(jìn)行優(yōu)化。

3.1 E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換

E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換要解決的問(wèn)題是如何將實(shí)體和實(shí)體間的聯(lián)系轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式，如何確定這些關(guān)系模式的屬性和碼。

關(guān)系模型的邏輯結(jié)構(gòu)是一組關(guān)系模式的集合。E-R圖則是由實(shí)體、實(shí)體的屬性和實(shí)體之間的聯(lián)系三個(gè)要素組成的。所以將E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型實(shí)際上就是要將實(shí)體、實(shí)體的屬性和實(shí)體之間的聯(lián)系轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式，這種轉(zhuǎn)換一般遵循如下原則：

一個(gè)實(shí)體型轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式。實(shí)體的屬性就是關(guān)系的屬性，實(shí)體的碼就是關(guān)系的碼。

對(duì)于實(shí)體間的聯(lián)系則有以下不同的情況：

（1）一個(gè)1：1聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式，也可以與任意一端對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式合并。如果轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式，則與該聯(lián)系相連的各實(shí)體的碼以及聯(lián)系本身的屬性均轉(zhuǎn)換為關(guān)系的屬性，每個(gè)實(shí)體的碼均是該關(guān)系的候選碼。如果與某一端實(shí)體對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式合并，則需要在該關(guān)系模式的屬性中加入另一個(gè)關(guān)系模式的碼和聯(lián)系本身的屬性。

（2）一個(gè)1：n聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式，也可以與n端對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式合并。如果轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式，則與該聯(lián)系相連的各實(shí)體的碼以及聯(lián)系本身的屬性均轉(zhuǎn)換為關(guān)系的屬性，而關(guān)系的碼為n端實(shí)體的碼。

（3）一個(gè)m：n聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式。與該聯(lián)系相連的各實(shí)體的碼以及聯(lián)系本身的屬性均轉(zhuǎn)換為關(guān)系的屬性，而關(guān)系的碼為各實(shí)體碼的組合。

（4）三個(gè)或三個(gè)以上實(shí)體間的一個(gè)多元聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式。與該多元聯(lián)系相連的各實(shí)體的碼以及聯(lián)系本身的屬性均轉(zhuǎn)換為關(guān)系的屬性，而關(guān)系的碼為各實(shí)體碼的組合。

（5）具有相同碼的關(guān)系模式可合并。

形成了一般的數(shù)據(jù)模型后，下一步就是向特定的RDBMS的模型轉(zhuǎn)換。設(shè)計(jì)人員必須熟悉所用RDBMS的功能與限制。這一步是依賴于機(jī)器的，不能給出一個(gè)普遍的規(guī)則，但對(duì)于關(guān)系模型來(lái)說(shuō)，這種轉(zhuǎn)換通常都比較簡(jiǎn)單，不會(huì)有太多的困難。

3.2 數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化

數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯設(shè)計(jì)的結(jié)果不是唯一的。為了進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)的性能，還應(yīng)該根據(jù)應(yīng)用需要適當(dāng)?shù)匦薷�、調(diào)整數(shù)據(jù)模型的結(jié)構(gòu)，這就是數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化。關(guān)系數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化通常以規(guī)范化理論為指導(dǎo)，方法為：

（1）確定數(shù)據(jù)依賴。在1.3“數(shù)據(jù)字典”一節(jié)中已講到用數(shù)據(jù)依賴分析和表示數(shù)據(jù)項(xiàng)之間的聯(lián)系，寫出每個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)之間的數(shù)據(jù)依賴。如果需求分析階段沒有來(lái)得及做，可以現(xiàn)在補(bǔ)做，即按需求分析階段所得到的語(yǔ)義，分別寫出每個(gè)關(guān)系模式內(nèi)部各屬性之間的數(shù)據(jù)依賴以及不同關(guān)系模式屬性之間的數(shù)據(jù)依賴。

（2）對(duì)于各個(gè)關(guān)系模式之間的數(shù)據(jù)依賴進(jìn)行極小化處理，消除冗余的聯(lián)系，具體方法已在2.4中講解。

（3）按照數(shù)據(jù)依賴的理論對(duì)關(guān)系模式逐一進(jìn)行分析，考察是否存在部分函數(shù)依賴、傳遞函數(shù)依賴、多值依賴等，確定各關(guān)系模式分別屬于第幾范式。

（4）按照需求分析階段得到的處理要求，分析對(duì)于這樣的應(yīng)用環(huán)境這些模式是否合適，確定是否要對(duì)某些模式進(jìn)行合并或分解。

必須注意的是，并不是規(guī)范化程度越高的關(guān)系就越優(yōu)。例如，當(dāng)查詢經(jīng)常涉及到兩個(gè)或多個(gè)關(guān)系模式的屬性時(shí)，系統(tǒng)經(jīng)常進(jìn)行連接運(yùn)算。連接運(yùn)算的代價(jià)是相當(dāng)高的，可以說(shuō)關(guān)系模型低效的主要原因就是連接運(yùn)算引起的。這時(shí)可以考慮將這幾個(gè)關(guān)系合并為一個(gè)關(guān)系。因此在這種情況下，第二范式甚至第一范式也許是合適的。

又如，非BCNF的關(guān)系模式雖然從理論上分析會(huì)存在不同程度的更新異�；蛉哂�，但如果在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)此關(guān)系模式只是查詢，并不執(zhí)行更新操作，則就不會(huì)產(chǎn)生實(shí)際影響。所以對(duì)于一個(gè)具體應(yīng)用來(lái)說(shuō)，到底規(guī)范化到什么程度，需要權(quán)衡響應(yīng)時(shí)間和潛在問(wèn)題兩者的利弊決定。

（5）對(duì)關(guān)系模式進(jìn)行必要的分解， 提高數(shù)據(jù)操作的效率和存儲(chǔ)空間的利用率。常用的兩種分解方法是水平分解和垂直分解。

水平分解是把(基本)關(guān)系的元組分為若干子集合，定義每個(gè)子集合為一個(gè)子關(guān)系，以提高系統(tǒng)的效率。 根據(jù)“80/20原則”，一個(gè)大關(guān)系中，經(jīng)常被使用的數(shù)據(jù)只是關(guān)系的一部分，約20%，可以把經(jīng)常使用的數(shù)據(jù)分解出來(lái)，形成一個(gè)子關(guān)系。 如果關(guān)系R上具有n個(gè)事務(wù)，而且多數(shù)事務(wù)存取的數(shù)據(jù)不相交，則R可分解為少于或等于n個(gè)子關(guān)系，使每個(gè)事務(wù)存取的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)一個(gè)關(guān)系。

垂直分解是把關(guān)系模式R的屬性分解為若干子集合，形成若干子關(guān)系模式。垂直分解的原則是，經(jīng)常在一起使用的屬性從R中分解出來(lái)形成一個(gè)子關(guān)系模式。垂直分解可以提高某些事務(wù)的效率，但也可能使另一些事務(wù)不得不執(zhí)行連接操作，從而降低了效率。因此是否進(jìn)行垂直分解取決于分解后R上的所有事務(wù)的總效率是否得到了提高。垂直分解需要確保無(wú)損連接性和保持函數(shù)依賴，即保證分解后的關(guān)系具有無(wú)損連接性和保持函數(shù)依賴性。這可以用第五章中的模式分解算法對(duì)需要分解的關(guān)系模式進(jìn)行分解和檢查。

規(guī)范化理論為數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)人員判斷關(guān)系模式優(yōu)劣提供了理論標(biāo)準(zhǔn)，可用來(lái)預(yù)測(cè)模式可能出現(xiàn)的問(wèn)題，使數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)工作有了嚴(yán)格的理論基礎(chǔ)。

3.3 設(shè)計(jì)用戶子模式　　

將概念模型轉(zhuǎn)換為全局邏輯模型后，還應(yīng)該根據(jù)局部應(yīng)用需求，結(jié)合具體DBMS的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)用戶的外模式。

目前關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)一般都提供了視圖（View）概念，可以利用這一功能設(shè)計(jì)更符合局部用戶需要的用戶外模式。

定義數(shù)據(jù)庫(kù)全局模式主要是從系統(tǒng)的時(shí)間效率、空間效率、易維護(hù)等角度出發(fā)。由于用戶外模式與模式是相對(duì)獨(dú)立的，因此在定義用戶外模式時(shí)可以注重考慮用戶的習(xí)慣與方便。包括：

（1）使用更符合用戶習(xí)慣的別名

在合并各分E-R圖時(shí)，曾做了消除命名沖突的工作，以使數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中同一關(guān)系和屬性具有唯一的名字。這在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)整體結(jié)構(gòu)時(shí)是非常必要的。用View機(jī)制可以在設(shè)計(jì)用戶View時(shí)重新定義某些屬性名，使其與用戶習(xí)慣一致，以方便使用。

（2）可以對(duì)不同級(jí)別的用戶定義不同的View，以保證系統(tǒng)的安全性。

假設(shè)有關(guān)系模式產(chǎn)品（產(chǎn)品號(hào)，產(chǎn)品名，規(guī)格，單價(jià)，生產(chǎn)車間，生產(chǎn)負(fù)責(zé)人，產(chǎn)品成本，產(chǎn)品合格率，質(zhì)量等級(jí)），可以在產(chǎn)品關(guān)系上建立兩個(gè)視圖：

為一般顧客建立視圖：

產(chǎn)品1（產(chǎn)品號(hào)，產(chǎn)品名，規(guī)格，單價(jià)）

為產(chǎn)品銷售部門建立圖：

產(chǎn)品2（產(chǎn)品號(hào)，產(chǎn)品名，規(guī)格，單價(jià)，車間，生產(chǎn)負(fù)責(zé)人）

顧客視圖中只包含允許顧客查詢的屬性；銷售部門視圖中只包含允許銷售部門查詢的屬性。生產(chǎn)領(lǐng)導(dǎo)部門則可以查詢?nèi)慨a(chǎn)品數(shù)據(jù)。這樣就可以防止用戶非法訪問(wèn)本來(lái)不允許他們查詢的數(shù)據(jù)，保證了系統(tǒng)的安全性。

（3）簡(jiǎn)化用戶對(duì)系統(tǒng)的使用

如果某些局部應(yīng)用中經(jīng)常要使用某些很復(fù)雜的查詢，為了方便用戶，可以將這些復(fù)雜查詢定義為視圖，用戶每次只對(duì)定義好的視圖進(jìn)行查詢，大大簡(jiǎn)化了用戶的使用。

第四、數(shù)據(jù)庫(kù)的物理設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)在物理設(shè)備上的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)與存取方法稱為數(shù)據(jù)庫(kù)的物理結(jié)構(gòu)，它依賴于給定的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。為一個(gè)給定的邏輯數(shù)據(jù)模型選取一個(gè)最適合應(yīng)用要求的物理結(jié)構(gòu)的過(guò)程，就是數(shù)據(jù)庫(kù)的物理設(shè)計(jì)。

數(shù)據(jù)庫(kù)的物理設(shè)計(jì)通常分為兩步：

（1）確定數(shù)據(jù)庫(kù)的物理結(jié)構(gòu)，在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中主要指存取方法和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)；

（2）對(duì)物理結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)的重點(diǎn)是時(shí)間和空間效率。

如果評(píng)價(jià)結(jié)果滿足原設(shè)計(jì)要求，則可進(jìn)入到物理實(shí)施階段，否則，就需要重新設(shè)計(jì)或修改物理結(jié)構(gòu)，有時(shí)甚至要返回邏輯設(shè)計(jì)階段修改數(shù)據(jù)模型。

4.1 數(shù)據(jù)庫(kù)的物理設(shè)計(jì)的內(nèi)容和方法

不同的數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品所提供的物理環(huán)境、存取方法和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)有很大差別，能供設(shè)計(jì)人員使用的設(shè)計(jì)變量、參數(shù)范圍也很不相同，因此沒有通用的物理設(shè)計(jì)方法可遵循，只能給出一般的設(shè)計(jì)內(nèi)容和原則。希望設(shè)計(jì)優(yōu)化的物理數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)，使得在數(shù)據(jù)庫(kù)上運(yùn)行的各種事務(wù)響應(yīng)時(shí)間小、存儲(chǔ)空間利用率高、事務(wù)吞吐率大。為此首先對(duì)要運(yùn)行的事務(wù)進(jìn)行詳細(xì)分析，獲得選擇物理數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)所需要的參數(shù)。其次，要充分了解所用RDBMS的內(nèi)部特征，特別是系統(tǒng)提供的存取方法和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。

對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)查詢事務(wù)，需要得到如下信息：

l  查詢的關(guān)系；

l  查詢條件所涉及的屬性；

l  連接條件所涉及的屬性；

l  查詢的投影屬性。

對(duì)于數(shù)據(jù)更新事務(wù)，需要得到如下信息：

l   被更新的關(guān)系；

l  每個(gè)關(guān)系上的更新操作條件所涉及的屬性；

l  修改操作要改變的屬性值。

除此之外，還需要知道每個(gè)事務(wù)在各關(guān)系上運(yùn)行的頻率和性能要求。例如，事務(wù)T必須在10秒鐘內(nèi)結(jié)束，這對(duì)于存取方法的選擇具有重大影響。

上述這些信息是確定關(guān)系的存取方法的依據(jù)。

應(yīng)注意的是，數(shù)據(jù)庫(kù)上運(yùn)行的事務(wù)會(huì)不斷變化、增加或減少，以后需要根據(jù)上述設(shè)計(jì)信息的變化調(diào)整數(shù)據(jù)庫(kù)的物理結(jié)構(gòu)。

通常對(duì)于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括 ：

l  為關(guān)系模式選擇存取方法；

l  設(shè)計(jì)關(guān)系、索引等數(shù)據(jù)庫(kù)文件的物理存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。

下面就介紹這些設(shè)計(jì)內(nèi)容和方法。

4.2 關(guān)系模式存取方法選擇

數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是多用戶共享的系統(tǒng)，對(duì)同一個(gè)關(guān)系要建立多條存取路徑才能滿足多用戶的多種應(yīng)用要求。物理設(shè)計(jì)的任務(wù)之一就是要確定選擇哪些存取方法，即建立哪些存取路徑。

存取方法是快速存取數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的技術(shù)。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)一般都提供多種存取方法。常用的存取方法有三類。第一類是索引方法，目前主要是B+樹索引方法；第二類是聚簇（Cluster）方法；第三類是HASH方法。

B+樹索引方法是數(shù)據(jù)庫(kù)中經(jīng)典的存取方法，使用最普遍。

（一）索引存取方法的選擇

所謂選擇索引存取方法實(shí)際上就是根據(jù)應(yīng)用要求確定對(duì)關(guān)系的哪些屬性列建立索引、哪些屬性列建立組合索引、哪些索引要設(shè)計(jì)為唯一索引等。一般來(lái)說(shuō)：

1. 如果一個(gè)(或一組)屬性經(jīng)常在查詢條件中出現(xiàn)，則考慮在這個(gè)(或這組)屬性上建立索引(或組合索引)；

2. 如果一個(gè)屬性經(jīng)常作為最大值和最小值等聚集函數(shù)的參數(shù)，則考慮在這個(gè)屬性上建立索引；

3. 如果一個(gè)(或一組)屬性經(jīng)常在連接操作的連接條件中出現(xiàn)，則考慮在這個(gè)(或這組)屬性上建立索引；

關(guān)系上定義的索引數(shù)并不是越多越好，系統(tǒng)為維護(hù)索引要付出代價(jià)，查找索引也要付出代價(jià)。例如，若一個(gè)關(guān)系的更新頻率很高，這個(gè)關(guān)系上定義的索引數(shù)不能太多。因?yàn)楦乱粋�(gè)關(guān)系時(shí)，必須對(duì)這個(gè)關(guān)系上有關(guān)的索引做相應(yīng)的修改。

二、聚簇存取方法的選擇

為了提高某個(gè)屬性（或?qū)傩越M）的查詢速度，把這個(gè)或這些屬性（稱為聚簇碼）上具有相同值的元組集中存放在連續(xù)的物理塊稱為聚簇。

聚簇功能可以大大提高按聚簇碼進(jìn)行查詢的效率。例如要查詢信息系的所有學(xué)生名單，設(shè)信息系有500名學(xué)生，在極端情況下，這500名學(xué)生所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)元組分布在500個(gè)不同的物理塊上。盡管對(duì)學(xué)生關(guān)系已按所在系建有索引，由索引很快找到了信息系學(xué)生的元組標(biāo)識(shí)，避免了全表掃描，然而再由元組標(biāo)識(shí)去訪問(wèn)數(shù)據(jù)塊時(shí)就要存取500個(gè)物理塊，執(zhí)行500次I/O操作。如果將同一系的學(xué)生元組集中存放，則每讀一個(gè)物理塊可得到多個(gè)滿足查詢條件的元組，從而顯著地減少了訪問(wèn)磁盤的次數(shù)。

聚簇功能不但適用于單個(gè)關(guān)系，也適用于經(jīng)常進(jìn)行連接操作的多個(gè)關(guān)系。即把多個(gè)連接關(guān)系的元組按連接屬性值聚集存放，聚簇中的連接屬性稱為聚簇碼。這就相當(dāng)于把多個(gè)關(guān)系按“預(yù)連接”的形式存放，從而大大提高連接操作的效率。

一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)可以建立多個(gè)聚簇，一個(gè)關(guān)系只能加入一個(gè)聚簇。

選擇聚簇存取方法，即確定需要建立多少個(gè)聚簇，每個(gè)聚簇中包括哪些關(guān)系。

下面先設(shè)計(jì)候選聚簇，一般來(lái)說(shuō)：

（1）對(duì)經(jīng)常在一起進(jìn)行連接操作的關(guān)系可以建立聚簇；

（2）如果一個(gè)關(guān)系的一組屬性經(jīng)常出現(xiàn)在相等比較條件中，則該單個(gè)關(guān)系可建立聚簇；

（3）如果一個(gè)關(guān)系的一個(gè)(或一組)屬性上的值重復(fù)率很高，則此單個(gè)關(guān)系可建立聚簇。即對(duì)應(yīng)每個(gè)聚簇碼值的平均元組數(shù)不太少。太少了，聚簇的效果不明顯。

然后檢查候選聚簇中的關(guān)系，取消其中不必要的關(guān)系。

（1）從聚簇中刪除經(jīng)常進(jìn)行全表掃描的關(guān)系；

（2）從聚簇中刪除更新操作遠(yuǎn)多于連接操作的關(guān)系；

（3）不同的聚簇中可能包含相同的關(guān)系，一個(gè)關(guān)系可以在某一個(gè)聚簇中，但不能同時(shí)加入多個(gè)聚簇。要從這多個(gè)聚簇方案(包括不建立聚簇)中選擇一個(gè)較優(yōu)的，即在這個(gè)聚簇上運(yùn)行各種事務(wù)的總代價(jià)最小。

必須強(qiáng)調(diào)的是，聚簇只能提高某些應(yīng)用的性能，而且建立與維護(hù)聚簇的開銷是相當(dāng)大的。對(duì)已有關(guān)系建立聚簇，將導(dǎo)致關(guān)系中元組移動(dòng)其物理存儲(chǔ)位置，并使此關(guān)系上原有的索引無(wú)效，必須重建。當(dāng)一個(gè)元組的聚簇碼值改變時(shí)，該元組的存儲(chǔ)位置也要做相應(yīng)移動(dòng)，聚簇碼值要相對(duì)穩(wěn)定，以減少修改聚簇碼值所引起的維護(hù)開銷。

因此，當(dāng)通過(guò)聚簇碼進(jìn)行訪問(wèn)或連接是該關(guān)系的主要應(yīng)用，與聚簇碼無(wú)關(guān)的其他訪問(wèn)很少或者是次要的，這時(shí)可以使用聚簇。尤其當(dāng)SQL語(yǔ)句中包含有與聚簇碼有關(guān)的ORDER BY，GROUP BY，UNION，DISTINCT等子句或短語(yǔ)時(shí)，使用聚簇特別有利，可以省去對(duì)結(jié)果集的排序操作；否則很可能會(huì)適得其反。

（三）HASH存取方法的選擇

有些數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)提供了HASH存取方法。選擇HASH存取方法的規(guī)則如下：

如果一個(gè)關(guān)系的屬性主要出現(xiàn)在等連接條件中或主要出現(xiàn)在相等比較選擇條件中，而且滿足下列兩個(gè)條件之一，則此關(guān)系可以選擇HASH存取方法：

（1）如果一個(gè)關(guān)系的大小可預(yù)知，而且不變；

（2）如果關(guān)系的大小動(dòng)態(tài)改變，而且數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)提供了動(dòng)態(tài)HASH存取方法。

4.3 確定數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)

確定數(shù)據(jù)庫(kù)物理結(jié)構(gòu)主要指確定數(shù)據(jù)的存放位置和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，包括確定關(guān)系、索引、聚簇、日志、備份等的存儲(chǔ)安排和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)；確定系統(tǒng)配置等。

確定數(shù)據(jù)的存放位置和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)要綜合考慮存取時(shí)間、存儲(chǔ)空間利用率和維護(hù)代價(jià)三方面的因素。這三個(gè)方面常常是相互矛盾的，因此需要進(jìn)行權(quán)衡，選擇一個(gè)折中方案。

1. 確定數(shù)據(jù)的存放位置

為了提高系統(tǒng)性能，應(yīng)該根據(jù)應(yīng)用情況將數(shù)據(jù)的易變部分與穩(wěn)定部分、經(jīng)常存取部分和存取頻率較低部分分開存放。

例如，目前許多計(jì)算機(jī)都有多個(gè)磁盤，因此可以將表和索引放在不同的磁盤上，在查詢時(shí)，由于兩個(gè)磁盤驅(qū)動(dòng)器并行工作，可以提高物理I/O讀寫的效率；也可以將比較大的表分放在兩個(gè)磁盤上，以加快存取速度，這在多用戶環(huán)境下特別有效；還可以將日志文件與數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象（表、索引等）放在不同的磁盤上以改進(jìn)系統(tǒng)的性能。此外，數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)備份和日志文件備份等只在故障恢復(fù)時(shí)才使用，而且數(shù)據(jù)量很大，可以存放在磁帶上。

由于各個(gè)系統(tǒng)所能提供的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行物理安排的手段、方法差異很大，因此設(shè)計(jì)人員應(yīng)仔細(xì)了解給定的RDBMS提供的方法和參數(shù)，針對(duì)應(yīng)用環(huán)境的要求，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奈锢戆才拧?/p>

2. 確定系統(tǒng)配置

DBMS產(chǎn)品一般都提供了一些系統(tǒng)配置變量、存儲(chǔ)分配參數(shù)，供設(shè)計(jì)人員和DBA對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行物理優(yōu)化。初始情況下，系統(tǒng)都為這些變量賦予了合理的缺省值。但是這些值不一定適合每一種應(yīng)用環(huán)境，在進(jìn)行物理設(shè)計(jì)時(shí)，需要重新對(duì)這些變量賦值，以改善系統(tǒng)的性能。

系統(tǒng)配置變量很多，例如：同時(shí)使用數(shù)據(jù)庫(kù)的用戶數(shù)，同時(shí)打開的數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象數(shù)，內(nèi)存分配參數(shù)，緩沖區(qū)分配參數(shù)（使用的緩沖區(qū)長(zhǎng)度、個(gè)數(shù)），存儲(chǔ)分配參數(shù)，物理塊的大小，物理塊裝填因子，時(shí)間片大小，數(shù)據(jù)庫(kù)的大小，鎖的數(shù)目，等等。這些參數(shù)值影響存取時(shí)間和存儲(chǔ)空間的分配，在物理設(shè)計(jì)時(shí)就要根據(jù)應(yīng)用環(huán)境確定這些參數(shù)值，以使系統(tǒng)性能最佳。

在物理設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)系統(tǒng)配置變量的調(diào)整只是初步的，在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)還要根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行情況做進(jìn)一步的調(diào)整，以期切實(shí)改進(jìn)系統(tǒng)性能。

4.4 評(píng)價(jià)物理結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)過(guò)程中需要對(duì)時(shí)間效率、空間效率、維護(hù)代價(jià)和各種用戶要求進(jìn)行權(quán)衡，其結(jié)果可以產(chǎn)生多種方案，數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)人員必須對(duì)這些方案進(jìn)行細(xì)致的評(píng)價(jià)，從中選擇一個(gè)較優(yōu)的方案作為數(shù)據(jù)庫(kù)的物理結(jié)構(gòu)。

評(píng)價(jià)物理數(shù)據(jù)庫(kù)的方法完全依賴于所選用的DBMS，主要是從定量估算各種方案的存儲(chǔ)空間、存取時(shí)間和維護(hù)代價(jià)入手，對(duì)估算結(jié)果進(jìn)行權(quán)衡、比較，選擇出一個(gè)較優(yōu)的合理的物理結(jié)構(gòu)。如果該結(jié)構(gòu)不符合用戶需求，則需要修改設(shè)計(jì)。

第五、 數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)施和維護(hù)

完成數(shù)據(jù)庫(kù)的物理設(shè)計(jì)之后，設(shè)計(jì)人員就要用RDBMS提供的數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言和其他實(shí)用程序?qū)?shù)據(jù)庫(kù)邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)結(jié)果嚴(yán)格描述出來(lái)，成為DBMS可以接受的源代碼，再經(jīng)過(guò)調(diào)試產(chǎn)生目標(biāo)模式。然后就可以組織數(shù)據(jù)入庫(kù)了，這就是數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施階段。

5.1 數(shù)據(jù)的載入和應(yīng)用程序的調(diào)試

數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施階段包括兩項(xiàng)重要的工作，一項(xiàng)是數(shù)據(jù)的載入，另一項(xiàng)是應(yīng)用程序的編碼和調(diào)試。

一般數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)量都很大，而且數(shù)據(jù)來(lái)源于部門中的各個(gè)不同的單位，數(shù)據(jù)的組織方式、結(jié)構(gòu)和格式都與新設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)有相當(dāng)?shù)牟罹�，組織數(shù)據(jù)錄入就要將各類源數(shù)據(jù)從各個(gè)局部應(yīng)用中抽取出來(lái)，輸入計(jì)算機(jī)，再分類轉(zhuǎn)換，最后綜合成符合新設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)的形式，輸入數(shù)據(jù)庫(kù)。因此這樣的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、組織入庫(kù)的工作是相當(dāng)費(fèi)力費(fèi)時(shí)的工作。

特別是原系統(tǒng)是手工數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)時(shí)，各類數(shù)據(jù)分散在各種不同的原始表格、憑證、單據(jù)之中。在向新的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中輸入數(shù)據(jù)時(shí)，還要處理大量的紙質(zhì)文件，工作量就更大�！　�

由于各個(gè)不同的應(yīng)用環(huán)境差異很大，不可能有通用的轉(zhuǎn)換器，DBMS產(chǎn)品也不提供通用的轉(zhuǎn)換工具。為提高數(shù)據(jù)輸入工作的效率和質(zhì)量，，應(yīng)該針對(duì)具體的應(yīng)用環(huán)境設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)錄入子系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)來(lái)完成數(shù)據(jù)入庫(kù)的任務(wù)。

由于要入庫(kù)的數(shù)據(jù)在原來(lái)的系統(tǒng)中的格式結(jié)構(gòu)與新系統(tǒng)中不完全一樣，有的差別可能還比較大，不僅向計(jì)算機(jī)內(nèi)輸入數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)生錯(cuò)誤，轉(zhuǎn)換過(guò)程中也有可能出錯(cuò)。因此在源數(shù)據(jù)入庫(kù)之前要采用多種方法對(duì)它們進(jìn)行檢驗(yàn)，以防止不正確的數(shù)據(jù)入庫(kù)，這部分的工作在整個(gè)數(shù)據(jù)輸入子系統(tǒng)中是非常重要的。

在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)輸入子系統(tǒng)時(shí)還要注意原有系統(tǒng)的特點(diǎn)，例如對(duì)原有系統(tǒng)是人工數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的情況，盡管新系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能與原系統(tǒng)有很大差別，在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)輸入子系統(tǒng)時(shí)，盡量讓輸入格式與原系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相近，這不僅使處理手工文件比較方便，更重要的是減少用戶出錯(cuò)的可能性，保證數(shù)據(jù)輸入的質(zhì)量�，F(xiàn)有的DBMS一般都提供不同DBMS之間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的工具，若原來(lái)是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，就可以利用新系統(tǒng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工具，先將原系統(tǒng)中的表轉(zhuǎn)換成新系統(tǒng)中相同結(jié)構(gòu)的臨時(shí)表，再將這些表中的數(shù)據(jù)分類、轉(zhuǎn)換、綜合成符合新系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模式，插入相應(yīng)的表中。

數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)應(yīng)該與數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行，因此在組織數(shù)據(jù)入庫(kù)的同時(shí)還要調(diào)試應(yīng)用程序。應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)、編碼和調(diào)試的方法、步驟在軟件工程等課程中有詳細(xì)講解，這里就不贅述了。

5.2 數(shù)據(jù)庫(kù)的試運(yùn)行

在原有系統(tǒng)的數(shù)據(jù)有一小部分已輸入數(shù)據(jù)庫(kù)后，就可以開始對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試，這又稱為數(shù)據(jù)庫(kù)的試運(yùn)行。

這一階段要實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序，執(zhí)行對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的各種操作，測(cè)試應(yīng)用程序的功能是否滿足設(shè)計(jì)要求。如果不滿足，對(duì)應(yīng)用程序部分則要修改、調(diào)整，直到達(dá)到設(shè)計(jì)要求為止。

在數(shù)據(jù)庫(kù)試運(yùn)行時(shí)，還要測(cè)試系統(tǒng)的性能指標(biāo)，分析其是否達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。在對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行物理設(shè)計(jì)時(shí)已初步確定了系統(tǒng)的物理參數(shù)值，但一般的情況下，設(shè)計(jì)時(shí)的考慮在許多方面只是近似的估計(jì)，和實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行總有一定的差距，因此必須在試運(yùn)行階段實(shí)際測(cè)量和評(píng)價(jià)系統(tǒng)性能指標(biāo)。事實(shí)上，有些參數(shù)的最佳值往往是經(jīng)過(guò)運(yùn)行調(diào)試后找到的。如果測(cè)試的結(jié)果與設(shè)計(jì)目標(biāo)不符，則要返回物理設(shè)計(jì)階段，重新調(diào)整物理結(jié)構(gòu)，修改系統(tǒng)參數(shù)，某些情況下甚至要返回邏輯設(shè)計(jì)階段，修改邏輯結(jié)構(gòu)。

這里特別要強(qiáng)調(diào)兩點(diǎn)，第一，上面已經(jīng)講到組織數(shù)據(jù)入庫(kù)是十分費(fèi)時(shí)費(fèi)力的事，如果試運(yùn)行后還要修改數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)，還要重新組織數(shù)據(jù)入庫(kù)。因此應(yīng)分期分批地組織數(shù)據(jù)入庫(kù)，先輸入小批量數(shù)據(jù)做調(diào)試用，待試運(yùn)行基本合格后，再大批量輸入數(shù)據(jù)，逐步增加數(shù)據(jù)量，逐步完成運(yùn)行評(píng)價(jià)。

第二，在數(shù)據(jù)庫(kù)試運(yùn)行階段，由于系統(tǒng)還不穩(wěn)定，硬、軟件故障隨時(shí)都可能發(fā)生。而系統(tǒng)的操作人員對(duì)新系統(tǒng)還不熟悉，誤操作也不可避免，因此應(yīng)首先調(diào)試運(yùn)行DBMS的恢復(fù)功能，做好數(shù)據(jù)庫(kù)的轉(zhuǎn)儲(chǔ)和恢復(fù)工作。一旦故障發(fā)生，能使數(shù)據(jù)庫(kù)盡快恢復(fù)，盡量減少對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的破壞。

5.3 數(shù)據(jù)庫(kù)的運(yùn)行和維護(hù)

數(shù)據(jù)庫(kù)試運(yùn)行合格后，數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)工作就基本完成，即可投入正式運(yùn)行了。但是，由于應(yīng)用環(huán)境在不斷變化，數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行過(guò)程中物理存儲(chǔ)也會(huì)不斷變化，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)價(jià)、調(diào)整、修改等維護(hù)工作是一個(gè)長(zhǎng)期的任務(wù)，也是設(shè)計(jì)工作的繼續(xù)和提高。

在數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行階段，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)經(jīng)常性的維護(hù)工作主要是由DBA完成的，它包括：

1. 數(shù)據(jù)庫(kù)的轉(zhuǎn)儲(chǔ)和恢復(fù)

數(shù)據(jù)庫(kù)的轉(zhuǎn)儲(chǔ)和恢復(fù)是系統(tǒng)正式運(yùn)行后最重要的維護(hù)工作之一。DBA要針對(duì)不同的應(yīng)用要求制定不同的轉(zhuǎn)儲(chǔ)計(jì)劃，以保證一旦發(fā)生故障能盡快將數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)到某種一致的狀態(tài)，并盡可能減少對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的破壞。

2. 數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性、完整性控制

在數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行過(guò)程中，由于應(yīng)用環(huán)境的變化，對(duì)安全性的要求也會(huì)發(fā)生變化，比如有的數(shù)據(jù)原來(lái)是機(jī)密的，現(xiàn)在是可以公開查詢的了，而新加入的數(shù)據(jù)又可能是機(jī)密的了。系統(tǒng)中用戶的密級(jí)也會(huì)改變。這些都需要DBA根據(jù)實(shí)際情況修改原有的安全性控制。同樣，數(shù)據(jù)庫(kù)的完整性約束條件也會(huì)變化，也需要DBA不斷修正，以滿足用戶要求。

3. 數(shù)據(jù)庫(kù)性能的監(jiān)督、分析和改造

在數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行過(guò)程中，監(jiān)督系統(tǒng)運(yùn)行，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，找出改進(jìn)系統(tǒng)性能的方法是DBA的又一重要任務(wù)。目前有些DBMS產(chǎn)品提供了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)性能參數(shù)的工具，DBA可以利用這些工具方便地得到系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中一系列性能參數(shù)的值。DBA應(yīng)仔細(xì)分析這些數(shù)據(jù)，判斷當(dāng)前系統(tǒng)運(yùn)行狀況是否是最佳，應(yīng)當(dāng)做哪些改進(jìn)。例如調(diào)整系統(tǒng)物理參數(shù)，或?qū)?shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行重組織或重構(gòu)造等。

4. 數(shù)據(jù)庫(kù)的重組織與重構(gòu)造

數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行一段時(shí)間后，由于記錄不斷增、刪、改，會(huì)使數(shù)據(jù)庫(kù)的物理存儲(chǔ)情況變壞，降低了數(shù)據(jù)的存取效率，數(shù)據(jù)庫(kù)性能下降，這時(shí)DBA就要對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行重組織，或部分重組織（只對(duì)頻繁增、刪的表進(jìn)行重組織）。DBMS一般都提供數(shù)據(jù)重組織用的實(shí)用程序。在重組織的過(guò)程中，按原設(shè)計(jì)要求重新安排存儲(chǔ)位置、回收垃圾、減少指針鏈等，提高系統(tǒng)性能。

數(shù)據(jù)庫(kù)的重組織，并不修改原設(shè)計(jì)的邏輯和物理結(jié)構(gòu)，而數(shù)據(jù)庫(kù)的重構(gòu)造則不同，它是指部分修改數(shù)據(jù)庫(kù)的模式和內(nèi)模式�！　�

由于數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用環(huán)境發(fā)生變化，增加了新的應(yīng)用或新的實(shí)體，取消了某些應(yīng)用，有的實(shí)體與實(shí)體間的聯(lián)系也發(fā)生了變化等，使原有的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)不能滿足新的需求，需要調(diào)整數(shù)據(jù)庫(kù)的模式和內(nèi)模式。例如，在表中增加或刪除某些數(shù)據(jù)項(xiàng)，改變數(shù)據(jù)項(xiàng)的類型，增加或刪除某個(gè)表，改變數(shù)據(jù)庫(kù)的容量，增加或刪除某些索引等。當(dāng)然數(shù)據(jù)庫(kù)的重構(gòu)也是有限的，只能做部分修改。如果應(yīng)用變化太大，重構(gòu)也無(wú)濟(jì)于事，說(shuō)明此數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)的生命周期已經(jīng)結(jié)束，應(yīng)該設(shè)計(jì)新的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)了。

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