一、數(shù)據(jù)庫設(shè)計的必要性

         在實際的軟件項目中，如果系統(tǒng)中需要存儲的數(shù)據(jù)量比較大，需要設(shè)計的表比較多，表與表之間的關(guān)系比較復雜，那我們就需要進行規(guī)范的數(shù)據(jù)庫設(shè)置。如果不經(jīng)過數(shù)據(jù)庫的設(shè)計，我們構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫不合理、不恰當，那么數(shù)據(jù)庫的維護、運行效率會有很大的問題。這將直接影響到項目的運行性和可靠性。

二、什么是數(shù)據(jù)庫設(shè)計

      數(shù)據(jù)庫設(shè)計實際上就是規(guī)劃和結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象以及這些數(shù)據(jù)對象之間的關(guān)系過程。

三、數(shù)據(jù)庫設(shè)計的重要性

      不經(jīng)過設(shè)計的數(shù)據(jù)庫或是設(shè)計糟糕的數(shù)據(jù)庫很可能導致

            1、 數(shù)據(jù)庫運行效率地下

            2、 更新、刪除、添加數(shù)據(jù)出現(xiàn)問題

      良好設(shè)計的數(shù)據(jù)庫

             1、 執(zhí)行效率高

             2、 使應(yīng)用程序更便于開發(fā)

             3、 擴展性好

             4、 維護性好

四、數(shù)據(jù)模型

        數(shù)據(jù)模型就像是數(shù)據(jù)間聯(lián)系的一個輪廓圖，整個模型就像一個框架。

       如果按照記錄間聯(lián)系的表示方式，對數(shù)據(jù)模型進行分類，可以分為：層次模型、網(wǎng)狀模型、關(guān)系模型。前兩種又稱為格式化數(shù)據(jù)模型。數(shù)據(jù)模型的好壞直接影響到數(shù)據(jù)庫的性能，所以數(shù)據(jù)模型的選擇是數(shù)據(jù)庫設(shè)計的首要任務(wù)。

       實體-關(guān)系（E-R）數(shù)據(jù)模型

              E-R數(shù)據(jù)模型（Entity-Relationship data model），即實體-關(guān)系數(shù)據(jù)模型。E-R數(shù)據(jù)模型不同于傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)模型，它不是面向?qū)崿F(xiàn)，而是面向現(xiàn)實物體的。

       實體（Entity）

              數(shù)據(jù)是用來描述現(xiàn)實中的物體的，而描述的對象都是形形色色的，有具體的、也有抽象的；有物理上存在的、也有概念性的。凡是可以互相區(qū)別而且可以被人們認識的事、物、概念等統(tǒng)統(tǒng)抽象為實體。多個相同的類型的實體可以稱為實體集（Entity set）。因此，在E-R數(shù)據(jù)模型中，也有型與值之分；實體可以作為型來定義，每個實體可以是它的實例和值。

       屬性（Attribute）

              實體一般具體若干特征，這些特征稱為實體的屬性。而每個屬性都有自己的取值范圍，在E-R數(shù)據(jù)模型中稱為值集（value set）。在同一實體集中，每個實體的屬性及其值集都是相同的，但可能取不同的值。屬性對應(yīng)數(shù)據(jù)庫表的列。

       關(guān)系（Relationship）

              實體之間會有各種關(guān)系，這些關(guān)系抽象為聯(lián)系。不但實體可以有屬性，關(guān)系也可以有屬性。

五、數(shù)據(jù)庫設(shè)計步驟

       數(shù)據(jù)庫設(shè)計可以分為以下幾個階段

              1、 需求分析階段：分析客戶的業(yè)務(wù)需求，特別是數(shù)據(jù)方面的需求

              2、 概要設(shè)計階段：繪制數(shù)據(jù)庫的E-R圖，并確認需求文檔的正確性和完整性，E-R圖是項目的設(shè)計人員、開發(fā)人員、測試人員，以及和客戶進行溝通的重要憑據(jù)

              3、 詳細設(shè)計階段：將概要設(shè)計階段的E-R圖轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)庫表，進行邏輯設(shè)計，確定各個表之間的主外鍵關(guān)系，運用數(shù)據(jù)庫的三范式進行審核，并進行技術(shù)評審。最后決定選哪種數(shù)據(jù)庫（Oracle、SQLServer、MySQL）來建庫、建表。

       需求分析階段：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)分析

              秀氣分析階段的重點是調(diào)查、收集、分析客戶的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)需求以及數(shù)據(jù)的安全性、完整性需求等。

       需求分析步驟：

              1、 確認業(yè)務(wù)需求

              2、 標識關(guān)系實體

              3、 標識每個實體的具有的屬性

              4、 確認實體之間的關(guān)系

       概要設(shè)計階段：繪制E-R圖

              作為數(shù)據(jù)庫設(shè)計者，你需要和項目組內(nèi)其他成員分享你的設(shè)計思路，共同研討數(shù)據(jù)庫設(shè)計的合理性、安全性、完整性，并確認是否符合客戶的業(yè)務(wù)需求。那么使用E-R圖，這種圖形化的表示方式最為直觀。

              * E-R圖中的實體、屬性和關(guān)系

              上面的簡單E-R圖可以看出用戶和收支之間的關(guān)系。在上圖中可以看出：用矩形表示實體，實體是一般名詞；橢圓表示屬性，一般也是名詞；菱形表示關(guān)系，一般是動詞。

              * 映射基數(shù)

              映射基數(shù)表示可以通過關(guān)系與該實體的個數(shù)。對于實體集A和B之間的二元關(guān)系，可能的映射基數(shù)有：

                     1、 一對一：也就是A實體中最多只有一個B實體的關(guān)聯(lián)，而B實體的最多只有一個A實體的關(guān)聯(lián)。用E-R圖表示：

                     2、 一對多：A實體可以與B實體任意數(shù)量的進行關(guān)聯(lián)，B中的實體最多與A中的一個實體關(guān)聯(lián)。E-R圖表示：

                     3、 多對一：A實體最多與一個B實體進行關(guān)聯(lián)，而B實體可以和任意多個A實體進行關(guān)聯(lián)。E-R圖表示：

                     4、 多對多：A實體可以有多個B實體，而B實體也可以有任意多個A實體。E-R圖表示：

              * E-R圖

              E-R圖可以以圖形化的方式將數(shù)據(jù)庫的整個邏輯結(jié)構(gòu)表示出來，組成部分有：

                     1、 矩形表示實體集

                     2、 橢圓表示屬性

                     3、 菱形表示關(guān)系、

                     4、 直線用來連接實體集與屬性、實體集和關(guān)系

                     5、 直線箭頭表示實體集之間映射基數(shù)

      詳細設(shè)計階段：將E-R圖轉(zhuǎn)換為表

            步驟如下：

                  1、 將各個實體轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的表，將各屬性轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的列

                  2、 標識每張表的主鍵

                  3、 將實體之間的關(guān)系轉(zhuǎn)換為表與表之間的主外鍵關(guān)系

六、數(shù)據(jù)庫設(shè)計規(guī)范化

      數(shù)據(jù)庫設(shè)計中經(jīng)常出現(xiàn)的問題

            1、 數(shù)據(jù)冗余大

            2、 插入數(shù)據(jù)異常

            3、 刪除異常

            4、 更新異常

      規(guī)范設(shè)計

            一個較好的關(guān)系數(shù)據(jù)庫模型，它的每個關(guān)系中的屬性一定要滿足某種內(nèi)在的語義條件，即要按一定的規(guī)范設(shè)計關(guān)系模型，這就是設(shè)計的規(guī)范化。

            在數(shù)據(jù)庫設(shè)計時，有一些專門的規(guī)則，稱為數(shù)據(jù)庫的設(shè)計范式，遵循這些規(guī)則，就可以創(chuàng)建出良好的數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫著名的三大范式理論：

                  1、 第一范式（1NF）

                        第一范式是滿足關(guān)系數(shù)據(jù)庫模型所要遵循的最基本的條件范式，幾關(guān)系中的每個屬性必須是不可再分的簡單項，不能是屬性組合，即屬性的取值是不可拆分的原子值。

                  2、 第二范式（2NF）

                        第二范式是在第一范式的基礎(chǔ)上，確保表中的每列都和主鍵相關(guān)。其定義是如果一個關(guān)系滿足1NF，并且除了主鍵關(guān)系外的其他列都依賴于該主鍵，則滿足第二范式。

                  3、 第三范式(3NF)

                        第三范式是在第二范式的基礎(chǔ)上進行的，第三范式的目標是確保每列都和主鍵列直接相關(guān)，而不是間接相關(guān)的。其定義是：如果一個關(guān)系滿足2NF，并且除主鍵外的其他列都不傳遞依賴于該主鍵。

      規(guī)范化和性能關(guān)系

            為了滿足三大范式，數(shù)據(jù)庫的性能可能會有一定程度的降低。所以，在實際數(shù)據(jù)庫設(shè)計中，我們既要盡量滿足三大范式，從而避免數(shù)據(jù)冗余和各種數(shù)據(jù)庫的操作異常，同時也要考慮數(shù)據(jù)的訪問性能。有時候，為了提高數(shù)據(jù)庫的訪問效率，適當?shù)脑试S少量數(shù)據(jù)冗余咧存在，才是最適合的數(shù)據(jù)庫設(shè)計方案。