1. 原始單據與實體之間的關系
能夠是一對一、一對多、多對多的關系。在普通情況下,它們是一對一的關系:即一張原始單據對
應且僅僅相應一個實體。在特殊情況下,它們可能是一對多或多對一的關系,即一張原始單證相應多個實
體,或多張原始單證相應一個實體。這里的實體能夠理解為基本表。明白這種相應關系后,對我們設計
錄入界面大有優點。
〖例1〗:一份員工履歷資料,在人力資源信息系統中,就相應三個基本表:員工基本情況表、社會
關系表、工作簡歷表。這就是“一張原始單證相應多個實體”的典型樣例。
2. 主鍵與外鍵
一般而言,一個實體不能既無主鍵又無外鍵。在E—R 圖中, 處于葉子部位的實體, 能夠定義主鍵,
也能夠不定義主鍵(由于它無子孫), 但必需要有外鍵(由于它有父親)。
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畢以后,有個
美國數據庫設計專家說:“鍵,到處都是鍵,除了鍵之外,什么也沒有”,這就是他的數據庫設計經驗
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。由于:主鍵是實體的高度抽象,主鍵與
外鍵的配對,表示實體之間的連接。
3. 基本表的性質
基本表與中間表、暫時表不同,由于它具有例如以下四個特性:
(1) 原子性?;颈碇械淖侄问遣豢稍俜纸獾摹?
(2) 原始性?;颈碇械挠涗浭窃紨祿ɑA數據)的記錄。
(3) 演繹性。由基本表與代碼表中的數據,能夠派生出全部的輸出數據。
(4) 穩定性?;颈淼慕Y構是相對穩定的,表中的記錄是要長期保存的。
理解基本表的性質后,在設計數據庫時,就能將基本表與中間表、暫時表區分開來。
4. 范式標準
基本表及其字段之間的關系, 應盡量滿足第三范式??墒?,滿足第三范式的數據庫設計,往往不是
最好的設計。為了提高數據庫的執行效率,經常需要減少范式標準:適當添加冗余,達到以空間換時間
的目的。
〖例2〗:有一張存放商品的基本表,如表1所看到的。“金額”這個字段的存在,表明該表的設計不滿
足第三范式,由于“金額”能夠由“單位價格”乘以“數量”得到,說明“金額”是冗余字段??墒?,添加
“金額”這個冗余字段,能夠提高查詢統計的速度,這就是以空間換時間的作法。
在Rose 2002中,規定列有兩種類型:數據列和計算列?!敖痤~”這種列被稱為“計算列”,而“
單位價格”和“數量”這種列被稱為“數據列”。
表1 商品表的表結構
商品名稱 商品型號 單位價格 數量 金額
電視機 29吋 2,500 40 100,000
5. 通俗地理解三個范式
通俗地理解三個范式,對于數據庫設計大有優點。在數據庫設計中,為了更好地應用三個范式,就
必須通俗地理解三個范式(通俗地理解是夠用的理解,并非最科學最準確的理解):
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,即實體的惟一性;
第三范式:3NF是對字段冗余性的約束,即不論什么字段不能由其它字段派生出來,它要求字段沒有冗余
。
沒有冗余的數據庫設計能夠做到。可是,沒有冗余的數據庫未必是最好的數據庫,有時為了提高運
行效率,就必須減少范式標準,適當保留冗余數據。詳細做法是:在概念數據模型設計時遵守第三范式
,減少范式標準的工作放到物理數據模型設計時考慮。減少范式就是添加字段,同意冗余。
6. 要善于識別與正確處理多對多的關系
若兩個實體之間存在多對多的關系,則應消除這種關系。消除的辦法是,在兩者之間添加第三個實
體。這樣,原來一個多對多的關系,如今變為兩個一對多的關系。要將原來兩個實體的屬性合理地分配
到三個實體中去。這里的第三個實體,實質上是一個較復雜的關系,它相應一張基本表。一般來講,數
據庫設計工具不能識別多對多的關系,但能處理多對多的關系。
〖例3〗:在“圖書館信息系統”中,“圖書”是一個實體,“讀者”也是一個實體。這兩個實體之
間的關系,是一個典型的多對多關系:一本圖書在不同一時候間能夠被多個讀者借閱,一個讀者又能夠借多
本圖書。為此,要在二者之間添加第三個實體,該實體取名為“借還書”,它的屬性為:借還時間、借
還標志(0表示借書,1表示還書),另外,它還應該有兩個外鍵(“圖書”的主鍵,“讀者”的主鍵),使
它能與“圖書”和“讀者”連接。
7. 主鍵PK的取值方法
PK是供程序猿使用的表間連接工具,能夠是一無物理意義的數字串, 由程序自己主動加1來實現。也可
以是有物理意義的字段名或字段名的組合。只是前者比后者好。當PK是字段名的組合時,建議字段的個
數不要太多,多了不但索引占用空間大,并且速度也慢。
8. 正確認識數據冗余
主鍵與外鍵在多表中的反復出現, 不屬于數據冗余,這個概念必須清楚,其實有很多人還不清楚
。非鍵字段的反復出現, 才是數據冗余!并且是一種低級冗余,即反復性的冗余。高級冗余不是字段的
反復出現,而是字段的派生出現。
〖例4〗:商品中的“單位價格、數量、金額”三個字段,“金額”就是由“單位價格”乘以“數量”派生出
來的,它就是冗余,并且是一種高級冗余。冗余的目的是為了提高處理速度。僅僅有低級冗余才會添加數
據的不一致性,由于同一數據,可能從不同一時候間、地點、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(反復性冗余)。
9. E--R圖沒有標準答案
信息系統的E--R圖沒有標準答案,由于它的設計與畫法不是惟一的,僅僅要它覆蓋了系統需求的業務
范圍和功能內容,就是可行的。反之要改動E--R圖。雖然它沒有惟一的標準答案,并不意味著能夠任意
設計。好的E—R圖的標準是:結構清楚、關聯簡潔、實體個數適中、屬性分配合理、沒有低級冗余。
10. 視圖技術在數據庫設計中非常實用
與基本表、代碼表、中間表不同,視圖是一種虛表,它依賴數據源的實表而存在。視圖是供程序猿
使用數據庫的一個窗體,是基表數據綜合的一種形式, 是數據處理的一種方法,是用戶數據保密的一種
手段。為了進行復雜處理、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三層。 若三層
視圖仍不夠用, 則應在視圖上定義暫時表, 在暫時表上再定義視圖。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、經濟、技術、軍事和安全利益有關的信息系統,視圖的作用更加重要。這些
系統的基本表完畢物理設計之后,馬上在基本表上建立第一層視圖,這層視圖的個數和結構,與基本表
的個數和結構是全然相同。并且規定,全部的程序猿,一律僅僅準在視圖上操作。僅僅有數據庫管理員,帶
著多個人員共同掌握的“安全鑰匙”,才干直接在基本表上操作。請讀者想想:這是為什么?
11. 中間表、報表和暫時表
中間表是存放統計數據的表,它是為數據倉庫、輸出報表或查詢結果而設計的,有時它沒有主鍵與
外鍵(數據倉庫除外)。暫時表是程序猿個人設計的,存放暫時記錄,為個人所用?;砗椭虚g表由DBA維
護,暫時表由程序猿自己用程序自己主動維護。
12. 完整性約束表如今三個方面
域的完整性:用Check來實現約束,在數據庫設計工具中,對字段的取值范圍進行定義時,有一個Ch
eckbutton,通過它定義字段的值城。
參照完整性:用PK、FK、表級觸發器來實現。
用戶定義完整性:它是一些業務規則,用存儲過程和觸發器來實現。
13. 防止數據庫設計打補丁的方法是“三少原則”
(1) 一個數據庫中表的個數越少越好。僅僅有表的個數少了,才干說明系統的E--R圖少而精,去掉了
反復的多余的實體,形成了對客觀世界的高度抽象,進行了系統的數據集成,防止了打補丁式的設計;
(2) 一個表中組合主鍵的字段個數越少越好。由于主鍵的作用,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數少了,不僅節省了執行時間,并且節省了索引存儲空間;
(3) 一個表中的字段個數越少越好。僅僅有字段的個數少了,才干說明在系統中不存在數據反復,且
非常少有數據冗余,更重要的是督促讀者學會“列變行”,這樣就防止了將子表中的字段拉入到主表中去
,在主表中留下很多空余的字段。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
個子表。這種方法非常easy,有的人就是不習慣、不採納、不執行。
數據庫設計的實用原則是:在數據冗余和處理速度之間找到合適的平衡點?!叭佟笔且粋€總體概
念,綜合觀點,不能孤立某一個原則。該原則是相對的,不是絕對的?!叭唷痹瓌t肯定是錯誤的。試
想:若覆蓋系統相同的功能,一百個實體(共一千個屬性) 的E--R圖,肯定比二百個實體(共二千個屬性)
的E--R圖,要好得多。
提倡“三少”原則,是叫讀者學會利用數據庫設計技術進行系統的數據集成。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,整個企業信息系統的全局E—R圖中實體的
個數、主鍵的個數、屬性的個數就會越少。
提倡“三少”原則的目的,是防止讀者利用打補丁技術,不斷地對數據庫進行增刪改,使企業數據
庫變成了任意設計數據庫表的“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、暫時表雜亂無章,不計其數,導致企事業單位的信息系統無法維護而癱瘓。
“三多”原則不論什么人都能夠做到,該原則是“打補丁方法”設計數據庫的歪理學說。“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,不是不論什么人都能做到的,由于該原則是杜絕
用“打補丁方法”設計數據庫的理論根據。
14. 提高數據庫執行效率的辦法
在給定的系統硬件和系統軟件條件下,提高數據庫系統的執行效率的辦法是:
(1) 在數據庫物理設計時,減少范式,添加冗余, 少用觸發器, 多用存儲過程。
(2) 當計算非常復雜、并且記錄條數非常巨大時(比如一千萬條),復雜計算要先在數據庫外面,以
文件系統方式用C++語言計算處理完畢之后,最后才入庫追加到表中去。這是電信計費系統設計的經驗。
(3) 發現某個表的記錄太多,比如超過一千萬條,則要對該表進行水平切割。水平切割的做法是,
以該表主鍵PK的某個值為界線,將該表的記錄水平切割為兩個表。若發現某個表的字段太多,比如超過
八十個,則垂直切割該表,將原來的一個表分解為兩個表。
(4) 對數據庫管理系統DBMS進行系統優化,即優化各種系統參數,如緩沖區個數。
(5) 在使用面向數據的SQL語言進行程序設計時,盡量採取優化算法。
總之,要提高數據庫的執行效率,必須從數據庫系統級優化、數據庫設計級優化、程序實現級優化
,這三個層次上同一時候下功夫。
上述十四個技巧,是很多人在大量的數據庫分析與設計實踐中,逐步總結出來的。對于這些經驗的
運用,讀者不能生幫硬套,死記硬背,而要消化理解,實事求是,靈活掌握。并逐步做到:在應用中發
展,在發展中應用。
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