資料庫設計中的14個技巧

2022-03-26 23:34:19 字數 4901 閱讀 5231

1. 原始單據與實體之間的關係

可以是一對

一、一對多、多對多的關係。在一般情況下,它們是一對一的關係:即一張原始單據對應且只對應乙個實體。在特殊情況下,它們可能是一對多或多對一的關係,即一張原始單據對應多個實體,或多張原始單據對應乙個實體。這裡的實體可以理解為基本表。明確這種對應關係後,對我們設計錄入介面大有好處。

〖例1〗:乙份員工履歷資料,在人力資源資訊系統中,就對應三個 基本表:員工基本情況表、社會關係表、工作簡歷表。這就是「一張原始單據對應多個實體」的典型例子。

2. 主鍵與外來鍵

一般而言,乙個實體不能既無主鍵又無外來鍵。在e-r 圖中, 處於葉子部位的實體, 可以定義主鍵,也可以不定義主鍵(因為它無子孫), 但必須要有外來鍵(因為它有父親)。

主鍵與外來鍵的設計,在全域性資料庫的設計中,占有重要地位。當全域性資料庫的設計完成以後,有個美國資料庫設計專家說:「鍵,到處都是鍵,除了鍵之外,什麼也沒有」,這就是他的資料庫設計經驗之談,也反映了他對資訊系統核心(資料模型)的高度抽象思想。因為:主鍵是實體的高度抽象,主鍵與外來鍵的配對,表示實體之間的連線。

3. 基本表的性質

基本表與中間表、臨時表不同,因為它具有如下四個特性:

(1) 原子性。基本表中的字段是不可再分解的。

(2) 原始性。基本表中的記錄是原始資料(基礎資料)的記錄。

(3) 演繹性。由基本表與**表中的資料,可以派生出所有的輸出資料。

(4) 穩定性。基本表的結構是相對穩定的,表中的記錄是要長期儲存的。

理解基本表的性質後,在設計資料庫時,就能將基本表與中間表、臨時表區分開來。

4. 正規化標準

基本表及其字段之間的關係, 應盡量滿足第三正規化。但是,滿足第三正規化的資料庫設計,往往不是最好的設計。為了提高資料庫的執行效率,常常需要降低正規化標準:適當增加冗餘,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所示。「金額」這個欄位的存在,表明該錶的設計不滿足第三正規化,因為「金額」可以由「單價」乘以「數量」得到,說明「金額」是冗餘字段。但是,增加「金額」這個冗餘字段,可以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,規定列有兩種型別:資料列和計算列。「金額」這樣的列被稱為「計算列」,而「單價」和「數量」這樣的列被稱為「資料列」。

表1 商品表的表結構

商品名稱 商品型號 單價 數量 金額

電視機 29吋 2,500 40 100,000

5. 通俗地理解三個正規化

通俗地理解三個正規化,對於資料庫設計大有好處。在資料庫設計中,為了更好地應用三個正規化,就必須通俗地理解三個正規化(通俗地理解是夠用的理解,並不是最科學最準確的理解):

第一正規化: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;

第二正規化: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;

第三正規化:3nf是對字段冗餘性的約束,即任何字段不能由其他字段派生出來,它要求字段沒有冗餘。

沒有冗餘的資料庫設計可以做到。但是,沒有冗餘的資料庫未必是最好的資料庫,有時為了提高執行效率,就必須降低正規化標準,適當保留冗餘資料。具體做法是:在概念資料模型設計時遵守第三正規化,降低正規化標準的工作放到物理資料模型設計時考慮。降低正規化就是增加字段,允許冗餘。

6. 要善於識別與正確處理多對多的關係

若兩個實體之間存在多對多的關係,則應消除這種關係。消除的辦法是,在兩者之間增加第三個實體。這樣,原來乙個多對多的關係,現在變為兩個一對多的關係。要將原來兩個實體的屬性合理地分配到三個實體中去。這裡的第三個實體,實質上是乙個較複雜的關係,它對應一張基本表。一般來講,資料庫設計工具不能識別多對多的關係,但能處理多對多的關係。

〖例3〗:在「圖書館資訊系統」中,「圖書」是乙個實體,「讀者」也是乙個實體。這兩個實體之間的關係,是乙個典型的多對多關係:一本圖書在不同時間可以被多個讀者借閱,乙個讀者又可以借多本圖書。為此,要在二者之間增加第三個實體,該實體取名為「借還書」,它的屬性為:借還時間、借還標誌(0表示借書,1表示還書),另外,它還應該有兩個外來鍵(「圖書」的主鍵,「讀者」的主鍵),使它能與「圖書」和「讀者」連線。

7. 主鍵pk的取值方法

pk是供程式設計師使用的表間連線工具,可以是一無物理意義的數字串, 由程式自動加1來實現。也可以是有物理意義的欄位名或欄位名的組合。不過前者比後者好。當pk是欄位名的組合時,建議欄位的個數不要太多,多了不但索引占用空間大,而且速度也慢。

8. 正確認識資料冗餘

主鍵與外來鍵在多表中的重複出現, 不屬於資料冗餘,這個概念必須清楚,事實上有許多人還不清楚。非鍵字段的重複出現, 才是資料冗餘!而且是一種低階冗餘,即重複性的冗餘。高階冗餘不是欄位的重複出現,而是欄位的派生出現。

〖例4〗:商品中的「單價、數量、金額」三個字段,「金額」就是由「單價」乘以「數量」派生出來的,它就是冗餘,而且是一種高階冗餘。冗餘的目的是為了提高處理速度。只有低階冗餘才會增加資料的不一致性,因為同一資料,可能從不同時間、地點、角色上多次錄入。因此,我們提倡高階冗餘(派生性冗餘),反對低階冗餘(重複性冗餘)。

9. e-r圖沒有標準答案

資訊系統的e-r圖沒有標準答案,因為它的設計與畫法不是惟一的,只要它覆蓋了系統需求的業務範圍和功能內容,就是可行的。反之要修改e-r圖。儘管它沒有惟一的標準答案,並不意味著可以隨意設計。好的e-圖的標準是:結構清晰、關聯簡潔、實體個數適中、屬性分配合理、沒有低階冗餘。

10. 檢視技術在資料庫設計中很有用

與基本表、**表、中間表不同,檢視是一種虛表,它依賴資料來源的實表而存在。檢視是供程式設計師使用資料庫的乙個視窗,是基表資料綜合的一種形式, 是資料處理的一種方法,是使用者資料保密的一種手段。為了進行複雜處理、提高運算速度和節省儲存空間, 檢視的定義深度一般不得超過三層。 若三層檢視仍不夠用, 則應在檢視上定義臨時表, 在臨時表上再定義檢視。這樣反覆交迭定義, 檢視的深度就不受限制了。

對於某些與國家政治、經濟、技術、軍事和安全利益有關的資訊系統,檢視的作用更加重要。這些系統的基本表完成物理設計之後,立即在基本表上建立第一層檢視,這層檢視的個數和結構,與基本表的個數和結構是完全相同。並且規定,所有的程式設計師,一律只准在檢視上操作。只有資料庫管理員,帶著多個人員共同掌握的「安全鑰匙」,才能直接在基本表上操作。請讀者想想:這是為什麼?

11. 中間表、報表和臨時表

中間表是存放統計資料的表,它是為資料倉儲、輸出報表或查詢結果而設計的,有時它沒有主鍵與外來鍵(資料倉儲除外)。臨時表是程式設計師個人設計的,存放臨時記錄,為個人所用。基表和中間表由dba維護,臨時表由程式設計師自己用程式自動維護。

12. 完整性約束表現在三個方面

域的完整性:用check來實現約束,在資料庫設計工具中,對字段的取值範圍進行定義時,有乙個check按鈕,通過它定義欄位的值城。

參照完整性:用pk、fk、表級觸發器來實現。

使用者定義完整性:它是一些業務規則,用儲存過程和觸發器來實現。

13. 防止資料庫設計打補丁的方法是「三少原則」

(1) 乙個資料庫中表的個數越少越好。只有表的個數少了,才能說明系統的e-r圖少而精,去掉了重複的多餘的實體,形成了對客觀世界的高度抽象,進行了系統的資料整合,防止了打補丁式的設計;

(2) 乙個表中組合主鍵的字段個數越少越好。因為主鍵的作用,一是建主鍵索引,二是做為子表的外來鍵,所以組合主鍵的字段個數少了,不僅節省了執行時間,而且節省了索引儲存空間;

(3) 乙個表中的字段個數越少越好。只有欄位的個數少了,才能說明在系統中不存在資料重複,且很少有資料冗餘,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,在主表中留下許多空餘的字段。所謂「列變行」,就是將主表中的一部分內容拉出去,另外單獨建乙個子表。這個方法很簡單,有的人就是不習慣、不採納、不執行。

資料庫設計的實用原則是:在資料冗餘和處理速度之間找到合適的平衡點。「三少」是乙個整體概念,綜合觀點,不能孤立某乙個原則。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,是叫讀者學會利用資料庫設計技術進行系統的資料整合。資料整合的步驟是將檔案系統集成為應用資料庫,將應用資料庫集成為主題資料庫,將主題資料庫集成為全域性綜合資料庫。整合的程度越高,資料共享性就越強,資訊孤島現象就越少,整個企業資訊系統的全域性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,不斷地對資料庫進行增刪改,使企業資料庫變成了隨意設計資料庫表的「垃圾堆」,或資料庫表的「大雜院」,最後造成資料庫中的基本表、**表、中間表、臨時表雜亂無章,不計其數,導致企事業單位的資訊系統無法維護而癱瘓。

「三多」原則任何人都可以做到,該原則是「打補丁方法」設計資料庫的歪理學說。「三少」原則是少而精的原則,它要求有較高的資料庫設計技巧與藝術,不是任何人都能做到的,因為該原則是杜絕用「打補丁方法」設計資料庫的理論依據。

14. 提高資料庫執行效率的辦法

在給定的系統硬體和系統軟體條件下,提高資料庫系統的執行效率的辦法是:

(1) 在資料庫物理設計時,降低正規化,增加冗餘, 少用觸發器, 多用儲存過程。

(2) 當計算非常複雜、而且記錄條數非常巨大時(例如一千萬條),複雜計算要先在資料庫外面,以檔案系統方式用c++語言計算處理完成之後,最後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,例如超過一千萬條,則要對該錶進行水平分割。水平分割的做法是,以該錶主鍵pk的某個值為界線,將該錶的記錄水平分割為兩個表。若發現某個表的字段太多,例如超過八十個,則垂直分割該錶,將原來的乙個表分解為兩個表。

(4) 對資料庫管理系統dbms進行系統優化,即優化各種系統引數,如緩衝區個數。

(5) 在使用面向資料的sql語言進行程式設計時,盡量採取優化演算法。

總之,要提高資料庫的執行效率,必須從資料庫系統級優化、資料庫設計級優化、程式實現級優化,這三個層次上同時下功夫。

上述十四個技巧,是許多人在大量的資料庫分析與設計實踐中,逐步總結出來的。對於這些經驗的運用,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。並逐步做到:在應用中發展,在發展中應用。

資料庫設計中的14個技巧

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資料庫設計中的14個關鍵技巧

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