浅谈数据库设计

魏玉萍

在当今的信息时代，信息已逐渐成为决定生产力、竞争力和经济效益的重要资源，管理者只有及时、准确地掌握相关信息，才能做出正确的决策。数据库技术是指对于一个给定的应用环境，构造最优的数据库模式，实现信息存储、查询和处理的重要手段。只有将有用的信息转换成数据并存储在数据库中，才有可能实现最佳的数据管理，满足用户的各种需求。

数据库设计属于系统设计的范畴，通常把使用数据的系统称为数据库应用系统，把数据库应用系统的设计简称为数据库设计。数据库设计把数据库应用系统分为需求分析阶段、概念结构设计、逻辑结构设计、物理结构设计、数据库实施阶段、数据库运行与维护六个阶段。下面简要介绍各个步骤的主要任务及方法。

1.需求分析阶段

需求分析是在项目确定之后，用户和设计人员通过详细的调查研究，充分了解用户的组织机构、业务规则、数据需求等等。所谓需求是指用户对软件的功能和性能的要求，就是用户希望软件能做什么事情，完成什么样的功能，达到什么性能。需求分析是数据库设计最基础的工作，如果这个阶段的工作不准确或有误，那么后面几个阶段的任务就会有偏差，如果到测试阶段才发现错误再去更改必然会付出很大的代价，因此必须高度重视这个阶段的人任务。需求分析阶段的后期编写系统分析报告，主要包括：系统的概况、目标、范围、现状等；系统及子系统的结构说明；系统的功能划分；系统的组织机构联系图；数据流程图；功能模块图及数据字典等内容。然后将此需求分析报告提交给用户的决策部门讨论审查，通过审查以后的需求分析报告作为今后各阶段设计和工作的依据。

例如：公司职工人事档案资料繁多，查询、统计、更新等各方面工作都不能更快更好进行，急需一管理系统实现人事资料的录入、维护、统计、查询等工作，明确要求后将具体事项形成书面报告审查后作为今后设计的依据。

2.概念结构设计

概念结构设计的目标是产生出一个能反映组织信息需求的概念模型，其特点有简单明确表示用户业务数据需求、数据之间的联系、数据约束条件等。概念结构的策略有四种自顶向下、自底向上、逐步扩张、混合策略。概念结构设计的最著名、最常用的方法是实体-联系方法，简称E-R方法。它虽然只有几个基本元素（实体、属性、联系），但能够表达现实世界复杂的数据、数据之间的关系和约束条件。

E-R图设计是对需求分析阶段所得到的数据进行分类、聚集、概括，确定实体、属性和联系，具体步骤如下：

2.1选择局部应用

数据流图是对业务处理过程从高层到底层的一级级抽象，高层抽象流图一般反映系统的概貌，对数据的引用较为笼统，选择适当层次的数据流图，让这一层的每一部分对应一个局部应用，实现某一项功能。

2.2逐一设计局部E-R图

规划好各个局部应用之后，对每一个局部应用设计局部E-R图，按照局部应用的数据流图，从数据字典中提取数据，使用抽象机制，确定局部应用中的实体、实体的属性、实体标示符、实体间的联系和类型，但是许多实物是实体还是属性没有明确的界定，要根据具体情况判断，一般来说，属性不能再分，属性也不能和其他实体发生联系，因为联系是实体和实体间的联系。

2.3 E-R图合并

根据局部应用设计好的局部E-R图之后，就可以对各局部E-R图进行合并，合并的目的是在合并过程中解决局部E-R图之间存在的冲突，消除存在的信息冗余，使之成为供用户理解的统一的、精练的全局概念模型。对所有的局部E-R图合并之后，就形成了全局E-R图，从而完成了概念结构设计。

3.逻辑结构设计

逻辑结构设计是在概念结构设计的基础上进行的数据模型设计，一般有层次、网状模型和关系模型，现在绝大多数DBMS都是基于关系模型的，此阶段的主要任务有确定数据模型、将E-R图转换为指定的数据模型、确定完整性约束、确定用户视图。

例如：部门（1）——<聘用>——职工（M）。

4.物理结构设计

在实现数据库逻辑结构设计之后，就要确定数据库在计算机中的具体存储。数据库在计算机物理设备上的存储结构与存取方法称为数据库的物理结构。数据库的物理设计完全依赖于给定的数据库软件和硬件设备。层次和网状模型物理设计比较复杂，而关系DBMS对物理设计要求很少，由DBA来实现。物理结构设计需要确定数据分布、确定存储结构、确定存取方式。

5.数据库实施阶段

确定了数据库的逻辑结构和物理结构以后，可以利用DBMS提供的数据定义语言建立数据库的结构。

例如：CREATE TABLE 职工库。

（职工编号 CHAR（6） NOT NULL，

姓名 CHAR（8） NOT NULL，

性别 CHAR（2），

所属部门 CHAR（10），

PRIMARYKEY KEY （职工编号））；

当数据库的结构建成之后，就可向数据库中加载数据，由于数据库中的数据量非常大，为了避免浪费大量人力财力时间等，通常专门设计一个录入子系统来提高效率，满足用户的要求。该子系统一般包括数据录入、录入过程的数据校验、代码转换、数据完整性约束、安全性检查等功能。

6.数据库的运行与维护

数据库设计与应用开发工作完成之后系统便进入运行与维护阶段。为保证数据库系统的安全稳定运行，需要综合考虑可能遇到的各种问题，指定详尽的运行计划和应对措施。任何因素导致系统初选问题，都可能给用户带来损失。

数据库的运行与维护阶段主要任务有：

6.1维护数据的安全性和数据完整性

为保障系统的稳定运行，必须制定运行策略。数据库的运行离不开用户的访问和操作，安全性策略包括网络安全、用户的权限管理、设备的安全及数据的安全等方面。按照设计阶段提供的安全和故障规范。实施授权和设定密码，并经常检查系统的安全性和可靠性，实施备份、恢复和数据重组的任务。

6.2监测并改变数据库性能

经常对数据库存储空间的状况和响应速度进行评价分析，确定优化和改善的措施，及时调整系统的运行状况。

6.3数据库的维护

在数据库系统的运行过程中，可能会由于某些原因需要修改数据库的结构，称为数据库的重构，重构包括表结构的修改和视图的修改。还要根据用户环境的扩大，适时的向数据库增加一些新的数据和功能。

6.4及时修改错误

系统运行过程中难免发生一些错误，需要及时运行修改错误，弥补设计时的欠缺。

本论文主要讲述了数据库设计的简单步骤。系统设计为整个程序构建了骨架，而各个功能模块实现各个细节部分。系统的详细设计根据系统分析阶段的结论将系统具体化，并完成了各个模块的添加、修改、删除与查询的功能，直到最后形成一个完整的可行性的数据库管理系统。 [科]