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数据库设计中的14个技巧

1. 原始单据与实体之间的关系
  能够是一对一、一对多、多对多的关系。在普通情况下,它们是一对一的关系:即一张原始单据对

应且仅仅相应一个实体。在特殊情况下,它们可能是一对多或多对一的关系,即一张原始单证相应多个实

体,或多张原始单证相应一个实体。这里的实体能够理解为基本表。明白这种相应关系后,对我们设计

录入界面大有优点。
  〖例1〗:一份员工履历资料,在人力资源信息系统中,就相应三个基本表:员工基本情况表、社会

关系表、工作简历表。这就是“一张原始单证相应多个实体”的典型样例。

   2. 主键与外键
  一般而言,一个实体不能既无主键又无外键。在E—R 图中, 处于叶子部位的实体, 能够定义主键,

也能够不定义主键(由于它无子孙), 但必需要有外键(由于它有父亲)。
  主键与外键的设计,在全局数据库的设计中,占有重要地位。当全局数据库的设计完毕以后,有个

美国数据库设计专家说:“键,到处都是键,除了键之外,什么也没有”,这就是他的数据库设计经验

之谈,也反映了他对信息系统核心(数据模型)的高度抽象思想。由于:主键是实体的高度抽象,主键与

外键的配对,表示实体之间的连接。

   3. 基本表的性质
  基本表与中间表、暂时表不同,由于它具有例如以下四个特性:
   (1) 原子性。基本表中的字段是不可再分解的。
   (2) 原始性。基本表中的记录是原始数据(基础数据)的记录。
   (3) 演绎性。由基本表与代码表中的数据,能够派生出全部的输出数据。
   (4) 稳定性。基本表的结构是相对稳定的,表中的记录是要长期保存的。
  理解基本表的性质后,在设计数据库时,就能将基本表与中间表、暂时表区分开来。

   4. 范式标准
  基本表及其字段之间的关系, 应尽量满足第三范式。可是,满足第三范式的数据库设计,往往不是

最好的设计。为了提高数据库的执行效率,经常需要减少范式标准:适当添加冗余,达到以空间换时间

的目的。
  〖例2〗:有一张存放商品的基本表,如表1所看到的。“金额”这个字段的存在,表明该表的设计不满

足第三范式,由于“金额”能够由“单位价格”乘以“数量”得到,说明“金额”是冗余字段。可是,添加

“金额”这个冗余字段,能够提高查询统计的速度,这就是以空间换时间的作法。
  在Rose 2002中,规定列有两种类型:数据列和计算列。“金额”这种列被称为“计算列”,而“

单位价格”和“数量”这种列被称为“数据列”。
  表1 商品表的表结构
  商品名称 商品型号 单位价格 数量 金额
  电视机 29吋 2,500 40 100,000
  
   5. 通俗地理解三个范式
  通俗地理解三个范式,对于数据库设计大有优点。在数据库设计中,为了更好地应用三个范式,就

必须通俗地理解三个范式(通俗地理解是够用的理解,并非最科学最准确的理解):
  第一范式:1NF是对属性的原子性约束,要求属性具有原子性,不可再分解;
  第二范式:2NF是对记录的惟一性约束,要求记录有惟一标识,即实体的惟一性;
  第三范式:3NF是对字段冗余性的约束,即不论什么字段不能由其它字段派生出来,它要求字段没有冗余


  没有冗余的数据库设计能够做到。可是,没有冗余的数据库未必是最好的数据库,有时为了提高运

行效率,就必须减少范式标准,适当保留冗余数据。详细做法是:在概念数据模型设计时遵守第三范式

,减少范式标准的工作放到物理数据模型设计时考虑。减少范式就是添加字段,同意冗余。

   6. 要善于识别与正确处理多对多的关系
  若两个实体之间存在多对多的关系,则应消除这种关系。消除的办法是,在两者之间添加第三个实

体。这样,原来一个多对多的关系,如今变为两个一对多的关系。要将原来两个实体的属性合理地分配

到三个实体中去。这里的第三个实体,实质上是一个较复杂的关系,它相应一张基本表。一般来讲,数

据库设计工具不能识别多对多的关系,但能处理多对多的关系。
  〖例3〗:在“图书馆信息系统”中,“图书”是一个实体,“读者”也是一个实体。这两个实体之

间的关系,是一个典型的多对多关系:一本图书在不同一时候间能够被多个读者借阅,一个读者又能够借多

本图书。为此,要在二者之间添加第三个实体,该实体取名为“借还书”,它的属性为:借还时间、借

还标志(0表示借书,1表示还书),另外,它还应该有两个外键(“图书”的主键,“读者”的主键),使

它能与“图书”和“读者”连接。

   7. 主键PK的取值方法
   PK是供程序猿使用的表间连接工具,能够是一无物理意义的数字串, 由程序自己主动加1来实现。也可

以是有物理意义的字段名或字段名的组合。只是前者比后者好。当PK是字段名的组合时,建议字段的个

数不要太多,多了不但索引占用空间大,并且速度也慢。

   8. 正确认识数据冗余
  主键与外键在多表中的反复出现, 不属于数据冗余,这个概念必须清楚,其实有很多人还不清楚

。非键字段的反复出现, 才是数据冗余!并且是一种低级冗余,即反复性的冗余。高级冗余不是字段的

反复出现,而是字段的派生出现。
  〖例4〗:商品中的“单位价格、数量、金额”三个字段,“金额”就是由“单位价格”乘以“数量”派生出

来的,它就是冗余,并且是一种高级冗余。冗余的目的是为了提高处理速度。仅仅有低级冗余才会添加数

据的不一致性,由于同一数据,可能从不同一时候间、地点、角色上多次录入。因此,我们提倡高级冗余(派

生性冗余),反对低级冗余(反复性冗余)。

   9. E--R图没有标准答案
  信息系统的E--R图没有标准答案,由于它的设计与画法不是惟一的,仅仅要它覆盖了系统需求的业务

范围和功能内容,就是可行的。反之要改动E--R图。虽然它没有惟一的标准答案,并不意味着能够任意

设计。好的E—R图的标准是:结构清楚、关联简洁、实体个数适中、属性分配合理、没有低级冗余。

   10. 视图技术在数据库设计中非常实用
  与基本表、代码表、中间表不同,视图是一种虚表,它依赖数据源的实表而存在。视图是供程序猿

使用数据库的一个窗体,是基表数据综合的一种形式, 是数据处理的一种方法,是用户数据保密的一种

手段。为了进行复杂处理、提高运算速度和节省存储空间, 视图的定义深度一般不得超过三层。 若三层

视图仍不够用, 则应在视图上定义暂时表, 在暂时表上再定义视图。这样反复交迭定义, 视图的深度就

不受限制了。
  对于某些与国家政治、经济、技术、军事和安全利益有关的信息系统,视图的作用更加重要。这些

系统的基本表完毕物理设计之后,马上在基本表上建立第一层视图,这层视图的个数和结构,与基本表

的个数和结构是全然相同。并且规定,全部的程序猿,一律仅仅准在视图上操作。仅仅有数据库管理员,带

着多个人员共同掌握的“安全钥匙”,才干直接在基本表上操作。请读者想想:这是为什么?

   11. 中间表、报表和暂时表
  中间表是存放统计数据的表,它是为数据仓库、输出报表或查询结果而设计的,有时它没有主键与

外键(数据仓库除外)。暂时表是程序猿个人设计的,存放暂时记录,为个人所用。基表和中间表由DBA维

护,暂时表由程序猿自己用程序自己主动维护。

   12. 完整性约束表如今三个方面
  域的完整性:用Check来实现约束,在数据库设计工具中,对字段的取值范围进行定义时,有一个Ch

eckbutton,通过它定义字段的值城。
  參照完整性:用PK、FK、表级触发器来实现。
  用户定义完整性:它是一些业务规则,用存储过程和触发器来实现。

   13. 防止数据库设计打补丁的方法是“三少原则”
   (1) 一个数据库中表的个数越少越好。仅仅有表的个数少了,才干说明系统的E--R图少而精,去掉了

反复的多余的实体,形成了对客观世界的高度抽象,进行了系统的数据集成,防止了打补丁式的设计;
   (2) 一个表中组合主键的字段个数越少越好。由于主键的作用,一是建主键索引,二是做为子表的

外键,所以组合主键的字段个数少了,不仅节省了执行时间,并且节省了索引存储空间;
   (3) 一个表中的字段个数越少越好。仅仅有字段的个数少了,才干说明在系统中不存在数据反复,且

非常少有数据冗余,更重要的是督促读者学会“列变行”,这样就防止了将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。所谓“列变行”,就是将主表中的一部分内容拉出去,另外单独建一

个子表。这种方法非常easy,有的人就是不习惯、不採纳、不执行。
  数据库设计的实用原则是:在数据冗余和处理速度之间找到合适的平衡点。“三少”是一个总体概

念,综合观点,不能孤立某一个原则。该原则是相对的,不是绝对的。“三多”原则肯定是错误的。试

想:若覆盖系统相同的功能,一百个实体(共一千个属性) 的E--R图,肯定比二百个实体(共二千个属性)

的E--R图,要好得多。
  提倡“三少”原则,是叫读者学会利用数据库设计技术进行系统的数据集成。数据集成的步骤是将

文件系统集成为应用数据库,将应用数据库集成为主题数据库,将主题数据库集成为全局综合数据库。

集成的程度越高,数据共享性就越强,信息孤岛现象就越少,整个企业信息系统的全局E—R图中实体的

个数、主键的个数、属性的个数就会越少。
  提倡“三少”原则的目的,是防止读者利用打补丁技术,不断地对数据库进行增删改,使企业数据

库变成了任意设计数据库表的“垃圾堆”,或数据库表的“大杂院”,最后造成数据库中的基本表、代

码表、中间表、暂时表杂乱无章,不计其数,导致企事业单位的信息系统无法维护而瘫痪。
   “三多”原则不论什么人都能够做到,该原则是“打补丁方法”设计数据库的歪理学说。“三少”原则

是少而精的原则,它要求有较高的数据库设计技巧与艺术,不是不论什么人都能做到的,由于该原则是杜绝

用“打补丁方法”设计数据库的理论根据。

   14. 提高数据库执行效率的办法
  在给定的系统硬件和系统软件条件下,提高数据库系统的执行效率的办法是:
   (1) 在数据库物理设计时,减少范式,添加冗余, 少用触发器, 多用存储过程。
   (2) 当计算非常复杂、并且记录条数非常巨大时(比如一千万条),复杂计算要先在数据库外面,以

文件系统方式用C++语言计算处理完毕之后,最后才入库追加到表中去。这是电信计费系统设计的经验。
   (3) 发现某个表的记录太多,比如超过一千万条,则要对该表进行水平切割。水平切割的做法是,

以该表主键PK的某个值为界线,将该表的记录水平切割为两个表。若发现某个表的字段太多,比如超过

八十个,则垂直切割该表,将原来的一个表分解为两个表。
   (4) 对数据库管理系统DBMS进行系统优化,即优化各种系统參数,如缓冲区个数。
   (5) 在使用面向数据的SQL语言进行程序设计时,尽量採取优化算法。
  总之,要提高数据库的执行效率,必须从数据库系统级优化、数据库设计级优化、程序实现级优化

,这三个层次上同一时候下功夫。

  上述十四个技巧,是很多人在大量的数据库分析与设计实践中,逐步总结出来的。对于这些经验的

运用,读者不能生帮硬套,死记硬背,而要消化理解,实事求是,灵活掌握。并逐步做到:在应用中发

展,在发展中应用。