數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法(數(shù)據(jù)庫)

時(shí)間：2022-11-18 22:30:01 | 來源：信息時(shí)代

時(shí)間：2022-11-18 22:30:01 來源：信息時(shí)代

    數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法 : 運(yùn)用一定的過程、技術(shù)、工具、方法學(xué)和文檔編寫技術(shù)以輔助實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的過程。
數(shù)據(jù)庫技術(shù)是信息資源管理最有效的手段。由于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)優(yōu)于文件系統(tǒng),因而在20世紀(jì)70年代得以廣泛應(yīng)用,接踵而來的是如何設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫的問題。在早期,數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)缺乏科學(xué)的方法學(xué)指導(dǎo),主要靠經(jīng)驗(yàn)和直覺,從而設(shè)計(jì)的結(jié)果常常表現(xiàn)為效率低下,資源浪費(fèi),甚至數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)紊亂。20世紀(jì)70年代末期上述問題開始引起眾多數(shù)據(jù)庫專家的關(guān)注,為了使數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)形成方法論,召開了著名的新奧爾良會(huì)議,提出了新奧爾良設(shè)計(jì)框架,并且還在日本東京召開了數(shù)據(jù)庫工程專業(yè)會(huì)議。人們都在尋求數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的科學(xué)工具和方法,并于80年代提出了許多數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法,在方法和科學(xué)理論基礎(chǔ)方面進(jìn)行了大量的探索,可以說數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法學(xué)基本形成,其主要標(biāo)志是: ①數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)基本階段的劃分已有公論; ②數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)所需的分析方法和設(shè)計(jì)方法都已建立在科學(xué)理論基礎(chǔ)之上,諸如關(guān)系規(guī)范化理論、數(shù)據(jù)模型理論以及離散數(shù)學(xué)等方面;③數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)已不再是純技巧性的,已有成熟的完整方法和理論,并且設(shè)計(jì)結(jié)果是合理的(滿足用戶需求)和高效的。
數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)主要有概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三個(gè)階段,每個(gè)階段又劃分為若干步驟。數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法有很多種,不管選用何種設(shè)計(jì)方法,一般在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫時(shí)都需完成如下一些任務(wù): ①定義系統(tǒng)目標(biāo); ②收集業(yè)務(wù)需求; ③確定系統(tǒng)需求; ④設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫; ⑤設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用軟件接口;⑥構(gòu)造、測試以及實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用軟件。
目前,常用的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法包括如下幾種:
(1)傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法:大多數(shù)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法是由傳統(tǒng)的方法演變而來的。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法基本任務(wù)有: 需求分析階段的工作主要是收集與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)相關(guān)的業(yè)務(wù)需求信息,開發(fā)小組的主要工作是收集用來設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的信息; 數(shù)據(jù)建模階段創(chuàng)建邏輯模型,并用此來定義物理數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu);規(guī)范化階段主要是消除或盡可能減少冗余數(shù)據(jù)。
(2)關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的Barker方法: Richard Barker在其負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)的輔助設(shè)計(jì)工具(CASE)中提出的,該方法以傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法為基礎(chǔ),提出數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的詳細(xì)步驟有七個(gè)階段: 制定策略、分析、設(shè)計(jì)、構(gòu)建、編寫文檔、轉(zhuǎn)換、產(chǎn)品。
(3) LRA(logical record access)方法: 在T. J.Teorey及T.P.Fry關(guān)于數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)專著中所論述的方法,該方法較有特色的是其LRA評(píng)價(jià)技術(shù)。LRA方法采用D.S.Rund比較完整的需求分析方法和基本步驟,確定數(shù)據(jù)庫當(dāng)前及將來應(yīng)用的數(shù)據(jù)范圍,通過訪問企業(yè)不同層次管理人員獲得數(shù)據(jù)和控制計(jì)劃數(shù)據(jù)。“用法數(shù)據(jù)”主要用于事務(wù)的數(shù)據(jù)操作、控制,“計(jì)劃數(shù)據(jù)”則用于適當(dāng)?shù)臎Q策控制; 數(shù)據(jù)主要采用表及“流程框圖”形式進(jìn)行文檔描述。需求分析經(jīng)多次訪問、整理抽象,直到用戶滿意為止。關(guān)于概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),LRA方法提供實(shí)體分析法,自頂向下地通過確定數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的目標(biāo)與范圍,采用數(shù)據(jù)抽象法中的聚集及歸納進(jìn)行實(shí)體形式化,為每個(gè)實(shí)體選擇表示屬性,并建立實(shí)體間聯(lián)系等途徑,形成用戶的局部視圖; 再用自底向上的方法,根據(jù)數(shù)據(jù)元素的分類及每個(gè)任務(wù)使用數(shù)據(jù)元素的次數(shù),采用向量及矩陣將所有數(shù)據(jù)元素進(jìn)行歸類,通過實(shí)體間聯(lián)系的算法獲得“實(shí)體聯(lián)系圖”表達(dá)的局部結(jié)構(gòu),合并后形成全局結(jié)構(gòu),作為概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果。在數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計(jì)與物理設(shè)計(jì)中,采用了邏輯記錄存取的模式設(shè)計(jì)性能優(yōu)化方法,給出了一系列LRA定量估算公式,使性能優(yōu)化有較明確的評(píng)價(jià)指標(biāo)。
(4) Howe方法: D.R.Howe在其專著中所陳述的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法。這種方法以關(guān)系數(shù)據(jù)的規(guī)范化理論為依據(jù),把滿足BCNF的關(guān)系叫“良規(guī)范”關(guān)系,否則叫“劣規(guī)范”關(guān)系。Howe采用自頂向下的方法,用E-R模型作為“企業(yè)”的概念模型,并擴(kuò)充了E-R模型的語義,把兩個(gè)實(shí)體間聯(lián)系用屬藉類的概念表達(dá)語義,將屬藉類分為強(qiáng)制屬藉類和非強(qiáng)制屬藉類兩類。在概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,以內(nèi)含的“功能分析”為依據(jù)確定粗略的E-R模型,并用關(guān)系的規(guī)范化作指導(dǎo),以減少E-R模型所對(duì)應(yīng)的關(guān)系個(gè)數(shù)為目標(biāo),再進(jìn)一步用關(guān)系的規(guī)范化理論指導(dǎo)屬性數(shù)據(jù)的分配;遇到無法分配時(shí),則擴(kuò)充E-R模型中的實(shí)體/聯(lián)系的型,直到所有屬性數(shù)據(jù)都分配到E-R框架中為止,從而得到逐步求精的企業(yè)的概念結(jié)構(gòu)模型。在進(jìn)入數(shù)據(jù)庫模型邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之前,降低關(guān)鍵事務(wù)相應(yīng)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)空間開銷,提高數(shù)據(jù)操縱的響應(yīng)速度,從而修改第一層設(shè)計(jì)所獲得的概念模型。為了達(dá)到上述改善“關(guān)鍵事務(wù)處理”性能的目的,將進(jìn)行反規(guī)范化的設(shè)計(jì)變通。例如,把已規(guī)范化的關(guān)系合并,但是這種變通設(shè)計(jì)的結(jié)果必須遵循: ①維護(hù)第一層設(shè)計(jì)的初始概念模型所具有的功能; ②保持系統(tǒng)所應(yīng)滿足的約束,通過第二層可獲得求精的概念結(jié)構(gòu)模型,再轉(zhuǎn)換成具體DBMS所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)模型,完成數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計(jì)。
(5)數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)化分析及設(shè)計(jì)方法:將軟件工程的結(jié)構(gòu)化分析與設(shè)計(jì)方法運(yùn)用于數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)過程,包括從計(jì)劃到設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)的整個(gè)過程: ①建立模型全面的分層次描述系統(tǒng); ②確定系統(tǒng)的目標(biāo)和立場; ③區(qū)別做什么與如何做; ④自頂向下分解,逐步求精; ⑤嚴(yán)格的人員關(guān)系、評(píng)審手續(xù)及文檔管理辦法。