一。 设计基本表

      基本表与中间表、临时表不同,因为它具有如下四个特性:
      (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,可以派生出所有的输出数据。
      (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、临时表区分开来。

 

二。 理解三个范式

        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;

         如果关系模式R(U,F)中的所有非主属性都完全依赖于任意一个候选关键字,则称关系R 是属于第二范式的。
         例:选课关系 SCI(SNO,CNO,GRADE,CREDIT)其中SNO为学号, CNO为课程号,GRADEGE 为成绩,CREDIT 为学分。 由以上条件,关键字为组合关键字(SNO,CNO)

在应用中使用以上关系模式有以下问题:

          a.数据冗余,假设同一门课由40个学生选修,学分就 重复40次。

          b.更新异常,若调整了某课程的学分,相应的元组CREDIT值都要更新,有可能会出现同一门课学分不同。

          c.插入异常,如计划开新课,由于没人选修,没有学号关键字,只能等有人选修才能把课程和学分存入。

          d.删除异常,若学生已经结业,从当前数据库删除选修记录。某些门课程新生尚未选修,则此门课程及学分记录无法保存。

原因:非关键字属性CREDIT仅函数依赖于CNO,也就是CREDIT部分依赖组合关键字(SNO,CNO)而不是完全依赖。

        第三范式:3NF是对字段冗余性的约束,即任何字段不能由其他字段派生出来,它要求字段没有冗余.

       如果关系模式R(U,F)中的所有非主属性对任何候选关键字都不存在传递信赖,则称关系R是属于第三范式的。
例:如S1(SNO,SNAME,DNO,DNAME,LOCATION) 各属性分别代表学号,

姓名,所在系,系名称,系地址。

关键字SNO决定各个属性。由于是单个关键字,没有部分依赖的问题,肯定是2NF。但这关系肯定有大量的冗余,有关学生所在的几个属性DNO,DNAME,LOCATION将重复存储,插入,删除和修改时也将产生类似以上例的情况。

原因:关系中存在传递依赖造成的。即SNO -> DNO。 而DNO -> SNO却不存在,DNO -> LOCATION, 因此关键辽 SNO 对 LOCATION 函数决定是通过传递依赖 SNO -> LOCATION 实现的。也就是说,SNO不直接决定非主属性LOCATION。

解决目地:每个关系模式中不能留有传递依赖。

解决方法:分为两个关系 S(SNO,SNAME,DNO),D(DNO,DNAME,LOCATION)


      基本表及其字段之间的关系, 应尽量满足第三范式。但是,满足第三范式的数据库设计,往往不是最好的设计。为了提高数据库的运行效率,常常需要降低 范式标准:适当增加冗余,达到以空间换时间的目的。 

         如:有一张存放商品的基本表,如表1所示。“金额”这个字段的存在,表明该表的设计不满足第三范式,因为“金额”可以由“单价”乘以“数量”得到,说明“金额”是冗余字段。但是,增加“金额”这个冗余字段,可以提高查询统计的速度,这就是以空间换时间的作法。

三。视图技术在数据库设计中很有用    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。视图是供程序员使用数据库的一个窗口,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, 则应在视图上定义临时表, 在临时表上再定义视图。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成物理设计之后,立即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完全相同。并且规定,所有的程序员,一律只准在视图上操作。只有数据库管理员,带着多个人员共同掌握的“安全钥匙”,才能直接在基本表上操作。请读者想想:这是为什么?
在SQL中修改视图中的数据会受到哪些限制?
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   1、必须有权限
   2、对由多表连接成的视图修改数据时,不能同时影响一个以上的基表,也不能删除视图中的数据
   3、对视图上的某些列不能修改,这些列是:计算列,内置函数列和行集合函数列
   4、对具有NOT NULL 的列进行修改时可能会出错。通过视图修改或者插入数据时,必须保证未显示的具有NOT NULL 属性的列有值,可以是默认值,IDENTITY 等,否则不能像视图中插入数据行。
   5、如果某些列因为规则或者约束的限制不能接受从视图插入的数据时,则插入数据可能会失败
   6、删除基表并不删除视图,建议采用与表明显不同的名字命名规则

 

四。中间表、报表和临时表    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)。临时表是程序员个人设计的,存放临时记录,为个人所用。基表和中间表由DBA维护,临时表由程序员自己用程序自动维护。

 

五。完整性约束表现在三个方面  
      1.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Check按钮,通过它定义字段的值城。

     2. 参照完整性:用PK、FK、表级触发器来实现。

     3. 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。

 

六. 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。只有表的个数少了,才能说明系统的E--R图少而精,去掉了重复的多余的实体,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。因为主键的作用,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,不仅节省了运行时间,而且节省了索引存储空间; 
      (3) 一个表中的字段个数越少越好。只有字段的个数少了,才能说明在系统中不存在数据重复,且很少有数据冗余,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,在主表中留下许多空余的字段。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。这个方法很简单,有的人就是不习惯、不采纳、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”是一个整体概念,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:若覆盖系统同样的功能,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随意设计数据库表的“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、临时表杂乱无章,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”原则任何人都可以做到,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,不是任何人都能做到的,因为该原则是杜绝用“打补丁方法”设计数据库的理论依据。 

七。提高数据库运行效率的办法       在给定的系统硬件和系统软件条件下,提高数据库系统的运行效率的办法是:
      (1) 在数据库物理设计时,降低范式,增加冗余, 少用触发器, 多用存储过程。 
      (2) 当计算非常复杂、而且记录条数非常巨大时(例如一千万条),复杂计算要先在数据库外面,以文件系统方式用C++语言计算处理完成之后,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,例如超过一千万条,则要对该表进行水平分割。水平分割的做法是,以该表主键PK的某个值为界线,将该表的记录水平分割为两个表。若发现某个表的字段太多,例如超过八十个,则垂直分割该表,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,即优化各种系统参数,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,尽量采取优化算法。 
      总之,要提高数据库的运行效率,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,这三个层次上同时下功夫。