数据库系统概论-数据库设计

1、数据库设计过程：

①需求分析

②概念结构设计

③逻辑结构设计

④数据库物理设计

⑤数据库实施

⑥数据库运行和维护

2、数据库设计过程中形成的数据库模式：

①在概念设计阶段形成独立于机器特点、独立于各个DBMS产品的概念模式，通常是E-R图。

②在逻辑结构设计阶段将E-R图转换成具体的数据库产品支持的数据模型，如关系模型，形成数据库逻辑模型，然后在基本表的基础上再建立必要的视图，形成数据的外模式。

③在物理结构设计阶段，根据DBMS特点和处理的需要进行物理存储安排，建立索引，形成数据库内模式。

3、需求分析阶段的设计目标是什么？调查的内容是什么？

需求分析阶段的设计目标是通过详细调查现实世界要处理的对象，充分了解原系统工作概况，明确用户的各种需求，然后在此基础上确定新系统的功能。

调查的内容是“数据”和“处理”，即获得用户对数据的如下要求：

①信息要求。指用户需要从数据库中获得信息的内容和性质。由信息要求可以导出数据要求，即在数据库中需要存储哪些数据。

②处理要求。指用户要完成什么处理功能，对处理的响应时间有什么要求，处理方式是批处理还是联机处理。

③安全性与完整性要求。

4、数据字典的内容和作用是什么？

数据字典的内容包括数据项、数据结构、数据流、数据存储和处理过程5个部分。其中数据项是数据的最小单位，若干数据项可以组成一个数据结构。数据字典通过对数据项和数据结构的定义来描述数据流、数据存储的逻辑内容。

数据字典的作用：数据字典是关于数据库中数据的描述，在需求分析阶段建立，是下一步进行概念设计的基础，并在数据库设计过程中不断修改、充实和完善。

5、数据库的概念结构及其特点和设计策略：

概念结构是信息世界的结构，即概念模型，其主要特点：

①能真实、充分地反映现实世界，包括事物和事物之间地联系，能够满足用户对数据地处理要求，是对现实世界地一个真实模型。

②易于理解，从而可以用它和不熟悉计算机地用户交换意见，用户的积极参与是数据库设计成功的关键。

③易于更改，当应用环境和应用要求改变时，容易对概念模型修改和扩充。

④易于向关系、网状、层次等数据模型转换。

概念结构的设计策略：

①自顶向下：即首先定义全局概念结构的框架，然后逐步细化。

②自底向上：即首先定义各局部应用的概念结构，然后将它们集成起来，得到全局概念结构。

③逐步扩张：首先定义最重要的核心概念结构，然后向外扩充，以滚雪球的方式逐步生成其他概念结构，直至总体概念结构。

④混合策略：即将自顶向下和自底向上相结合，用自顶向下策略设计一个全局概念结构的框架，以它为骨架集成由自底向上策略中设计的各局部概念结构。

6、概念模型中的术语：

①实体：客观存在并可以相互区分的事物叫实体；

②实体型：具有相同属性的实体具有相同的特征和性质，用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体称为实体型；

③实体集：同型实体的集合称为实体集；

④属性：实体所具有的某一特性，一个实体可有若干属性来刻画；

⑤码：唯一标识实体的属性集称为码；

⑥实体-联系图（E-R图）：描述实体型、属性和联系的一种方法，其中：

ⅰ实体型用矩形表示，矩形框内写明实体名；

ⅱ属性用椭圆形表示，并用无向边将其与相应的实体型连接起来；

ⅲ联系用菱形表示，菱形框内写明联系名，并用无向边分别与有关实体连接起来，同时在无向边旁边标上联系的类型（1:1, 1:n, m:n）。

7、数据库的逻辑结构设计及其设计步骤：

数据库的逻辑结构设计就是把概念结构设计阶段设计好的基本E-R图转换为选用的DBMS产品所支持的数据模型相符合的逻辑结构。设计步骤为：

①将概念结构转换为关系模型；

②优化数据模型。

8、数据库物理设计的内容和步骤：

数据库在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，它依赖于给定的DBMS。为一个特定的逻辑数据模型选用一个最适应应用要求的物理结构，就是数据库的物理设计的主要内容。

数据库的物理设计步骤通常分为两步：

①确定数据库的物理结构，在关系数据库中主要指存取方法和存储结构；

②对物理结构进行评价，评价的重点是时间和空间效率。

9、什么是数据库的再组织和重构造？为什么要进行数据库的再组织和重构造？

数据库的再组织是指按原设计要求重新安排存储位置、回收垃圾、减少指针链等，以提高系统性能。

数据库的重构造是指部分修改数据库的模式和内模式，即修改原设计的逻辑和物理结构。数据库的再组织是不修改数据库的模式和内模式。

进行数据库的再组织和重构造的原因：

数据库运行一段时间后，由于记录不断增删改查，会使数据库的物理存储情况变坏，降低了数据的存取效率，数据库性能下降，这时DBA就要对数据库进行重组织。DBMS一般都提供数据重组织用的实用程序。

数据库应该环境常常发生变化，如增加新的应用或新的实体，取消了某些应用，有的实体与实体间的联系也发生了变化等，是原有的数据库设计不能满足新的需求，需要调整数据库的模式和内模式。这就要进行数据库的重构造。

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