设计与使用数据库系统的过程是把现实世界的数据经过人为的加工和计算机的处理,为现实世界提供信息的过程。在给定的DBMS、操作系统和硬件环境下,表达用户的需求,并将其转换为有效的数据库结构,构成较好的数据库模式,这个过程称为数据库设计。要设计一个好的数据库必须用系统的观点分析和处理问题。数据库及其应用系统开发的全过程可分为两大阶段:数据库系统的分析与设计阶段;数据库系统的实施、运行与文护阶段。数据库系统的设计分为需求分析、概念设计、逻辑设计、物理设计四个阶段。
数据库系统的生命周期分为两个重要的阶段:一是数据库系统的设计阶段,二是数据库系统的实施和运行阶段。其中数据库系统的设计阶段是数据库系统整个生命周期中工作量比较大的一个阶段,其质量对整个数据库系统的影响很大。
数据库系统设计有两种不同的方法:一种是面向数据的设计方法(data-oriented approach),这种设计方法以信息需求为主,兼顾处理需求;另一种是面向过程的设计方法(process-oriented approach),这种设计方法以处理需求为主,兼顾信息需求。用前一种方法设计的数据库系统,可以比较好地反映数据的内在联系,不但可以满足当前应用的需要,还可以满足潜在应用的需要。用第二种方法设计的数据库系统,可能在使用的初始阶段比较好地满足应用的需要,获得好的性能,但随着应用的发展和变化,往往会导致数据库系统的较大变动或者不得不重新设计。这两种设计方法,在实际中都有应用。面向过程的设计方法主要用于处理要求比较明确、固定的应用系统。但是在实际应用中,数据库一般由许多用户共享,还可能不断有新的用户加入,除了常规的处理要求外,还有许多即席访问。对于这类数据库系统,最好采用面向数据的设计方法,使数据库系统比较合理地模拟一个组织部门。通常一个组织部门的数据是相对稳定的,而处理则是相对变动的,为了设计一个相对稳定的数据库系统,一般采用面向数据的设计方法。
5.1.1  概念结构设计
概念设计的目标是设计出反映某个组织部门信息需求的数据库系统概念模式,数据库系统的概念模式独立于数据库系统的逻辑结构、独立于数据库管理系统(DBMS)、独立于计算机系统。
概念模式的设计方法是在需求分析的基础上,用概念数据模型(例如E-R模型)表示数据及数据之间的相互联系,设计出反映用户信息需求和处理需求的数据库系统概念模式。概念设计的目标是准确描述应用领域的信息模式,支持用户的各种应用,这样既容易转换为数据库系统逻辑模式,又容易为用户理解。数据库系统概念模式是面向现实世界的数据模型,不能直接用于数据库系统的实现。在此阶段,用户可以参与和评价数据库系统的设计,从而有利于保证数据库系统的设计与用户的需求相吻合。在概念模式的设计中,E-R模型法是最常见的设计方法。在线招聘系统的E-R图如下图所示:
 
图5.1  在线招聘系统E-R图
5.1.2  逻辑结构设计
设计逻辑结构应该选择最适于描述与表达相应概念结构的数据模型,然后选择最合适的DBMS。设计逻辑结构时一般要分三步进行:
1.将E-R模型转换为关系模型
关系模型的逻辑结构是一组关系模式的集合。而E-R图则是由实体、实体的属性和实体之间的联系三个要素组成的。所以将E-R图转换为关系模型实际上就是要将实体、实体的属性和实体之间的联系转化为关系模式,这种转换一般遵循如下原则:
(1)一个实体型转换为一个关系模式。实体的属性就是关系的属性。实体的码就是关系的码。
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