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做者丨sirfei
数据库设计
https://blog.csdn.net/sirfei/article/details/434994工具
1. 原始单据与实体之间的关系
优化
能够是一对1、一对多、多对多的关系。在通常状况下，它们是一对一的关系：即一张原始单据对应且只对应一个实体。在特殊状况下，它们多是一对多或多对一的关系，即一张原始单证对应多个实体，或多张原始单证对应一个实体。这里的实体能够理解为基本表。明确这种对应关系后，对咱们设计录入界面大有好处。
〖例1〗：一份员工履历资料，在人力资源信息系统中，就对应三个基本表：员工基本状况表、社会关系表、工做简历表。这就是“一张原始单证对应多个实体”的典型例子。
2. 主键与外键
通常而言，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成之后，有个美国数据库设计专家说：“键，处处都是键，除了键以外，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，表示实体之间的链接。
3. 基本表的性质
基本表与中间表、临时表不一样，由于它具备以下四个特性：
(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、临时表区分开来。
4. 范式标准
基本表及其字段之间的关系, 应尽可能知足第三范式。可是，知足第三范式的数据库设计，每每不是最好的设计。为了提升数据库的运行效率，经常须要下降范式标准：适当增长冗余，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所示。“金额”这个字段的存在，代表该表的设计不知足第三范式，由于“金额”能够由“单价”乘以“数量”获得，说明“金额”是冗余字段。可是，增长“金额”这个冗余字段，能够提升查询统计的速度，这就是以空间换时间的做法。
在Rose 2002中，规定列有两种类型：数据列和计算列。“金额”这样的列被称为“计算列”，而“单价”和“数量”这样的列被称为“数据列”。
表1 商品表的表结构
商品名称 商品型号 单价 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好处。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，要求属性具备原子性，不可再分解；
第二范式：2NF是对记录的唯一性约束，要求记录有唯一标识，即实体的唯一性；
第三范式：3NF是对字段冗余性的约束，即任何字段不能由其余字段派生出来，它要求字段没有冗余。
没有冗余的数据库设计能够作到。可是，没有冗余的数据库未必是最好的数据库，有时为了提升运行效率，就必须下降范式标准，适当保留冗余数据。具体作法是：在概念数据模型设计时遵照第三范式，下降范式标准的工做放到物理数据模型设计时考虑。下降范式就是增长字段，容许冗余。
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，在二者之间增长第三个实体。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，它对应一张基本表。通常来说，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：一本图书在不一样时间能够被多个读者借阅，一个读者又能够借多本图书。为此，要在两者之间增长第三个实体，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”链接。
7. 主键PK的取值方法
PK是供程序员使用的表间链接工具，能够是一无物理意义的数字串, 由程序自动加1来实现。也能够是有物理意义的字段名或字段名的组合。不过前者比后者好。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重复出现, 不属于数据冗余，这个概念必须清楚，事实上有许多人还不清楚。非键字段的重复出现, 才是数据冗余！并且是一种低级冗余，即重复性的冗余。高级冗余不是字段的重复出现，而是字段的派生出现。
〖例4〗：商品中的“单价、数量、金额”三个字段，“金额”就是由“单价”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升处理速度。只有低级冗余才会增长数据的不一致性，由于同一数据，可能从不一样时间、地点、角色上屡次录入。所以，咱们提倡高级冗余(派生性冗余)，反对低级冗余(重复性冗余)。
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唯一的，只要它覆盖了系统需求的业务范围和功能内容，就是可行的。反之要修改E--R图。尽管它没有唯一的标准答案，并不意味着能够随意设计。好的E—R图的标准是：结构清晰、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颇有用
与基本表、代码表、中间表不一样，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、提升运算速度和节省存储空间, 视图的定义深度通常不得超过三层。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，视图的做用更加剧要。这些系统的基本表完成物理设计以后，当即在基本表上创建第一层视图，这层视图的个数和结构，与基本表的个数和结构是彻底相同。而且规定，全部的程序员，一概只准在视图上操做。只有数据库管理员，带着多我的员共同掌握的“安全钥匙”，才能直接在基本表上操做。请读者想一想：这是为何？
11. 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)。临时表是程序员我的设计的，存放临时记录，为我的所用。基表和中间表由DBA维护，临时表由程序员本身用程序自动维护。
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Check按钮，经过它定义字段的值城。参照完整性：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。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，造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。由于主键的做用，一是建主键索引，二是作为子表的外键，因此组合主键的字段个数少了，不只节省了运行时间，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。只有字段的个数少了，才能说明在系统中不存在数据重复，且不多有数据冗余，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份内容拉出去，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”原则确定是错误的。试想：若覆盖系统一样的功能，一百个实体(共一千个属性) 的E--R图，确定比二百个实体(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”，最后形成数据库中的基本表、代码表、中间表、临时表杂乱无章，不可胜数，致使企事业单位的信息系统没法维护而瘫痪。
“三多”原则任何人均可以作到，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，不是任何人都能作到的，由于该原则是杜绝用“打补丁方法”设计数据库的理论依据。
14. 提升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，提升数据库系统的运行效率的办法是：
(1) 在数据库物理设计时，下降范式，增长冗余, 少用触发器, 多用存储过程。
(2) 当计算很是复杂、并且记录条数很是巨大时(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++语言计算处理完成以后，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。水平分割的作法是，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，即优化各类系统参数，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，尽可能采起优化算法。
总之，要提升数据库的运行效率，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。
上述十四个技巧，是许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。并逐步作到：在应用中发展，在发展中应用。
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