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在一般情况下,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。
在特殊情况下,它们可能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。
这里的实体可以理解为基本表。
明确这种对应关系后,对我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:
员工基本情况表、社会关系表、工作简历表。
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
在E—R 图中, 处于叶子部位的实体, 可以定义主键,也可以不定义主键(因为它无子孙), 但必须要有外键(因为它有父亲)。
当全局数据库的设计完成以后,有个美国数据库设计专家说:
“键,到处都是键,除了键之外,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。
因为:
主键是实体的高度抽象,主键与外键的配对,表示实体之间的连接。
3. 基本表的性质
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原子性。基本表中的字段是不可再分解的。
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原始性。基本表中的记录是原始数据(基础数据)的记录。
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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。
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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。
4. 范式标准
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。
〖例2〗:
有一张存放商品的基本表。
“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。
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”。
5. 通俗地理解三个范式
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,并不是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;
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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。
但是,没有冗余的数据库未必是最好的数据库,有时为了提高运行效率,就必须降低范式标准,适当保留冗余数据。
在概念数据模型设计时遵守第三范式,降低范式标准的工作放到物理数据模型设计时考虑。
降低范式就是增加字段,允许冗余。
6. 要善于识别与正确处理多对多的关系
消除的办法是,在两者之间增加第三个实体。
这样,原来一个多对多的关系,现在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。
一般来讲,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:
一本图书在不同时间可以被多个读者借阅,一个读者又可以借多本图书。
为此,要在二者之间增加第三个实体,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”连接。
7. 主键PK的取值方法
也可以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,而且速度也慢。
8. 正确认识数据冗余
非键字段的重复出现, 才是数据冗余!
而且是一种低级冗余,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,而且是一种高级冗余。
冗余的目的是为了提高处理速度。
只有低级冗余才会增加数据的不一致性,因为同一数据,可能从不同时间、地点、角色上多次录入。
因此,我们提倡高级冗余(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
反之要修改E--R图。
尽管它没有惟一的标准答案,并不意味着可以随意设计。
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很有用
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。
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?
11. 中间表、报表和临时表
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。
12. 完整性约束表现在三个方面
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。
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”
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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;
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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;
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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。
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。
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。
“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。
14. 提高数据库运行效率的办法
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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。
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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。
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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。
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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。SQL 数据库小技巧,这个推荐看一下。
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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。
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。
并逐步做到:
在应用中发展,在发展中应用。
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