2-数据库设计基础
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数据库基础知识2
厂长
生产副厂长
技术副厂长
经营副厂长
车间主任
处长
部门经理
层次模型具有层次分明、结构清晰的优点。 层次模型具有层次分明、结构清晰的优点。但只能反映实体 一对多”的联系。 间“一对多”的联系。
网状模型用 图结构” 网状模型用“图结构”来表示数据之间的联 系
网状数据模型反映现实世界较为复杂的事物间的联系。特点是: 网状数据模型反映现实世界较为复杂的事物间的联系。特点是: （1）可以有两个以上的根结点。 可以有两个以上的根结点。 一个父结点可以有多个子结点, （2 ） 一个父结点可以有多个子结点, 一个子结点也可以有多个父 结点。 结点。 专业系
2.1 数据模型概述
2.1.2 数据模型的组成三要素
1、数据结构——用于描述现实世界数据(系统)的静态特性 数据结构——用于描述现实世界数据(系统) ——用于描述现实世界数据 规定数据的存储和表示方式。 规定数据的存储和表示方式。 2、数据操作—用于描述现实世界数据(系统)的动态特性 数据操作—用于描述现实世界数据(系统) 是数据库中各种数据的操作集合以及相应的操作规则。 是数据库中各种数据的操作集合以及相应的操作规则。 如：创建、插入、替换、删除、查询、统计等操作。 创建、插入、替换、删除、查询、统计等操作。 3、数据的约束条件—一组完整性规则的集合 数据的约束条件— 是给定的数据模型中的数据及其联系所具有的制约和依存关 系，用以保证数据的正确、有效、相容。 用以保证数据的正确、有效、相容。 如：有效性规则，参照完整性，触发器等。 有效性规则，参照完整性，触发器等。
层次模型用 树结构” 层次模型用“树结构”来表示数据之间的联系
把客观问题抽象为一个严格的自上而下的层次关系。 把客观问题抽象为一个严格的自上而下的层次关系。 其特点是：(1)只有一个根结点. 其特点是：(1)只有一个根结点. 只有一个根结点 (2) 一 个 父 结 点 可 以 有 多 个 子 结 点 , 但 每 个 子 结点只能有一个父结点。 结点只能有一个父结点。
生产副厂长
技术副厂长
经营副厂长
车间主任
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部门经理
层次模型具有层次分明、结构清晰的优点。 层次模型具有层次分明、结构清晰的优点。但只能反映实体 一对多”的联系。 间“一对多”的联系。
网状模型用 图结构” 网状模型用“图结构”来表示数据之间的联 系
网状数据模型反映现实世界较为复杂的事物间的联系。特点是: 网状数据模型反映现实世界较为复杂的事物间的联系。特点是: （1）可以有两个以上的根结点。 可以有两个以上的根结点。 一个父结点可以有多个子结点, （2 ） 一个父结点可以有多个子结点, 一个子结点也可以有多个父 结点。 结点。 专业系
2.1 数据模型概述
2.1.2 数据模型的组成三要素
1、数据结构——用于描述现实世界数据(系统)的静态特性 数据结构——用于描述现实世界数据(系统) ——用于描述现实世界数据 规定数据的存储和表示方式。 规定数据的存储和表示方式。 2、数据操作—用于描述现实世界数据(系统)的动态特性 数据操作—用于描述现实世界数据(系统) 是数据库中各种数据的操作集合以及相应的操作规则。 是数据库中各种数据的操作集合以及相应的操作规则。 如：创建、插入、替换、删除、查询、统计等操作。 创建、插入、替换、删除、查询、统计等操作。 3、数据的约束条件—一组完整性规则的集合 数据的约束条件— 是给定的数据模型中的数据及其联系所具有的制约和依存关 系，用以保证数据的正确、有效、相容。 用以保证数据的正确、有效、相容。 如：有效性规则，参照完整性，触发器等。 有效性规则，参照完整性，触发器等。
层次模型用 树结构” 层次模型用“树结构”来表示数据之间的联系
把客观问题抽象为一个严格的自上而下的层次关系。 把客观问题抽象为一个严格的自上而下的层次关系。 其特点是：(1)只有一个根结点. 其特点是：(1)只有一个根结点. 只有一个根结点 (2) 一 个 父 结 点 可 以 有 多 个 子 结 点 , 但 每 个 子 结点只能有一个父结点。 结点只能有一个父结点。
《MySql数据库实例教程》2-数据库设计
➢ 图书实体有出版社、书名、作者、价格等属性。为了唯一标识图书，还应设置书号属性。
➢ 根据以上分析，画出出版社与图书的E-R图如下：
1 出版社
出版
m 图书
社代码
社名
地址
…
出版社 书号
书名
… 作者
图书出版E-R图问题思考（1）
1、怎么标识书号-属性内容如何选取？
第2章 数据库设计
23
为了管理方便，国际上规定：全世界的每本书都应该有唯一的编号，这个号码叫做ISBN 号，俗称书号。因此，用ISBN书号作为图书的唯一标识似乎是非常合理的。
（2）联系不单独对应一关系模式，联系的属性及一 方的主码加入另一方实体集对应的关系模式中。
BJ（班级编号，院系，专业名，人数） BZ（学号，姓名，班级编号）
或者 BJ（班级编号，院系，专业名，人数，学号） BZ（学号，姓名）
第2章 数据库设计
27
学号
姓名
班级编号
正班长 1
属于 1
班级
人数
院系
第2章 数据库设计
1
第2章 数据库设计
第2章 数据库设计
2
项目知识要点与目标
项目知识要点
知识能力目标
任务1 设计数据库关系模型 1 数据模型 2 概念模型 3 E-R图的设计 4 数据库关系模型的建立
任务2 数据库设计规范化 1 关系型数据库范式理论 2 数据库规范化实例 3 综合实例 PetStore数据库的设计
为了更方便标识销售记录，可添加订单号作为该联系的主码。
04 确定联系关系：因为一个会员可以购买多种图书，一种图书可销售各多个会员，所以这是一种
OPTION 多对多（m:n）的联系。
数据库系统的基础知识和设计
数据库系统的基础知识和设计数据库系统是现代信息管理的重要工具，它以数据为核心，通过建立、维护和利用数据库来解决数据管理和信息处理的需求。
本文将介绍数据库系统的基础知识和设计原则，以帮助读者全面了解和掌握数据库系统。
一、数据库系统的基础知识1. 数据库概述数据库是一个有组织的、可共享的数据集合，它以一定的数据模型组织数据，并提供了数据的存储、管理和访问功能。
常见的数据库系统有关系型数据库、面向对象数据库和NoSQL数据库等。
2. 数据模型与关系模型数据模型是对现实世界的抽象表示，关系模型是其中最常用的一种数据模型。
关系模型使用二维表格的形式表示数据，并通过关系代数和关系演算来进行数据操作。
3. 数据库管理系统数据库管理系统（DBMS）是管理数据库的软件系统，它负责数据的存储、安全性、完整性、并发控制和恢复等方面的管理工作。
常见的DBMS有Oracle、MySQL、SQL Server等。
4. 数据库设计数据库设计是建立数据库系统的过程，它包括概念设计、逻辑设计和物理设计三个阶段。
概念设计阶段定义了数据库的整体结构，逻辑设计阶段将概念模型转换为关系模型，物理设计阶段确定了数据的存储方式和索引策略。
二、数据库设计原则1. 数据库范式数据库范式是数据设计时需要满足的一些规范，它可以提高数据的一致性、减少冗余和提高查询效率。
常见的范式有第一范式（1NF）、第二范式（2NF）和第三范式（3NF）等。
2. 主键与外键主键是用来唯一标识一条记录的属性或属性组合，它具有唯一性和非空性。
外键是关系模型中一个表中的字段，它引用另一个表中的主键，用于建立表之间的关系。
3. 索引设计索引是数据库中用于快速查找数据的结构，它可以提高查询效率。
在设计索引时，需要考虑选择合适的字段作为索引字段、确定索引类型和设置适当的索引顺序等。
4. 视图设计视图是虚拟的表，它是由基本表中的数据计算、检索或汇总得到的。
视图可以简化数据访问、保护数据安全和提高数据的独立性。
数据库设计的步骤和要点总结
数据库设计的步骤和要点总结数据库设计是构建数据库系统的基础，一个良好设计的数据库可以保证数据的完整性、一致性和高效性。
以下是数据库设计的步骤和要点总结：1. 需求分析- 收集需求：与项目干系人（比如客户、用户、管理者）沟通，收集业务需求。
- 确定数据范围：明确数据库需要处理的数据类型、数据来源和数据用途。
2. 概念设计- 实体-关系模型（ER模型）：识别系统中的实体及其属性，以及实体之间的关系。
- 确定实体和关系的属性：为每个实体和关系指定属性，并区分主键。
3. 逻辑设计- 规范化：避免数据冗余，减少更新异常，确保数据一致性。
- 数据模型选择：根据需求选择合适的数据模型，如关系模型、文档模型等。
- 定义表结构：根据ER模型定义表结构，确定字段类型、约束等。
- 设计索引：根据查询需求设计索引，提高查询效率。
4. 物理设计- 存储结构：确定数据文件的存储方式，如顺序文件、索引文件等。
- 文件组织：设计数据文件的分布，考虑数据的存取效率和存储空间利用率。
- 确定存储分配：为数据库对象（表、索引等）分配存储空间。
5. 数据库实施- 数据迁移：将现有数据迁移到新数据库中。
- 应用程序集成：确保应用程序能够正确地与数据库交互。
- 测试：进行数据库测试，确保满足性能和功能要求。
6. 维护- 监控：定期监控数据库性能，及时发现并解决性能问题。
- 备份与恢复：定期进行数据备份，设计恢复策略以应对数据丢失或损坏的情况。
- 调整：根据实际运行情况调整数据库结构或参数。
7. 安全性设计- 用户权限管理：定义用户的访问权限，确保数据安全。
- 数据加密：对敏感数据进行加密存储。
- 审计与日志：记录所有对数据库的访问和操作，以便于事后审计。
8. 考虑特殊需求- 事务管理：确保数据库系统能够支持事务，保证数据的一致性。
- 并发控制：设计机制以处理多用户同时访问数据库的情况。
- 数据完整性：通过约束（如主键、外键、唯一性约束）确保数据的准确性和可靠性。
计算机二级数据库设计基础
计算机二级数据库设计基础经过对部分考生的调查以及对近年真题的总结分析，笔试部分经常考查的是数据库管理系统，数据库基本特点，数据库系统的三级模式及二级映射，E-R模型，关系模型和关系代数，读者应对此部分进行重点学习。
详细重点学习知识点：1．数据的概念、数据库管理系统提供的数据语言、数据管理员的主要工作、数据库系统阶段的特点、数据的物理独立性及逻辑独立性、数据统一管理与控制、三级模式及两级映射的概念2．数据模型3个描述内容、E-R模型的概念及其E-R图表示法、关系操纵、关系模型三类数据约束3．关系模型的基本操作、关系代数中的扩充运算4．数据库设计生命周期法的4个阶段4.1数据库系统的基本概念考点1数据、数据库、数据库管理系统考试链接：考点1在笔试考试中，是一个经常考查的内容，在笔试考试中出现的机率为70%，主要是以选择题的形式出现，分值为2分，此考点为重点识记内容，读者还应该识记数据语言所包括的数据定义语言、数据操纵语言和数据控制语言。
数据是数据库中存储的基本对象，描述事物的符号记录。
数据库是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据的集合，它具有统一的结构形式并存放于统一的存储介质内，是多种应用数据的集成，并可被各个应用程序所共享。
数据库管理系统（DBMS，DatabaeManagementSytem）是数据库的机构，它是一种系统软件，负责数据库中的数据组织、数据操作、数据维护、控制及保护和数据服务等。
数据库管理系统是数据系统的核心，主要有如下功能：数据模式定义、数据存取的物理构建、数据操纵、数据的完整性、安全性定义和检查、数据库的并发控制与故障恢复、数据的服务。
为完成数据库管理系统的功能，数据库管理系统提供相应的数据语言：数据定义语言、数据操纵语言、数据控制语言。
数据库管理员的主要工作如下：数据库设计、数据库维护、改善系统性能，提高系统效率。
考点2数据库系统的发展考点2在笔试考试中出现的机率为30%，主要是以选择题的形式出现，分值为2分，此考点为识记内容，读者还应该注意各个阶段的特点。
数据库系统设计基础 空间点阵
数据库系统设计基础空间点阵一、数据库系统设计基础1.1 数据库系统的定义与特点数据库系统是指在计算机上建立、存储、管理和利用数据的一种系统。
它具有以下特点：（1）数据共享性强：多个用户可以共同使用同一个数据库，实现数据的共享和交换。
（2）数据冗余度低：通过数据库系统的设计，可以避免数据冗余，从而提高了数据的存储效率。
（3）数据独立性高：通过数据库系统的设计，可以将应用程序与具体的数据存储方式分离开来，从而提高了应用程序的可维护性和可扩展性。
（4）数据安全性高：通过数据库系统提供的安全机制和权限管理，可以保证数据的安全性。
1.2 数据库设计过程数据库设计是指按照一定规则和方法对需要处理的信息进行分析、组织、设计和实现。
其过程包括以下几个步骤：（1）需求分析：根据用户需求确定数据库中需要存储哪些信息以及这些信息之间的关系。
（2）概念设计：根据需求分析结果，建立概念模型，包括实体、属性和关系等。
（3）逻辑设计：根据概念模型建立逻辑模型，包括表结构、字段定义、关系定义等。
（4）物理设计：根据逻辑模型建立物理模型，包括数据库表的存储结构、索引等。
（5）实施和维护：根据物理模型进行数据库的实施和维护，包括数据导入、备份和恢复等。
1.3 数据库范式数据库范式是指在关系数据库中对关系模式的规范化，目的是消除数据冗余、提高数据存储效率和数据查询效率。
常见的数据库范式有以下几种：（1）第一范式（1NF）：要求每个属性都是原子性的，即不可再分解。
（2）第二范式（2NF）：要求每个非主属性都完全依赖于候选键。
（3）第三范式（3NF）：要求每个非主属性都不存在传递依赖关系。
（4）BCNF范式：在满足第三范式的基础上，进一步消除主属性之间存在函数依赖关系。
二、空间点阵2.1 空间点阵的定义空间点阵是指将空间划分为规则的网格单元，在每个网格单元中记录该单元所代表区域内某种特征或属性值。
空间点阵通常用于地图制图、遥感影像处理、空间分析等领域。
数据库基础知识2
中文Access 的使用
主讲人：崔金梅
应用 A
应用 B
应用 C
应用 D
应用 E
外模式 1
外模式 2 模式/外模式 映射
外模式 3
模式子集
保证了数据的逻辑独立性
数 据 库 设 计 员
有 效 地 组 织 、 管 理 数 据
模式
逻辑模式：是对数据库中 数据的整体逻辑结构和特 征的描述。
保证了数据的 物理独立性。
课程号
课程名
在一个关系中，每个记录的各属性值的 含义必须按该属性的定义（或称语义，即 人为赋予的含义）来解释才是有效的，否 则将是模糊的，无法利用的。
数据库系统概念
学生选课关系关系表
学号 姓名 性别 年龄 课程号 4051 张光 4052 刘平 男 男 18 17 C001 C002 课程名 数据库技术 Access 成绩 78 75
记录：字段的集合，含：字段型和字段值
表：是记录的集合，是关系数据库的基本单位。
候选码，主码：关键字，外码（关系与参照关系）
• 1.1.2 关系数据库
• 关系数据库的基本数据结构是关系， 而关系理论是建立在集合代数的理论基 础上的。“关系”在数学上的形式定义 就是笛卡尔积的子集。
1．关系的数学定义
2、确定该数据库中需要的表
确定表可能是数据库设计过程中最难处理的 步骤。
•数据表的关系规范（教材举例说明）
•1NF第一范式：关系模式（R）每个属性都是不可再分的
•2NF： R中的所有非主属性都完全依赖于任意一个候选 关键字
•3NF： R中的所有非主属性对任何候选关键字都不存在 传递信赖
规范化小结
–每个字段直接与表的主题相关。 –不包含推导或计算的数据（表达式的计算结果）。 –包含所需的所有信息。 –以最小的逻辑部分保存信息
主讲人：崔金梅
应用 A
应用 B
应用 C
应用 D
应用 E
外模式 1
外模式 2 模式/外模式 映射
外模式 3
模式子集
保证了数据的逻辑独立性
数 据 库 设 计 员
有 效 地 组 织 、 管 理 数 据
模式
逻辑模式：是对数据库中 数据的整体逻辑结构和特 征的描述。
保证了数据的 物理独立性。
课程号
课程名
在一个关系中，每个记录的各属性值的 含义必须按该属性的定义（或称语义，即 人为赋予的含义）来解释才是有效的，否 则将是模糊的，无法利用的。
数据库系统概念
学生选课关系关系表
学号 姓名 性别 年龄 课程号 4051 张光 4052 刘平 男 男 18 17 C001 C002 课程名 数据库技术 Access 成绩 78 75
记录：字段的集合，含：字段型和字段值
表：是记录的集合，是关系数据库的基本单位。
候选码，主码：关键字，外码（关系与参照关系）
• 1.1.2 关系数据库
• 关系数据库的基本数据结构是关系， 而关系理论是建立在集合代数的理论基 础上的。“关系”在数学上的形式定义 就是笛卡尔积的子集。
1．关系的数学定义
2、确定该数据库中需要的表
确定表可能是数据库设计过程中最难处理的 步骤。
•数据表的关系规范（教材举例说明）
•1NF第一范式：关系模式（R）每个属性都是不可再分的
•2NF： R中的所有非主属性都完全依赖于任意一个候选 关键字
•3NF： R中的所有非主属性对任何候选关键字都不存在 传递信赖
规范化小结
–每个字段直接与表的主题相关。 –不包含推导或计算的数据（表达式的计算结果）。 –包含所需的所有信息。 –以最小的逻辑部分保存信息
国家计算机二级考试C语言公共基础最新题库—数据库设计基础
1.在数据库设计中，将E-R图转换成关系数据模型的过程属于（）。
答案：CA）需求分析阶段B）概念设计阶段C）逻辑设计阶段D）物理设计阶段本题答案为:C题目解析:E－R图转换成关系模型数据则是把图形分析出来的联系反映到数据库中，即设计出表，所以属于辑设计阶段。
2.A）并B）自然连接C）笛卡尔积D）交本题答案为:D题目解析:自然连接是一种特殊的等值连接，它要求两个关系中进行比较的分量必须是相同的属性组，并且在结果中把重复的属性列去掉，所以B）错误。
笛卡尔积是用R集合中元素为第一元素，S集合中元素为第二元素构成的有序对，所以C）错误。
根据关系T可以很明显的看出是从关系R与关系S中取得相同的关系组所以取得是交运算，选择D)。
3.设有表示学生选课的三张表，学生S(学号，姓名，性别，年龄，身份证号)，课程C(课号，课名)，选课SC(学号，课号，成绩)，则表SC的关键字（键或码）为（）。
答案：C A）课号，成绩B）学号，成绩C）学号，课号D）学号，姓名，成绩本题答案为:C题目解析:学号是学生表S的主键，课号是课程表C的主键，所以选课表SC的关键字就应该是与前两个表能够直接联系且能唯一定义的学号和课号，所以选择C）。
4.一间宿舍可住多个学生，则实体宿舍和学生之间的联系是（）。
答案：BA）一对一B）一对多C）多对一D）多对多本题答案为:B题目解析:因为一间宿舍可以住多个学生即多个学生住在一个宿舍中，但一个学生只能住一间宿舍，所以实体宿舍和学生之间是一对多的关系。
5.A）笛卡尔积B）交C）并D）自然连接本题答案为:D题目解析:自然连接是一种特殊的等值连接，它要求两个关系中进行比较的分量必须是相同的属性组，并且在结果中把重复的属性列去掉，所以根据T关系中的有序组可知R与S进行的是自然连接操作。
6.数据库应用系统中的核心问题是（）。
答案：AA）数据库设计B）数据库系统设计C）数据库维护D）数据库管理员培训本题答案为:A题目解析:数据库应用系统中的核心问题是数据库的设计。
数据库设计方案基础
用程序在一定的硬件支持下所构成的。因此，数据库 系统不仅是指数据库本身，也不仅是指数据库管理系 统，而是指计算机系统中引进的数据库以后的系统。 对于较大型的数据库系统，通常还应有数据库管理员 DBA。 ❖ 数据库管理系统DBMS是整个数据库的核心，它对数 据库中的数据进行管理还在用户的个别应用与整体数 据库之间起接口作用。 ❖ 数据库管理员DBA负责整个数据库系统的建立、维护 和协调工作。肃静棵管理员要熟悉操作系统和数据库 管理系统，同时还要熟悉有关的业务工作。
第五章 数据库设计基础
❖ （1）数据管理系统的功能 ❖ ① 定义数据库。包括：总体逻辑数据结构的定义，局部逻辑
数据结构的定义，存储结构定义，保密定义。 ❖ ② 管理数据库。包括：控制整个数据库系统的运行，数据存
取、插入、删除、修改等操作，数据完整性和完全性控制以及 并发控制等。 ❖ ③ 建立和维护数据库。包括：数据库的建立，数据更新，数 据库再组织，数据库的维护，数据库恢复以及性能监视等。 ❖ ④ 数据通信。具备与操作系统的联机处理、分时系统以及远 程作业输入的相应接口。 ❖ (2) 数据库管理系统中的主要程序模块 ❖ ① 语言处理部分 ❖ 语言处理部分 ❖ 语言处理部分又分为以下四个部分。 ❖ ·数据描述语言DDL解释程序。其中包括模式DDL、子模式 DDL和物理DDL。
第五章 数据库设计基础
❖ ② 由于数据是面向应用的，使程序与数据还是依赖。由于一个文件 中的数据只为一个或几个应用程序所专用，因此，为了适应一些新的 应用，要对文件中的数据进行扩展是很困难的。这是因为，一旦文件 中数据的饿结构被修改，应用程序也必须作相应的修改。同样，如果 在应用程序中对数据的使用方式有了变化，则文件中数据的结构也必 须随之做相应的修改。因此满载文件管理阶段，对数据的使用还是很 不方便的。
第五章 数据库设计基础
❖ （1）数据管理系统的功能 ❖ ① 定义数据库。包括：总体逻辑数据结构的定义，局部逻辑
数据结构的定义，存储结构定义，保密定义。 ❖ ② 管理数据库。包括：控制整个数据库系统的运行，数据存
取、插入、删除、修改等操作，数据完整性和完全性控制以及 并发控制等。 ❖ ③ 建立和维护数据库。包括：数据库的建立，数据更新，数 据库再组织，数据库的维护，数据库恢复以及性能监视等。 ❖ ④ 数据通信。具备与操作系统的联机处理、分时系统以及远 程作业输入的相应接口。 ❖ (2) 数据库管理系统中的主要程序模块 ❖ ① 语言处理部分 ❖ 语言处理部分 ❖ 语言处理部分又分为以下四个部分。 ❖ ·数据描述语言DDL解释程序。其中包括模式DDL、子模式 DDL和物理DDL。
第五章 数据库设计基础
❖ ② 由于数据是面向应用的，使程序与数据还是依赖。由于一个文件 中的数据只为一个或几个应用程序所专用，因此，为了适应一些新的 应用，要对文件中的数据进行扩展是很困难的。这是因为，一旦文件 中数据的饿结构被修改，应用程序也必须作相应的修改。同样，如果 在应用程序中对数据的使用方式有了变化，则文件中数据的结构也必 须随之做相应的修改。因此满载文件管理阶段，对数据的使用还是很 不方便的。
数据库设计基础知识
数据库设计基础知识摘要本文档旨在为新加入的初级开发人员提供数据库设计的基础知识，涵盖数据库的基本概念、关系数据库设计、数据库性能优化和索引设计等内容。
通过阅读本文档，开发人员将能够理解数据库设计原则和最佳实践。
1. 数据库基本概念1.1.1. 数据库模式•外键（Foreign Key）o外键是表中某列的值必须存在于另一个表的主键中的一项。
•索引（Index）o索引是用于提高数据库查询效率的数据结构，通过索引可以直接定位数据所在位置。
2. 关系数据库设计•概念设计o定义实体、属性和关系的过程。
•逻辑设计o将概念模型转化为数据库schema的过程。
•物理设计o根据逻辑设计和硬件条件，形成最终的物理存储方式。
3. 数据库性能优化•优化数据库查询，减少IO操作•优化数据库索引，减少索引碎片化•优化数据库存储，减少存储空间4. 索引设计•单列索引o在一个表的单列上建立的索引。
•组合索引o由两个或多个列组成的索引。
•唯一索引o确保索引列的值唯一的索引。
案例案例1-数据库设计某电商网站的数据库设计中，需要存储用户信息、订单信息和商品信息。
通过关系数据库设计，可以将这些信息组织成以下表格：案例2-数据库性能优化某电商网站的数据库查询性能较差，通过分析发现，主要原因是数据库索引设计不合理。
通过优化索引设计，可以显著提高数据库查询性能。
图表和模型图1-数据库设计流程1.概念设计2.逻辑设计3.物理设计模型-数据库设计模型•概念模型o实体o属性o关系•逻辑模型o表o列o索引•物理模型o存储方式o存储位置o存储空间结论数据库设计是数据库开发的基础，关系数据库设计、数据库性能优化和索引设计是数据库设计的核心内容。
通过理解数据库设计原则和最佳实践，可以设计出高性能、可扩展的数据库。
通过阅读本文档，开发人员将能够理解数据库设计的基础知识和最佳实践。
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第2章 数据库设计基础
本章主要内容
数据库系统的概述 数据库系统工作原理 关系数据库 数据库设计
§10.1 数据库系统概述 一、数据与数据管理
1、数据、信息和数据管理 数据、
– – – 数据是指存储在某种媒体上描述客观事物的物理符号。 数据是指存储在某种媒体上描述客观事物的物理符号。 是指存储在某种媒体上描述客观事物的物理符号 信息是客观实体存在方式和运动状态的描述 是客观实体存在方式和运动状态的描述。 信息是客观实体存在方式和运动状态的描述。 数据处理是指将数据转换成信息的过程 是指将数据转换成信息的过程。 数据处理是指将数据转换成信息的过程。
程序1 程序2 数据1 数据2
（1）人工管理阶段
（2）文件管理阶段 ）
在20世纪 年代后期到60年代中期，文件系统阶段 世纪50年代后期到 年代中期， 世纪 年代后期到 年代中期 程序与数据的关系如图所示。 程序与数据的关系如图所示。
应用程序1 文件管理 系统 数据文件1
应用程序2 应用程序3
数据文件2 数据文件3
二、数据模型（数据库设计的核心） 数据模型（数据库设计的核心） 概念： （1）概念：数据库管理系统对客观实体及实体间 联系的数据描述。 联系的数据描述。 类型： （2）类型：共3种
层次模型
用树状结构表示实体及实体间的联系。如图所示。 用树状结构表示实体及实体间的联系。如图所示。 方框代表实体， 方框代表实体，连线代表联系
层次模型有以下三个特点: 层次模型有以下三个特点: 有且仅有一个结点无父结点，该结点称为根； （1）有且仅有一个结点无父结点，该结点称为根； 根以外的其他节点有且只有一个双亲节点。 （2）根以外的其他节点有且只有一个双亲节点。 （3）所有结点都可以有若干个子结点 上面特点就使得用层次模型表示1:n联系非常简便， 上面特点就使得用层次模型表示1:n联系非常简便，这 1:n联系非常简便 是它的突出优点，但是它不能直接表示m:n的联系。 m:n的联系 是它的突出优点，但是它不能直接表示m:n的联系。
（3）内模式（也称存储模式） 内模式（也称存储模式）
– 数据库在物理存储器上具体实现的描述，是数据在数 数据库在物理存储器上具体实现的描述，
据库内部的表示方法，也是数据物理结构和存储方式 据库内部的表示方法， 的描述。 的描述。 –一个数据库只有一个内模式。 一个数据库只有一个内模式。
2、二级映像
二、数据库管理系统（DBMS） 数据库管理系统（DBMS）
数据库管理系统的主要任务是科学地有效地组织 和存储数据、高效地获取和管理数据，接受和完 和存储数据、高效地获取和管理数据， 成用户提出的访问数据的各种请求。 成用户提出的访问数据的各种请求。 数据库管理系统的主要功能包括以下几个方面： 数据库管理系统的主要功能包括以下几个方面：
（2）一对多联系 如果对于实体集A中的每个实体，实体集B中有n个实体（n≥0） 如果对于实体集A中的每个实体，实体集B中有n个实体（n≥0） 与之相对应，反过来，实体集B中的每个实体，实体集A 与之相对应，反过来，实体集B中的每个实体，实体集A中至多只有 一个实体与之联系， 则称实体集A与实体集B具有一对多联系。记作： 一个实体与之联系， 则称实体集A与实体集B具有一对多联系。记作： 1:n。 1:n。 例如： 例如：学院的集合和班级的集合 （3）多对多联系 如果对于实体集A中的每个实体，实体集B中有n个实体（n≥0） 如果对于实体集A中的每个实体，实体集B中有n个实体（n≥0） 与之相对应，反过来，实体集B中的每个实体，实体集A中也有m 与之相对应，反过来，实体集B中的每个实体，实体集A中也有m个 实体（m≥0）与之联系，则称实体集A与实体集B具有多对多联系， 实体（m≥0）与之联系，则称实体集A与实体集B具有多对多联系， 记作： 记作：m:n 例如： 例如：学生的集合和学生社团的集合
普通用户
§10.2 数据库系统的工作原理
一、数据描述 客观世界的事物转化成计算机中的数据分为两个 阶段： 阶段：
现实世界
信息世界
计算机世界
1、实体描述
– 实体：客观存在并且能够相互区分的事物。 实体：客观存在并且能够相互区分的事物。
如商品、库存、职员等 如商品、库存、
– 属性：实体某一方面特性的描述。 属性：实体某一方面特性的描述。 – 属性值：属性具体的值。 属性值：属性具体的值。
（3）数据库管理阶段 ）
20世纪 年代后期至今，数据库系统阶段程序与数 世纪60年代后期至今 世纪 年代后期至今， 据的关系如下图所示： 据的关系如下图所示：
应用1 数据1 数据管 理系统 数据2
应用2
数据库
……
应用3 数据n
对数据库进行管理 及对数据库数据进 行操作的管理系统
按照一定会则存储 在一起的数据集合
2、数据管理技术的发展
数据管理是数据处理的中心问题,是指对数据的分类、 数据管理是数据处理的中心问题,是指对数据的分类、 组织、编码、存储、检索和维护的技术。 组织、编码、存储、检索和维护的技术。
20世纪50年代以前，计算机主要用于数值计算。 20世纪50年代以前，计算机主要用于数值计算。这一 世纪50年代以前 时期的数据，数据量小，无结构，由用户直接管理， 时期的数据，数据量小，无结构，由用户直接管理，且 数据间缺乏逻辑组织，由于是面向应用程序的， 数据间缺乏逻辑组织，由于是面向应用程序的，数据缺 乏独立性，应用程序与其处理的数据结合成一个整体。 乏独立性，应用程序与其处理的数据结合成一个整体。
网状模型
用树状结构表示实体及实体间的联系。 用树状结构表示实体及实体间的联系。
网状模型有如下几个特点： 网状模型有如下几个特点： 可以有一个或多个结点没有父亲结点。 （1）可以有一个或多个结点没有父亲结点。 至少有一个结点有多个父亲结点。 （2）至少有一个结点有多个父亲结点。
关系模型（重点） 关系模型（重点）
关系模式 记录 行
关系 表
080440501 020440506 090440507
属性 列
三、数据库系统的体系结构（三级模式、二级映射） 数据库系统的体系结构（三级模式、二级映射）
1、三级模式 Schema，也称逻辑模式或概念模式) （1）模式 （ Schema，也称逻辑模式或概念模式)
– 数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共 数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述， 数据视图，是数据库系统模式结构的中间层。 数据视图，是数据库系统模式结构的中间层。 – 一个数据库只有一个模式。 一个数据库只有一个模式。
– 属性值的域：属性值的取值范围。 属性值的域：属性值的取值范围。 – 实体型：一个实体就是一些具体属性值的集合，而属 实体型：一个实体就是一些具体属性值的集合， 性的集合则描述了某类实体的共同特征， 性的集合则描述了某类实体的共同特征，称为实体型 – 实体集：同类型实体的集合。 实体集：同类型实体的集合。
如：教师（教师编号，教师姓名，性别，出生年份，工作年限， 教师（教师编号，教师姓名，性别，出生年份，工作年限， 工资） 工资）就是一个实体型 如一个公司的所有职员就是一个实体集
2、实体间的联系
（1）一对一联系
如果对于实体集A中的每个实体，实体集B 中至多有一个（ 如果对于实体集A中的每个实体，实体集B 中至多有一个（可以 没有）与之相对应，反之亦然，则称实体集A与实体集B 没有）与之相对应，反之亦然，则称实体集A与实体集B具有一对一 联系，记作：1:1。 联系，记作：1:1。 例如： 例如：学院的集合和院长的集合
C c2 c2 c1
1、传统的集合运算（来源于数学集合理论） 传统的集合运算（来源于数学集合理论）
每个关系可以看作是若干元组（ 每个关系可以看作是若干元组（行）的集合。 元组 的集合。 设R和S均为n目关系。 均为n目关系。 intersection） （1）交（intersection）运算 将两个关系中的公共元组构成新的关系。 将两个关系中的公共元组构成新的关系。 关系R 的交记作： 关系R与S的交记作：
R∩S={t|t∈R∧t∈S}
其结果仍为n目关系，由既属于R又属于S的元组组成。 其结果仍为 目关系，由既属于R又属于S的元组组成。 目关系
R∩S
R
A a1 a1 a2
B b1 b2 b2 A a1 a1 a2
C c1 c2 c1
R∩S
A a1 a2
B b2 b2
C c2 c1
S
B b2 b3 b2
（2）外模式（也称为子模式或用户模式） 外模式（也称为子模式或用户模式）
–数据和用户能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的 描述，是数据和用户的数据视图， 描述，是数据和用户的数据视图，是与某一应用有关的数据 的逻辑表示。 的逻辑表示。 –外模式一般是模式的子集。一个模式可以有多个外模式。一 外模式一般是模式的子集。一个模式可以有多个外模式。 个应用程序只能使用一个外模式。 个应用程序只能使用一个外模式。外模式是保证数据库安全 性的一个有力措施。 性的一个有力措施。
实体和联系均用二维表 实体和联系均用二维表来表示的数据模型称之为关系数 二维表来表示的数据模型称之为关系数 据模型。一张二维表，由行和列组成。目前应用最广泛。 据模型。一张二维表，由行和列组成。目前应用最广泛。
关系名 表名 属性名 列名
jbqk
学号 姓名 王雨嫣 肖峰 胡冲 性别 女 男 男 出生日期 1980 - 9-6 1978 - 10 -9 1980 - 5-8 所在院系 中文系 电子系 英语系
– – – – （1）数据定义功能 ） （2）数据操纵功能 ） （3）数据库运行控制功能 ） （4）数据库的建立和维护功能 ）
三、数据库系统（DBS） 数据库系统（DBS）
数据库系统是指引入了数据之后的计算机系统 数据库系统的构成如下图： 数据库系统的构成如下图：
利用数据库系统 开发的解决实际 应用问题的软件 系统 数据库应用系统 数据库管理系统 数据库 操作系统 硬件 数据库管理员
本章主要内容
数据库系统的概述 数据库系统工作原理 关系数据库 数据库设计
§10.1 数据库系统概述 一、数据与数据管理
1、数据、信息和数据管理 数据、
– – – 数据是指存储在某种媒体上描述客观事物的物理符号。 数据是指存储在某种媒体上描述客观事物的物理符号。 是指存储在某种媒体上描述客观事物的物理符号 信息是客观实体存在方式和运动状态的描述 是客观实体存在方式和运动状态的描述。 信息是客观实体存在方式和运动状态的描述。 数据处理是指将数据转换成信息的过程 是指将数据转换成信息的过程。 数据处理是指将数据转换成信息的过程。
程序1 程序2 数据1 数据2
（1）人工管理阶段
（2）文件管理阶段 ）
在20世纪 年代后期到60年代中期，文件系统阶段 世纪50年代后期到 年代中期， 世纪 年代后期到 年代中期 程序与数据的关系如图所示。 程序与数据的关系如图所示。
应用程序1 文件管理 系统 数据文件1
应用程序2 应用程序3
数据文件2 数据文件3
二、数据模型（数据库设计的核心） 数据模型（数据库设计的核心） 概念： （1）概念：数据库管理系统对客观实体及实体间 联系的数据描述。 联系的数据描述。 类型： （2）类型：共3种
层次模型
用树状结构表示实体及实体间的联系。如图所示。 用树状结构表示实体及实体间的联系。如图所示。 方框代表实体， 方框代表实体，连线代表联系
层次模型有以下三个特点: 层次模型有以下三个特点: 有且仅有一个结点无父结点，该结点称为根； （1）有且仅有一个结点无父结点，该结点称为根； 根以外的其他节点有且只有一个双亲节点。 （2）根以外的其他节点有且只有一个双亲节点。 （3）所有结点都可以有若干个子结点 上面特点就使得用层次模型表示1:n联系非常简便， 上面特点就使得用层次模型表示1:n联系非常简便，这 1:n联系非常简便 是它的突出优点，但是它不能直接表示m:n的联系。 m:n的联系 是它的突出优点，但是它不能直接表示m:n的联系。
（3）内模式（也称存储模式） 内模式（也称存储模式）
– 数据库在物理存储器上具体实现的描述，是数据在数 数据库在物理存储器上具体实现的描述，
据库内部的表示方法，也是数据物理结构和存储方式 据库内部的表示方法， 的描述。 的描述。 –一个数据库只有一个内模式。 一个数据库只有一个内模式。
2、二级映像
二、数据库管理系统（DBMS） 数据库管理系统（DBMS）
数据库管理系统的主要任务是科学地有效地组织 和存储数据、高效地获取和管理数据，接受和完 和存储数据、高效地获取和管理数据， 成用户提出的访问数据的各种请求。 成用户提出的访问数据的各种请求。 数据库管理系统的主要功能包括以下几个方面： 数据库管理系统的主要功能包括以下几个方面：
（2）一对多联系 如果对于实体集A中的每个实体，实体集B中有n个实体（n≥0） 如果对于实体集A中的每个实体，实体集B中有n个实体（n≥0） 与之相对应，反过来，实体集B中的每个实体，实体集A 与之相对应，反过来，实体集B中的每个实体，实体集A中至多只有 一个实体与之联系， 则称实体集A与实体集B具有一对多联系。记作： 一个实体与之联系， 则称实体集A与实体集B具有一对多联系。记作： 1:n。 1:n。 例如： 例如：学院的集合和班级的集合 （3）多对多联系 如果对于实体集A中的每个实体，实体集B中有n个实体（n≥0） 如果对于实体集A中的每个实体，实体集B中有n个实体（n≥0） 与之相对应，反过来，实体集B中的每个实体，实体集A中也有m 与之相对应，反过来，实体集B中的每个实体，实体集A中也有m个 实体（m≥0）与之联系，则称实体集A与实体集B具有多对多联系， 实体（m≥0）与之联系，则称实体集A与实体集B具有多对多联系， 记作： 记作：m:n 例如： 例如：学生的集合和学生社团的集合
普通用户
§10.2 数据库系统的工作原理
一、数据描述 客观世界的事物转化成计算机中的数据分为两个 阶段： 阶段：
现实世界
信息世界
计算机世界
1、实体描述
– 实体：客观存在并且能够相互区分的事物。 实体：客观存在并且能够相互区分的事物。
如商品、库存、职员等 如商品、库存、
– 属性：实体某一方面特性的描述。 属性：实体某一方面特性的描述。 – 属性值：属性具体的值。 属性值：属性具体的值。
（3）数据库管理阶段 ）
20世纪 年代后期至今，数据库系统阶段程序与数 世纪60年代后期至今 世纪 年代后期至今， 据的关系如下图所示： 据的关系如下图所示：
应用1 数据1 数据管 理系统 数据2
应用2
数据库
……
应用3 数据n
对数据库进行管理 及对数据库数据进 行操作的管理系统
按照一定会则存储 在一起的数据集合
2、数据管理技术的发展
数据管理是数据处理的中心问题,是指对数据的分类、 数据管理是数据处理的中心问题,是指对数据的分类、 组织、编码、存储、检索和维护的技术。 组织、编码、存储、检索和维护的技术。
20世纪50年代以前，计算机主要用于数值计算。 20世纪50年代以前，计算机主要用于数值计算。这一 世纪50年代以前 时期的数据，数据量小，无结构，由用户直接管理， 时期的数据，数据量小，无结构，由用户直接管理，且 数据间缺乏逻辑组织，由于是面向应用程序的， 数据间缺乏逻辑组织，由于是面向应用程序的，数据缺 乏独立性，应用程序与其处理的数据结合成一个整体。 乏独立性，应用程序与其处理的数据结合成一个整体。
网状模型
用树状结构表示实体及实体间的联系。 用树状结构表示实体及实体间的联系。
网状模型有如下几个特点： 网状模型有如下几个特点： 可以有一个或多个结点没有父亲结点。 （1）可以有一个或多个结点没有父亲结点。 至少有一个结点有多个父亲结点。 （2）至少有一个结点有多个父亲结点。
关系模型（重点） 关系模型（重点）
关系模式 记录 行
关系 表
080440501 020440506 090440507
属性 列
三、数据库系统的体系结构（三级模式、二级映射） 数据库系统的体系结构（三级模式、二级映射）
1、三级模式 Schema，也称逻辑模式或概念模式) （1）模式 （ Schema，也称逻辑模式或概念模式)
– 数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共 数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述， 数据视图，是数据库系统模式结构的中间层。 数据视图，是数据库系统模式结构的中间层。 – 一个数据库只有一个模式。 一个数据库只有一个模式。
– 属性值的域：属性值的取值范围。 属性值的域：属性值的取值范围。 – 实体型：一个实体就是一些具体属性值的集合，而属 实体型：一个实体就是一些具体属性值的集合， 性的集合则描述了某类实体的共同特征， 性的集合则描述了某类实体的共同特征，称为实体型 – 实体集：同类型实体的集合。 实体集：同类型实体的集合。
如：教师（教师编号，教师姓名，性别，出生年份，工作年限， 教师（教师编号，教师姓名，性别，出生年份，工作年限， 工资） 工资）就是一个实体型 如一个公司的所有职员就是一个实体集
2、实体间的联系
（1）一对一联系
如果对于实体集A中的每个实体，实体集B 中至多有一个（ 如果对于实体集A中的每个实体，实体集B 中至多有一个（可以 没有）与之相对应，反之亦然，则称实体集A与实体集B 没有）与之相对应，反之亦然，则称实体集A与实体集B具有一对一 联系，记作：1:1。 联系，记作：1:1。 例如： 例如：学院的集合和院长的集合
C c2 c2 c1
1、传统的集合运算（来源于数学集合理论） 传统的集合运算（来源于数学集合理论）
每个关系可以看作是若干元组（ 每个关系可以看作是若干元组（行）的集合。 元组 的集合。 设R和S均为n目关系。 均为n目关系。 intersection） （1）交（intersection）运算 将两个关系中的公共元组构成新的关系。 将两个关系中的公共元组构成新的关系。 关系R 的交记作： 关系R与S的交记作：
R∩S={t|t∈R∧t∈S}
其结果仍为n目关系，由既属于R又属于S的元组组成。 其结果仍为 目关系，由既属于R又属于S的元组组成。 目关系
R∩S
R
A a1 a1 a2
B b1 b2 b2 A a1 a1 a2
C c1 c2 c1
R∩S
A a1 a2
B b2 b2
C c2 c1
S
B b2 b3 b2
（2）外模式（也称为子模式或用户模式） 外模式（也称为子模式或用户模式）
–数据和用户能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的 描述，是数据和用户的数据视图， 描述，是数据和用户的数据视图，是与某一应用有关的数据 的逻辑表示。 的逻辑表示。 –外模式一般是模式的子集。一个模式可以有多个外模式。一 外模式一般是模式的子集。一个模式可以有多个外模式。 个应用程序只能使用一个外模式。 个应用程序只能使用一个外模式。外模式是保证数据库安全 性的一个有力措施。 性的一个有力措施。
实体和联系均用二维表 实体和联系均用二维表来表示的数据模型称之为关系数 二维表来表示的数据模型称之为关系数 据模型。一张二维表，由行和列组成。目前应用最广泛。 据模型。一张二维表，由行和列组成。目前应用最广泛。
关系名 表名 属性名 列名
jbqk
学号 姓名 王雨嫣 肖峰 胡冲 性别 女 男 男 出生日期 1980 - 9-6 1978 - 10 -9 1980 - 5-8 所在院系 中文系 电子系 英语系
– – – – （1）数据定义功能 ） （2）数据操纵功能 ） （3）数据库运行控制功能 ） （4）数据库的建立和维护功能 ）
三、数据库系统（DBS） 数据库系统（DBS）
数据库系统是指引入了数据之后的计算机系统 数据库系统的构成如下图： 数据库系统的构成如下图：
利用数据库系统 开发的解决实际 应用问题的软件 系统 数据库应用系统 数据库管理系统 数据库 操作系统 硬件 数据库管理员