數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的過程：需求分析階段；概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段亮蛔；邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段究流；數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì)階段动遭；數(shù)據(jù)庫實(shí)施階段厘惦；數(shù)據(jù)庫運(yùn)行和維護(hù)階段宵蕉。設(shè)計(jì)一個(gè)完善的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)往往是上述六個(gè)階段的不斷反復(fù)。
需求分析的任務(wù)别智。通過詳細(xì)調(diào)查現(xiàn)實(shí)世界要處理的對(duì)象薄榛，充分了解原系統(tǒng)工作概況，明確用戶各種需求挪钓；在此基礎(chǔ)上確定新系統(tǒng)的功能碌上，必須充分考慮今后可能的擴(kuò)充和改變浦徊，不能僅僅按當(dāng)前應(yīng)用需求來設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫盔性。
需求分析的重點(diǎn)是調(diào)查冕香、收集與分析用戶在數(shù)據(jù)管理中的信息要求、處理要求突那、安全性與完整性要求愕难。信息要求猫缭，用戶需要從數(shù)據(jù)庫獲得信息的內(nèi)容與性質(zhì)壹店；由用戶的信息要求可以導(dǎo)出數(shù)據(jù)要求茫打，即在數(shù)據(jù)庫中需要存儲(chǔ)哪些數(shù)據(jù)老赤。
確定用戶最終需求的難點(diǎn)：用戶缺少計(jì)算機(jī)知識(shí)抬旺，需求往往不斷變化开财；設(shè)計(jì)人員缺少用戶的專業(yè)知識(shí)，不易理解用戶的真正需求碾褂；新的硬件历葛、軟件技術(shù)的出現(xiàn)會(huì)使用戶需求發(fā)生變化恤溶。
需求分析：調(diào)查組織機(jī)構(gòu)總體情況，熟悉業(yè)務(wù)活動(dòng)鸠天，明確用戶需求稠集，確定系統(tǒng)邊界剥纷。
數(shù)據(jù)字典是各類數(shù)據(jù)描述的集合筷畦；是進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)分析所獲得的主要結(jié)果刺洒；在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)中占有很重要的地位逆航。數(shù)據(jù)字典的內(nèi)容：數(shù)據(jù)項(xiàng)；數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)拇惋；數(shù)據(jù)流撑帖；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)胡嘿；處理過程钳踊。
數(shù)據(jù)項(xiàng)是不可再分的數(shù)據(jù)單位。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)反映了數(shù)據(jù)之間的組合關(guān)系缴罗，一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可由若干個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)組成面氓，也可由若干個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成侧但，或混合組成。數(shù)據(jù)流是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在系統(tǒng)內(nèi)傳輸?shù)穆窂狡ㄒ?shù)據(jù)存儲(chǔ)是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)停留或保存的地方酿箭，也是數(shù)據(jù)流的來源和去向之一缭嫡。處理過程的具體處理邏輯一般用判定表或判定數(shù)來描述妇蛀，數(shù)據(jù)字典中只需要描述處理過程的說明性信息笤成。
概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)炕泳，將需求分析得到的用戶應(yīng)用需求抽象為信息結(jié)構(gòu)即概念模型的過程就是概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)培遵。概念結(jié)構(gòu)是各種數(shù)據(jù)模型的共同基礎(chǔ)，它比數(shù)據(jù)模型更獨(dú)立于機(jī)器嗡呼、更抽象晤锥，從而更加穩(wěn)定矾瘾。概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是整個(gè)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的關(guān)鍵箭启。描述概念模型的工具：E-R圖傅寡。
設(shè)計(jì)概念結(jié)構(gòu)的四類方法：自頂向下荐操，首先定義全局概念結(jié)構(gòu)的框架，然后逐步細(xì)化宅倒；自底向上拐迁，首先定義各局部應(yīng)用的概念結(jié)構(gòu)线召，然后集成起來多矮，得到全局概念結(jié)構(gòu)塔逃；逐步擴(kuò)張患雏，首先定義最重要的核心概念機(jī)構(gòu)，然后向外擴(kuò)充丙挽，以滾雪球方式逐步生成其他概念結(jié)構(gòu)颜阐，直至總體概念結(jié)構(gòu)凳怨；混合策略，將自頂向下和自底向上組合紫新，用自頂向下策略設(shè)計(jì)一個(gè)全局概念結(jié)構(gòu)的框架芒率，以它為骨架集成由自底向上策略中設(shè)計(jì)的各局部概念結(jié)構(gòu)偶芍。
自底向上設(shè)計(jì)概念結(jié)構(gòu)的步驟：第一步匪蟀，抽象數(shù)據(jù)并設(shè)計(jì)局部視圖宰僧；第二步撒桨，集成局部視圖凤类，得到全局概念結(jié)構(gòu)。
數(shù)據(jù)抽象佃延。三種常用抽象：分類履肃，抽象了對(duì)象值和型之間的“is member of”的語義尺棋；聚集绵跷，抽象了對(duì)象內(nèi)部類型和成分之間“is part of”的語義碾局；概括净当，抽象了類型之間的“is subset of”的語義蕴潦。
設(shè)計(jì)分E-R圖的步驟：選擇局部應(yīng)用潭苞；逐一設(shè)計(jì)分E-R圖萄传。設(shè)計(jì)分E-R圖時(shí)，首先需要根據(jù)系統(tǒng)的具體情況振诬，在多層的數(shù)據(jù)流圖中選擇一個(gè)適當(dāng)層次的數(shù)據(jù)流圖赶么，讓這組圖中每一部分對(duì)應(yīng)一個(gè)局部應(yīng)用辫呻，然后以這一層次的數(shù)據(jù)流圖為出發(fā)點(diǎn)，設(shè)計(jì)分E-R圖祟昭。
逐一設(shè)計(jì)分E-R圖篡悟。標(biāo)定局部應(yīng)用中的實(shí)體搬葬、屬性急凰、碼猜年，實(shí)體間的聯(lián)系码倦。實(shí)體：現(xiàn)實(shí)世界中一組具有某些共同特性和行為的對(duì)象就可以抽象為一個(gè)實(shí)體。屬性：對(duì)象類型的組成成分可以抽象為實(shí)體的屬性勿璃。實(shí)體與屬性是相對(duì)而言的补疑。一般原則：屬性不能再具有需要描述的性質(zhì)莲组，即屬性必須是不可分的數(shù)據(jù)項(xiàng)锹杈，不能再由另一些屬性組成；屬性不能與其他實(shí)體具有聯(lián)系邪码，聯(lián)系只發(fā)生在實(shí)體之間闭专。
視圖集成的兩種方式：一次集成影钉，一次集成多個(gè)分E-R圖平委，通常用于局部視圖比較簡(jiǎn)單時(shí)杖小；逐步積累式予权，首先集成兩個(gè)局部視圖扫腺，以后每次講一個(gè)新的局部視圖集成進(jìn)來。
集成E-R圖的步驟攒至。合并迫吐，消除沖突志膀；修改與重構(gòu)，消除不必要的冗余烫止。冗余的數(shù)據(jù)是指可由基本數(shù)據(jù)導(dǎo)出的數(shù)據(jù)馆蠕，冗余的聯(lián)系是指可由其他聯(lián)系導(dǎo)出的聯(lián)系惊奇。冗余數(shù)據(jù)和冗余聯(lián)系容易破壞數(shù)據(jù)庫的完整性赊时，給數(shù)據(jù)庫維護(hù)增加困難。消除不必要的冗余后的初步E-R圖稱為基本E-R圖。
消除冗余的方法竭缝。分析方法抬纸，以數(shù)據(jù)字典和數(shù)據(jù)流圖為依據(jù)湿故，根據(jù)數(shù)據(jù)字典中關(guān)于數(shù)據(jù)項(xiàng)之間邏輯關(guān)系的說明來消除冗余膜蛔。如果是為了提高效率皂股，人為的保留了一些冗余數(shù)據(jù)呜呐，則應(yīng)把數(shù)據(jù)字典中數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的說明作為完整性約束條件。函數(shù)依賴的概念提供了消除冗余聯(lián)系的形式化工具洋机。
為了能夠用某一DBMS實(shí)現(xiàn)用戶需求绷旗，還必須將概念結(jié)構(gòu)進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型，這正是數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所要完成的任務(wù)颠通。步驟：將概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為一般的關(guān)系顿锰、網(wǎng)狀硼控、層次模型胳赌；將轉(zhuǎn)化來的的關(guān)系疑苫、網(wǎng)狀捍掺、層次模型向特定DBMS支持下的數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換；對(duì)數(shù)據(jù)模型進(jìn)行優(yōu)化曲横。
E-R圖向關(guān)系模型轉(zhuǎn)換禾嫉。將實(shí)體蚊丐、實(shí)體的屬性和實(shí)體之間的聯(lián)系轉(zhuǎn)化為關(guān)系模式。一個(gè)實(shí)體型轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式尊惰，關(guān)系的屬性：實(shí)體型的屬性弄屡；關(guān)系的碼：實(shí)體型的碼鞋诗。
一個(gè)m:n聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式削彬，關(guān)系的屬性：與該聯(lián)系相連的各實(shí)體的碼以及聯(lián)系本身的屬性；關(guān)系的碼：各實(shí)體碼的組合壶笼。
一個(gè)1：n的聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式覆劈，也可以與n端對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式合并。轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式：關(guān)系的屬性炮障，與該聯(lián)系相連的各實(shí)體的碼以及聯(lián)系本身的屬性胁赢；關(guān)系的碼白筹，n端實(shí)體的碼徒河。與n端對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式合并：關(guān)系的屬性，在n端關(guān)系中加入1端關(guān)系的碼和聯(lián)系本身的屬性；關(guān)系的碼：不變棒厘。第二種方法可以減少系統(tǒng)中的關(guān)系個(gè)數(shù)下隧，一般情況下更傾向于采用這種方法淆院。
一個(gè)1:1聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式土辩，也可以與任意一端對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式合并。轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式：關(guān)系的屬性各墨，與該聯(lián)系相連的各實(shí)體的碼以及聯(lián)系本身的屬性贬堵；關(guān)系的候選碼，每個(gè)實(shí)體的碼均是該關(guān)系的候選碼叉跛。與某一端對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式合并：合并后關(guān)系的屬性筷厘，加入對(duì)應(yīng)關(guān)系的碼和聯(lián)系本身的屬性伟桅；合并后關(guān)系的碼楣铁，不變。
三個(gè)或三個(gè)以上實(shí)體間的一個(gè)多元聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式赫冬。關(guān)系的屬性劲厌，與該多元聯(lián)系相連的各實(shí)體的碼以及聯(lián)系本身的屬性听隐；關(guān)系的碼，各實(shí)體碼的組合风范。
同一實(shí)體集的實(shí)體間的聯(lián)系硼婿，即自聯(lián)系寇漫，也可按上述1:1州胳，1:n钦勘，m:n三種情況分別處理彻采。
具有相同碼的關(guān)系模式可合并。目的岭粤，減少系統(tǒng)中的關(guān)系個(gè)數(shù)剃浇。合并方法虎囚，將其中一個(gè)關(guān)系模式的全部屬性加入到另一個(gè)關(guān)系模式中淘讥，然后去掉其中的同義屬性，并適當(dāng)調(diào)整屬性的次序窒朋。
優(yōu)化數(shù)據(jù)模型的方法：確定數(shù)據(jù)依賴侥猩；對(duì)于各個(gè)關(guān)系模式之間的數(shù)據(jù)依賴進(jìn)行極小化處理欺劳，消除冗余的聯(lián)系杰标；按照數(shù)據(jù)依賴的理論對(duì)關(guān)系模式逐一進(jìn)行分析，考查是否存在部分函數(shù)依賴媒区、傳遞函數(shù)依賴袜漩、多值依賴等宙攻，確定各關(guān)系模式分別屬于第幾范式；按照需求分析得到的各種應(yīng)用對(duì)數(shù)據(jù)處理的要去递惋，分析對(duì)于這樣的應(yīng)用環(huán)境這些模式是否合適，確定是否要對(duì)它們進(jìn)行合并或分解睛廊；按照需求分析階段得到的各種應(yīng)用對(duì)數(shù)據(jù)處理的要求超全，對(duì)關(guān)系模式進(jìn)行必要的分解或合并，以提高數(shù)據(jù)操作的效率和存儲(chǔ)空間的利用率疏遏。
設(shè)計(jì)用戶子模式時(shí)更應(yīng)該注重考慮用戶的習(xí)慣與方便挂疆。包括三個(gè)方面：使用更符合用戶習(xí)慣的別名改览；針對(duì)不同級(jí)別的用戶定義不同的外模式，以滿足系統(tǒng)對(duì)安全性的要求缤言；簡(jiǎn)化用戶對(duì)系統(tǒng)的使用宝当。
為一個(gè)給定的邏輯數(shù)據(jù)模型選取一個(gè)最適合應(yīng)用環(huán)境的物理結(jié)構(gòu)的過程，就是數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì)胆萧。
數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì)的步驟：確定數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)庆揩；對(duì)物理結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)的重點(diǎn)是時(shí)間和空間效率跌穗；如果評(píng)價(jià)結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求則可進(jìn)入到物理實(shí)施階段订晌，否則，重新設(shè)計(jì)或修改物理結(jié)構(gòu)蚌吸。
選擇物理數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)所需參數(shù)羹唠。數(shù)據(jù)庫查詢事物：查詢的關(guān)系缝彬；查詢條件所涉及的屬性；連接條件所涉及的屬性；查詢的投影屬性互纯。數(shù)據(jù)更新事務(wù)：被更新的關(guān)系辣往；每個(gè)關(guān)系上的更新操作條件所涉及的屬性；修改操作要改變的屬性值十偶。每個(gè)事務(wù)在各關(guān)系上運(yùn)行的頻率和性能要求狮崩。
關(guān)系模式存取方法選擇。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是多用戶共享的系統(tǒng)，對(duì)同一個(gè)關(guān)系建立多條存取路徑才能滿足多用戶的多種應(yīng)用要求恬试。DBMS常用存取方法：索引方法，主要是針對(duì)B+數(shù)索引方法越锈；聚簇方法；HASH方法。
確定數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)蜓洪。確定數(shù)據(jù)庫物理結(jié)構(gòu)的內(nèi)容：確定數(shù)據(jù)的存放位置和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)；確定系統(tǒng)配置恐仑。
確定數(shù)據(jù)的存放位置鉴逞。影響數(shù)據(jù)存放位置和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的因素：硬件環(huán)境壳猜；應(yīng)許需求。基本原則：根據(jù)應(yīng)用情況將 易變部分與穩(wěn)定部分倾鲫；存取頻率較高部分與存取頻率較低部分 分開存放磕道，以提高系統(tǒng)性能。
確定系統(tǒng)配置。DBMS產(chǎn)品一般都提供了一些存儲(chǔ)分配參數(shù)：同時(shí)使用數(shù)據(jù)庫的用戶數(shù)啡彬；同時(shí)打卡的數(shù)據(jù)庫對(duì)象數(shù)往踢；使用的緩沖區(qū)長(zhǎng)度瘦癌、個(gè)數(shù)斤寇；時(shí)間片大心选杯道；數(shù)據(jù)庫大小；裝填因子；鎖的數(shù)目报账；等等芽隆。系統(tǒng)為這些變量賦予了合理的缺省值，但不一定適合每一種應(yīng)用環(huán)境脓恕，需要根據(jù)應(yīng)用環(huán)境確定參數(shù)值。物理設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)系統(tǒng)配置變量的調(diào)整只是初步的，在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)還要根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行情況做進(jìn)一步調(diào)整超凳。
評(píng)價(jià)物理結(jié)構(gòu)擎析。評(píng)價(jià)內(nèi)容，對(duì)數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì)過程產(chǎn)生的多種方案進(jìn)行細(xì)致評(píng)價(jià)迷雪，從中選擇較優(yōu)的方案作為數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)扰柠。評(píng)價(jià)方法：定量估算各種方案踱承，存儲(chǔ)空間采桃，存取時(shí)間，維護(hù)代價(jià)；對(duì)估算結(jié)果進(jìn)行權(quán)衡臼节、比較垢夹，選擇出一個(gè)較優(yōu)的合理的物理結(jié)構(gòu)；如果結(jié)構(gòu)不符合用戶需求监署，需要修改涉及簇捍。
定義數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)搞隐。確定了數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)與物理結(jié)構(gòu)之后，可以用所選用的DBMS提供的數(shù)據(jù)定義語言DDL辉巡，來嚴(yán)格描述數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)。
數(shù)據(jù)裝載。數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)建立好后衣厘，就可以向數(shù)據(jù)庫中裝載數(shù)據(jù)了伦吠。組織數(shù)據(jù)入庫是數(shù)據(jù)庫實(shí)施階段最主要的工作荷愕。數(shù)據(jù)裝載方法：人工方法，計(jì)算機(jī)輔助數(shù)據(jù)入庫恢共。
人工方法，適用于小型系統(tǒng)罪治。步驟：篩選數(shù)據(jù)；轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式喇完；輸入數(shù)據(jù)坏逢；校驗(yàn)數(shù)據(jù)事秀。計(jì)算機(jī)輔助數(shù)據(jù)入庫，適用于中大型系統(tǒng)涛贯。步驟：篩選數(shù)據(jù)；輸入數(shù)據(jù)茁影；校驗(yàn)數(shù)據(jù)；轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)仍侥；綜合數(shù)據(jù)砸紊。
編制與調(diào)試應(yīng)用程序。數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)應(yīng)該與數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)并行進(jìn)行否淤。
數(shù)據(jù)庫試運(yùn)行啰扛。數(shù)據(jù)庫試運(yùn)行稱為聯(lián)合調(diào)試续徽，主要工作包括：功能測(cè)試，實(shí)際運(yùn)行應(yīng)用程序概页，執(zhí)行對(duì)數(shù)據(jù)庫的各種操作籽御，測(cè)試各種功能；性能測(cè)試惰匙，測(cè)量系統(tǒng)的性能指標(biāo)技掏，分析是否符合設(shè)計(jì)目標(biāo)。
數(shù)據(jù)庫性能指標(biāo)的測(cè)量项鬼。實(shí)際測(cè)量系統(tǒng)的各種性能指標(biāo)哑梳，如果結(jié)果不符合設(shè)計(jì)目標(biāo)，需要返回物理設(shè)計(jì)階段绘盟，調(diào)整物理結(jié)構(gòu)鸠真，修改參數(shù)；有時(shí)甚至需要返回邏輯設(shè)計(jì)階段龄毡，調(diào)整邏輯結(jié)構(gòu)吠卷。
數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)儲(chǔ)和恢復(fù)。在數(shù)據(jù)庫試運(yùn)行階段沦零，系統(tǒng)還不穩(wěn)定祭隔，硬、軟件故障隨時(shí)可能發(fā)生路操；操作人員對(duì)新系統(tǒng)不熟悉疾渴，誤操作不可避免；必須做好數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)儲(chǔ)和恢復(fù)工作屯仗，盡量減少對(duì)數(shù)據(jù)庫的破壞搞坝。
數(shù)據(jù)庫運(yùn)行與維護(hù)。數(shù)據(jù)庫試運(yùn)行結(jié)果符合設(shè)計(jì)目標(biāo)后祭钉，就可以真正投入運(yùn)行了瞄沙。對(duì)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)價(jià)己沛、調(diào)整慌核、修改等維護(hù)工作是一個(gè)長(zhǎng)期任務(wù)，也是設(shè)計(jì)工作的繼續(xù)和提高：應(yīng)用環(huán)境在不斷變化申尼；數(shù)據(jù)庫運(yùn)行過程中物理存儲(chǔ)會(huì)不斷變化垮卓。
數(shù)據(jù)庫運(yùn)行階段，對(duì)數(shù)據(jù)庫經(jīng)常性的維護(hù)工作主要由DBA完成师幕，包括：數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)儲(chǔ)和恢復(fù)粟按；數(shù)據(jù)庫的完整性诬滩、安全性控制；數(shù)據(jù)庫性能的監(jiān)督灭将、分析和改進(jìn)疼鸟；數(shù)據(jù)庫的重組織和重構(gòu)造。數(shù)據(jù)庫運(yùn)行一段時(shí)間后庙曙，由于記錄的不斷增空镜、刪、改捌朴，會(huì)使數(shù)據(jù)庫物理存儲(chǔ)變化吴攒，降低存儲(chǔ)空間利用率和存取效率，需要重組織砂蔽；數(shù)據(jù)庫應(yīng)用環(huán)境發(fā)生變化洼怔，會(huì)導(dǎo)致實(shí)體及實(shí)體間的聯(lián)系發(fā)生變化，使原有的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)不能很好地滿足新的需求左驾，通過 增加新的應(yīng)用或新的實(shí)體镣隶，取消某些已有應(yīng)用，改變某些已有應(yīng)用 來進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的重構(gòu)造什荣。
