大学WEB数据库技术应用教程-王承君-PPT文稿资料课件PPT
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21世纪高等院校规划教材,Web数据库技术应用教程 王承君 主编 中国水利水电出版社,第1章 Web数据库概述,学习目标 1.Web环境和Web数据库，它们之间相互结合的技术发展趋势和应用优势。 2.了解几种常用Web数据库及其各自的特点。 3.了解Web与数据库的接口技术以及常见的Web数据库应用开发技术。,第1章 Web数据库概述,教学内容 1.1 引言 1.2 Web与数据库 1.3 Web连接数据库接口技术 1.4 常用Web数据库应用开发技术,1.1 引言,Internet网是目前全球最大的计算机通信网，它遍及全球几乎所有的国家和地区。WWW系统是一个大型的分布式超媒体信息数据库，它极大地推动了Internet的发展，已经成为Internet中最流行、最主要的信息服务方式，可以说，整个Internet就是一个大的数据库。目前Web技术与数据库技术相互融合领域的研究已成为热点方向之一。充分发挥DBMS高效的数据存储和管理能力，将客户端融入统一的Web浏览器，为用户提供使用简便、内容丰富的服务已成为Internet的核心服务之一。,1.2 Web与数据库,教学内容 1.2.1 Web技术 1.2.2 Web数据库 1.2.3 几种常用Web数据库的比较,1.2.1 Web技术,WWW（World Wide Web）的含义是“环球网”，简称WWW或Web，是一个基于超媒体的信息网络，最初由欧洲物理实验室（CERN）研制，它通过超链接的方式浏览在Internet上的信息。 WWW由分布在全球各地的Web节点组成，而Web节点由Web服务器管理和维护的多个Web页面组成。 WWW系统采用客户/服务器工作模式，客户机和服务器之间通过HTTP协议进行通信。 Web页面分静态和动态两种。静态页面的内容是固定不变的，而动态页面的内容在每次访问它时由Web服务器自动生成。,1.2.2 Web数据库,Web数据库可定义为以后台数据库为基础，通过统一的浏览器完成数据存储、查询、发布等维护管理工作的应用软件系统。 Web数据库技术是指基于Web模式的DBMS的信息服务技术，它充分发挥DBMS高效的数据存储和管理能力，以Web这种浏览器/服务器（B/S）模式为平台，将客户端融入统一的Web浏览器，为Internet用户提供使用简便、内容丰富的服务。 Web数据库的环境由硬件元素和软件元素组成。硬件元素包括Web服务器、客户机、数据库服务器、网络。软件元素包括客户端必须有能够解释执行HTML代码的浏览器,1.2.3 几种常用Web数据库的比较,当前比较流行的可作为Web数据库使用的关系型数据库主要有：SQL Server、MySQL和Oracle。这三种数据库适应性强，性能优异，容易使用，在国内得到了广泛的应用。 1SQL Server是微软公司从Sysbase获得基本部件的使用许可后开发出的一种关系型数据库。 2MySQL是当今Unix或Linux类服务器上广泛使用的Web数据库系统。 3Oracle是Oracle公司开发的一种面向网络计算机并支持对象关系模型的数据库产品。(特点),Oracle备受用户喜爱的特点：,（1）支持大数据、多用户和高性能的事务处理。 （2）Oracle 遵守工业标准，是一个开放系统，保护了用户的投资。 （3）实施安全性控制和完整性控制。 （4）支持分布式数据库和分布式处理。,1.3 Web连接数据库接口技术,教学内容 1.3.1 基于通用网关接口CGI 1.3.2 基于服务器扩展的API 1.3.3 ODBC和OLEDB 1.3.4 基于JDBC的Web数据库技术 1.3.5 Microsoft ActiveX平台,1.3.1 基于通用网关接口CGI1,CGI是WWW服务器运行时外部程序的规范，按照CGI编写的程序可以扩展服务器的功能，完成服务器本身不能完成的工作，外部程序执行时可以生成HTML文档，并将文档返回WWW服务器。 Web服务器软件几乎都支持CGI，开发人员可以使用任何一种WWW服务器内置语言编写CGI，其中包括流行的C、C+、VB和Delphi等。 Web服务器软件几乎都支持CGI，开发人员可以使用任何一种WWW服务器内置语言编写CGI，其中包括流行的C、C+、VB和Delphi等。,1.3.1 基于通用网关接口CGI2,通过CGI程序访问数据库是早期Web与数据库结合应用的方式之一，但却存在如下问题： （1）客户端与后端数据库服务器通信必须通过Web服务器，且Web服务器要进行数据与HTML文档的互相转换，当多个用户同时发出请求时，必然在Web服务器形成信息和发布瓶颈。 （2）CGI应用程序每次运行都需打开和关闭数据库连接，效率低，操作费时。 （3）CGI应用程序不能由多个客户机请求共享,影响了资源的使用效率，导致性能降低并增加等待时间。 （4）由于SQL与HTML差异很大，CGI程序中的转换代码编写繁琐，维护困难。 （5）安全性差，缺少用户访问控制，对数据库难以设置安全访问权限。 （6）HTTP协议是无状态且没有常连接的协议，DBMS事务的提交与否无法得到验证，不能构造Web上的OLTP应用。,1.3.2 基于服务器扩展的API,为了克服CGI的局限性，出现的另一种中间件解决方案是基于服务器扩展API的结构。与CGI相比，API应用程序与Web服务器结合得更加紧密，占用的系统资源也少得多，而运行效率却大大提高，同时还提供更好的保护和安全性。 虽然基于服务器扩展API的结构可以方便、灵活地实现各种功能，但这种结构的缺陷也是明显的： （1）各种API之间兼容性很差，缺乏统一的标准来管理这些接口。 （2）开发API应用程序也要比开发CGI应用复杂得多。 （3）这些API只能工作在专用Web服务器和操作系统上。,1.3.3 ODBC和OLEDB,ODBC是微软定义的基于Windows环境的一种数据库访问接口标准，它通过相应的ODBC驱动程序实现Windows应用同多种数据库进行数据交换，微软公司在IIS/PWS中提供了ODBC接口功能。 ODBC一个最显著的优点是用它生成的程序与数据库或数据库引擎无关，因此是服务器扩展程序开发者们理所当然的选择。它可使程序员方便地编写访问各DBMS厂商的数据库的应用程序，而不需了解其产品的细节。 Microsoft Developer Studio为大多数标准的数据库格式提供了32位ODBC驱动。 ODBC经过多年的改进，它已成为存取数据库的事实上的标准。ODBC技术成了后来DAO、RDO及ADO等数据库访问技术的基础。,1.3.4 基于JDBC的Web数据库技术,JDBC由Java语言编写的类和接口组成，完成的工作是建立与数据库的连接、发送SQL语句、返回数据结果给Web浏览器。 JDBC是一种规范，能为开发者提供标准的数据库访问类和接口，能够方便地向任何关系数据库发送SQL语句。 同时JDBC是一个支持基本SQL功能的低层应用程序接口，但实际上也支持高层的数据库访问工具及API。 采用JDBC技术，Java Applet中访问数据库的优点。 基于JDBC的Web数据库结构的缺陷。,采用JDBC，Java 访问数据库的优点,直接访问数据库，不再需要Web数据库的介入，从而避开了CGI方法的一些局限性； 用户访问控制可以由数据库服务器本地的安全机制来解决； JDBC是支持基本SQL功能的一个通用低层的应用程序接口，在不同的数据库功能的层次上提供了一个统一的用户界面，为跨平台跨数据库系统进行直接的Web访问提供了方案，从而克服了API方法的一些缺陷； 可以方便地实现了与用户交互，提供丰富的图形功能和声音、视频等多媒体信息功能。,基于JDBC的Web数据库结构的缺陷,只能进行简单的数据库查询等操作，还不能进行OLTP； 安全性、缓冲机制和连接管理仍不完善； SUN承诺的完全跨平台跨数据库系统的功能和标准远未实现。,1.3.5 Microsoft ActiveX平台,ActiveX是Microsoft提出的一种标准，AcitveX也是Microsoft一组软件技术的统称，包括控件（Controls）、文档（Documents）、脚本（Scripts）三种最常用的技术以及Microsoft的许多其他技术。 Active Server Pages（ASP）是 Microsoft基于服务器的、建立动态和交互式 Web页面的技术，它是建立在ISAPI技术基础上的，并克服了CGI存在的缺点。 ActiveX Data Object（ADO）是基于ActiveX规范的数据库访问组件。,1.4 常用Web数据库应用开发技术,教学内容 1.4.1 ASP技术 1.4.2 PHP技术 1.4.3 JSP技术,1.4.1 ASP技术,ASP即Active Server Page，是微软推出的动态Web设计技术，是一种用于WWW服务的服务器端脚本环境。 当用户使用浏览器请求ASP主页时，Web服务器响应，调用ASP引擎来执行ASP文件，并解释其中的脚本语言（JScript或VBScript），通过ODBC连接数据库，由数据库访问组件ADO（ActiveX Data Objects）完成数据库操作，最后ASP生成包含有数据查询结果的HTML主页返回用户端显示。 由于ASP在服务器端运行，运行结果以HTML主页形式返回用户浏览器，因而ASP源程序不会泄密，增加了系统的安全保密性。,1.4.2 PHP技术,PHP 最初是在1994年 Rasmus Lerdorf 开始计划发展，在 1995 年以 Personal Home Page Tools（PHP Tools）开始对外发表第一个版本。 在早期的版本中，提供了访客留言本、访客计数器等简单的功能。 第二版定名为 PHP/FI（Form Interpreter）。PHP/FI加入了MYSQL的支持，自此奠定了PHP在动态网页开发上的影响力。 第三版就定名为 PHP3。PHP的第四代Zend核心引擎也已经进入使用阶段，整个脚本程序的核心大幅改动，让程序的执行速度更快。 PHP由于其良好的性能及免费的特点，是目前互联网中应用非常流行的一种开发平台。,1.4.3 JSP技术,JSP（JavaServer Pages）是一种基于Java的脚本技术。在JSP的众多优点之中，其中之一是它能将HTML编码从Web页面的业务逻辑中有效地分离出来。 优点：可移植性好，支持多种平台；强大的可伸缩性；多样化与强大的工具支持。 不足：安装配置管理较为复杂；运行速度较慢，建议开发大型应用系统采用JSP。 由于Web的易用性和实用性，使它已经成为使用最为广泛、最有前途、最有魅力的信息传播技术。将Web技术与数据库相结合，开发动态的Web数据库应用已成为当今Web技术研究的热点。,本章小结,本章通过Web与数据库结合的背景介绍了Web数据库的概念及其应用领域，分析比较了几种常用的Web数据库的功能及特点，对Web连接数据库的接口技术进行了介绍，对Web数据库开发技术进行了综述。,习 题,1什么是Web数据库？简述Web技术与数据库技术相互融合的优势。 2简述一下SQL Server、MySQL和Oracle三种数据库比较适合的应用环境。 3简述一下Web与数据库连接技术的CGI方法。 4简述一下Web与数据库连接技术的JDBC方法。 5简述一下Web与数据库连接技术的ADO方法。 6简述一下Web与数据库开发的ASP技术。,21世纪高等院校规划教材Web数据库技术应用教程王承君 主编中国水利水电出版社第1章 Web数据库概述学习目标 1.Web环境和Web数据库，它们之间相互结合的技术发展趋势和应用优势。2.了解几种常用Web数据库及其各自的特点。3.了解Web与数据库的接口技术以及常见的Web数据库应用开发技术。第1章 Web数据库概述 教学内容 1.1 引言1.2 Web与数据库 1.3 Web连接数据库接口技术1.4 常用Web数据库应用开发技术1.1 引言 Internet网是目前全球最大的计算机通信网，它遍及全球几乎所有的国家和地区。WWW系统是一个大型的分布式超媒体信息数据库，它极大地推动了Internet的发展，已经成为Internet中最流行、最主要的信息服务方式，可以说，整个Internet就是一个大的数据库。目前Web技术与数据库技术相互融合领域的研究已成为热点方向之一。充分发挥DBMS高效的数据存储和管理能力，将客户端融入统一的Web浏览器，为用户提供使用简便、内容丰富的服务已成为Internet的核心服务之一。1.2 Web与数据库 教学内容 1.2.1 Web技术1.2.2 Web数据库1.2.3 几种常用Web数据库的比较 1.2.1 Web技术WWW（World Wide Web）的含义是“环球网”，简称WWW或Web，是一个基于超媒体的信息网络，最初由欧洲物理实验室（CERN）研制，它通过超链接的方式浏览在Internet上的信息。WWW由分布在全球各地的Web节点组成，而Web节点由Web服务器管理和维护的多个Web页面组成。WWW系统采用客户/服务器工作模式，客户机和服务器之间通过HTTP协议进行通信。Web页面分静态和动态两种。静态页面的内容是固定不变的，而动态页面的内容在每次访问它时由Web服务器自动生成。1.2.2 Web数据库Web数据库可定义为以后台数据库为基础，通过统一的浏览器完成数据存储、查询、发布等维护管理工作的应用软件系统。Web数据库技术是指基于Web模式的DBMS的信息服务技术，它充分发挥DBMS高效的数据存储和管理能力，以Web这种浏览器/服务器（B/S）模式为平台，将客户端融入统一的Web浏览器，为Internet用户提供使用简便、内容丰富的服务。Web数据库的环境由硬件元素和软件元素组成。硬件元素包括Web服务器、客户机、数据库服务器、网络。软件元素包括客户端必须有能够解释执行HTML代码的浏览器1.2.3 几种常用Web数据库的比较 当前比较流行的可作为Web数据库使用的关系型数据库主要有：SQL Server、MySQL和Oracle。这三种数据库适应性强，性能优异，容易使用，在国内得到了广泛的应用。 1SQL Server是微软公司从Sysbase获得基本部件的使用许可后开发出的一种关系型数据库。 2MySQL是当今Unix或Linux类服务器上广泛使用的Web数据库系统。 3Oracle是Oracle公司开发的一种面向网络计算机并支持对象关系模型的数据库产品。(特点)Oracle备受用户喜爱的特点： （1）支持大数据、多用户和高性能的事务处理。 （2）Oracle 遵守工业标准，是一个开放系统，保护了用户的投资。 （3）实施安全性控制和完整性控制。 （4）支持分布式数据库和分布式处理。1.3 Web连接数据库接口技术 教学内容 1.3.1 基于通用网关接口CGI1.3.2 基于服务器扩展的API1.3.3 ODBC和OLEDB1.3.4 基于JDBC的Web数据库技术1.3.5 Microsoft ActiveX平台1.3.1 基于通用网关接口CGI1CGI是WWW服务器运行时外部程序的规范，按照CGI编写的程序可以扩展服务器的功能，完成服务器本身不能完成的工作，外部程序执行时可以生成HTML文档，并将文档返回WWW服务器。Web服务器软件几乎都支持CGI，开发人员可以使用任何一种WWW服务器内置语言编写CGI，其中包括流行的C、C+、VB和Delphi等。Web服务器软件几乎都支持CGI，开发人员可以使用任何一种WWW服务器内置语言编写CGI，其中包括流行的C、C+、VB和Delphi等。1.3.1 基于通用网关接口CGI2 通过CGI程序访问数据库是早期Web与数据库结合应用的方式之一，但却存在如下问题：（1）客户端与后端数据库服务器通信必须通过Web服务器，且Web服务器要进行数据与HTML文档的互相转换，当多个用户同时发出请求时，必然在Web服务器形成信息和发布瓶颈。（2）CGI应用程序每次运行都需打开和关闭数据库连接，效率低，操作费时。（3）CGI应用程序不能由多个客户机请求共享,影响了资源的使用效率，导致性能降低并增加等待时间。（4）由于SQL与HTML差异很大，CGI程序中的转换代码编写繁琐，维护困难。（5）安全性差，缺少用户访问控制，对数据库难以设置安全访问权限。（6）HTTP协议是无状态且没有常连接的协议，DBMS事务的提交与否无法得到验证，不能构造Web上的OLTP应用。1.3.2 基于服务器扩展的API 为了克服CGI的局限性，出现的另一种中间件解决方案是基于服务器扩展API的结构。与CGI相比，API应用程序与Web服务器结合得更加紧密，占用的系统资源也少得多，而运行效率却大大提高，同时还提供更好的保护和安全性。 虽然基于服务器扩展API的结构可以方便、灵活地实现各种功能，但这种结构的缺陷也是明显的：（1）各种API之间兼容性很差，缺乏统一的标准来管理这些接口。（2）开发API应用程序也要比开发CGI应用复杂得多。（3）这些API只能工作在专用Web服务器和操作系统上。1.3.3 ODBC和OLEDBODBC是微软定义的基于Windows环境的一种数据库访问接口标准，它通过相应的ODBC驱动程序实现Windows应用同多种数据库进行数据交换，微软公司在IIS/PWS中提供了ODBC接口功能。ODBC一个最显著的优点是用它生成的程序与数据库或数据库引擎无关，因此是服务器扩展程序开发者们理所当然的选择。它可使程序员方便地编写访问各DBMS厂商的数据库的应用程序，而不需了解其产品的细节。Microsoft Developer Studio为大多数标准的数据库格式提供了32位ODBC驱动。ODBC经过多年的改进，它已成为存取数据库的事实上的标准。ODBC技术成了后来DAO、RDO及ADO等数据库访问技术的基础。1.3.4 基于JDBC的Web数据库技术JDBC由Java语言编写的类和接口组成，完成的工作是建立与数据库的连接、发送SQL语句、返回数据结果给Web浏览器。JDBC是一种规范，能为开发者提供标准的数据库访问类和接口，能够方便地向任何关系数据库发送SQL语句。同时JDBC是一个支持基本SQL功能的低层应用程序接口，但实际上也支持高层的数据库访问工具及API。采用JDBC技术，Java Applet中访问数据库的优点。基于JDBC的Web数据库结构的缺陷。采用JDBC，Java 访问数据库的优点直接访问数据库，不再需要Web数据库的介入，从而避开了CGI方法的一些局限性；用户访问控制可以由数据库服务器本地的安全机制来解决；JDBC是支持基本SQL功能的一个通用低层的应用程序接口，在不同的数据库功能的层次上提供了一个统一的用户界面，为跨平台跨数据库系统进行直接的Web访问提供了方案，从而克服了API方法的一些缺陷；可以方便地实现了与用户交互，提供丰富的图形功能和声音、视频等多媒体信息功能。基于JDBC的Web数据库结构的缺陷只能进行简单的数据库查询等操作，还不能进行OLTP；安全性、缓冲机制和连接管理仍不完善；SUN承诺的完全跨平台跨数据库系统的功能和标准远未实现。1.3.5 Microsoft ActiveX平台ActiveX是Microsoft提出的一种标准，AcitveX也是Microsoft一组软件技术的统称，包括控件（Controls）、文档（Documents）、脚本（Scripts）三种最常用的技术以及Microsoft的许多其他技术。Active Server Pages（ASP）是 Microsoft基于服务器的、建立动态和交互式 Web页面的技术，它是建立在ISAPI技术基础上的，并克服了CGI存在的缺点。ActiveX Data Object（ADO）是基于ActiveX规范的数据库访问组件。1.4 常用Web数据库应用开发技术 教学内容 1.4.1 ASP技术 1.4.2 PHP技术 1.4.3 JSP技术1.4.1 ASP技术ASP即Active Server Page，是微软推出的动态Web设计技术，是一种用于WWW服务的服务器端脚本环境。当用户使用浏览器请求ASP主页时，Web服务器响应，调用ASP引擎来执行ASP文件，并解释其中的脚本语言（JScript或VBScript），通过ODBC连接数据库，由数据库访问组件ADO（ActiveX Data Objects）完成数据库操作，最后ASP生成包含有数据查询结果的HTML主页返回用户端显示。由于ASP在服务器端运行，运行结果以HTML主页形式返回用户浏览器，因而ASP源程序不会泄密，增加了系统的安全保密性。1.4.2 PHP技术PHP 最初是在1994年 Rasmus Lerdorf 开始计划发展，在 1995 年以 Personal Home Page Tools（PHP Tools）开始对外发表第一个版本。在早期的版本中，提供了访客留言本、访客计数器等简单的功能。第二版定名为 PHP/FI（Form Interpreter）。PHP/FI加入了MYSQL的支持，自此奠定了PHP在动态网页开发上的影响力。第三版就定名为 PHP3。PHP的第四代Zend核心引擎也已经进入使用阶段，整个脚本程序的核心大幅改动，让程序的执行速度更快。PHP由于其良好的性能及免费的特点，是目前互联网中应用非常流行的一种开发平台。 1.4.3 JSP技术JSP（JavaServer Pages）是一种基于Java的脚本技术。在JSP的众多优点之中，其中之一是它能将HTML编码从Web页面的业务逻辑中有效地分离出来。 优点：可移植性好，支持多种平台；强大的可伸缩性；多样化与强大的工具支持。 不足：安装配置管理较为复杂；运行速度较慢，建议开发大型应用系统采用JSP。由于Web的易用性和实用性，使它已经成为使用最为广泛、最有前途、最有魅力的信息传播技术。将Web技术与数据库相结合，开发动态的Web数据库应用已成为当今Web技术研究的热点。本章小结 本章通过Web与数据库结合的背景介绍了Web数据库的概念及其应用领域，分析比较了几种常用的Web数据库的功能及特点，对Web连接数据库的接口技术进行了介绍，对Web数据库开发技术进行了综述。习 题1什么是Web数据库？简述Web技术与数据库技术相互融合的优势。2简述一下SQL Server、MySQL和Oracle三种数据库比较适合的应用环境。3简述一下Web与数据库连接技术的CGI方法。4简述一下Web与数据库连接技术的JDBC方法。5简述一下Web与数据库连接技术的ADO方法。6简述一下Web与数据库开发的ASP技术。第2章 数据库基础学习目标 了解数据库发展历程和未来趋势认识并且理解关系数据库深入理解数据库设计过程的各个阶段及其使用的工具及方法熟练使用E-R图进行规范化关系数据库设计第2章 数据库基础 教学内容 2.1 数据库简介 2.2 数据库设计 2.3 数据库的实施与维护 本章小结 返回总目录2.1 数据库简介返回目录20世纪60年代中期产生是计算机科学的重要分支是数据管理的最新技术促进了计算机在各行业的应用2.1 数据库简介-术语1（1）数据（DATA）：数据是描述事物的符号记录，是客观事物的属性值。反映了客观事物的特性。多种多样：比如：数字、文字、图像、声音、学生档案记录、产品性能描述等等都是数据。数据与语义是不可分割的：例如：对于一条学生数据记录（李丽，女，1988，吉林大学，计算机系，2004）它的语义如下：李丽是个女性学生，1988年出生，2004年考入吉林大学计算机系，而不了解语义的人则有可能误解数据的有关含义。返回目录2.1 数据库简介-术语2（2）数据库（DATABASE）：是存储在计算机内、有组织、可共享的数据集合。按一定的数据模型组织、描述和储存的，具有较小的冗余度，较高的数据独立性和易扩展性可被多个不同的用户共享。返回目录2.1 数据库简介-术语3（3）数据库管理系统（DBMS：Database Management System）：是在操作系统支持下运行的专门用于数据管理的大型软件。DBMS统一管理、统一控制数据库的建立、运行和维护，使用户方便地定义和操纵数据库，保证数据的安全性和完整性，提供多个用户对数据库的并发使用，在数据库发生故障后进行系统恢复。返回目录2.1 数据库简介-术语4（4）数据库系统（DBS：DATABASE SYSTEM）：数据库系统就是引入数据库后的计算机系统。DBS一般由计算机硬件、计算机软件、数据库、DBMS、开发工具、应用系统、数据库管理员（DBA，DATABASE ADMINISTRATOR）和用户组成。图2-1表示了数据库系统在整个计算机系统中的地位。 返回目录2.1 数据库简介-术语5返回目录图2-1 数据库在计算机系统中的位置DBMS件软开工发操作系统应用系统应用具 2.1.1 数据库的发展历程数据处理的发展经历了以下阶段：人工管理阶段：20世纪50年代以前，文件系统阶段：50年代后期到60年代中期数据库系统阶段：60年代后期，70年代初返回目录 2.1.1 数据库的发展历程1人工管理阶段：20世纪50年代以前，计算机主要用于科学计算该阶段的特点是：数据不进行保存没有专门的数据管理软件数据面向应用只有程序的概念。返回目录 2.1.1 数据库的发展历程2文件系统阶段：50年代后到60年代中期计算机的应用逐渐扩大到管理领域。该阶段的特点是：数据可以长期保存在磁盘上文件系统提供了数据与程序之间的存取方法数据冗余度大文件之间缺乏联系，相互孤立。 返回目录 2.1.1 数据库的发展历程3数据库系统阶段：60年代后期，70年代初随着计算机性能的提高和价格的下降，计算机用于管理超过了用于科学计算，进入了数据库管理阶段。该阶段的特点是：能够面向整个组织定义复杂的数据结构；数据冗余小，易扩充；数据独立性好，具有较高的数据和程序独立性；系统提供统一的数据控制功能。 返回目录2.1.1 数据库的发展历程4有的专家和学者将数据库的发展又划分成几代：第一代：70年代广为流行的网状和层次数据库系统。第二代：80年代初，快速的计算机硬件被开发出来，关系数据库才取代了层次和网状型数据库。90年代初，第三代数据库系统宣言的基本原则如下：（1）支持更加丰富的对象结构和规则。（2）保持非过程数据存取和数据独立性。（3）对其他子系统开放。这意味着新一代数据库将是面向对象的数据库。返回目录 2.1.2 关系数据库1关系数据库系统是支持关系模型的数据库系统。其模型的组成有以下三部分：（1）关系数据结构。（2）关系操作集合。（3）关系完整性约束。在关系模型中，现实世界的实体以及实体间的各种联系均用单一的数据结构关系来表示；从用户角度看，关系模型中数据的逻辑结构就是一张二维表。 返回目录2.1.2 关系数据库2关系模型中常用的关系操作有查询类的：选择、投影、连接、除、并、交、差；数据更新类的：插入、删除、修改。关系操作的特点是集合操作方式，即操作的对象和结果都是集合。而非关系数据模型的数据操作方式是一次一条记录的方式。关系的三类完整性约束包括实体完整性（通常由关系系统自动支持）、参照完整性（早期系统不支持，目前大型系统能自动支持）、用户定义的完整性（反映应用领域需要遵循的约束条件，体现了具体领域中的语义约束，用户定义后由系统支持）。返回目录2.2 数据库设计 2.2.1 设计方法和过程2.2.2 需求分析2.2.3 概念结构设计与E-R模型 2.2.4 逻辑结构设计2.2.5 数据库物理设计返回目录2.2 数据库设计数据库设计是指对于一个给定的应用环境，构造最优的数据库模式，建立数据库及其应用系统，使之能够有效地存储数据，满足各种用户的应用需求（信息要求和处理要求）。返回目录2.2.1 设计方法和过程早期方法：主要是手工试凑法。使用这种方法设计质量与设计人员的经验和水平有直接关系，缺乏科学理论和工程方法的支持，工程的质量难以保证。规范化设计方法：是将设计工作划分成几个阶段，每一阶段都要提交相应的工作成果，若该成果不符合评审要求就要进行返回前面的某一阶段进行过程迭代和逐步求精。 返回目录2.2.1 设计方法和过程返回目录规范化方法数据库设计的基本步骤2.2.1 数据库设计-需求分析阶段需求分析阶段要准确了解与分析用户需求（包括数据与处理），是整个设计工作的基础，也是整个设计过程中最困难、最耗费时间的一步。需求工作做的是否充分与准确，决定了以后各个设计阶段的速度与质量。若需求分析工作做得不好，可能会导致整个数据库的设计工作返工。返回目录2.2.1 数据库设计-概念结构设计阶段概念结构设计阶段是整个数据库设计的关键对用户需求进行综合、归纳与抽象，形成一个独立于具体DBMS的概念模型。返回目录2.2.1 数据库设计-逻辑结构设计阶段逻辑结构设计阶段包括逻辑结构设计和数据模型优化。将概念结构转换为某个DBMS所支持的数据模型，对其进行优化。返回目录2.2.1 数据库设计-数据库物理设计阶段数据库物理设计阶段包括物理结构设计及评价设计和性能预测。为逻辑数据模型选取一个最适合应用环境的物理结构（包括存储结构和存取方法），并对其进行评价和预测，若不能满足要求，则可以返回物理设计阶段或逻辑设计阶段进行迭代设计，直至满足要求。 返回目录2.2.1 数据库设计-数据库实施阶段数据库实施阶段包括物理实现和实验性运行。该阶段主要工作：运用DBMS提供的数据语言、工具及宿主语言，根据逻辑设计和物理设计的结果，进行建立数据库编制与调试应用程序组织数据入库进行试运行等。返回目录2.2.1 数据库设计-数据库运行和维护阶段数据库应用系统经过试运行后即可投入正式运行数据库系统运行过程中必须不断地对其进行评价、调整与修改设计一个完善的数据库应用系统往往是上述六个阶段的不断反复 返回目录2.2.2 需求分析分析用户的需要与要求设计数据库的起点结果是否准确地反映了用户的实际要求，将直接影响到后面各个阶段的设计，并影响到设计结果是否合理和实用。返回目录2.2.2 需求分析任务详细调查现实世界要处理的对象（组织、部门、企业等），充分了解原系统（手工系统或计算机系统）工作概况，明确用户的各种需求，确定新系统的功能。新系统必须充分考虑今后可能的扩充和改变，不能只按当前应用需求来设计数据库。返回目录2.2.2 需求分析重点需求分析的重点是调查、收集与分析用户在数据管理中的信息要求、处理要求、安全性与完整性要求。信息要求：用户需要从数据库中获得信息的内容与性质，由用户的信息要求可以导出数据要求，即在数据库中需要存储哪些数据。处理要求：对处理功能的要求，即对处理的响应时间的要求，对处理方式的要求（批处理/联机处理）。返回目录2.2.2 需求分析难点确定用户最终需求的难点主要表现在用户缺少计算机知识，开始时无法确定计算机究竟能为自己做什么，不能做什么，因此无法一下子准确地表达自己的需求，他们所提出的需求往往不断地变化；设计人员缺少用户的专业知识，不易理解用户的真正需求，甚至误解用户的需求；新的硬件、软件技术的出现也会使用户需求发生变化。解决这种问题的方法是设计人员必须采用有效的方法，与用户不断地进行深入交流，才能逐步得以确定用户的实际需求。返回目录2.2.2 需求分析步骤调查组织机构情况：调查各部门的业务活动情况：在熟悉业务活动的基础上，协助用户明确对新系统的各种要求。对前面调查的结果进行初步分析：做需求调查时，往往需要同时采用多种方法。无论使用何种调查方法，都必须有用户的积极参与和配合。 返回目录2.2.2 需求分析表达方式1分析和表达用户的需求常用方法是自顶向下的结构化分析方法（Structured Analysis，简称SA方法）：SA方法从最上层系统组织机构入手，采用逐层分解的方式分析系统，并用数据流图和数据字典描述系统。使用SA方法首先把任何一个系统都抽象为图2-3所示的形式：返回目录2.2.2 需求分析表达方式2图2-3 系统高层抽象图 然后分解处理功能和数据，将处理功能的具体内容分解为若干子功能，再将每个子功能继续分解，直到把系统的工作过程表达清楚为止； 返回目录数据流信息要求 数据存储数据来源数据输出数据流处理要求处理使用SA方法首先把任何一个系统都抽象为图2-3所示的形式：2.2.2 需求分析数据字典数据字典是各类数据描述的集合是进行详细的数据收集和数据分析所获得的主要结果。数据字典在数据库设计中占有很重要的地位。数据字典的内容主要:有数据项数据结构数据流数据存储、处理过程。数据项是数据的最小组成单位， 若干个数据项可以组成一个数据结构，数据字典通过对数据项和数据结构的定义来描述数据流、数据存储的逻辑内容。 返回目录2.2.2 需求分析数据项数据项：数据项是不可再分的数据单位，对数据项的描述如下：数据项描述数据项名，数据项含义说明，别名，数据类型，长度，取值范围，取值含义，与其他数据项的逻辑关系取值范围、与其他数据项的逻辑关系定义了数据的完整性约束条件。返回目录2.2.2 需求分析数据结构数据结构：数据结构反映了数据之间的组合关系。 一个数据结构可以由若干个数据项组成，也可以由若干个数据结构组成，或由若干个数据项和数据结构混合组成。数据结构描述数据结构名，含义说明， 组成：数据项或数据结构返回目录2.2.2 需求分析数据流数据流：数据流是数据结构在系统内传输的路径。数据流描述数据流名，说明，数据流来源，数据流去向，组成：数据结构，平均流量，高峰期流量返回目录2.2.2 需求分析数据存储数据存储：数据存储是数据结构停留或保存的地方，也是数据流来源和去向之一。数据存储描述数据存储名，说明，编号，流入的数据流，流出的数据流.组成：数据结构，数据量，存取方式流入的数据流：指出数据来源；流出的数据流：指出数据去向；数据量：每次存取多少数据，每天（或每小时、每周等）存取几次等信息，存取方法是指批处理 / 联机处理、检索 / 更新、顺序检索 / 随机检索。返回目录2.2.2 需求分析处理过程处理过程：处理过程的具体处理逻辑一般用判定表或判定树来描述。数据字典中只需要描述处理过程的说明性信息。处理过程描述处理过程名，说明，输入：数据流，输出：数据流，处理：简要说明简要说明：主要说明该处理过程的功能及处理要求。功能是该指处理过程用来做什么；处理要求是指处理频度要求（如单位时间里处理多少事务，多少数据量）、响应时间要求等。处理要求是后面物理设计的输入及性能评价的标准。返回目录2.2.2 需求分析举例例：学生学籍管理子系统的数据字典。数据项，以“学号”为例。数据项：学号含义说明：唯一标识每个学生别名：学生编号类型：字符型长度：8取值范围：00000000至99999999取值含义：前两位标识该学生所在年级，后六位按顺序编号与其他数据项的逻辑关系：是学生数据结构的一个数据项数据结构，以“学生”为例，“学生”是该系统中的一个核心数据结构。数据结构：学生含义说明：是学籍管理子系统的主体数据结构，定义了一个学生的有关信息组成：学号，姓名，性别，年龄，所在系，年级返回目录2.2.3 概念结构设计与E-R模型 产生整体数据库的概念结构（概念模式）是整个组织的各个用户关心的信息结构，也是数据库设计的关键。概念结构是各种数据模型的共同基础，它比数据模型更独立于机器、更抽象，从而更加稳定。返回目录2.2 数据库设计模型特点（1）能真实的反映现实世界，是现实世界的一个真实模型。（2）易于理解，是不熟悉计算机的用户与数据库设计者之间交换意见的桥梁，引导用户积极参与数据库的设计。（3）易于更改和扩充。（4）易于向关系等各种数据模型转换。总之，概念模型应具有较强的语义表达能力，能够方便、直接地表达应用中的各种语义知识，简单、清晰、易于用户理解 。返回目录1概念模型的基本概念1（1）实体（Entity）：客观存在并可相互区别的事物称为实体。可以是具体的人、事、物或抽象的概念和联系。例如，一个学生、一门课、一次订货、学生与课程的联系等都是实体。（2）属性（Attribute）：实体所具有的某一特性称为属性。一个实体可以由若干个属性来刻画。例如，学生实体可以由学号、姓名、性别、年龄、所在系等属性来描速。（3）码（Key）：唯一标识实体的属性集称为码。例如，学生实体的学号，教师实体的工作证号等。返回目录1概念模型的基本概念2（4）实体型（Entity Type）：用实体名及其属性名集合来抽象和刻画的同类实体称为实体型。从而具有相同属性的实体必然具有相同的特征。例如，学生（学号，姓名，性别，年龄，系）就是一个实体型。（5）实体集（Entity Set）：相同类型的实体的集合称为实体集。例如，全体学生就是一个实体集，全体教师的集合也是一个实体集。（6）联系（Relationship）：现实世界中事物内部以及事物之间的联系在信息世界中反映为实体内部的联系和实体之间的联系 。 返回目录1概念模型的基本概念3（实体型间的联系可以分为三类见图2-4：返回目录n11实体型1联系名实体型21:1联系实体型1联系名实体型21:n联系实体型1联系名实体型2nm:n联系1m 图2-4 实体型间的三类联系1概念模型的基本概念4一对一联系（1:1）：如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中至多有一个实体与之联系，反之亦然，则称实体集A与实体集B具有一对一联系。记为1:1。一对多联系（1:n）：如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中有n个实体（n0）与之联系，反之，对于实体集B中的每一个实体，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有一对多联系。记为1：n。多对多联系（m:n）：如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中有n个实体（n0）与之联系，反之，对于实体集B中的每一个实体，实体集A中也有m个实体（m0）与之联系，则称实体集A与实体B具有多对多联系。 返回目录2E-R 模型简单的学生系统的E-R 模型 返回目录课时mnm1n课程课号课名教师名称授课时间选修授 课 n班级号班 级 属于 学 生学号姓名年龄性别成绩3概念结构设计的方法和步骤设计概念结构一般有四种方法：（1）自顶向下： （2）自底向上： （3）逐步扩张： （4）混合策略： 返回目录3概念结构设计的方法和步骤1（1）自顶向下：首先定义全局概念结构的框架，然后逐步细化。如图所示。返回目录概念模式概念模式概念模式需求全局概念模式3概念结构设计的方法和步骤2（2）自底向上：首先定义各局部应用的概念结构，然后将它们集成起来，得到全局概念结构。（3）逐步扩张：首先定义最重要的核心概念结构，然后向外扩充，以滚雪球的方式逐步生成其他概念结构，直至总体概念结构。返回目录3概念结构设计的方法和步骤3（4）混合策略：将自顶向下和自底向上相结合，用自顶向下策略设计一个全局概念结构的框架，以它为骨架集成由自底向上策略中设计的各局部概念结构。该策略最常用。如图所示：返回目录3概念结构设计的方法和步骤4设计概念结构，一般又分成两步：概念设计的第一步就是利用抽象机制对需求分析阶段收集的数据进行分类、组织形成实体、实体的属性、标识实体的码、确定实体之间的联系类型，设计分E-R图。第一步中的抽象机制就是对实际的人、物、事等进行人为处理，抽取所关心的本质特征，忽略其他细节，并把这些特征用各种概念精确地加以表述。返回目录3概念结构设计的方法和步骤5利用抽象机制设计分E-R图的步骤如下：（1）选择局部应用：需求分析阶段，已用多层数据流图和数据字典描述了整个系统。设计分E-R图首先需要根据系统的具体情况，在多层的数据流图中选择一个适当层次的数据流图，让这组图中每一部分对应一个局部应用，然后以这一层次的数据流图为出发点，设计分E-R图。 通常以中层数据流图作为设计分E-R图的依据。因为高层数据流图只能反映系统的概貌 ，低层数据流图过细，而中层数据流图能较好地反映系统中各局部应用的子系统组成。（2）逐一设计分E-R图将各局部应用涉及的数据分别从数据字典中抽取出来，参照数据流图，标定各局部应用中的实体、实体的属性、标识实体的码，确定实体之间的联系及其类型。返回目录3概念结构设计的方法和步骤6抽象实体和属性方法：一般的讲，实体是现实世界中一组具有某些共同特性和行为的对象就可以抽象为一个实体。对象和实体之间是“is member of”的关系。例如：在学校环境中，可把张三、李四等对象抽象为学生实体。属性是对象类型的组成成分可以抽象为实体的属性。组成成分与对象类型之间是“is part of”的关系。例如：学号、姓名、专业、年级等可以抽象为学生实体的属性。其中学号为标识学生实体的码。返回目录3概念结构设计的方法和步骤7区分实体和属性方法一般原则的原则是：属性不再具有需要描述的性质。即属性必须是不可分的数据项，不能再由另一些属性组成。属性不能与其他实体具有联系。联系只发生在实体之间。返回目录3概念结构设计的方法和步骤8概念设计的第二步是集成局部设计：各个局部视图即分E-R图建立好以后，需要对它们进行合并，集成为一个整体的数据概念结构即总E-R图。视图集成有两种方式：一次集成式和逐步累积式：一次集成多个分E-R图，通常用于局部视图比较简单的情况。逐步累积式：首先集成两个局部视图（通常是比较关键的两个局部视图），以后每次将一个新的局部视图集成进来，直到得到全局视图。 返回目录3概念结构设计的方法和步骤9集成局部E-R图的基本步骤如下：（1）合并：合并分E-R图，生成初步E-R图时，各个分E-R图可能会存在冲突，因为各个局部应用所面向的问题不同，或者由不同的设计人员进行设计，各个分E-R图之间必定会存在许多不一致的地方。所以合并分E-R 图的主要工作与关键所在就是合理消除各分E-R 图的冲突。（2）修改与重构：在初步E-R图中有可能存在一些冗余的数据与联系，冗余的数据是指可由基本数据导出的数据，冗余的联系是指可由其他联系导出的联系。有时为了提高某些应用的效率，不得不以冗余信息作为代价。返回目录3概念结构设计的方法和步骤10冲突的种类有如下几种：属性冲突：属性冲突包括属性域冲突和属性取值单位冲突。所谓属性域冲突就是属性值的类型、取值范围或取值集合不同。属性冲突的解决途径通常用讨论、协商等行政手段加以解决 。命名冲突：命名冲突包括同名异义和异名同义。同名异义就是不同意义的对象在不同的局部应用中具有相同的名字。例如，局部应用A 中将教室称为房间 局部应用B 中将学生宿舍称为房间 。异名同义（一义多名）就是同一意义的对象在不同的局部应用中具有不同的名字。结构冲突：返回目录3概念结构设计的方法和步骤11结构冲突有三种类型。第一类：同一对象在不同应用中具有不同的抽象；例如：“课程”在某一局部应用中被当作实体，在另一局部应用中则被当作属性。第二类：同一实体在不同局部视图中所包含的属性不完全相同；第三类：实体之间的联系在不同局部视图中呈现不同的类型，例如，实体E1与E2在局部应用A中是多对多联系，而在局部应用B中是一对多联系。返回目录3概念结构设计的方法和步骤12消除冗余可以用分析方法：就是以数据字典和数据流图为依据，根据数据字典中关于数据项之间逻辑关系的说明来消除冗余。教师工资单中包括该教师的基本工资、各种补贴、应扣除的房租水电费以及实发工资。由于实发工资可以由前面各项推算出来，因此可以去掉，在需要查询实发工资时临时生成。如果是为了提高效率，人为地保留了一些冗余数据，则应把数据字典中数据关联的说明作为完整性约束条件。返回目录2.2.4 逻辑结构设计步骤图逻辑设计的设计步骤见图： 返回目录转化为一般数据模型转化为特定DBMS支持的据模型 优化模型概念结构设计数据库物理设计基本E-R图逻辑模 型逻辑结构设计转换规则某DBMS特点与限制优化方法规范理论2.2.4 逻辑结构设计步骤逻辑设计的设计步骤如下：（1）将概念结构转换为一般的关系、网状、层次模型。（2）将转换来的关系、网状、层次模型向特定的DBMS支持下的数据模型转换；（加入DBMS的特点和限制）。（3）对数据模型进行优化。返回目录1将概念结构转换为数据模型1 转换原则如下：（1）一个实体型转换为一个关系模式。实体型的属性转化为关系的属性，实体型的码转化为关系的码。例如：学生实体可以转换为如下关系模式：学生（学号，姓名，出生日期，所在系，年级，平均成绩）加下划线的属性为关系的码。（2）一个m：n联系转换为一个关系模式。关系的属性是与该联系相连的各实体的码以及联系本身的属性，关系的码是各实体码的组合。例如：“选修”联系是一个m：n联系，可以将它转换为如下关系模式，其中学号与课程号为关系的组合码：选修（学号，课程号，成绩）（3）一个1：n联系可以转换为一个独立的关系模式，也可以与n端对应的关系模式合并。若转换为一个独立的关系模式，则关系的属性是与该联系相连的各实体的码以及联系本身的属性，关系的码是n端实体的码。若与n端对应的关系模式合并，则合并后关系的属性是在n端关系中加入1端关系的码和联系本身的属性，合并后关系的码不变。返回目录1将概念结构转换为数据模型 2（4）一个1：1联系可以转换为一个独立的关系模式，也可以与任意一端对应的关系模式合并。若转换为一个独立的关系模式，则关系的属性就是与该联系相连的各实体的码以及联系本身的属性，关系的候选码就是每个实体的码。若与某一端对应的关系模式合并，则合并后关系的属性就是加入对应关系的码和联系本身的属性，合并后关系的码不变。从理论上讲，1：1联系可以与任意一端对应的关系模式合并。但在一些情况下，与不同的关系模式合并效率会大不一样。因此究竟应该与哪端的关系模式合并需要依应用的具体情况而定。由于连接操作是最费时的操作，所以一般应以尽量减少连接操作为目标。例如，如果经常要查询某个班级的班主任姓名，则将管理联系与教师关系合并更好些。（5）三个或三个以上实体间的一个多元联系转换为一个关系模式。关系的属性就是与该多元联系相连的各实体的码以及联系本身的属性，关系的码是各实体码的组合。例如，“讲授”联系是一个三元联系，可以将它转换为如下关系模式，其中课程号、职工号和书号为关系的组合码：讲授（课程号，职工号，书号）（6）同一实体集的实体间的联系，即自联系，也可按上述1：1、1：n和m：n三种情况分别处理。返回目录1将概念结构转换为数据模型 3（7）具有相同码的关系模式可合并。目的:减少系统中的关系个数。合并方法:将其中一个关系模式的全部属性加入到另一个关系模式中，然后去掉其中的同义属性（可能同名也可能不同名），并适当调整属性的次序。例如：“拥有”关系模式：拥有（学号，性别）与学生关系模式：学生（学号，姓名，出生日期，所在系，年级，班级号，平均成绩）都以学号为码，可以将它们合并为一个关系模式：学生（学号，姓名，性别，出生日期，所在系，年级，班级号，平均成绩）一般的数据模型还需要向特定DBMS规定的模型进行转换，转换的主要依据是所选用的DBMS 的功能以及限制，没有通用规则。返回目录2数据模型的优化数据库逻辑设计的结果不是唯一的。得到初步数据模型后，还应该适当地修改、调整数据模型的结构，以进一步提高数据库应用系统的性能，这就是数据模型的优化。关系数据模型的优化通常以规范化理论为指导。返回目录2数据模型的优化方法1优化数据模型的方法如下：（1）确定数据依赖:按需求分析阶段所得到的语义，分别写出每个关系模式内部各属性之间的数据依赖以及不同关系模式属性之间数据依赖。（2）对于各个关系模式之间的数据依赖进行极小化处理，消除冗余的联系。（3）按照数据依赖的理论对关系模式逐一进行分析，考查是否存在部分函数依赖、传递函数依赖、多值依赖等，确定各关系模式分别属于第几范式。例如：经过分析可知，课程关系模式属于BC范式。（4）按照需求分析阶段得到的各种应用对数据处理的要求，分析对于这样的应用环境这些模式是否合适，确定是否要对它们进行合并或分解。返回目录2数据模型的优化需要注意的问题：并不是规范化程度越高的关系就越优。当一个应用的查询中经常涉及到两个或多个关系模式的属性时，系统必须经常地进行联接运算，而联系运算的代价是相当高的，可以说关系模型低效的主要原因就是做联接运算引起的，此时第二范式甚至第一范式也许是最好的。非BCNF的关系模式虽然从理论上分析会存在不同程度的更新异常，但如果在实际应用中对此关系模式只是查询，并不执行更新操作，则就不会产生实际影响。对于一个具体应用来说，到底规范化进行到什么程度，需要权衡响应时间和潜在问题两者的利弊才能决定。一般说来，第三范式就足够了。返回目录2数据模型的优化例子例：关系模式：学生成绩单（学号，英语，数学，语文，平均成绩）中存在下列函数依赖：学号英语学号数学学号语文学号平均成绩（英语，数学，语文）平均成绩显然有：学号（英语，数学，语文）因此该关系模式中存在传递函数信赖，是2NF关系。虽然平均成绩可以由其他属性推算出来，但如果应用中需要经常查询学生的平均成绩，为提高效率，我们仍然可保留该冗余数据，对关系模式不再做进一步分解。返回目录2数据模型的优化方法2（5）对关系模式进行必要的分解或合并，以提高数据操作的效率和存储空间的利用率。常用分解方法有水平分解法和垂直分解。水平分解就是把（基本）关系的元组分为若干子集合，定义每个子集合为一个子关系，以提高系统的效率。水平分解适用于与满足“80/20原则”的应用。80/20原则：是指一个大关系中，经常被使用的数据只是关系的一部分，约20%把经常使用的数据分解出来，形成一个子关系，可以减少查询的数据量。水平分解还适用与并发事务经常存取不相交的数据。如果关系R上具有n个事务，而且多数事务存取的数据不相交，则R可分解为少于或等于n个子关系，使每个事务存取的数据对应一个关系。垂直分解就是把关系模式R的属性分解为若干子集合，形成若干子关系模式。垂直分解把经常在一起使用的属性从R中分解出来形成一个子关系模式，可以提高某些事务的效率。垂直划分可能使另一些事务不得不执行连接操作，从而降低了效率。是否进行垂直分解取决于分解后R上的所有事务的总效率是否得到了提高。 返回目录3设计用户子模式定义用户外模式时应该更注重考虑用户的习惯与方便。这一步包括三个方面： （1）使用更符合用户习惯的别名 （2）针对不同级别的用户定义不同的外模式，以满足系统对安全性的要求（3）简化用户对系统的使用返回目录2.2.5 数据库物理设计步骤逻辑设计的设计步骤如下：（1）将概念结构转换为一般的关系、网状、层次模型。（2）将转换来的关系、网状、层次模型向特定的DBMS支持下的数据模型转换；（加入DBMS的特点和限制）。（3）对数据模型进行优化。返回目录2.2.5 数据库物理设计 数据库在物理设备上的存储结构与存取方法称为数据库的物理结构，它依赖于给定的计算机系统。为一个给定的逻辑数据模型选取一个最适合应用环境的物理结构的过程，就是数据库的物理设计。数据库物理设计首先确定数据库的物理结构，然后对物理结构进行评价，评价的重点是时间和空间效率，如果评价结果满足原设计要求则可进入到物理实施阶段，否则，就需要重新设计或修改物理结构，有时甚至要返回逻辑设计阶段修改数据模型。返回目录2.2.5 数据库物理设计 准备工作设计物理数据库结构时要做好准备工作，准备工作主要有一下两点（1）充分了解应用环境，详细分析要运行的事务，以获得选择物理数据库设计所需参数。（2）充分了解所用RDBMS 的内部特征，特别是系统提供的存取方法和存储结构。返回目录2.2.5 数据库物理设计参数1 选择物理数据库设计所需参数，对于数据库查询事务，要得到如下信息：查询的关系；查询条件所涉及的属性；连接条件所涉及的属性；查询的投影属性；返回目录2.2.5 数据库物理设计参数2数据更新事务，要得到如下信息： 被更新的关系；每个关系上的更新操作条件所涉及的属性；修改操作要改变的属性值；每个事务在各关系上运行的频率和性能要求；应根据上述信息的变化来不断地调整数据库地物理结构。返回目录2.2.5 数据库物理设计内容 通常关系数据库物理设计的内容如下：（1）为关系模式选择存取方法（建立存取路径）。（2）设计关系、索引等数据库文件物理存储结构。数据库系统是多用户共享的系统，对同一个关系要建立多条存取路径才能满足多用户的多种应用要求。返回目录2.2.5 数据库物理设计方法 物理设计的第一个任务就是要确定选择哪些存取方法，即建立哪些存取路径。DBMS常用存取方法有索引方法B+树索引方法；聚簇（Cluster）方法；HASH方法。 返回目录2.2.5 数据库物理设计索引 （1）索引存取方法的选择：选择索引存取方法的主要根据应用要求确定对哪些属性列建立索引，对哪些属性列建立组合索引，对哪些索引要设计为唯一索引。选择索引存取方法一般规则：如果一个（或一组）属性经常在查询条件中出现，则考虑在这个（或这组）属性上建立索引（或组合索引）；如果一个属性经常作为最大值和最小值等聚集函数的参数，则考虑在这个属性上建立索引；如果一个（或一组）属性经常在连接操作的连接条件中出现，则考虑在这个（或这组）属性上建立索引。但是关系上定义的索引数过多会带来较多的额外开销，包括维护索引的开销和查找索引的开销，所以建立索引要适可而止。返回目录2.2.5 数据库物理设计聚簇（2）聚簇存取方法的选择：为了提高某个属性
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