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淹毕
5 years ago
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1 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

2 数据模型的优化优化数据模型的方法 ⒈ 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例, 课程关系模式内部存在下列数据依赖 : 课程号课程名课程号学分课程号教室号选修关系模式中存在下列数据依赖 : ( 学号, 课程号 ) 成绩

3 数据模型的优化学生关系模式中存在下列数据依赖 : 学号姓名学号性别学号出生日期学号所在系学号年级学号班级号学号平均成绩学号档案号

4 数据模型的优化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 ⒉ ⒊ ⒋

5 数据模型的优化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, 因此在这种情况下, 第二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, 第三范式就够了

6 数据模型的优化例 : 在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

7 数据模型的优化显然有 : 学号 ( 英语, 数学, 语文 ) 因此该关系模式中存在传递函数依赖, 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

8 数据模型的优化按照需求分析阶段得到的各种应用对数据处理的要求, 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水平分解垂直分解

9 数据模型的优化水平分解什么是水平分解把 ( 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的适用范围满足 80/20 原则的应用 80/20 原则 : 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

10 数据模型的优化垂直分解什么是垂直分解把关系模式 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的原则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垂直分解的优点可以提高某些事务的效率

11 数据模型的优化垂直分解的缺点可能使另一些事务不得不执行连接操作, 从而降低了效率垂直分解的适用范围取决于分解后 R 上的所有事务的总效率是否得到了提高进行垂直分解的方法简单情况 : 直观分解复杂情况 : 用第六章中的模式分解算法垂直分解必须不损失关系模式的语义 ( 保持无损连接性和保持函数依赖 )

12 设计用户子模式定义数据库模式主要是从系统的时间效率空间效率易维护等角度出发定义用户外模式时应该更注重考虑用户的习惯与方便包括三个方面 : (1) 使用更符合用户习惯的别名合并各分 E-R 图曾做了消除命名冲突的工作, 以使数据库系统中同一关系和属性具有唯一的名字这在设计数据库整体结构时是非常必要的但对于某些局部应用, 由于改用了不符合用户习惯的属性名, 可能会使他们感到不方便, 因此在设计用户的外模式时可以重新定义某些属性名, 使其与用户习惯一致当然, 为了应用的规范化, 我们也不应该一味地迁就用户例 : 负责学籍管理的用户习惯称教师模式的职工号为教师编号可以定义视图, 在视图中职工号重定义为教师编号

13 设计用户子模式 (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例 : 教师关系模式中包括职工号姓名性别出生日期婚姻状况学历学位政治面貌职称职务工资工龄教学效果等属性学籍管理应用只能查询教师的职工号姓名性别职称数据 ; 课程管理应用只能查询教师的职工号姓名性别学历学位职称教学效果数据 ; 教师管理应用则可以查询教师的全部数据

14 设计用户子模式定义两个外模式 : 教师 _ 学籍管理 ( 职工号, 姓名, 性别, 职称 ) 教师 _ 课程管理 ( 工号, 姓名, 性别, 学历, 学位, 职称, 教学效果 ) 授权学籍管理应用只能访问教师 _ 学籍管理视图授权课程管理应用只能访问教师 _ 课程管理视图授权教师管理应用能访问教师表这样就可以防止用户非法访问本来不允许他们查询的数据, 保证了系统的安全性

15 设计用户子模式 (3) 简化用户对系统的使用如果某些局部应用中经常要使用某些很复杂的查询, 为了方便用户, 可以将这些复杂查询定义为视图

16 数据库的物理设计什么是数据库的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

17 数据库的物理设计数据库物理设计的步骤确定数据库的物理结构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

18 数据库的物理设计数据库物理设计逻辑结构设计确定数据库的物理结构评价数据库的物理结构数据库实施逻辑模型物理模型

19 数据库的物理设计的内容和方法设计物理数据库结构的准备工作 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

20 数据库的物理设计的内容和方法选择物理数据库设计所需参数数据库查询事务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数据更新事务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

21 数据库的物理设计关系数据库物理设计的内容 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的物理存储结构

22 数据库的实施数据库实施的工作内容用 DDL 定义数据库结构组织数据入库编制与调试应用程序数据库试运行

23 一定义数据库结构确定了数据库的逻辑结构与物理结构后, 就可以用所选用的 DBMS 提供的数据定义语言 (DDL) 来严格描述数据库结构例, 对于前面的例子, 可以用 SQL 语句如下定义表结构 : CREATE TABLE 学生 ( 学号 CHAR(8), ); CREATE TABLE 课程 ( );

24 一定义数据库结构接下来是在这些基本表上定义视图 : CREATE VIEW... ( ); 如果需要使用聚簇, 在建基本表之前, 应先用 CREATE CLUSTER 语句定义聚簇

25 二数据装载数据库结构建立好后, 就可以向数据库中装载数据了组织数据入库是数据库实施阶段最主要的工作数据装载方法人工方法计算机辅助数据入库

26 三编制与调试应用程序数据库应用程序的设计应该与数据设计并行进行在数据库实施阶段, 当数据库结构建立好后, 就可以开始编制与调试数据库的应用程序调试应用程序时由于数据入库尚未完成, 可先使用模拟数据

27 四数据库试运行应用程序调试完成, 并且已有一小部分数据入库后, 就可以开始数据库的试运行数据库试运行也称为联合调试, 其主要工作包括 : 1) 功能测试 : 实际运行应用程序, 执行对数据库的各种操作, 测试应用程序的各种功能 2) 性能测试 : 测量系统的性能指标, 分析是否符合设计目标

28 四数据库试运行数据库性能指标的测量数据库物理设计阶段在评价数据库结构估算时间空间指标时, 作了许多简化和假设, 忽略了许多次要因素, 因此结果必然很粗糙数据库试运行则是要实际测量系统的各种性能指标 ( 不仅是时间空间指标 ), 如果结果不符合设计目标, 则需要返回物理设计阶段, 调整物理结构, 修改参数 ; 有时甚至需要返回逻辑设计阶段, 调整逻辑结构

29 四数据库试运行数据的分期入库重新设计物理结构甚至逻辑结构, 会导致数据重新入库由于数据入库工作量实在太大, 所以可以采用分期输入数据的方法先输入小批量数据供先期联合调试使用待试运行基本合格后再输入大批量数据逐步增加数据量, 逐步完成运行评价

30 四数据库试运行数据库的转储和恢复在数据库试运行阶段, 系统还不稳定, 硬软件故障随时都可能发生系统的操作人员对新系统还不熟悉, 误操作也不可避免因此必须做好数据库的转储和恢复工作, 尽量减少对数据库的破坏

31 数据库运行与维护数据库试运行结果符合设计目标后, 数据库就可以真正投入运行了数据库投入运行标着开发任务的基本完成和维护工作的开始对数据库设计进行评价调整修改等维护工作是一个长期的任务, 也是设计工作的继续和提高应用环境在不断变化数据库运行过程中物理存储会不断变化

管理数据库复习题

管理数据库复习题一. 单项选择 ( 在每小题的四个备选答案中, 选出一个正确的答案, 将其标号填入括号内每题 1 分, 共 30 分 ) 1. 是存储在计算机内有结构的数据的集合 A. 数据库系统 B. 数据库 C. 数据库管理系统 D. 数据结构 2. 数据库系统与文件系统的主要区别是 A. 数据库系统复杂, 而文件系统简单 B. 文件系统不能解决数据冗余和数据独立性问题, 而数据库系统可以解决