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死磕数据库系列(三):关系型数据库设计理论与流程详解

SQL DB - 关系型数据库设计理论重要的术语

关系模型是一种基于表的数据模型,以下为关系学生信息,该表有很多不足之处,本文研究内容就是如何改进它:

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下面是一些重要术语:

函数依赖

通过函数依赖关系,来帮助你确定表中的合理主外键等;这里只是简介,有这么个概念就可以了,因为大多数情况你不用那些所谓的推倒关系,你也是可以凭借直觉设计出来的。

记 A->B 表示 A 函数决定 B,也可以说 B 函数依赖于 A。

如果 {A1,A2,... ,An} 是关系的一个或多个属性的集合,该集合函数决定了关系的其它所有属性并且是最小的,那么该集合就称为键码。

对于 A->B,如果能找到 A 的真子集 A',使得 A'-> B,那么 A->B 就是部分函数依赖,否则就是完全函数依赖。

对于 A->B,B->C,则 A->C 是一个传递函数依赖。

异常

介绍 不符合范式的关系,会产生很多异常,为了引出范式的内容。

以下的学生课程关系的函数依赖为 Sno, Cname -> Sname, Sdept, Mname, Grade,键码为 {Sno, Cname}。也就是说,确定学生和课程之后,就能确定其它信息。

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不符合范式的关系,会产生很多异常,主要有以下四种异常:

范式

范式理论是为了解决以上提到四种异常。

高级别范式的依赖于低级别的范式,1NF 是最低级别的范式。

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1. 第一范式 (1NF)

属性不可分。

2. 第二范式 (2NF)

每个非主属性完全函数依赖于键码。

可以通过分解来满足。

分解前

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以上学生课程关系中,{Sno, Cname} 为键码,有如下函数依赖:

Grade 完全函数依赖于键码,它没有任何冗余数据,每个学生的每门课都有特定的成绩。

Sname, Sdept 和 Mname 都部分依赖于键码,当一个学生选修了多门课时,这些数据就会出现多次,造成大量冗余数据。

分解后

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有以下函数依赖:

关系-2

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有以下函数依赖:

3. 第三范式 (3NF)

非主属性不传递函数依赖于键码。

上面的 关系-1 中存在以下传递函数依赖:

可以进行以下分解:

关系-11

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关系-12

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SQL DB - 关系型数据库设计流程

在上文知道如何设计表和健后,让我们再看看整个的数据库设计的标准流程吧,主要包括需求分析,概念结构设计,逻辑结构设计,物理设计,实施阶段和运行和维护阶段这6个阶段,其中最重要的是逻辑结构设计。

规范设计的6个阶段

按照规范设计的方法,考虑数据库及其应用系统开发全过程,将数据库设计分为以下6个阶段

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其中最为重要的是概念结构设计和逻辑结构设计,所以后面独立两个章节分别具体讲:E-R图和结构设计流程。

需求分析阶段(常用自顶向下)

进行数据库设计首先必须准确了解和分析用户需求(包括数据与处理)。需求分析是整个设计过程的基础,也是最困难,最耗时的一步。需求分析是否做得充分和准确,决定了在其上构建数据库大厦的速度与质量。需求分析做的不好,会导致整个数据库设计返工重做。

需求分析的任务,是通过详细调查现实世界要处理的对象,充分了解原系统工作概况,明确用户的各种需求,然后在此基础上确定新的系统功能,新系统还得充分考虑今后可能的扩充与改变,不仅仅能够按当前应用需求来设计。

调查的重点是,数据与处理。达到信息要求,处理要求,安全性和完整性要求。

分析方法常用SA( ) 结构化分析方法,SA方法从最上层的系统组织结构入手,采用自顶向下,逐层分解的方式分析系统。

数据流图表达了数据和处理过程的关系,在SA方法中,处理过程的处理逻辑常常借助判定表或判定树来描述。在处理功能逐步分解的同事,系统中的数据也逐级分解,形成若干层次的数据流图。系统中的数据则借助数据字典(data ,DD)来描述。数据字典是系统中各类数据描述的集合,数据字典通常包括数据项,数据结构,数据流,数据存储,和处理过程5个阶段。

概念结构设计阶段(常用自底向上)

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概念结构设计是整个数据库设计的关键,它通过对用户需求进行综合,归纳与抽象,形成了一个独立于具体DBMS的概念模型。

设计概念结构通常有四类方法:

逻辑结构设计阶段(E-R图)

逻辑结构设计是将概念结构转换为某个DBMS所支持的数据模型,并将进行优化。

在这阶段,E-R图显得异常重要。大家要学会各个实体定义的属性来画出总体的E-R图。

各分E-R图之间的冲突主要有三类:属性冲突,命名冲突,和结构冲突。

E-R图向关系模型的转换,要解决的问题是如何将实体性和实体间的联系转换为关系模式,如何确定这些关系模式的属性和码。

物理设计阶段

物理设计是为逻辑数据结构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)。

首先要对运行的事务详细分析,获得选择物理数据库设计所需要的参数,其次,要充分了解所用的RDBMS的内部特征,特别是系统提供的存取方法和存储结构。

常用的存取方法有三类:

数据库实施阶段

数据库实施阶段,设计人员运营DBMS提供的数据库语言(如sql)及其宿主语言,根据逻辑设计和物理设计的结果建立数据库,编制和调试应用程序,组织数据入库,并进行试运行。

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,在数据库系统运行过程中必须不断地对其进行评价,调整,修改。

E-R图

Entity-,有三个组成部分: 实体、属性、联系。

用来进行关系型数据库系统的概念设计。

实体的三种联系

包含一对一,一对多,多对多三种。

下图的 Course 和 Student 是一对多的关系。

表示出现多次的关系

一个实体在联系出现几次,就要用几条线连接。

下图表示一个课程的先修关系,先修关系出现两个 Course 实体,第一个是先修课程,后一个是后修课程,因此需要用两条线来表示这种关系。

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联系的多向性

虽然老师可以开设多门课,并且可以教授多名学生,但是对于特定的学生和课程,只有一个老师教授,这就构成了一个三元联系。

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一般只使用二元联系,可以把多元联系转换为二元联系。

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表示子类

用一个三角形和两条线来连接类和子类,与子类有关的属性和联系都连到子类上,而与父类和子类都有关的连到父类上。

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基于E-R图的数据库结构设计

上面6个阶段比较抽象的,来看看实际重要的基于E-R图的数据库结构设计示例吧

确定及

确定业务规则。分析业务规则,确定你要采取哪种。比如,可能有这样一种规则,一个部门有且只能有一个部门领导。这些规则将被设计到数据库的结构中。

下面举个例子,需求如下:ACME是一个小公司,在5个地方都设有办事处。当前,有75名员工。公司准备快速扩大规模,划分了9个部门,每个部门都有其领导。为有助于寻求新的员工,人事部门规划了68种技能,为将来人事管理作好准备。员工被招进时,每一种技能的专业等级都被确定。

定义宏观行为

一些ACME公司的宏观行为包括:

确定及

我们可以确定要存放信息的主题领域(表)及其关系,并创建一个基于宏观行为及描述的图表。我们用方框来代表table,用菱形代表。我们可以确定哪些是一对多,一对一,及多对多。这是一个E-R草图,以后会细化。

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细化宏观行为

以下微观行为基于上面宏观行为而形成:

这些微观行为可用来确定需要哪些table或。

确定业务规则

业务规则常用于确定一对多,一对一,及多对多关系。

相关的业务规则可能有:

确定所需数据

要确定所需数据:

确定支持数据

你所确定的支持数据将会成为table中的字段名。比如,下列数据将适用于表,表Skill,表Expert In。

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如果将这些数据画成图表,就像:

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需要注意:

标准化数据

标准化是你用以消除数据冗余及确保数据与正确的table或相关联的一系列测试。共有5个测试。本节中,我们将讨论经常使用的3个。

标准化格式

标准化格式是标准化数据的常用测试方式。你的数据通过第一遍测试后,就被认为是达到第一标准化格式;通过第二遍测试,达到第二标准化格式;通过第三遍测试,达到第三标准化格式。

如何标准格式:

数据与键

在你开始标准化(测试数据)前,简单地列出数据,并为每张表确定一个唯一的主键。这个键可以由一个字段或几个字段(连锁键)组成。

主键是一张表中唯一区分各行的一组字段。表的主键是 ID字段。Works In 中的主键包括Office Code及 ID字段。给数据库中每一给出一个键,从其所连接的每一个table中抽取其键产生。

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将数据放在第一遍的标准化格式中

将数据放在第二遍的标准化格式中

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将数据放在第三遍的标准化格式中

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考量关系

当你完成标准化进程后,你的设计已经差不多完成了。你所需要做的,就是考量关系。

考量带有数据的关系

你的一些可能集含有数据。这经常发生在多对多的关系中。

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遇到这种情况,将转化为一个table。的键依旧成为table中的键。

考量没有数据的关系

要实现没有数据的关系,你需要定义外部键。外部键是含有另外一个表中主键的一个或多个字段。外部键使你能同时连接多表数据。

有一些基本原则能帮助你决定将这些键放在哪里:

一对多在一对多关系中,“一”中的主键放在“多”中。此例中,外部键放在表中。

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一对一在一对一关系中,外部键可以放进任一表中。如果必须要放在某一边,而不能放在另一边,应该放在必须的一边。此例中,外部键(Head ID)在表中,因为这是必需的。

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多对多在多对多关系中,用两个外部键来创建一个新表。已存的旧表通过这个新表来发生联系。

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检验设计

在你完成设计之前,你需要确保它满足你的需要。检查你在一开始时所定义的行为,确认你可以获取行为所需要的所有数据:

最终设计

最终设计看起来就像这样:

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设计数据库的表属性

数据库设计需要确定有什么表,每张表有什么字段。此节讨论如何指定各字段的属性。

对于每一字段,你必须决定字段名,数据类型及大小,是否允许NULL值,以及你是否希望数据库限制字段中所允许的值。

选择字段名

字段名可以是字母、数字或符号的任意组合。然而,如果字段名包括了字母、数字或下划线、或并不以字母打头,或者它是个关键字(详见关键字表),那么当使用字段名称时,必须用双引号括起来。

为字段选择数据类型

NULL与NOT NULL

如果一个字段值是必填的,你就将此字段定义为NOT NULL。否则,字段值可以为NULL值,即可以有空值。SQL中的默认值是允许空值;你应该显示地将字段定义为NOT NULL,除非你有好理由将其设为允许空值。

选择约束

尽管字段的数据类型限制了能存在字段中的数据(例如,只能存数字或日期),你或许希望更进一步来约束其允许值。

你可以通过指定一个“CHECK”约束来限制任意字段的值。你可以使用能在WHERE子句中出现的任何有效条件来约束被允许的值,尽管大多数CHECK约束使用BETWEEN或IN条件。

选择主键及外部键

主键是唯一识别表中每一项记录的字段。如何你的表已经正确标准化,主键应当成为数据库设计的一部分。外部键是包含另一表中主键值的一个或一组字段。外部键关系在数据库中建立了一对一及一对多关系。如果你的设计已经正确标准化,外部键应当成为数据库设计的一部分。

来源:pdai.tech/md/db/sql/sql-db.html

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ip地址与网络上的其他系统有冲突怎么办

ip地址与网络上的其他系统有冲突是因为ip发生冲突,导致无法上网,其解决办法是:1、设置成为由dhcp自动获取;2、修改本机ip地址。

ip地址与网络上的其他系统有冲突怎么办

本文操作环境:系统,DELL G3电脑

ip地址与网络上的其他系统有冲突怎么办?

IP地址与网络上的其他系统发生冲突的原因是:都是在一个路由器连接下上网的,难免IP会发生冲突。从而导致无法上网。

解决这个问题,可以按照以下几个步骤进行。

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1、设置成为由DHCP自动获取

如果电脑在一个局域网内,并且网卡IP的地址是通过局域网服务器自动分配的,可以单击“开始”按钮,选择“附件”中的“命令提示符”,在命令行状态下输入“ /renew”,让系统释放当前的IP地址,重新获得一个新的地址。

如果电脑在IP地址是固定IP地址,可以另外设置一个。

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2、修改本机IP地址

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在电脑“常规”选项卡中的“此连接使且下列组件”列表框,选中“协议(TCP/IP)”,单击“属性”按钮。在出现的“协议(TCP/IP)属性”对话框中选择“常规”选项卡“常规”选项卡中的“使用下列IP地址”单选按钮,然后就可以在下面的文本框中填写需要的IP地址,子网埯码及默认网关了。

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扩展资料:

ip地址与网络上的其他系统有冲突原因:

1、IP地址相当于是每一个计算机唯一的身份证号码,处于局域网的环境中,如果你的计算机的IP设置是192.168.2.10,另外一台计算机的IP也设置成192.168.2.10,那么就会导致IP与其他系统冲突。

2、病毒问题:局域网ARP病毒攻击导致的。ARP,即地址解析协议,实现通过IP地址得知其物理地址。ARP协议是TCP/IP协议组的一个协议,用于进行把网络地址翻译成物理地址(又称MAC地址)。ARP病毒并不是某一种病毒的名字,而是对利用ARP协议的漏洞进行传播的一类病毒的总称。