数据库设计过程及实施

数据设计是软件设计的内容之一，也是软件设计的重要内容。因为数据是软件处理和存储的对象，没有数据，系统就失去它的意义。数据设计的好与坏也直接影响着系统执行的效率，所以数据设计是软件设计的关键任务之一。

在软件设计阶段要做的数据设计包括数据结构设计和数据库设计，其中数据结构设计是指程序中用来存储信息载体的设计，如数据、结构体、堆、栈等的设计和选择；数据库设计是指那些需要永久驻留在设备中的信息的组织形式的设计，如DBMS的选择、表结构的设计、字段的定义等。本小节主要讲这两部分内容的设计方法和过程，重点讲解数据库的设计。

1.数据结构设计

数据结构设计是数据设计中至关重要的部分，它涉及程序运行的效率，包括时间和空间两方面的内容。其设计原则如下：

（1）尽量使用简单的数据结构。简单的数据结构处理效率高，占用空间小，当它作为参数传递时相对来说也简单。

（2）在设计数据结构时要注意数据之间的关系，如是否有序等。数据结构的选择一定要根据数据的特点，方便以后在数据上的操作。

（3）为了加强数据设计的可复用性，应该针对常用的数据结构和复杂的数据结构设计抽象类型，这样做能够增强代码的重用，并且增加数据结构的分层管理。

（4）尽量使用经典数据结构，因为典型的数据结构已经被经验证明其使用稳定，并且有成型的算法可以使用，省去一定的开发时间又性能稳定。

（5）在确定数据结构时一般先考虑静态结构。静态结构，程序执行效率高，程序易读，便于测试、修改和维护。

（6）对于复杂数据结构，应给出图形和文字描述，以便于理解。如果是自定义的复杂数据结构，要求给出详细说明，否则不易沟通，降低开发效率，并且不易测试。

（7）数据结构设计和其他设计一样，也是自顶向下的，先考虑全局数据结构再考虑局部数据结构。

注意：数据结构设计在软件的概要设计和详细设计阶段都会涉及。在概要设计阶段要考虑使用的全局数据结构，在详细分析设计阶段要考虑模块或者子系统内部用到的数据结构，这里所说的数据结构还包括该数据结构上定义的各种操作。

2.数据库设计

数据库设计在越来越大型的信息系统中显得越来越重要。由于信息量大，处理频繁等原因，使得系统设计和开发中与数据库有关的部分都很重要，所以，这里我们会重点讲解数据库的设计，并且是从开发过程的角度来讲解。

在早一些的软件工程的书中，可能还会看到文件设计这个概念，而在目前的软件工程书中较少看到。文件和数据库是着眼于两个不同观点来定义数据的：用户视图和计算机视图。用户视图是从使用观点考虑，从记录或者最终显示角度来设计数据的定义，以帮助各部门处理自己的具体任务；计算机视图观点中数据以文件结构方式来存储和检索的。计算机存储数据的结构是根据具体计算机技术和高效处理数据的要求而定的。这里我们讲的数据库设计是后一种角度。数据库设计的过程需要我们耐心地收集、整理和分析数据、单据等，仔细找出数据之间的关系，然后按照数据库设计步骤认真完成。(www.xing528.com)

数据库的设计过程分为六个阶段来逐步完成，它始于需求阶段。

（1）需求分析阶段，这一个阶段是确定建立数据库的目的和收集数据，以了解在数据库中需要存储哪些数据，要完成什么样的数据处理功能。这一过程是数据库设计的起点，它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。

（2）概念设计阶段，建立数据库的概念模型。这一阶段是整个数据库设计的关键，通过对用户需求进行综合、归纳与抽象，形成一个独立于具体DBMS的概念模型设计。一般先根据应用的需求，画出能反映每个应用需求的E-R图，其中包括确定实体、属性和联系的类型，然后优化初始的E-R图，消除冗余和可能存在的矛盾。概念模型是对用户需求的客观反映，并不涉及具体的计算机软、硬件环境。因此，在这一阶段中，我们必须将注意力集中在怎样表达出用户对信息的需求，而不考虑具体实现问题。从一个ERD（实体关系图）建立一个关系数据模式可采用以下步骤：

①为每个实体类型建立一张表；

②为每个表选择一个主键（如果需要可以定义一个）；

③增加外部码以表示一对多关系；

④建立几个新表来表示多对多关系；

⑤定义参照完整性约束；

⑥评价模式质量，并进行必要的改进；

⑦为每个字段选择适当的数据类型和取值范围。

（3）物理设计阶段，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）。将数据模型应用的环境进行搭建，配置数据库服务器等，然后设计数据的存取方法。

（4）数据库实施阶段，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，建立数据库，编制与调试应用程序，组织数据入库，最后进行试运行。

（5）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、调整与修改。

在以上数据库设计的过程中，把数据库的设计和对数据库中数据处理的设计紧密结合起来，将这两个方面的需求分析、抽象、设计、实现在各个阶段同时进行，相互参照，相互补充，以完善两方面的设计。