本系列博文還在更新中，收錄在專欄：#MS-SQL Server 專欄中。

本系列文章列表如下：

【SQL Server】 Linux 運維下對 SQL Server 進行安裝、升級、回滾、卸載操作
【SQL Server】數(shù)據(jù)庫開發(fā)指南（一）數(shù)據(jù)庫設計的核心概念和基本步驟
【SQL Server】數(shù)據(jù)庫開發(fā)指南（二）MSSQL數(shù)據(jù)庫開發(fā)對于庫、表、數(shù)據(jù)類型、約束等相關(guān)操作
【SQL Server】數(shù)據(jù)庫開發(fā)指南（三）面向數(shù)據(jù)分析的 T-SQL 編程技巧與實踐
[ 云原生 | Docker ] 構(gòu)建高可用性的 SQL Server：Docker 容器下的主從同步實現(xiàn)指南
【SQL Server】數(shù)據(jù)庫開發(fā)指南（五）T-SQL 高級查詢綜合應用與實戰(zhàn)
【SQL Server】數(shù)據(jù)庫開發(fā)指南（六）索引和視圖的使用技巧、方法與綜合應用
【SQL Server】數(shù)據(jù)庫開發(fā)指南（七）MS-SQL存儲過程全面解析：種類、優(yōu)點和創(chuàng)建方法詳解
【SQL Server】數(shù)據(jù)庫開發(fā)指南（八）高級數(shù)據(jù)處理技術(shù) MS-SQL 事務、異常和游標的深入研究
【SQL Server】數(shù)據(jù)庫開發(fā)指南（九）詳細講解 MS-SQL 觸發(fā)器的基礎概念與應用場景

一、數(shù)據(jù)庫設計的必要性

在實際的軟件項目中，如果系統(tǒng)中需要存儲的數(shù)據(jù)量比較大，需要設計的表比較多，表與表之間的關(guān)系比較復雜，那我們就需要進行規(guī)范的數(shù)據(jù)庫設置。如果不經(jīng)過數(shù)據(jù)庫的設計，我們構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫不合理、不恰當，那么數(shù)據(jù)庫的維護、運行效率會有很大的問題。這將直接影響到項目的運行性和可靠性。

二、什么是數(shù)據(jù)庫設計

數(shù)據(jù)庫設計是指在建立數(shù)據(jù)庫之前，通過分析和規(guī)劃，確定數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)表、數(shù)據(jù)關(guān)系、數(shù)據(jù)約束等一系列數(shù)據(jù)庫的組成要素，以及如何存儲、檢索和維護數(shù)據(jù)的方法。

數(shù)據(jù)庫設計實際上就是規(guī)劃和結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象以及這些數(shù)據(jù)對象之間的關(guān)系過程。

三、數(shù)據(jù)庫設計的重要性

• 不經(jīng)過設計的數(shù)據(jù)庫或是設計糟糕的數(shù)據(jù)庫很可能導致

  1. 數(shù)據(jù)庫運行效率地下
  2. 更新、刪除、添加數(shù)據(jù)出現(xiàn)問題

• 良好設計的數(shù)據(jù)庫

  1. 執(zhí)行效率高
  2. 使應用程序更便于開發(fā)
  3. 擴展性好
  4. 維護性好

數(shù)據(jù)庫設計是建立可靠、高效、易于維護的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基礎，它可以確保數(shù)據(jù)一致性，提高數(shù)據(jù)訪問效率。

五、數(shù)據(jù)模型

數(shù)據(jù)模型就像是數(shù)據(jù)間聯(lián)系的一個輪廓圖，整個模型就像一個框架。

如果按照記錄間聯(lián)系的表示方式，對數(shù)據(jù)模型進行分類，可以分為：層次模型、網(wǎng)狀模型、關(guān)系模型。前兩種又稱為格式化數(shù)據(jù)模型。數(shù)據(jù)模型的好壞直接影響到數(shù)據(jù)庫的性能，所以數(shù)據(jù)模型的選擇是數(shù)據(jù)庫設計的首要任務。

5.1 實體-關(guān)系（E-R）數(shù)據(jù)模型

E-R數(shù)據(jù)模型（Entity - Relationship data model），即實體 - 關(guān)系數(shù)據(jù)模型。E-R數(shù)據(jù)模型不同于傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)模型，它不是面向?qū)崿F(xiàn)，而是面向現(xiàn)實物體的。它是最常用的數(shù)據(jù)建模技術(shù)之一，用于設計關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。E-R數(shù)據(jù)模型是一種圖形化方法，是一種用于描述實體、屬性和它們之間關(guān)系的方法。

5.2 實體（Entity）

數(shù)據(jù)是用來描述現(xiàn)實中的物體的，而描述的對象都是形形色色的，有具體的、也有抽象的；有物理上存在的、也有概念性的。凡是可以互相區(qū)別而且可以被人們認識的事、物、概念等統(tǒng)統(tǒng)抽象為實體。多個相同的類型的實體可以稱為實體集（Entity set）。因此，在E-R數(shù)據(jù)模型中，也有型與值之分；實體可以作為型來定義，每個實體可以是它的實例和值。

5.3 屬性（Attribute）

實體一般具體若干特征，這些特征稱為實體的屬性。而每個屬性都有自己的取值范圍，在E-R數(shù)據(jù)模型中稱為值集（value set）。在同一實體集中，每個實體的屬性及其值集都是相同的，但可能取不同的值。屬性對應數(shù)據(jù)庫表的列。

5.5 關(guān)系（Relationship）

實體之間會有各種關(guān)系，這些關(guān)系抽象為聯(lián)系。不但實體可以有屬性，關(guān)系也可以有屬性。

六、數(shù)據(jù)庫設計步驟

數(shù)據(jù)庫設計可以分為以下幾個階段

1. 需求分析階段：分析客戶的業(yè)務需求，特別是數(shù)據(jù)方面的需求

2. 概要設計階段：繪制數(shù)據(jù)庫的E-R圖，并確認需求文檔的正確性和完整性，E-R圖是項目的設計人員、開發(fā)人員、測試人員，以及和客戶進行溝通的重要憑據(jù)

3. 詳細設計階段：將概要設計階段的E-R圖轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)庫表，進行邏輯設計，確定各個表之間的主外鍵關(guān)系，運用數(shù)據(jù)庫的三范式進行審核，并進行技術(shù)評審。最后決定選哪種數(shù)據(jù)庫（Oracle、SQLServer、MySQL）來建庫、建表。

6.1 需求分析階段：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)分析

需求分析階段的重點是調(diào)查、收集、分析客戶的業(yè)務數(shù)據(jù)需求以及數(shù)據(jù)的安全性、完整性需求等。

需求分析步驟：

1. 確認業(yè)務需求

2. 標識關(guān)系實體

3. 標識每個實體的具有的屬性

4. 確認實體之間的關(guān)系

6.2 概要設計階段：繪制 E-R 圖

作為數(shù)據(jù)庫設計者，你需要和項目組內(nèi)其他成員分享你的設計思路，共同研討數(shù)據(jù)庫設計的合理性、安全性、完整性，并確認是否符合客戶的業(yè)務需求。那么使用 E-R 圖，這種圖形化的表示方式最為直觀。

6.2.1 E-R 圖中的實體、屬性和關(guān)系

在 E-R 數(shù)據(jù)模型中，實體被表示為矩形，屬性被表示為橢圓形，關(guān)系被表示為菱形。實體代表現(xiàn)實世界中的一個對象或概念，屬性是實體的特征或?qū)傩?，而關(guān)系是實體之間的連接。

上面的簡單 E-R 圖可以看出學生和飯卡之間的關(guān)系。在上圖中可以看出：用矩形表示實體，實體是一般名詞；橢圓表示屬性，一般也是名詞；菱形表示關(guān)系，一般是動詞。

6.2.2 映射基數(shù)

映射基數(shù)表示可以通過關(guān)系與該實體的個數(shù)。對于實體集 A 和 B 之間的二元關(guān)系，可能的映射基數(shù)有：

6.2.2.1 一對一關(guān)系

也就是 A 實體中最多只有一個 B 實體的關(guān)聯(lián)，而 B 實體的最多只有一個 A 實體的關(guān)聯(lián)。用 E-R 圖表示：

6.2.2.2 一對多關(guān)系

A 實體可以與 B 實體任意數(shù)量的進行關(guān)聯(lián)，B 中的實體最多與 A 中的一個實體關(guān)聯(lián)。E-R 圖表示：

6.2.2.3 多對一關(guān)系

3、 多對一：A 實體最多與一個 B 實體進行關(guān)聯(lián)，而 B 實體可以和任意多個A實體進行關(guān)聯(lián)。E-R 圖表示：

6.2.2.5 多對多關(guān)系

4、 多對多：A 實體可以有多個 B 實體，而B實體也可以有任意多個 A 實體。E-R 圖表示：

6.2.3 E-R 總結(jié)

E-R 圖可以以圖形化的方式將數(shù)據(jù)庫的整個邏輯結(jié)構(gòu)表示出來，組成部分有：

1. 矩形表示實體集
2. 橢圓表示屬性
3. 菱形表示關(guān)系
4. 直線用來連接實體集與屬性、實體集和關(guān)系
5. 直線、箭頭表示實體集之間映射基數(shù)

注意在上述關(guān)系圖中，箭頭所指的方向基數(shù)為1，也可以都沒有箭頭，在關(guān)系線上用1表示即可

6.3 詳細設計階段：將 E-R 圖轉(zhuǎn)換為表

步驟如下：

1. 將各個實體轉(zhuǎn)換為對應的表，將各屬性轉(zhuǎn)換為對應的列
   對于 E-R 圖中的每個實體，創(chuàng)建一張對應的表，表名應該與實體名相同或者相似。每個表應該包含與實體相關(guān)的所有屬性，這些屬性應該被轉(zhuǎn)換為表的列。

2. 標識每張表的主鍵
   每張表都需要一個主鍵來唯一標識表中的每一行。通常情況下，實體中的一個屬性會被選定為主鍵。如果沒有合適的屬性可以用作主鍵，則可以為表添加一個自增長的整數(shù)列作為主鍵。

3. 將實體之間的關(guān)系轉(zhuǎn)換為表與表之間的主外鍵關(guān)系
   對于 E-R 圖中的每個關(guān)系，需要將它們轉(zhuǎn)換為表與表之間的主外鍵關(guān)系。每個關(guān)系將在其對應的表中生成一個外鍵列。該列將引用另一個表中的主鍵列。

更多詳細關(guān)于 E-R 圖的畫法以及介紹推薦可以參看：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設計原理–E-R模型

七、數(shù)據(jù)庫設計規(guī)范化

7.1 數(shù)據(jù)庫設計中經(jīng)常出現(xiàn)的問題

1. 數(shù)據(jù)冗余大
2. 插入數(shù)據(jù)異常
3. 刪除異常
4. 更新異常

7.2 規(guī)范設計

一個較好的關(guān)系數(shù)據(jù)庫模型，它的每個關(guān)系中的屬性一定要滿足某種內(nèi)在的語義條件，即要按一定的規(guī)范設計關(guān)系模型，這就是設計的規(guī)范化。

在數(shù)據(jù)庫設計時，有一些專門的規(guī)則，稱為數(shù)據(jù)庫的設計范式，遵循這些規(guī)則，就可以創(chuàng)建出良好的數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫著名的三大范式理論：

1. 第一范式（1NF）

第一范式是滿足關(guān)系數(shù)據(jù)庫模型所要遵循的最基本的條件范式，幾關(guān)系中的每個屬性必須是不可再分的簡單項，不能是屬性組合，即屬性的取值是不可拆分的原子值。

2. 第二范式（2NF）

第二范式是在第一范式的基礎上，確保表中的每列都和主鍵相關(guān)。其定義是如果一個關(guān)系滿足1NF，并且除了主鍵關(guān)系外的其他列都依賴于該主鍵，則滿足第二范式。

3. 第三范式（3NF）

第三范式是在第二范式的基礎上進行的，第三范式的目標是確保每列都和主鍵列直接相關(guān)，而不是間接相關(guān)的。其定義是：如果一個關(guān)系滿足2NF，并且除主鍵外的其他列都不傳遞依賴于該主鍵。

更多關(guān)于范式的介紹，請參閱：[ 數(shù)據(jù)庫原理 ] 舉例講解數(shù)據(jù)庫范式（1NF、2NF、3NF、BCNF）與不滿足數(shù)據(jù)庫范式的影響

7.3 規(guī)范化和性能關(guān)系

為了滿足三大范式，數(shù)據(jù)庫的性能可能會有一定程度的降低。所以，在實際數(shù)據(jù)庫設計中，我們既要盡量滿足三大范式，從而避免數(shù)據(jù)冗余和各種數(shù)據(jù)庫的操作異常，同時也要考慮數(shù)據(jù)的訪問性能。有時候，為了提高數(shù)據(jù)庫的訪問效率，適當?shù)脑试S少量數(shù)據(jù)冗余咧存在，才是最適合的數(shù)據(jù)庫設計方案。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-487728.html

到了這里，關(guān)于【SQL Server】數(shù)據(jù)庫開發(fā)指南（一）數(shù)據(jù)庫設計的核心概念和基本步驟的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請在右上角搜索TOY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！