4-2计算机等级考试三级数据库技术精第3章结构设计美工版

计算机等级考试三级数据库技术精讲班主讲老师：杨梅索引技术分类有序索引索引文件机制，利用索引文件（索引记录组成）实现记录域（查找码，排序域）取值到记录物理地址间的映射关系。数据文件（主文件）和索引文件（索引记录或索引项的集合）是有序索引技术中的两个主体，数据文件常采用顺序文件结构。第三节数据库物理设计

散列索引哈希（Hash）索引机制，利用散列函数实现记录域取值到记录物理地址间的直接映射关系。第三节数据库物理设计几种主要的有序索引：（1）聚集索引（索引项与数据记录排列顺序一致，索引顺利文件）和非聚集索引。一个数据文件只可建立一个聚集索引，但可建立多个非聚集索引。（2）稠密索引（数据文件中每个查找码都对应索引么记录）和稀疏索引（部分查找码的值对应索引记录）。第三节数据库物理设计（3）主索引（主码属性集上建立的索引）与辅索引（非主属性上建立的索引）。（4）唯一索引（索引列不包含重复值）（5）单层索引（线性索引，每个索引项顺序排列直接指向数据文件中的数据记录）和多层索引（大数据量文件中的采用多层树型（B,B+树）索引快速定位）。第三节数据库物理设计3、数据库的物理设计目标目标是得到存储空间占用少，数据访问效率高和维护代价低的数据库物理模式。数据库底层物理存储与存取，与DBS所依赖的硬件环境、操作系统和DBMS密切相关。目前绝大部分DBS都是关系数据库系统。环节数据库物理设计主要包括5个环节。第三节数据库物理设计（1）数据库逻辑模式描述根据数据库逻辑结构信息设计目标DBMS可支持的关系表（这里称为基本表）的模式信息，这个过程称为数据库逻辑模式描述。关系模式及其视图转换成基本表和视图，利用完整性机制（如触发器）设计面向应用的业务规则。

SQLServer采用T-SQL语言。为基本表选择合适的文件结构（堆文件、顺序文件、聚集文件、索引文件和散列文件）。第三节数据库物理设计（2）文件组织与存取设计基本原则根据应用情况将易变部分与稳定部分、存取频率较高部分与存取频率较低部分分开存放，以提高系统性能。分析理解数据库事务访问特性：使用事务-基本表交叉引用矩阵；估计各事务执行频率；汇总每张基本表各事务操作频率信息；根据结果设计文件结构。第三节数据库物理设计可以考虑将表和索引分别放在不同的磁盘上。在查询时，由于两个磁盘驱动器分别在工作，因而可以保证物理读写速度比较快。第三节数据库物理设计影响数据文件存储结构的因素存取时间存储空间利用率维护代价这三个方面常常是相互矛盾的解决办法适当冗余增加聚簇功能必须进行权衡，选择一个折中方案。第三节数据库物理设计什么是存取路径在关系数据库中，选择存取路径主要指确定如何建立索引。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。物理设计的第一个任务就是要确定选择哪些存取方法。第三节数据库物理设计DBMS常用存取方法索引方法，目前主要是B+树索引方法聚簇（Cluster）方法

HASH方法第三节数据库物理设计建立索引原则一个（组）属性经常在操作条件中出现。一个（组）属性经常在连接操作的连接条件中出现。一个（组）属性经常作为聚集函数的参数。第三节数据库物理设计建立聚集索引原则检索数据时，常以某个（组）属性作为排序、分组条件。检索数据时，常以某个（组）属性作为检索限制条件，并返回大量数据。表中某个（组）的值重复性较大。第三节数据库物理设计（3）数据分布设计不同类型数据的物理分布将应用数据（基本表）、索引、日志、数据库备份数据等合理安排在不同介质中。第三节数据库物理设计应用数据的划分与分布根据数据的使用特征划分（频繁使用分区和非频繁使用分区）根据时间、地点划分（时间或地点相同的属于同一分区）分布式数据库系统（DDBS）中的数据划分（水平划分或垂直划分）派生属性数据分布（增加派生列或不定义派生属性）关系模式的去规范化（降低规范化提高查询效率）第三节数据库物理设计水平划分将基本表划分为多张具有相同属性、结构完全相同的子表，子表包含的元组是基本表中元组的子集。例如，对商品按照商品的生产年份进行划分就属于水平划分。第三节数据库物理设计垂直划分将基本表划分为多张子表，每张子表包含的属性是原基本表的子集。例如，商品表（商品编号、品名、单价、库存量、销售单价、备注）可垂直划分为两张子表：商品表（商品编号、品名、销售单价）商品表（商品编号、单价、库存量、备注）第三节数据库物理设计（4）确定系统配置DBMS产品一般都提供了一些存储分配参数同时使用数据库的用户数同时打开的数据库对象数使用的缓冲区长度、个数时间片大小数据库的大小装填因子锁的数目……第三节数据库物理设计需要根据应用环境确定这些参数值系统都为这些变量赋予了合理的缺省值。但不一定适合每一种应用环境。根据具体情况确定这些参数值以使系统性能最优。（5）物理模式评估对数据库物理设计结果从存取时间、存储空间、维护代价等方面进行评估，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。第三节数据库物理设计例题讲解SQLServer中索引类型包括的两种类型分别是聚集索引和（）例题讲解散列索引数据库物理设计的目标是为应用数据提供合适的数据存储结构，同时要保证数据库系统具有良好的性能。关于数据库物理设计，下列说法中错误的是（）A．数据库物理设计需要考虑数据的存储方式、存取路径和具体的实现细节，还需要考虑数据的加载方式B．数据库物理设计一般需要根据数据的存储需求和使用需求确定数据库管理系统的配置参数C．数据库物理设计需要权衡系统的时间效率、空间效率、维护代价和各种用户要求，因此可能会产生多个备选方案D．在数据库物理设计后期，可以根据实际需要适当降低某些关系模式的规范化程度，以提高查询效率A例题讲解实体联系模型简称ER模型，是数据库设计常用的一种建模方法。关于ER模型，下列说法错误的是（）A．ER模型能帮助建模人员用一种简单的方法描述现实世界中的数据及数据之间的联系B．用ER模型建模的基本思路是分类标识客观事物，将具有相同属性特征的事物抽象为实体集C．ER模型可以描述实体集之间一对一、一对多和多对多联系，也可以描述一个实体集中记录之间的联系D．用ER模型描述实体集之间的联系时，需要考虑数据在计算机中存储及处理的特征D例题讲解设有关系模式R(A,B,C,D)，存在函数依赖集：{A→B,C→D}，则R最高可属于（）A．1NFB．2NFC．3NFD．BCNFA例题讲解在SQLServer2008中，建立索引视图的目的是为了提高数据查询的效率。下列关于索引视图的说法，错误的是（）A．当很少对基础数据进行更改操作时，适合建立索引视图B．索引视图的数据被物理地保存在数据库中，因此建立索引视图会占用更多的存储空间C．对于经常执行连接和聚合操作的查询，不适合建立索引视图D．如果GroupBy列具有高基数度的数据聚合，则不适合建立索引视图C例题讲解设有高校选课系统，需要对学校的系信息、教师信息、课程信息、学生信息、学生选课信息进行管理。已知系（DEPT）信息包括系编号（DeptNO）、系名称（DeptName）;教师（Teacher）信息包括教师号（TNO）、教师名（Tname）;课程（Course）信息包括课程号（CNO）、课程名（CName）、课程学分（Credit）;学生（Student）信息包括学号（SNO）、学生姓名（Sname）、学生性别（Sex）。选课系统的管理规则如下：例题讲解选课系统的管理规则如下：Ⅰ.一个系可聘用多名教师，一个教师只受聘于一个系；Ⅱ.一个系可有多名学生，一个学生只属于一个系；Ⅲ.一名教师可讲授多门课程，一门课程可由多名教师讲授；Ⅳ.一名学生可选修多门课程，一门课程可被多名学生选修；Ⅴ.学生选修完课程后，可获得相应课程的成绩。例题讲解针对以上描述，完成下列设计内容：（1）构建选修课系统的ER图。（要求图中的实体集名用试卷中给出的英文名，联系所关联的实体集名的首字母，字母间用"-"或"_"连接，大小写不限）。（6分）（2）根据所构建的ER图，设计满足3NF的关系模式，并标出每个关系模式的主码和外码。（要求关系模式名同实体集名或联系名，属性名用试卷中给出的英文名，大小写不限）（4分）例题讲解解题思路：（1）ER图的画法建立相应的ER图的过程如下：第一，确定实体类型。本题有四个实体类型，即Teacher实体，Course实体，Student实体和DEPT实体。例题讲解第二，确定联系类型。Teacher实体与Course实体之间是多对多关系，即T-C关系，Student实体与Course实体之间是多对多关系，即S-C关系。DEPT实体与Teacher实体之间是一对多关系，即D-T关系。DEPT实体与Student实体之间是一对多关系，即D-S关系。第三，把实体类型和联系类型组合成ER图。例题讲解第四，确定实体类型和联系类型的属性。Teacher实体集属性：教师号、教师名Course实体集属性：课程号、课程名、课程学分Student实体集属性：学号、学生姓名、学生性别DEPT实体集属性：系编号、系名称例题讲解E-R图如下：例题讲解（2）ER模型转换为关系模式的规则①把ER模型中的每一个实体集转换为同名的关系，实体集的属性就是关系的属性，实体集的码就是关系的码。例题讲解②把ER模型中的每一个联系转换成一个关系，与该联系相连的各实体集的码以及联系的属性转换为关系的属性。若联系为1：1，则每个实体集码均是该关系的候选码。若联系为1：n，则关系的码为n端实体集的码。若联系为m：n，则为各实体集码的组合为关系的码或其中一部分。③合并具有相同码的关系。例题讲解设计3NF，如下：DEPT（DeptNO，DeptName）主码：DeptNO，无外码Teacher（TN