1.4 數據庫設計的基本步驟

數據是一個組織機構的重要資源之一，是組織積累的寶貴財富，通過對數據的分析，可以了解組織的過去，把握今天，預測未來。但這些數據通常是大量的、甚至是雜亂無章的，如何合理、有效地組織這些數據，是數據庫設計的重要任務之一。

正如前面所述，數據庫是企業或組織所積累的數據的聚集，除了每一個具體數據以外，這些數據是邏輯相關的，即數據之間是有聯系的。數據庫是組織和管理這些數據的常用工具。數據庫設計討論的問題是：根據業務管理和決策的需要，應該在數據庫中保存什么數據；這些數據之間有什么聯系；如何將所需要的數據劃分到表格的列，并且建立表之間的關系。

數據的三個范疇分為：現實世界、信息世界和計算機世界。數據庫設計的過程，就是將數據的表示從現實世界抽象到信息世界（概念模型），再從信息世界轉換到計算機世界（數據模型）。

數據庫設計的目的在于提供實際問題的計算機表示，在于獲得支持高效存取數據的數據結構。數據庫中用數據模型這個工具來抽象和描述現實世界中的對象（人或事物）。數據庫設計分為4個步驟，如圖1-5所示。

1．需求分析

對需要使用數據庫系統來進行管理的現實世界中對象（人或事物）的業務流程、業務規則和所涉及的數據進行調查、分析和研究，充分理解現實世界中的實際問題和需求。需求分析的策略一般有兩種：自下向上的方法和自上向下的方法。

（1）自下向上的方法

對事物進行了解，理解實際問題的業務規則和業務流程。在此基礎上，歸納出該事物處理過程中需要存放在數據庫中的數據。

例如，一個產品銷售數據庫，需要保存客戶的哪些數據？可以做出一個二維表格，每一列是一個數據項，每一行是一個客戶信息，可能包括：客戶姓名、地址、郵政編碼、手機號碼等等。

（2）自上向下的方法

從為描述事物最終提供的各種報表和經常需要查詢的信息著手，分析出應包含在數據庫中的數據。

例如，上述產品銷售數據庫的客戶信息，是否需要按客戶性別進行統計分析，如果需要，就應該增加一列“性別”數據項。

進行需求分析時，通常會同時使用上述兩種方法。自下向上的方法反映了實際問題的信息需求，是對數據及其結構的需求，是一種靜態需求；自上向下的方法側重于對數據處理的需求，即實際問題的動態需求。

2．數據庫概念設計

數據庫概念設計是在需求分析的基礎上，建立概念數據模型（Conceptual Data Model）；用概念模型描述實際問題所涉及的數據以及數據之間的聯系；這種描述的內容和描述的詳細程度取決于期望得到的信息。一種較常用的概念模型是實體-聯系模型，又稱E-R（Entity-Relationship）模型。E-R模型用實體和實體之間的聯系來表達數據以及數據之間的聯系。

例如，產品銷售數據庫，供應商是實體、客戶是另一個實體，產品是實體，訂單是實體，并且它們之間是有聯系的；使用E-R模型描述這些實體以及它們之間的聯系。

3．數據庫邏輯設計

數據庫邏輯設計是根據概念數據模型建立邏輯數據模型（Logic Data Model）。邏輯數據模型是一種面向數據庫系統的數據模型，本節使用目前被廣泛使用的關系數據模型來描述數據庫邏輯設計：根據概念模型建立數據的關系模型（Relational Model）；用關系模型描述實際問題在計算機中的表示。關系模型是一種數據模型，用二維表格的形式來表示數據以及數據之間的聯系。數據庫的邏輯設計實際是把E-R模型轉換為關系模型的過程。

E-R模型和關系模型分屬兩個不同的層次，E-R模型更接近于用戶，不需要用戶具有計算機知識，屬于現實世界范疇；而關系模型是從計算機的角度描述數據及數據之間的聯系，需要使用者具有一定計算機知識，屬于計算機范疇。

4．數據庫實現（數據庫物理設計）

依據關系模型，在數據庫管理系統環境中建立數據庫。如在Access中，Access把數據組織到表格，表格由行和列組成。簡單的數據庫可能只包含一個表格，但是大多數數據庫是包含多個表的，并且表之間有聯系。

例如產品銷售數據庫，就應該至少包含供應商表、客戶表、產品表、訂單表等，這些表通過主鍵建立聯系。