第1章  設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)


本章要點(diǎn)：
數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展歷史和數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念。
需求分析。
概念模型設(shè)計(jì)。
邏輯模型設(shè)計(jì)。
物理模型設(shè)計(jì)。
數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)現(xiàn)、運(yùn)行和維護(hù)。
SQL Server 2012數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。


技能目標(biāo)：
掌握數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念和數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展歷史。
了解需求分析的任務(wù)和方法。
掌握概念模型的概念和設(shè)計(jì)方法。
掌握邏輯模型的概念和設(shè)計(jì)方法。
了解物理模型的概念和設(shè)計(jì)方法。
了解數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)現(xiàn)、運(yùn)行和維護(hù)的內(nèi)容。
熟悉SQL Server 2012數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的功能和組成部分。
　　


1.1  工作場(chǎng)景導(dǎo)入
　　【工作場(chǎng)景】
　　為了提高教務(wù)管理工作水平，達(dá)到學(xué)校日常管理工作信息化、智能化的要求，教務(wù)處要求信息管理員小孫創(chuàng)建一個(gè)學(xué)生成績(jī)管理系統(tǒng)。學(xué)生成績(jī)管理系統(tǒng)所涉及的信息包括校內(nèi)所有的系、班級(jí)、學(xué)生、課程和學(xué)生成績(jī)。
　　學(xué)生成績(jī)管理系統(tǒng)的具體實(shí)施步驟分成兩步。
　　第一步，創(chuàng)建一個(gè)學(xué)生成績(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)，將系統(tǒng)所有的信息存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。
　　第二步，以學(xué)生成績(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)創(chuàng)建學(xué)生成績(jī)管理系統(tǒng)，通過(guò)Windows應(yīng)用程序或?yàn)g覽器來(lái)完成系統(tǒng)信息的修改和查詢(xún)。
　　【引導(dǎo)問(wèn)題】
　　(1) 什么是數(shù)據(jù)庫(kù)？數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展歷史是怎樣的？
　　(2) 怎樣完成需求分析？
　　(3) 怎樣完成概念模型設(shè)計(jì)？
　　(4) 怎樣完成邏輯模型設(shè)計(jì)？
　　(5) 怎樣完成物理模型設(shè)計(jì)？
　　(6) 怎樣完成數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)施、運(yùn)行和維護(hù)？
　　(7) 什么是SQL Server 2012？
1.2  數(shù)據(jù)庫(kù)概述
1.2.1  數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念
　　數(shù)據(jù)是描述事物的符號(hào)記錄。數(shù)據(jù)包括文字、圖形、圖像、聲音等。
　　數(shù)據(jù)庫(kù)(Database，DB)是一個(gè)長(zhǎng)期存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)的、有組織的、可共享的、統(tǒng)一管理的數(shù)據(jù)集合。數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)是按照一定的數(shù)據(jù)模型組織、描述和存儲(chǔ)的，有較小的冗余度、較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性和易擴(kuò)展性。
　　數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(Database Management System，DBMS)是使用和管理數(shù)據(jù)庫(kù)的系統(tǒng)軟件，負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行統(tǒng)一的管理和控制。所有對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作都交由數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)完成，這使得數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性和完整性得以保證。
　　數(shù)據(jù)庫(kù)管理員(Database Administrator，DBA)是專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)管理和維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的人。通常，數(shù)據(jù)庫(kù)管理員的工作職責(zé)包括安裝和升級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器及應(yīng)用程序工具，編制數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)存儲(chǔ)方案并制訂未來(lái)的存儲(chǔ)需求計(jì)劃，根據(jù)應(yīng)用來(lái)創(chuàng)建和修改數(shù)據(jù)庫(kù)，管理和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)的用戶(hù)，監(jiān)控和優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)的性能，制訂數(shù)據(jù)庫(kù)備份計(jì)劃，定期進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)備份，在災(zāi)難出現(xiàn)時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)信息進(jìn)行恢復(fù)等。在實(shí)際工作中，可能一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)有一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)管理員，也可能一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)管理員同時(shí)負(fù)責(zé)系統(tǒng)中的多項(xiàng)工作。
　　數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)(Database System，DBS)是由數(shù)據(jù)庫(kù)及其相關(guān)應(yīng)用軟件、支撐環(huán)境和使用人員所組成的系統(tǒng)，專(zhuān)門(mén)用于完成特定的業(yè)務(wù)信息處理。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)通常由數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理員、用戶(hù)和應(yīng)用程序組成。
1.2.2  數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展歷史
　　數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展大致可劃分為以下幾個(gè)階段：人工管理階段、文件系統(tǒng)階段和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段。 
　　(1) 人工管理階段。20世紀(jì)50年代中期之前，計(jì)算機(jī)剛剛出現(xiàn)，主要用于科學(xué)計(jì)算。硬件存儲(chǔ)設(shè)備只有磁帶、卡片和紙帶；軟件方面還沒(méi)有操作系統(tǒng)，沒(méi)有專(zhuān)門(mén)管理數(shù)據(jù)的軟件。因此，程序員在程序中不僅要規(guī)定數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，還要設(shè)計(jì)其物理結(jié)構(gòu)，包括存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、存取方法、輸入/輸出方式等。數(shù)據(jù)的組織單純面向該應(yīng)用，不同的計(jì)算程序之間不能共享數(shù)據(jù)，使得不同的應(yīng)用之間存在大量的重復(fù)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)與程序不獨(dú)立。數(shù)據(jù)是通過(guò)批處理方式進(jìn)行處理的，處理結(jié)果不保存，難以重復(fù)使用。 
　　(2) 文件系統(tǒng)階段。20世紀(jì)50年代中期到60年代中期，隨著計(jì)算機(jī)大容量存儲(chǔ)設(shè)備(如硬盤(pán))和操作系統(tǒng)的出現(xiàn)，數(shù)據(jù)管理進(jìn)入文件系統(tǒng)階段。在文件系統(tǒng)階段，數(shù)據(jù)以文件為單位存儲(chǔ)在外存，且由操作系統(tǒng)統(tǒng)一管理。用戶(hù)通過(guò)操作系統(tǒng)的界面管理數(shù)據(jù)文件。文件的邏輯結(jié)構(gòu)與物理結(jié)構(gòu)相對(duì)獨(dú)立，程序和數(shù)據(jù)分離。用戶(hù)的程序與數(shù)據(jù)可分別存放在外存儲(chǔ)器上，各個(gè)應(yīng)用程序可以共享一組數(shù)據(jù)，通過(guò)文件來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)共享。但是，數(shù)據(jù)在文件中的組織方式仍然是由程序決定的，因此必然存在相當(dāng)大的數(shù)據(jù)冗余。數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和應(yīng)用程序相關(guān)聯(lián)，一方修改，必然導(dǎo)致另一方也要隨之修改。簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)文件不能體現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界中數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，只能交由應(yīng)用程序來(lái)進(jìn)行處理，缺乏獨(dú)立性。
　　(3) 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段。20世紀(jì)60年代后，隨著計(jì)算機(jī)在數(shù)據(jù)管理領(lǐng)域的普遍應(yīng)用，數(shù)據(jù)管理開(kāi)始運(yùn)用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，進(jìn)入了數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段。數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)以數(shù)據(jù)為中心組織數(shù)據(jù)，采用一定的數(shù)據(jù)模型。數(shù)據(jù)模型不僅體現(xiàn)數(shù)據(jù)本身的特征，而且體現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。形成的數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)冗余小，易修改，易擴(kuò)充，便于共享，程序和數(shù)據(jù)有較高的獨(dú)立性。不同的應(yīng)用程序?qū)��?shù)據(jù)庫(kù)的操作均由數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)統(tǒng)一執(zhí)行，這就保證了數(shù)據(jù)的安全性、完整性，可有效地完成并發(fā)管理。
1.2.3  數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
　　數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)通常采用3級(jí)模式結(jié)構(gòu)，即數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)由模式、外模式和內(nèi)模式3級(jí)組成。
* 模式。模式也稱(chēng)邏輯模式，表示數(shù)據(jù)庫(kù)中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系、安全性和完整性要求，是完整的數(shù)據(jù)視圖。模式所描述的邏輯結(jié)構(gòu)包含整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)。
* 外模式。外模式也稱(chēng)子模式或者用戶(hù)模式，表示數(shù)據(jù)庫(kù)用戶(hù)能夠使用的部分?jǐn)?shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征，是用戶(hù)的數(shù)據(jù)視圖。外模式面向用戶(hù)，用于描述用戶(hù)所關(guān)心的數(shù)據(jù)。
* 內(nèi)模式。內(nèi)模式也稱(chēng)存儲(chǔ)模式，表示數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。內(nèi)模式描述了數(shù)據(jù)庫(kù)在物理存儲(chǔ)設(shè)備上的存儲(chǔ)方式。
　　外模式可以有多個(gè)，而模式只有一個(gè)。每個(gè)外模式和模式之間存在外模式與模式映像，是外模式和模式之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。當(dāng)模式改變時(shí)，外模式與模式的映像隨之改變，使得外模式保持不變，使用外模式的應(yīng)用程序也保持不變，保證了數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性。邏輯獨(dú)立性將數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)與應(yīng)用程序相分離，減少了修改應(yīng)用程序的工作量。
　　內(nèi)模式和模式一樣，只有一個(gè)。模式和內(nèi)模式之間存在模式與內(nèi)模式映像，是模式和內(nèi)模式之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。當(dāng)內(nèi)模式改變時(shí)，模式與內(nèi)模式的映像隨之改變，使得模式保持不變，保證了數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性。
1.3  需求分析
　　自數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段至今，人們將軟件工程的理論應(yīng)用于數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)，形成了一個(gè)完整的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)實(shí)施方法，整個(gè)過(guò)程包括需求分析、概念模型設(shè)計(jì)、邏輯模型設(shè)計(jì)、物理模型設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)、運(yùn)行和維護(hù)5個(gè)階段。
1.3.1  需求分析的任務(wù)
　　需求分析的內(nèi)容是充分調(diào)查研究，收集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，了解系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境，明確用戶(hù)需求，確定新系統(tǒng)的功能，最終得到系統(tǒng)需求分析說(shuō)明書(shū)，作為設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)的依據(jù)。
　　需求分析所調(diào)查的重點(diǎn)是數(shù)據(jù)和處理，以獲得用戶(hù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的以下要求：用戶(hù)需要從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲得信息的內(nèi)容與性質(zhì)；用戶(hù)要完成什么處理功能，對(duì)處理的響應(yīng)時(shí)間有什么要求；安全性和數(shù)據(jù)完整性要求；企業(yè)的環(huán)境特征，包括企業(yè)的規(guī)模與結(jié)構(gòu)、部門(mén)的地理分布、主管部門(mén)對(duì)機(jī)構(gòu)的規(guī)定與要求、對(duì)系統(tǒng)費(fèi)用與利益的限制及未來(lái)系統(tǒng)的發(fā)展方向。
1.3.2  需求分析的方法
　　在做需求分析時(shí)，首先要了解用戶(hù)單位的組織機(jī)構(gòu)組成，然后調(diào)查用戶(hù)單位的日常業(yè)務(wù)活動(dòng)流程。在此基礎(chǔ)上，明確用戶(hù)的信息需求和系統(tǒng)概念需求，明確用戶(hù)對(duì)系統(tǒng)的性能和成本的要求，確認(rèn)數(shù)據(jù)項(xiàng)，產(chǎn)生系統(tǒng)需求說(shuō)明書(shū)。需求分析的調(diào)查方法包括跟班作業(yè)、開(kāi)調(diào)查會(huì)、請(qǐng)專(zhuān)人調(diào)查、發(fā)放用戶(hù)調(diào)查表和查閱原系統(tǒng)有關(guān)記錄。
1.3.3  需求分析的成果
　　需求分析生成的結(jié)果包括數(shù)據(jù)字典、數(shù)據(jù)流圖、判定表、判定樹(shù)等。
　　(1) 數(shù)據(jù)字典是系統(tǒng)中所有數(shù)據(jù)及其處理的描述信息的集合。數(shù)據(jù)字典由數(shù)據(jù)項(xiàng)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)流、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及處理過(guò)程組成。
　　(2) 數(shù)據(jù)流圖是結(jié)構(gòu)化分析方法中使用的圖形化工具，描繪數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中流動(dòng)和處理的過(guò)程。
　　數(shù)據(jù)流圖包括數(shù)據(jù)流、數(shù)據(jù)源、對(duì)數(shù)據(jù)的加工處理和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)流圖根據(jù)層級(jí)不同可分為頂層數(shù)據(jù)流圖、中層數(shù)據(jù)流圖和底層數(shù)據(jù)流圖。頂層數(shù)據(jù)流圖經(jīng)過(guò)細(xì)化可以產(chǎn)生中層流圖和底層流圖。
　　(3) 判定表和判定樹(shù)是描述加工的圖形工具，分別是表格和樹(shù)狀結(jié)構(gòu)，適合描述問(wèn)題處理中具有多個(gè)判斷的結(jié)構(gòu)，而且每個(gè)決策與若干條件有關(guān)。判定表和判定樹(shù)可以給出判定條件和判定決策，以及判定條件的從屬關(guān)系、并列關(guān)系和選擇關(guān)系。
1.4  概念模型設(shè)計(jì)
　　需求分析結(jié)束后，進(jìn)入概念模型設(shè)計(jì)階段。
1.4.1  數(shù)據(jù)模型
　　數(shù)據(jù)模型是用來(lái)描述現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系、數(shù)據(jù)的語(yǔ)義和完整性約束的工具。數(shù)據(jù)模型包括概念模型、邏輯模型和物理模型。
1.4.2  概念模型
　　概念模型要能真實(shí)地反映現(xiàn)實(shí)世界，包括事物和相互之間的聯(lián)系，能滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)數(shù)據(jù)的處理要求，是表示現(xiàn)實(shí)世界的一個(gè)真實(shí)模型。概念模型是用戶(hù)與數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)人員之間進(jìn)行交流的語(yǔ)言。概念模型不依賴(lài)于特定的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，但可以轉(zhuǎn)換為特定的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)所支持的數(shù)據(jù)模型。因此，概念模型要易于理解、易于擴(kuò)充和易于向各種類(lèi)型的邏輯模型轉(zhuǎn)換。
1.4.3  概念模型設(shè)計(jì)的任務(wù)
　　概念模型設(shè)計(jì)的任務(wù)是根據(jù)需求分析說(shuō)明書(shū)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行數(shù)據(jù)抽象，建立概念模型。概念模型的作用是與用戶(hù)溝通，確認(rèn)系統(tǒng)的信息和功能，與DBMS無(wú)關(guān)。
1.4.4  概念模型設(shè)計(jì)的方法
　　概念模型的設(shè)計(jì)方法有4種，分別是自頂向下、自底向上、逐步擴(kuò)張和混合策略。自頂向下是指先設(shè)計(jì)概念模型的總體框架，再逐步細(xì)化。自底向上是指先設(shè)計(jì)局部概念模型，再合并成總體。逐步擴(kuò)張是指先設(shè)計(jì)概念模型的主要部分，再逐步擴(kuò)充�；旌喜呗允侵笇⒆皂斚蛳潞妥缘紫蛏舷嘟Y(jié)合，先設(shè)計(jì)概念模型的總體框架，再根據(jù)框架來(lái)合并各局部概念模型。
1.4.5  概念模型設(shè)計(jì)的成果
　　概念模型有實(shí)體-聯(lián)系模型、面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型、二元數(shù)據(jù)模型、語(yǔ)義數(shù)據(jù)模型、函數(shù)數(shù)據(jù)模型等。下面僅介紹常用的實(shí)體-聯(lián)系模型。
1.4.6  實(shí)體-聯(lián)系模型
　　實(shí)體-聯(lián)系模型是用E-R圖來(lái)描述現(xiàn)實(shí)世界的概念模型。實(shí)體-聯(lián)系模型中的基本概念有以下幾個(gè)。
* 實(shí)體。實(shí)體是現(xiàn)實(shí)世界中可區(qū)分的客觀對(duì)象或抽象概念，如一個(gè)學(xué)生、一門(mén)課程。
* 屬性。屬性是實(shí)體所具有的特征，如每個(gè)學(xué)生都有學(xué)生編號(hào)、姓名、性別、班級(jí)、出生日期等屬性。
* 實(shí)體集。實(shí)體集是具有相同屬性描述的實(shí)體的集合，如學(xué)生、課程。
* 聯(lián)系。兩個(gè)實(shí)體集之間存在一對(duì)一、一對(duì)多和多對(duì)多3種聯(lián)系。例如，一個(gè)班級(jí)只有一個(gè)班長(zhǎng)，班級(jí)和班長(zhǎng)之間是一對(duì)一的聯(lián)系；一個(gè)學(xué)生屬于一個(gè)班級(jí)，一個(gè)班級(jí)有多個(gè)學(xué)生，班級(jí)和學(xué)生之間是一對(duì)多的聯(lián)系；一個(gè)學(xué)生選修多門(mén)課程，一門(mén)課程有多個(gè)學(xué)生選修，課程和學(xué)生之間是多對(duì)多的聯(lián)系。
* 鍵。鍵是可以將實(shí)體集中的每個(gè)實(shí)體進(jìn)行區(qū)分的屬性或?qū)傩约�，也稱(chēng)主屬性。例如，每個(gè)學(xué)生的學(xué)生編號(hào)絕不相同，學(xué)生編號(hào)這個(gè)屬性可以作為學(xué)生實(shí)體集的鍵。
* 域。域是實(shí)體集的各個(gè)屬性的取值范圍。例如，學(xué)生的性別屬性取值為"男"或"女"。
　　E-R圖的內(nèi)容包括實(shí)體集、屬性和聯(lián)系。E-R圖中，實(shí)體集用矩形表示，內(nèi)有實(shí)體集名稱(chēng)；屬性用橢圓形表示，內(nèi)有屬性名稱(chēng)，并用直線(xiàn)與所屬實(shí)體型相連，作為鍵的屬性用下劃線(xiàn)標(biāo)出；聯(lián)系用菱形表示，內(nèi)有聯(lián)系名稱(chēng)，并用直線(xiàn)與實(shí)體集相連，且在聯(lián)系旁邊注明聯(lián)系的類(lèi)型(如1∶1、1∶n或者m∶n)。如果聯(lián)系有屬性，那么也要用直線(xiàn)將屬性和聯(lián)系相連，如圖1.1所示。


圖1.1  E-R圖
　　
采用實(shí)體-聯(lián)系模型進(jìn)行概念模型設(shè)計(jì)的步驟分為如下3步。
　　(1) 設(shè)計(jì)局部實(shí)體-聯(lián)系模型。具體任務(wù)是確定局部實(shí)體-聯(lián)系模型中的實(shí)體集、實(shí)體集的屬性、鍵、實(shí)體集之間的聯(lián)系和屬性，畫(huà)出局部E-R圖。
　　(2) 設(shè)計(jì)全局實(shí)體-聯(lián)系模型。具體任務(wù)是合并局部E-R圖，生成全局E-R圖，并消除局部E-R圖合并時(shí)產(chǎn)生的沖突。
　　(3) 優(yōu)化全局E-R模型。具體任務(wù)是修改全局E-R圖，消除冗余屬性和冗余聯(lián)系，得到最終的E-R圖。
1.5  邏輯模型設(shè)計(jì)
　　概念模型設(shè)計(jì)結(jié)束后，進(jìn)入邏輯模型設(shè)計(jì)階段。
1.5.1  邏輯模型
　　邏輯模型通常由數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作和完整性約束組成。其中，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指表示與數(shù)據(jù)類(lèi)型、內(nèi)容、性質(zhì)等有關(guān)的系統(tǒng)靜態(tài)特性，數(shù)據(jù)操作是數(shù)據(jù)庫(kù)檢索和更新操作的含義、規(guī)則和實(shí)現(xiàn)的語(yǔ)言，數(shù)據(jù)的約束條件是邏輯模型中數(shù)據(jù)及其聯(lián)系所要遵守的完整性規(guī)則的集合。
　　邏輯模型是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)。邏輯模型設(shè)計(jì)的要求是把概念模型轉(zhuǎn)換成所選用的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)所支持的特定類(lèi)型的邏輯模型。
　　已有的邏輯模型有層次模型、網(wǎng)狀模型和關(guān)系模型。
　　(1) 層次模型的總體結(jié)構(gòu)為樹(shù)形結(jié)構(gòu)，其中節(jié)點(diǎn)表示記錄類(lèi)型，每個(gè)記錄類(lèi)型包含多個(gè)屬性，節(jié)點(diǎn)之間的連線(xiàn)表示記錄類(lèi)型之間的聯(lián)系，除根節(jié)點(diǎn)外的所有節(jié)點(diǎn)有且只有一個(gè)雙親節(jié)點(diǎn)。層次模型的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單，完整性支持良好，適用于層次性聯(lián)系的場(chǎng)合；缺點(diǎn)是插入和刪除操作的限制較多，查詢(xún)必須逐級(jí)通過(guò)雙親節(jié)點(diǎn)。
　　(2) 網(wǎng)狀模型允許節(jié)點(diǎn)有零個(gè)乃至多個(gè)雙親，還允許節(jié)點(diǎn)之間有多個(gè)聯(lián)系。它較之層次模型更接近現(xiàn)實(shí)，存取效率高；但數(shù)據(jù)獨(dú)立性復(fù)雜，在存取時(shí)要指定路徑。
　　(3) 關(guān)系模型建立在嚴(yán)格的數(shù)學(xué)概念基礎(chǔ)上，是當(dāng)前流行的邏輯模型。關(guān)系模型中以表來(lái)表示實(shí)體和實(shí)體之間的聯(lián)系，以表來(lái)存儲(chǔ)記錄，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，存取路徑透明，具有良好的數(shù)據(jù)獨(dú)立性和安全保密性。
1.5.2  關(guān)系模型的概念
　　關(guān)系模型中，表是基礎(chǔ)邏輯結(jié)構(gòu)，由行和列組成，如表1.1所示。


表1.1  教師信息表
教師工號(hào)
姓  名
性  別
出生日期
職  稱(chēng)
09001
王斌
男
1975-3-26
副教授
09002
李梅
女
1977-6-2
講師
09003
金志明
男
1957-12-15
教授
09004
王思思
女
1981-3-2
助教
　　
　　關(guān)系模型中的基本概念如下。
* 關(guān)系：表。
* 元組：也稱(chēng)作記錄，指表中的一行。關(guān)系中的元組不能重復(fù)，而且理論上沒(méi)有順序。
* 屬性：也稱(chēng)作字段，指表中的一列。關(guān)系中的屬性值具有原子性，不可分解。
* 碼：表中可以唯一確定一個(gè)元組的屬性或者屬性組。
* 候選碼：表中所有可以唯一確定一個(gè)元組的屬性或者屬性組。
* 主碼：也稱(chēng)作鍵，指表中唯一確定一個(gè)元組的屬性或者屬性組。
* 外碼：不是表中的碼，而是與另一個(gè)表中的主碼相對(duì)應(yīng)的屬性或者屬性組。
* 域：屬性的取值范圍。
* 分量：一個(gè)元組中的某個(gè)屬性值。
* 關(guān)系模式：對(duì)關(guān)系的描述，可寫(xiě)成：關(guān)系名(屬性1，屬性2，...，屬性n)。
* 關(guān)系模型的數(shù)據(jù)操作主要包括查詢(xún)、插入、更新和刪除。
* 關(guān)系模型的完整性分為3類(lèi)，即實(shí)體完整性、參照完整性和用戶(hù)自定義完整性。其中，實(shí)體完整性是指關(guān)系的主碼值不能為空值；參照完整性是指關(guān)系的外碼值必須為空值或者等于所對(duì)應(yīng)主碼所在關(guān)系中某個(gè)元組的主碼值。
1.5.3  邏輯模型設(shè)計(jì)的任務(wù)
　　邏輯模型設(shè)計(jì)的任務(wù)是把概念結(jié)構(gòu)模型轉(zhuǎn)換為所使用的DBMS所支持的邏輯模型。
1.5.4  關(guān)系模型設(shè)計(jì)的方法
　　將實(shí)體-聯(lián)系模型轉(zhuǎn)換成關(guān)系模型的步驟分為如下3步。
　　(1) 將E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式集合。
　　在轉(zhuǎn)換時(shí)，E-R圖中的一個(gè)實(shí)體集轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式，實(shí)體集中的屬性轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式的屬性，實(shí)體集的碼轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式的關(guān)鍵字。E-R圖中的聯(lián)系也要進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換方法如下：一對(duì)一的聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換成單個(gè)關(guān)系模式，也可以與任意一端的實(shí)體集轉(zhuǎn)換成的關(guān)系模式合并；一對(duì)多的聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換成單個(gè)關(guān)系模式，也可以與多端的實(shí)體集轉(zhuǎn)換成的關(guān)系模式合并；多對(duì)多、3個(gè)及3個(gè)以上的聯(lián)系只能轉(zhuǎn)換成單個(gè)關(guān)系模式。
　　(2) 對(duì)關(guān)系模式集合進(jìn)行規(guī)范化處理，滿(mǎn)足一定的范式。
　　范式是符合某一種級(jí)別的關(guān)系模式的集合。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中的關(guān)系必須滿(mǎn)足不同的范式。目前關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)有6種范式，即第一范式(1NF)、第二范式(2NF)、第三范式(3NF)、第四范式(4NF)、第五范式(5NF)和第六范式(6NF)。滿(mǎn)足最低要求的范式是第一范式(1NF)。在第一范式的基礎(chǔ)上進(jìn)一步滿(mǎn)足更多要求的稱(chēng)為第二范式(2NF)，其余范式以此類(lèi)推。一般來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)庫(kù)只需滿(mǎn)足第三范式(3NF)即可。
　　第一范式是指表的每一列都是不可分割的基本數(shù)據(jù)項(xiàng)，同一列中不能有多個(gè)值，不能存在兩條記錄具有完全相同的屬性值。在任何一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，第一范式是對(duì)關(guān)系模式的基本要求，不滿(mǎn)足第一范式的數(shù)據(jù)庫(kù)就不是關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。例如，學(xué)生信息表的屬性包含學(xué)生編號(hào)、學(xué)生姓名、班級(jí)編號(hào)和聯(lián)系方式，其中聯(lián)系方式不能將電話(huà)、地址和郵編這3類(lèi)數(shù)據(jù)合在一列中顯示，解決的方法是在學(xué)生信息表中設(shè)置電話(huà)、地址和郵編3列，分別保存這3部分?jǐn)?shù)據(jù)。一個(gè)學(xué)生的記錄只能對(duì)應(yīng)學(xué)生信息表中的一條記錄，不能有兩條記錄同時(shí)對(duì)應(yīng)一個(gè)學(xué)生。 
　　第二范式建立在第一范式的基礎(chǔ)上，即滿(mǎn)足第二范式必須先滿(mǎn)足第一范式。第二范式要求實(shí)體的屬性完全依賴(lài)于主碼，即不能存在僅依賴(lài)主碼一部分的屬性。如果存在，那么這個(gè)屬性和主碼的這一部分應(yīng)該分解形成一個(gè)新的實(shí)體集，新實(shí)體集與原實(shí)體集之間是一對(duì)多的關(guān)系。第二范式要求實(shí)體集的非主屬性不能部分依賴(lài)于主碼。例如，成績(jī)表的屬性包含學(xué)生編號(hào)、課程編號(hào)、成績(jī)、學(xué)生姓名、班級(jí)編號(hào)，主碼是學(xué)生編號(hào)和課程編號(hào)。但是，學(xué)生姓名和班級(jí)編號(hào)屬性可以由學(xué)生編號(hào)屬性推知，因此成績(jī)表的結(jié)構(gòu)不符合第二范式。這樣設(shè)計(jì)的表在使用中有很多問(wèn)題，插入一個(gè)學(xué)生的所有課程成績(jī)將反復(fù)插入該學(xué)生的基本信息，如果刪除該學(xué)生的所有課程成績(jī)將導(dǎo)致刪除該學(xué)生的基本信息，如果該學(xué)生的基本信息有變化又需要將其所有的成績(jī)記錄進(jìn)行更新。為了解決數(shù)據(jù)冗余和重復(fù)操作的問(wèn)題，可以將其中的學(xué)生編號(hào)、學(xué)生姓名和班級(jí)屬性分解出來(lái)，形成學(xué)生信息表，原有的成績(jī)表保留學(xué)生編號(hào)、課程編號(hào)和成績(jī)屬性。這樣調(diào)整可使得兩個(gè)表均滿(mǎn)足第二范式的要求。
　　第三范式建立在第二范式的基礎(chǔ)上，要求一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)表中不包含其他表中已包含的非主碼信息，即第三范式就是屬性不依賴(lài)于其他非主屬性，也就是不存在傳遞依賴(lài)。例如，班級(jí)信息表的屬性包含班級(jí)編號(hào)、班級(jí)名稱(chēng)、系名稱(chēng)、系簡(jiǎn)介，主碼是班級(jí)編號(hào)。如果插入同一個(gè)系的兩個(gè)班級(jí)的信息，將產(chǎn)生兩條記錄，其中系名稱(chēng)和系簡(jiǎn)介完全一樣。其實(shí)，同一個(gè)系的系名稱(chēng)和系簡(jiǎn)介是一樣的。這樣又會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)冗余�？梢蕴砑酉敌畔⒈恚�系信息表的屬性包含系編號(hào)、系名稱(chēng)、系簡(jiǎn)介，主碼是系編號(hào)，在班級(jí)信息表中刪除系名稱(chēng)和系簡(jiǎn)介，添加系編號(hào)。這樣使得數(shù)據(jù)庫(kù)滿(mǎn)足第三范式的要求。
　　BCNF是指關(guān)系模式的所有屬性都不傳遞依賴(lài)于該關(guān)系模式的任何候選碼，或是每個(gè)決定因素都包含碼。第一范式到BCNF的4種范式之間有以下關(guān)系：BCNF高于第三范式、高于第二范式、高于第一范式。
　　綜上所述，規(guī)范化的目的是使結(jié)構(gòu)更合理，消除存儲(chǔ)異常，使數(shù)據(jù)冗余盡量小，便于插入、刪除和更新。在對(duì)關(guān)系模式進(jìn)行規(guī)范化時(shí)，必須遵從概念單一化原則，即一個(gè)關(guān)系模式描述一個(gè)實(shí)體或?qū)嶓w間的一種聯(lián)系。規(guī)范化的操作方法是將關(guān)系模式分解成兩個(gè)或多個(gè)關(guān)系模式，分解后的關(guān)系模式集合必須保證不會(huì)丟失原有關(guān)系的信息。實(shí)際操作時(shí)，并不一定要求全部模式都達(dá)到BCNF，有時(shí)故意保留部分冗余以便于數(shù)據(jù)查詢(xún)。 
　　(3) 優(yōu)化關(guān)系模式，定義數(shù)據(jù)完整性、安全性，評(píng)估性能。
1.6  物理模型設(shè)計(jì)
1.6.1  物理模型設(shè)計(jì)的任務(wù)
　　物理模型的設(shè)計(jì)是要選取一個(gè)最適合數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用環(huán)境的物理結(jié)構(gòu)，包括數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)記錄格式、存儲(chǔ)記錄安排和存取方法，使得數(shù)據(jù)庫(kù)具有良好的響應(yīng)速度、足夠的事務(wù)流量和適宜的存儲(chǔ)空間。它與系統(tǒng)硬件環(huán)境、存儲(chǔ)介質(zhì)性能和DBMS有關(guān)。
1.6.2  物理模型設(shè)計(jì)的方法
　　在關(guān)系模型數(shù)據(jù)庫(kù)中，物理模型主要包括存儲(chǔ)記錄結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)存放位置、存取方法、完整性、安全性和應(yīng)用程序。其中，存儲(chǔ)記錄結(jié)構(gòu)包括記錄的組成、數(shù)據(jù)項(xiàng)的類(lèi)型和長(zhǎng)度以及邏輯記錄到存儲(chǔ)記錄的映像。數(shù)據(jù)存放位置是指是否要把經(jīng)常訪(fǎng)問(wèn)的數(shù)據(jù)結(jié)合在一起。存取方法是指聚集索引和非聚集索引的使用。完整性和安全性是指對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)完整性、安全性、有效性、效率等方面進(jìn)行分析并做出配置。物理模型設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括分析影響數(shù)據(jù)庫(kù)物理模型設(shè)計(jì)的因素，確定數(shù)據(jù)的存放位置、存取方法、索引和聚集，使空間利用率達(dá)到最大，系統(tǒng)數(shù)據(jù)操作負(fù)荷最小。
1.7  數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)現(xiàn)、運(yùn)行和維護(hù)
　　數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容包括使用DBMS創(chuàng)建實(shí)際數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)、加載初始數(shù)據(jù)、編制和調(diào)試相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)應(yīng)用程序。數(shù)據(jù)庫(kù)的運(yùn)行內(nèi)容是指使用已加載的初始數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)進(jìn)行試運(yùn)行、制訂合理的數(shù)據(jù)備份計(jì)劃、調(diào)整數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性和完整性條件。數(shù)據(jù)庫(kù)的維護(hù)內(nèi)容是對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)督，及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的問(wèn)題，給出解決方案。
1.8  SQL Server 2012簡(jiǎn)介
1.8.1  SQL Server 2012產(chǎn)品性能
　　SQL Server 是一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，最初是由Microsoft、Sybase及Ashton-Tate三家公司開(kāi)發(fā)的，于1988 年推出了第一個(gè)OS/2 版本。1992年，Microsoft 將SQL Server 移植到Windows NT系統(tǒng)上。后來(lái)，Microsoft不斷對(duì)SQL Server的功能進(jìn)行擴(kuò)充，推出了更多產(chǎn)品版本，分別是SQL Server 7.0、SQL Server 2000、SQL Server 2005、SQL Server 2008、SQL Server 2012和SQL Server 2014。本書(shū)使用的是SQL Server 2012。
　　SQL Server 2012是一個(gè)重要的產(chǎn)品版本。作為新一代的數(shù)據(jù)平臺(tái)產(chǎn)品，SQL Server 2012全面支持云技術(shù)，并且能夠快速構(gòu)建相應(yīng)的解決方案，實(shí)現(xiàn)私有云與公有云之間數(shù)據(jù)的擴(kuò)展與應(yīng)用的遷移。SQL Server 2012的云計(jì)算信息平臺(tái)可幫助企業(yè)對(duì)整個(gè)組織有突破性的深入了解，并且能夠快速在內(nèi)部和公共云端重新部署方案和擴(kuò)展數(shù)據(jù)，提供對(duì)企業(yè)基礎(chǔ)架構(gòu)最高級(jí)別的支持。在業(yè)界領(lǐng)先的商業(yè)智能領(lǐng)域，SQL Server 2012 提供了更多更全面的功能以滿(mǎn)足不同人群對(duì)數(shù)據(jù)以及信息的需求，包括支持來(lái)自不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的數(shù)據(jù)的交互，全面的自助分析等創(chuàng)新功能。針對(duì)大數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，SQL Server 2012 提供從數(shù) TB 到數(shù)百 TB 全面端到端的解決方案。
　　SQL Server 2012推出了許多新的特性和關(guān)鍵的改進(jìn)，包括通過(guò) AlwaysOn 提供所需運(yùn)行時(shí)間和數(shù)據(jù)保護(hù)，通過(guò)列存儲(chǔ)索引獲得突破性和可預(yù)測(cè)的性能，通過(guò)用于組的新用戶(hù)定義角色和默認(rèn)架構(gòu)來(lái)幫助實(shí)現(xiàn)安全性和遵從性，通過(guò)列存儲(chǔ)索引實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)恢復(fù)以便更深入地了解組織，通過(guò)SSIS改進(jìn)、用于Excel的 Master Data Services外接程序和新Data Quality Services，確保更加可靠、一致的數(shù)據(jù)，通過(guò)使用 SQL Azure 和 SQL Server 數(shù)據(jù)工具的數(shù)據(jù)層應(yīng)用程序組件(DAC)奇偶校驗(yàn)，優(yōu)化服務(wù)器和云間的IT和開(kāi)發(fā)人員的工作效率，從而在數(shù)據(jù)庫(kù)、BI和云功能間實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的開(kāi)發(fā)體驗(yàn)。
1.8.2  SQL Server 2012產(chǎn)品版本
　　SQL Server 2012包含企業(yè)版(Enterprise)、商業(yè)智能版(Business Intelligence)、標(biāo)準(zhǔn)版(Standard)、Web版、開(kāi)發(fā)者版(Developer)和精簡(jiǎn)版(Express)。不同的版本具備不同的性能、功能和價(jià)格。
　　(1) 企業(yè)版。SQL Server 2012企業(yè)版是一個(gè)全面的數(shù)據(jù)管理和業(yè)務(wù)智能平臺(tái)，提供了全面的高端數(shù)據(jù)中心功能，可為關(guān)鍵任務(wù)工作負(fù)荷提供較高服務(wù)級(jí)別，支持最終用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)深層數(shù)據(jù)。它的性能極為快捷、虛擬化不受限制，為關(guān)鍵業(yè)務(wù)應(yīng)用提供了企業(yè)級(jí)的可擴(kuò)展性、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、安全、高級(jí)分析和報(bào)表支持，可以提供更加堅(jiān)固的服務(wù)器和執(zhí)行大規(guī)模在線(xiàn)事務(wù)處理。 
　　(2) 商業(yè)智能版。SQL Server 2012商業(yè)智能版是一個(gè)值得信賴(lài)的數(shù)據(jù)管理和報(bào)表平臺(tái)，可支持組織構(gòu)建和部署安全、可擴(kuò)展且易于管理的商業(yè)智能解決方案。它提供基于瀏覽器的數(shù)據(jù)瀏覽與可見(jiàn)性等卓越功能、功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)集成功能，以及增強(qiáng)的集成管理。
　　(3) 標(biāo)準(zhǔn)版。SQL Server 2012標(biāo)準(zhǔn)版是一個(gè)完整的數(shù)據(jù)管理和業(yè)務(wù)智能平臺(tái)，為部門(mén)級(jí)應(yīng)用提供了最佳的易用性和可管理特性，提供了基本數(shù)據(jù)管理和商業(yè)智能數(shù)據(jù)庫(kù)，使部門(mén)和小型組織能夠順利運(yùn)行其應(yīng)用程序，并支持將常用開(kāi)發(fā)工具用于內(nèi)部部署和云部署，有助于以最少的 IT 資源獲得高效的數(shù)據(jù)庫(kù)管理。
　　(4) Web版。SQL Server 2012 Web版是針對(duì)運(yùn)行于Windows服務(wù)器中要求高可用、面向Internet Web服務(wù)的環(huán)境而設(shè)計(jì)的，為實(shí)現(xiàn)低成本、大規(guī)模、高可用性的Web應(yīng)用或客戶(hù)托管解決方案提供了必要的支持工具。
　　(5) 開(kāi)發(fā)者版。SQL Server 2012開(kāi)發(fā)者版允許開(kāi)發(fā)人員構(gòu)建和測(cè)試基于SQL Server的任意類(lèi)型應(yīng)用。這一版本擁有所有企業(yè)版的特性，但只限于在開(kāi)發(fā)、測(cè)試和演示中使用，而不能用作生產(chǎn)服務(wù)器。
　　(6) 精簡(jiǎn)版。SQL Server 2012精簡(jiǎn)版是SQL Server的一個(gè)免費(fèi)版本，擁有核心的數(shù)據(jù)庫(kù)功能，它是為了學(xué)習(xí)、創(chuàng)建桌面應(yīng)用和小型服務(wù)器應(yīng)用而發(fā)布的。
1.8.3  SQL Server 2012管理工具
　　SQL Server 2012的管理工具介紹如下。
　　(1) SQL Server Management Studio。SQL Server Management Studio是一套管理工具，用于管理從屬于SQL Server 的組件。SQL Server Management Studio 包含用于編寫(xiě)和編輯腳本的代碼編輯器，用于查找、修改、編寫(xiě)、運(yùn)行腳本或運(yùn)行SQL Server實(shí)例的對(duì)象資源管理器，用于查找模板以及為模板編寫(xiě)腳本的模板資源管理器，用于將相關(guān)腳本組織并存儲(chǔ)為項(xiàng)目一部分的解決方案資源管理器，用于顯示當(dāng)前選定對(duì)象屬性的屬性窗口。SQL Server Management Studio提供了用于數(shù)據(jù)庫(kù)管理的圖形工具和功能豐富的開(kāi)發(fā)環(huán)境，使得SQL Server的各組件可以協(xié)同工作，如圖1.2所示。


圖1.2  SQL Server Management Studio
　　(2) SQL Server配置管理器。使用 SQL Server 配置管理器可以配置 SQL Server 服務(wù) 和網(wǎng)絡(luò)連接，如圖1.3所示。SQL Server 配置管理器管理與 SQL Server 相關(guān)的服務(wù)，包括啟動(dòng)、停止和暫停服務(wù)，配置服務(wù)啟動(dòng)方式，禁用服務(wù)，修改服務(wù)配置，更改SQL Server服務(wù)所使用的賬戶(hù)密碼，使用命令行參數(shù)啟動(dòng)SQL Server，查看服務(wù)的屬性。SQL Server 配置管理器可以啟用或禁用服務(wù)器SQL Server 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，配置服務(wù)器SQL Server 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。SQL Server配置管理器可以完成客戶(hù)端連接到 SQL Server 實(shí)例時(shí)的協(xié)議順序，配置客戶(hù)端連接協(xié)議，創(chuàng)建SQL Server實(shí)例的別名，使客戶(hù)端能夠使用自定義連接字符串進(jìn)行連接。


圖1.3  SQL Server配置管理器
　　(3) SQL Server Profiler。SQL Server Profiler是用于監(jiān)視SQL Server 2012數(shù)據(jù)庫(kù)引擎和分析服務(wù)的實(shí)時(shí)監(jiān)視工具，如圖1.4所示。SQL Server Profiler顯示SQL Server的內(nèi)部解析查詢(xún)，供用戶(hù)監(jiān)視系統(tǒng)和分析查詢(xún)性能。SQL Server Profiler可以創(chuàng)建基于可重用模板的跟蹤，在跟蹤運(yùn)行時(shí)監(jiān)視跟蹤結(jié)果，并將跟蹤結(jié)果存儲(chǔ)在表中，根據(jù)需要啟動(dòng)、停止、暫停和修改跟蹤結(jié)果，重播跟蹤結(jié)果。


圖1.4  SQL Server Profiler
　　(4) 數(shù)據(jù)庫(kù)引擎優(yōu)化顧問(wèn)。數(shù)據(jù)庫(kù)引擎優(yōu)化顧問(wèn)是一種工具，用于分析在一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中運(yùn)行的工作負(fù)荷的性能效果，并提供修改數(shù)據(jù)庫(kù)物理結(jié)構(gòu)的建議，包括添加、修改和刪除聚集索引、非聚集索引、索引視圖和分區(qū)，使得查詢(xún)處理器能夠用最短的時(shí)間執(zhí)行工作負(fù)荷任務(wù)，從而幫助用戶(hù)優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)，如圖1.5所示。


圖1.5  數(shù)據(jù)庫(kù)引擎優(yōu)化顧問(wèn)
　　(5) 數(shù)據(jù)質(zhì)量客戶(hù)端。數(shù)據(jù)質(zhì)量客戶(hù)端提供了一個(gè)非常簡(jiǎn)單和直觀的圖形用戶(hù)界面，用于連接到 DQS 數(shù)據(jù)庫(kù)并執(zhí)行數(shù)據(jù)清理操作，可以集中監(jiān)視在數(shù)據(jù)清理操作過(guò)程中執(zhí)行的各項(xiàng)活動(dòng)。
　　(6) SQL Server數(shù)據(jù)工具。SQL Server 數(shù)據(jù)工具(SSDT)為Analysis Services、Reporting Services 和 Integration Services提供集成環(huán)境并幫助生成解決方案。SSDT 中的數(shù)據(jù)庫(kù)項(xiàng)目使得可以在 Visual Studio 內(nèi)為任何 SQL Server 平臺(tái)(無(wú)論是內(nèi)部還是外部)執(zhí)行其所有數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)工作。 
　　(7) 連接組件。連接組件是客戶(hù)端和服務(wù)器之間通信的組件以及用于 DB-Library、ODBC 和 OLE DB 的網(wǎng)絡(luò)庫(kù)。
1.9  回到工作場(chǎng)景
　　通過(guò)對(duì)1.2～1.8節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，已經(jīng)掌握了數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念和數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)展歷史，了解了需求分析，掌握了概念模型設(shè)計(jì)和邏輯模型設(shè)計(jì)，了解了物理模型設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)、運(yùn)行和數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)，熟悉了SQL Server 2012的組成，此時(shí)足以完成學(xué)生成績(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)。下面回到前面介紹的工作場(chǎng)景中，完成工作任務(wù)。
　　【工作過(guò)程】
　　創(chuàng)建一個(gè)學(xué)生成績(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)，涉及的信息包括校內(nèi)所有的系、班級(jí)、學(xué)生、課程和學(xué)生成績(jī)。
　　本章首先完成學(xué)生成績(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)，具體數(shù)據(jù)庫(kù)的建立在后面章節(jié)中完成。
　　學(xué)生成績(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)的信息內(nèi)容為：每個(gè)系有系編號(hào)、系名稱(chēng)，每個(gè)班級(jí)有班級(jí)編號(hào)、班級(jí)名稱(chēng)、專(zhuān)業(yè)、所屬系，每個(gè)學(xué)生有學(xué)生編號(hào)、姓名、班級(jí)編號(hào)、生日、性別、住址，每門(mén)課程有課程編號(hào)、課程名稱(chēng)、課程類(lèi)別、學(xué)分。每位學(xué)生屬于一個(gè)班級(jí)，每個(gè)班級(jí)屬于一個(gè)系，每個(gè)學(xué)生修多門(mén)課程，每門(mén)課程有多個(gè)學(xué)生選修，并有課程成績(jī)。
　　先畫(huà)出學(xué)生成績(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)的E-R圖，再轉(zhuǎn)換成關(guān)系模型。
　　由題意可知，學(xué)生成績(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)E-R圖中包含4個(gè)實(shí)體集：系、班級(jí)、學(xué)生和課程。各實(shí)體集的屬性設(shè)計(jì)為：系(系編號(hào)，系名稱(chēng))，班級(jí)(班級(jí)編號(hào)，班級(jí)名稱(chēng)，專(zhuān)業(yè)，系編號(hào))，學(xué)生(學(xué)生編號(hào)，姓名，班級(jí)編號(hào)，生日，性別，住址)，課程(課程編號(hào)，課程名稱(chēng)，課程類(lèi)別，學(xué)分)。各實(shí)體集之間的聯(lián)系包括：班級(jí)與系之間的隸屬關(guān)系；學(xué)生與班級(jí)之間的隸屬關(guān)系；學(xué)生選修課程之間的"選修"聯(lián)系，"選修"聯(lián)系應(yīng)有成績(jī)屬性。根據(jù)以上分析得到E-R圖，如圖1.6所示。
　　根據(jù)學(xué)生成績(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)E-R圖，轉(zhuǎn)換得到學(xué)生成績(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)的關(guān)系模式如下。
　　系(系編號(hào)，系名稱(chēng))。
　　班級(jí)(班級(jí)編號(hào)，班級(jí)名稱(chēng)，專(zhuān)業(yè)，系編號(hào))。
　　學(xué)生(學(xué)生編號(hào)，姓名，班級(jí)編號(hào)，生日，性別，住址)。
　　課程(課程編號(hào)，課程名稱(chēng)，課程類(lèi)別，學(xué)分)。
　　成績(jī)(學(xué)生編號(hào)，課程編號(hào)，成績(jī))。


圖1.6  學(xué)生成績(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)E-R圖


1.10  工作實(shí)訓(xùn)營(yíng)
1.10.1  訓(xùn)練實(shí)例
1. 訓(xùn)練內(nèi)容
　　設(shè)計(jì)一個(gè)商品信息管理數(shù)據(jù)庫(kù)，其信息內(nèi)容如下。
　　每個(gè)業(yè)務(wù)員有工號(hào)、姓名，每種商品有商品編號(hào)、商品名稱(chēng)、價(jià)格、庫(kù)存數(shù)量。
　　每個(gè)業(yè)務(wù)員可以銷(xiāo)售多種商品，每種商品可以由多個(gè)業(yè)務(wù)員銷(xiāo)售。銷(xiāo)售記錄有銷(xiāo)售編號(hào)、商品編號(hào)、數(shù)量、銷(xiāo)售日期、工號(hào)。
　　每種商品可以由多個(gè)供應(yīng)商供應(yīng)，每個(gè)供應(yīng)商有供應(yīng)商編號(hào)、供應(yīng)商名稱(chēng)、聯(lián)系電話(huà)。
　　每個(gè)供應(yīng)商可以供應(yīng)多種商品，每個(gè)供應(yīng)記錄有供應(yīng)編號(hào)、商品編號(hào)、數(shù)量、價(jià)格、供應(yīng)日期、供應(yīng)商編號(hào)。
　　先畫(huà)出商品信息管理數(shù)據(jù)庫(kù)的E-R圖，再轉(zhuǎn)換成關(guān)系模型。
2. 訓(xùn)練目的
　　(1) 掌握概念模型設(shè)計(jì)。
　　(2) 掌握邏輯模型設(shè)計(jì)。
3. 訓(xùn)練過(guò)程
　　參照1.9節(jié)中的操作步驟。
4. 技術(shù)要點(diǎn)
　　在畫(huà)E-R圖時(shí)，要注意E-R圖中各實(shí)體間的聯(lián)系及聯(lián)系上的屬性。
1.10.2  工作實(shí)踐常見(jiàn)問(wèn)題解析
　　【常見(jiàn)問(wèn)題】如何把握數(shù)據(jù)庫(kù)中表的規(guī)范化程度？
　　【答】所謂規(guī)范化處理，是指使用正規(guī)的方法將數(shù)據(jù)分為多個(gè)相關(guān)的表。規(guī)范化數(shù)據(jù)庫(kù)中的表列數(shù)少，非規(guī)范化數(shù)據(jù)庫(kù)中的表列數(shù)多。規(guī)范化的表排序時(shí)速度可以大大提高，使表中的索引使用更少的列，可提高數(shù)據(jù)庫(kù)性能。通常，合理的規(guī)范化會(huì)提高性能。但隨著規(guī)范化的不斷提高，查詢(xún)時(shí)常常需要連接查詢(xún)和復(fù)雜的查詢(xún)語(yǔ)句，這會(huì)影響到查詢(xún)的性能和速度。因此，在滿(mǎn)足查詢(xún)性能要求的條件下，盡量提高數(shù)據(jù)庫(kù)的規(guī)范化程度，適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)冗余對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的業(yè)務(wù)處理是必要的，不必簡(jiǎn)單追求高規(guī)范化。
1.11  習(xí)題
一、填空題
　　(1) 數(shù)據(jù)是____________________________________。
　　(2) 數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)____________________________________的數(shù)據(jù)集合。數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)是按照一定的____________________________________組織、描述和存儲(chǔ)的，有較小的____________________________________、較高的__________________________________。
　　(3) 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)是使用和管理數(shù)據(jù)庫(kù)的____________________________________，負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行統(tǒng)一的管理和控制。
　　(4) 數(shù)據(jù)庫(kù)管理員是專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)____________________________________的人。 
　　(5) 數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展大致劃分為以下幾個(gè)階段：________________________________、____________________________和_______________________。
　　(6) 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)通常采用3級(jí)模式結(jié)構(gòu)，即數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)由_________________________、_________________________和_______________________3級(jí)組成。
　　(7) 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)實(shí)施的整個(gè)過(guò)程包括____________________________________、____________________________________、____________________________________、___________________________________、_________________________________5個(gè)階段。
　　(8) 需求分析生成的結(jié)果包括________________________________________________、____________________________________、____________________________________和____________________________________等。
　　(9) 實(shí)體-聯(lián)系模型屬于____________________________________模型。實(shí)體-聯(lián)系模型是用________________________________圖來(lái)描述現(xiàn)實(shí)世界的概念模型。E-R圖的內(nèi)容包括____________________________________。
　　(10) 邏輯模型通常由____________________________________________________、____________________________________和___________________________________組成。
　　(11) 關(guān)系模型的完整性分為3類(lèi)，即____________________________________、____________________________________和____________________________________。
　　(12) 兩個(gè)實(shí)體集之間的聯(lián)系種類(lèi)分為_(kāi)___________________________________、____________________________________和____________________________________。在轉(zhuǎn)換成關(guān)系模式時(shí)，________________________________的聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換成單個(gè)關(guān)系模式，也可以與任意一端的實(shí)體集轉(zhuǎn)換成的關(guān)系模式合并；________________________________的聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換成單個(gè)關(guān)系模式，也可以與多端的實(shí)體集轉(zhuǎn)換成的關(guān)系模式合并；____________________________________的聯(lián)系只能轉(zhuǎn)換成單個(gè)關(guān)系模式。
二、操作題
　　設(shè)計(jì)一個(gè)圖書(shū)管理數(shù)據(jù)庫(kù)，信息內(nèi)容如下。
　　每本圖書(shū)屬于一個(gè)圖書(shū)類(lèi)別，每個(gè)圖書(shū)類(lèi)別有多本圖書(shū)。每本圖書(shū)有圖書(shū)編號(hào)、圖書(shū)名稱(chēng)、類(lèi)別編號(hào)。每個(gè)圖書(shū)類(lèi)別有類(lèi)別編號(hào)、類(lèi)別名稱(chēng)。
　　每個(gè)讀者屬于一個(gè)讀者類(lèi)別，每個(gè)讀者類(lèi)別有多個(gè)讀者。每個(gè)讀者有讀者編號(hào)、讀者姓名、類(lèi)別編號(hào)、生日、性別、住址、郵編、電話(huà)、注冊(cè)日期、當(dāng)前狀態(tài)、備注。每個(gè)讀者類(lèi)別有類(lèi)別編號(hào)、類(lèi)別名稱(chēng)、借書(shū)最大數(shù)量、借書(shū)期限。
　　每個(gè)讀者可以借閱多本圖書(shū)，每本圖書(shū)可以被多次借閱。每次借閱記錄有記錄編號(hào)、讀者編號(hào)、圖書(shū)編號(hào)、借出日期、還入日期、狀態(tài)。
　　先畫(huà)出圖書(shū)管理數(shù)據(jù)庫(kù)的E-R圖，再轉(zhuǎn)換成關(guān)系模型。