1. 概述
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1.1 数据的组织模式
已经的软件工程书中将软件等价于代码加上数据。由此可见代码和数据是形成软件的因素。我想用“静若处子，动若脱兔”来形容数据和代码会比拟形象：数据是记录对象某时刻点的动态快照，例如一张表单；而实现业务的代码便是看不见的一只手，操作并扭转着数据。
数据按存储模式可分为：文件型，如 XML、JSON、Cookie 等；数据库型，如 SQL Server、Oracle、Sqlite 等；内存型，如 Session 会话。
按组织模式可分为：层次模型，采纳树形构造示意数据与数据间的分割，一个节点代表一条记录，根节点以外的其余节点有且仅有一个双亲节点；网状模型，采纳网状结构示意数据与数据间的分割，容许一个以上的节点无双亲，一个节点能够有多个双亲；关系模型，用表构造表白实体集以及实体集之间的分割。关系模型与前两者最大的差异是用主码代替指针导航数据。
不难看出无论数据如何组织，不同的数据模型都关注两点：数据以及数据间的分割。
1.2 剖析案例
为无效爱护耕地，成都市国土资源局决定建设成都市耕地爱护根底数据库，建设农户、耕地档案以增强耕地与补贴基金发放治理。
需治理数据有农业家庭户、家庭户成员、耕地三类信息。农业家庭户信息蕴含户号、户类型、户主姓名、户主身份证号、户所属行政区划（即权属代码）。家庭户成员信息包含姓名、身份证号、性别、出生日期、年龄、是否为土地义务人。耕地信息包含地块编号（权属代码加 4 位自编码组成）、耕地类型、图幅编号、图斑编号、合同面积、实测面积、直补面积、注销年份。
每户家庭蕴含一位或多位家庭成员，某位家庭成员仅属于一户家庭。每户家庭领有一块或多块耕地，某块耕地属于一户或多户家庭。
2 数据库设计
2.1 设计内容
数据库设计属于零碎总体设计和具体设计中的一项。
联合需要调研中用户提出的数据需要加以分析，在总体设计阶段的外围是造成概念模型，次要包含：现有数据梳理与剖析、数据库逻辑构造、命名规定、E- R 图。在具体设计阶段是对总体设计的具体细化，次要包含：数据库物理构造与存储计划、表形容和表的属性清单等。
2.2 步骤
在 PowerDesigner 中提供了多条设计路线、模型的互相转换（如图 2‑1 所示）供设计人员自由发挥。常见的流程大略有如下两种：
图 2‑1 CDM、PDM、OOM 的关系
l 设计 CDM，再转换为 PDM，最终生成 OOM。
l 设计 CDM，转换为 PDM、OOM，再别离细化。
本文采纳第一种流程进行数据库设计实际。
3 概念数据模型设计
3.1 找到实体
首先将用户需要中形容的业务畛域内的名词找进去，如果零碎中须要存储它们的信息或状态，可能就是咱们要找的业务实体对象。
依据 1.2 节形容，大抵能确定零碎至多有农业家庭户、家庭户成员、耕地三个实体。
表 3‑1 零碎蕴含的实体
| 实体名 | 含意 |
|---|---|
| 农业家庭户（Family） | 寄存农业家庭户信息 用于以户为单位查问户成员和耕地 |
| 家庭户成员（Members） | 寄存家庭户成员信息 |
| 耕地（Land） | 寄存耕地地块信息 |
3.2 理清分割
找到实体后，依据需要形容和业务了解，将实体之间的分割用菱形示意，菱形框内写明分割名，并用无向边将无关实体连接起来，同时在无向边旁标上分割的类型“一对一（1，1）、一对多（1，n）、多对多（m，n）”。
图 3‑1 实体间分割
3.3 造成 E - R 图
绘出了实体和分割就搭好了 E - R 图的骨架，上面将零碎中关注实体的属性追加到各实体上。因为 E - R 图是概念设计阶段的产物，所以咱们无需过多关注数据库和编程实现的细节因素，免得失落了重点。
例如属性中是否须要实体序号（即 Id），复合属性（如地块编号）的拆分，派生属性的解决（如出生日期和性别可由身份证号得出，年龄可由出生日期得出），听从范式等等都能够放在具体设计阶段。
概念设计阶段要做的就是找到零碎次要外围实体及其互相分割，并原原本本的将实体在零碎中须要用到的属性标示进去。
图 3‑2 耕地爱护零碎 E - R 图
3.4E- R 图转换为 CDM
概念设计阶段，E- R 图更多的作为一张重要的“草图”。概念设计中须要 E - R 图，但常采纳概念数据模型来代替。我想可能是因为后者齐全继承了 E - R 图所有的因素和精华，而且能更简洁的形容属性、在具体设计和数据库生成中沿用上阶段成绩。
综上所述，概念设计时可采纳 E - R 图的思维形式间接绘制概念数据模型。E- R 图和 CDM 无关概念对应关系如下：
表 3‑2 E- R 图和 CDM 无关概念对应关系
| E-R 图 | 概念数据模型（CDM） |
|---|---|
| 实体 | 实体（Entity） |
| 分割 | 分割（Relationship） |
| 属性 | 属性（Attributes） |
| — | 关联（Association） |
| 特殊化 | 继承（Inheriance） |
| — | 依赖（Link/Extended Dependency） |
设计 CDM 时，须要留神它与 E - R 图在细节上的一些不同。其一，属性都有数据类型、长度、是否非空（Mandatory）设置；其二，实体最好都有主键（Primary Indentifier），否则转换为 PDM 时无奈主动创立参照关系（外键）；其三，“一对多”分割中可能存在的依赖分割（标定分割）。
为属性设置了数据类型，将能惟一标示实体的属性设为主键，最终造成 CDM 如下。户号、地块编号别离作为农业家庭户、耕地实体的主键。虽身份证号码可惟一辨识家庭成员，但思考可能存在录入谬误需更改，便独自创立了自增编号作为主键。
图 3‑3 耕地爱护零碎 CDM
4 物理数据模型转换
4.1CDM 生成 PDM
入选定了数据库时，可将已有 CDM 转换为与数据库对应的 PDM，继而还可由 PDM 生成 SQL 脚本来建设数据库存储构造。
在具体设计阶段，需联合零碎性能实现形式来思考数据存储，数据库设计的重心转向数据模型的物理实现。如辅助撑持表的建设、派生属性的解决、索引的建设等等。
关上 CDM 模型，抉择 ToolsàGenerate Physical Data Model 命令，抉择指标 DBMS 点击确定即可生成 PDM。转换中其对应关系如下：
表 4‑1 CDM 与 PDM 中对象对应关系
| CDM 中对象 | PDM 中对象 |
|---|---|
| 实体（Entity） | 表（Table） |
| 分割（Relationship） | 参照关系、外键（Reference） |
| 属性（Attributes） | 列（Column） |
| 主标示符（Primary Identifier） | 主键（Primary Key） |
生成 PDM 如下图，因为农业家庭户与耕地是“多对多”关系，所以零碎主动生成一张新表来记录该关系。而农业家庭户与家庭成员是“一对多”关系，零碎主动在家庭成员表中追加户号外键。
图 4‑1 耕地爱护零碎 PDM(1)
4.2 具体问题具体分析
1) 冗余字段的取舍
农业家庭户表的字段设置尽管合乎零碎出现数据的须要，但如果户主产生变更，咱们须要变更家庭成员表中新户主为土地义务人，同时批改农业家庭户表的户主信息。如果农业家庭户表中去掉户主姓名、身份证号字段，则按户查问时需通过户号关联家庭成员表，且是土地义务人的记录中提取户主姓名、身份证号。
思考零碎查问操作为主，编辑户主信息操作频率很低，农业家庭户表保留了户主姓名、身份证号字段。
2) 派生属性（传递依赖）的解决
在家庭成员表中，性别、出生日期字段依赖身份证号码字段，年龄字段局部依赖于出生日期字段。是否去掉性别、出生日期、年龄字段，在零碎代码实现中提供算法实时提取性别、出生日期和年龄？
稍作剖析可知：性别和出生日期是不随工夫扭转的，在录入时就从身份证号码中提取进去，既是身份证号码格局查看的必然须要，也进步了零碎读取记录时的效率。年龄是今时与出生日期间的差值，随工夫而不同，显示时实时计算最正当，所以删除年龄字段。
3) 复合属性的解决
在耕地表中，主键地块编号由权属编码和 4 位自编码组成。权属编码即行政区划代码，由区县、乡镇、村居委会、组形成 18 位代码。各组内从 0001 开始编 4 位程序码，两者组合保障了地块号惟一。
零碎中需实现按权属编码的分类汇总，如按组、按村居委会等等。通过地块编号字段的字符串前缀匹配运行即可实现（如 LIKE‘510108%’），即不再独自增加权属编码字段。
4) 辅助撑持表的建设
从前文中能够看出耕地、农业家庭户均按权属编码分层治理，但现数据库设计中却未思考权属编码的寄存。在零碎中它常以树状构造出现、递归形式读取记录，所以在权属代码表中需设立父节点序号等字段。
除此之外，户类型、耕地类型、性别字段值为了物理存储不便，均采纳一位数字示意。但在零碎中出现时须要翻译成对应的中文含意，如男女、家庭户、集体户等。因为性别、户类型枚举项固定不变，能够思考硬编码到代码中作为枚举类型（Enum Type）；耕地类型枚举项可能存在变动，能够数据库中建表或在 XML 文件中治理。
5) 其余
如果某家庭户所领有地块缩小，则需在户与耕地关系表中删除对应记录。为了保障操作可逆，零碎经常设立 Status 字段作为逻辑删除标示。
图 4‑2 耕地爱护零碎 PDM(2)
4.3 生成 SQL 建库脚本
关上 PDM 模型，抉择 DatabaseàGenerate Database 命令，可生成 SQL 脚本或间接连贯 DBMS 建库。
5 面向对象模型生成
面向对象模型（OOM）是与编程语言密切相关的 UML 形容模型。它可由 CDM、PDM 生成类图，再由 OOM 生成目标语言代码。
该局部内容不在数据库设计探讨领域，在此不再赘述。
6 小结
6.1CDM、PDM、类图无关概念对应关系
表 6‑1 CDM、PDM、类图无关概念对应关系
| CDM 中对象 | PDM 中对象 | 类图中对象 |
|---|---|---|
| 实体（Entity） | 表（Table） | 类 |
| 分割（Relationship） | 外键（Reference） | 类类型字段（变量） |
| 属性（Attributes） | 列（Column） | 字段（变量） |
| 主标示符（Primary Identifier） | 主键（Primary Key） | 字段（变量） |
| 关联（Association） | 外键、关联表 | 类类型字段（变量） |
| 继承（Inheriance） | — | 继承 |
办法、接口、多态形容了对象的行为，是零碎运行的规定；属性形容了对象某时点的状态，是动态的快照。因为内存无限、零碎也不可能永不进行，所以将对象的状态值放在数据库中存储，零碎运行须要时再映射还原成对象。
6.2 生成数据库设计文档
PowerDesigner 提供了依据 CDM、PDM 等模型生成数据库设计文档的性能，缩小了文档编写的工作量，生成文档内容次要包含模型图、所有列表项等等。抉择 ReportàGenerate Report 命令，可通过向导或已有模板生成文档。
6.3 听从范式
数据库设计是否须要严格听从范式，须要达到第几范式？这个问题始终困扰着我。最终我失去的答案是适合就好，集体认为第三范式能够作为数据库设计的个别参照规范。
7 参考文献
看了这么多，劳动一会吧。我这里整顿了 sql 的几版 zl,come on!!!
[1] 陈平、褚华，软件设计师教程，第 2 版，清华大学出版社
[2] 赵韶平、徐茂生等，PowerDesigner 系统分析与建模，第 2 版，清华大学出版社
[3] 图中年龄属性用虚线边框，只为突出它是非必须的属性。后文详论。
[4] 非凡的实体，标示零碎某事件引起的实体间分割。如家访对于老师和学生、租借对于顾客、商店和影片。
[5] 对象变量，如 object、用户自定义 class。两个类的分割在 Hibernate 中由对应的 hbm.xml 定义。
[6] 蕴含值类型（int、float、char、enum、struct 等）、援用类型（string）。