計算機(jī)軟件數(shù)據(jù)庫設(shè)計的重要性以及原則研究

錢博韜

（運(yùn)城學(xué)院，山西 運(yùn)城 044000）

1 引言

作為計算機(jī)軟件開發(fā)中的核心工作環(huán)節(jié)，數(shù)據(jù)庫設(shè)計對軟件的運(yùn)行有著最為直接的影響。為避免數(shù)據(jù)冗余現(xiàn)象，提升軟件應(yīng)用效率，設(shè)計師需更加重視數(shù)據(jù)庫設(shè)計的方方面面。為充分滿足用戶需求，遵循一定的設(shè)計原則對于數(shù)據(jù)庫的實(shí)施、運(yùn)行與維護(hù)極其關(guān)鍵，因此探究計算機(jī)軟件數(shù)據(jù)庫設(shè)計的重要性與原則具有一定的實(shí)際意義。

2 計算機(jī)軟件數(shù)據(jù)庫設(shè)計的原理與內(nèi)容

為給用戶和操作系統(tǒng)之間建立良好的應(yīng)用與工作環(huán)境，設(shè)計時在建立軟件數(shù)據(jù)庫時應(yīng)分為分析需求、概念結(jié)構(gòu)設(shè)計、邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計、物理設(shè)計、數(shù)據(jù)庫實(shí)施以及運(yùn)行與維護(hù)這六個階段。①分析需求：明確用戶需求是設(shè)計軟件數(shù)據(jù)庫的首要步驟，這直接決定了數(shù)據(jù)庫設(shè)計的成功與否。對此，設(shè)計人員需投入大量時間來精確分析客戶的需求。②概念結(jié)構(gòu)設(shè)計：歸納并總結(jié)出用戶需求后，設(shè)計師需將其抽象為DBMS概念模型，這一步驟在數(shù)據(jù)庫設(shè)計中也十分關(guān)鍵。③邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計：為便于數(shù)據(jù)庫的優(yōu)化升級，設(shè)計師需基于DBMS支持的數(shù)據(jù)模型替換概念結(jié)構(gòu)。④物理設(shè)計：在此階段，設(shè)計師要為上述邏輯數(shù)據(jù)模型選擇最合適的應(yīng)用物理環(huán)境，即選擇最優(yōu)的存儲結(jié)構(gòu)與存取方式。⑤數(shù)據(jù)庫實(shí)施：依據(jù)DBMS提供的數(shù)據(jù)庫序言以及階段①、②所建立的結(jié)構(gòu)來完成數(shù)據(jù)庫的建設(shè)工作，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行程序調(diào)試與編譯，輸入相關(guān)數(shù)據(jù)后進(jìn)行試運(yùn)行。⑥數(shù)據(jù)庫運(yùn)行與維護(hù)：數(shù)據(jù)庫設(shè)計的完成并不意味著設(shè)計工作的結(jié)束，設(shè)計師仍需關(guān)注系統(tǒng)后期調(diào)整與優(yōu)化工作，并對數(shù)據(jù)庫運(yùn)行過程中有可能會出現(xiàn)的各類問題進(jìn)行實(shí)時監(jiān)察。

3 計算機(jī)軟件數(shù)據(jù)庫設(shè)計的重要性

3.1 有利于資源節(jié)約

不少計算機(jī)軟件設(shè)計時過于重視計算機(jī)軟件的功能模塊，卻沒有綜合、全面地分析數(shù)據(jù)庫設(shè)計，這往往會導(dǎo)致軟件在實(shí)際運(yùn)行過程中頻頻出現(xiàn)性能低下以及各類故障，甚至還會引發(fā)漏電、系統(tǒng)崩潰等一系列安全隱患。因此，對計算機(jī)軟件數(shù)據(jù)庫設(shè)計加以重視不僅可減少軟件后期的維修，達(dá)到節(jié)約人力與物力的目的，同時還有利于軟件功能的高效發(fā)揮。

3.2 有利于軟件運(yùn)行速度的提高

高水平的數(shù)據(jù)庫設(shè)計可滿足不同計算機(jī)軟件系統(tǒng)對于運(yùn)行速度的需求，而且還可充分發(fā)揮并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。計算機(jī)軟件性能提高后，系統(tǒng)發(fā)出的運(yùn)行指令在為用戶提供信息時也將更加快速有效，軟件運(yùn)行速度自然得以提高。此外，具有擴(kuò)展性的數(shù)據(jù)庫設(shè)計可幫助用戶節(jié)約操作軟件的時間[1]。在數(shù)據(jù)庫設(shè)計環(huán)節(jié)，利用其信息存儲功能可通過清楚一些不必要的數(shù)據(jù)庫來提高系統(tǒng)的查詢效率。除上述功能外，軟件設(shè)計師還可依據(jù)軟件功能需求進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)庫設(shè)計，進(jìn)而保障數(shù)據(jù)庫有效發(fā)揮自身在計算機(jī)軟件運(yùn)行中的作用。

3.3 有利于軟件故障的減少

在進(jìn)行數(shù)據(jù)庫設(shè)計時，有些設(shè)計師的設(shè)計步驟過于復(fù)雜，也沒有對軟件本身進(jìn)行有效分析，這必然會導(dǎo)致計算機(jī)軟件無法有效發(fā)揮自身功能。另一方面，有效的設(shè)計日志信息的缺乏還會導(dǎo)致軟件在運(yùn)行過程中出現(xiàn)一系列故障，用戶在修改一些錯誤的操作時必然也會難度較大。因此，加強(qiáng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計可有效減少軟件故障的發(fā)生幾率，推動計算機(jī)軟件功能的實(shí)現(xiàn)。

4 計算機(jī)軟件數(shù)據(jù)庫設(shè)計中存在的問題

4.1 業(yè)務(wù)基本需求無法得到滿足

無法充分滿足業(yè)務(wù)基本需求的數(shù)據(jù)庫設(shè)計不僅會造成數(shù)據(jù)系統(tǒng)的波動，而且還會因無法及時調(diào)整系統(tǒng)而對數(shù)據(jù)資源運(yùn)行與處理帶來較大的制約性。

4.2 數(shù)據(jù)庫性能不高

計算機(jī)軟件數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)對于業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的要求較高，然而目前卻有不少數(shù)據(jù)庫的性能并不高，在設(shè)計環(huán)節(jié)所采用的數(shù)字形式也并不合理，用戶在執(zhí)行查詢等操作時均較為復(fù)雜，數(shù)據(jù)運(yùn)用的兼顧性未得到充分考慮[2]。

4.3 數(shù)據(jù)庫的擴(kuò)展性較差

對于一個完整的計算機(jī)軟件數(shù)據(jù)庫而言，其運(yùn)行與調(diào)整離不開完整的數(shù)據(jù)資源。不完整的數(shù)據(jù)資源不僅會造成數(shù)據(jù)信息不合理，還會導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫更新不暢以及刪除不完善等問題，這些問題的存在將嚴(yán)重制約信息資源的展示與分析。

4.4 數(shù)據(jù)資源冗余

數(shù)據(jù)資源冗余問題在計算機(jī)軟件數(shù)據(jù)庫設(shè)計中較為常見，系統(tǒng)查詢速度將會由于大量數(shù)據(jù)資源庫的占用而大大放慢。而統(tǒng)計工作的限制性又會對表系統(tǒng)設(shè)計帶來一定的影響，如關(guān)聯(lián)字段無法實(shí)現(xiàn)與統(tǒng)計字段的合理結(jié)合等。如此一來，數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)統(tǒng)計步驟將煩瑣很多，統(tǒng)計項(xiàng)目也無法良好開展。

4.5 表與表之間的耦合過密

表與表之間的耦合過密是制約計算機(jī)數(shù)據(jù)庫設(shè)計以及資源統(tǒng)計與分析的主要原因，一旦某個表發(fā)生變化，必然也會對其他表帶來重大變化。

5 計算機(jī)軟件數(shù)據(jù)庫設(shè)計的原則

5.1 制定詳細(xì)的設(shè)計計劃

通常而言，數(shù)據(jù)庫設(shè)計時間會占據(jù)軟件開發(fā)周期的50%以上，因此設(shè)計師在設(shè)計數(shù)據(jù)庫時首先應(yīng)制定好周密的數(shù)據(jù)庫設(shè)計計劃，確保數(shù)據(jù)庫設(shè)計能夠有效滿足用戶的業(yè)務(wù)需求。首先，設(shè)計師應(yīng)通過詳細(xì)的調(diào)查對用戶的使用需求進(jìn)行充分了解，并與用戶進(jìn)行必要的溝通，根據(jù)用戶的想法進(jìn)行調(diào)整與優(yōu)化，保證數(shù)據(jù)庫設(shè)計與用戶的需求相符合。

5.2 全面兼顧各類設(shè)計需求

計算機(jī)軟件數(shù)據(jù)庫設(shè)計內(nèi)容并不僅僅是簡單的頁面示范設(shè)計，同時還需對頁面中的字段、模塊等進(jìn)行設(shè)計。對此，設(shè)計師需兼顧不同元素表面之間的聯(lián)系和各個數(shù)據(jù)之間的相互轉(zhuǎn)換與合作關(guān)系。

5.3 科學(xué)合理的設(shè)計技術(shù)

①明確用戶需求：作為計算機(jī)軟件開發(fā)的重要基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)庫設(shè)計直接體現(xiàn)了用戶的需求，因此設(shè)計師在設(shè)計數(shù)據(jù)庫時一定要與用戶密切溝通，緊密結(jié)合用戶需求。明確用戶開發(fā)需求后，設(shè)計師還需將具體的業(yè)務(wù)體現(xiàn)出其關(guān)聯(lián)與流程。為便于后期業(yè)務(wù)拓展，設(shè)計環(huán)節(jié)應(yīng)充分考慮到拓展性，適當(dāng)預(yù)留變通字段。②重視數(shù)據(jù)維護(hù)：過大的設(shè)計面積與過于復(fù)雜的數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)庫設(shè)計中常見問題，因此設(shè)計師應(yīng)對數(shù)據(jù)維護(hù)工作加以重視。為提升數(shù)據(jù)庫的設(shè)計效率，設(shè)計師還應(yīng)關(guān)注數(shù)據(jù)與實(shí)體之間的聯(lián)系，以分散與之相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，促進(jìn)設(shè)計效率的提升。③增加命名規(guī)范性：數(shù)據(jù)庫程序與文件的命名非常重要，既要避免名稱重復(fù)，還要保證數(shù)據(jù)處于平衡狀態(tài)。即每個數(shù)據(jù)的關(guān)鍵詞都應(yīng)處于相對應(yīng)的關(guān)系。對此，設(shè)計師在命名時應(yīng)明了數(shù)據(jù)庫程序與文件之間的關(guān)系，靈活運(yùn)用大小寫字母來對其進(jìn)行命名，降低用戶查找信息與資源時的復(fù)雜度與困難度。④充分考慮數(shù)據(jù)庫優(yōu)化與效率的問題：考慮到數(shù)據(jù)庫的優(yōu)化與效率，設(shè)計師需針對不同表的存儲數(shù)據(jù)采用不同的設(shè)計方式，如采用粗粒度的方式設(shè)計數(shù)據(jù)量較大的表。為使表查詢功能更加簡便快捷，可建立有效的索引。在設(shè)計中還應(yīng)使用最少的表和最弱的關(guān)系來實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的存儲。⑤不斷調(diào)整數(shù)據(jù)之間的關(guān)系：針對數(shù)據(jù)之間的關(guān)系進(jìn)行不斷調(diào)整與精簡可有效減少設(shè)計與數(shù)據(jù)之間的連接，進(jìn)而可為數(shù)據(jù)之間平衡狀態(tài)的維持以及數(shù)據(jù)讀取效率的提升提供保障。⑥合理使用索引：數(shù)據(jù)庫索引通常分為有簇索引和非簇索引這兩種均可提升數(shù)據(jù)查找效率的方式。盡管數(shù)據(jù)索引效率得到提升了，但索引的應(yīng)用往往又會帶來插入、更新等性能減弱的問題。數(shù)據(jù)庫性能衰弱現(xiàn)象往往會在填充較大因子數(shù)據(jù)時表現(xiàn)較為突出，因此在對索引較大的表執(zhí)行插入、更新等操作時應(yīng)盡量填寫較小因子，以為數(shù)據(jù)頁留存空間。

6 結(jié)語

綜上所述，數(shù)據(jù)庫設(shè)計在計算機(jī)軟件開展中所占時間較長，且發(fā)揮有十分重要的作用。對此，設(shè)計人員在進(jìn)行設(shè)計前一定要制定好周密的設(shè)計計劃，與用戶進(jìn)行積極有效的溝通交流，確保數(shù)據(jù)庫設(shè)計與用戶需求相符合。數(shù)據(jù)庫設(shè)計與計算機(jī)軟件的運(yùn)行密切相關(guān)，設(shè)計人員需全面掌握數(shù)據(jù)庫設(shè)計的知識，不斷實(shí)踐促進(jìn)自身專業(yè)能力的提升。