菜鸟也能飞：SQL数据库实战专业教程(二)

四、需求分析→数据库设计

  

   从这开始，就真正进入项目实战啦。先说点体会，我刚开始接触编程的时候，都是编写一些小东西，往往都是半天或者一天什么的就编完了，那时候根本没想过做程序之前还要有需求分析。经过快两年的学习，接触的都是比较大的系统，才明白没有需求分析的程序都太业余了，没有任何技术含量。对于一个系统来说，如果需求分析不到位，那么将有灾难性的后果，从这节的小标题就能看出，需求是数据库设计的基石，需求定了，数据库基本上就定了，数据库定了，程序的基本功能也就定了。我们以一个简单的学生管理系统为例子，来分析一下需求。分析需求地球人一般都是用UML图，啥是UML图呢，就是一种把程序用图形表示的标准，它可以表示需求、程序流程、程序模块、程序功能等等，可以说，UML图画完了，程序基本上就出来了，目前比较好的画UML的工具是Rational rose，不多说啦，剩下的就交给google了。本系统的需求非常简单，就是老师可以添加、删除、修改学生记录，学生的记录包括：学号、年级、班级、姓名、性别、年龄、备注(这些就是字段)。根据这些叙述，我们可以画出UML用例图(用例图就是用来分析需求的):

 

 

   根据需求分析我们就可以设计数据库了，非常“简单”嘛，需要一个表就行了，把它命名为student表，里边添加刚刚提的那些字段就可以了。注意，数据库中的一切，包括：数据库名、表名、字段名、存储过程等等，都要用英文，不可以出现中文，因为咱是专业菜鸟，不走业余路。接着往下看，教你如何创建数据库。  

   作为专业教程，俺不会教你用鼠标建立数据库，咱们要用T-SQL语句建立数据库，也就是写数据库脚本。这样建立数据库，相当于留了个备份，无论到哪，只要有SQL环境，直接执行一下脚本数据就建好了，非常方便快捷，就算是第一次写脚本，也比用鼠标建立数据库快。在大型系统开发时，脚本还可以作为数据库维护的依据，非常有用。那么怎样写呢，打开SQL server 2005 Management Studio，输入帐号密码登录平台，然后点一下左上角的"新建查询"就可以打开查询分析器了，我们可以在这输入任何SQL语句。

   第一步先创建数据库，我先把创建数据库的标准格式给大家：

   create database studentManager
   On primary
   (
   name=student_data,
   filename='E:\SQL Server2008 SQLFULL_CHS\Microsoft SQL Server\MSSQL10.MSSQLSERVER\MSSQL\DATA\student_data.mdf',
   size=3,
   maxsize=unlimited,
   filegrowth=1
   )
   Log on
   (name=student_log,
   filename='E:\SQL Server2008 SQLFULL_CHS\Microsoft SQL Server\MSSQL10.MSSQLSERVER\MSSQL\DATA\student_log.ldf',
   size=1,
   maxsize=20,

   相信看着这个很多人都蒙了，简单说一下，其实这么多代码，也就第一句最重要，意思是创建一个名字叫studentManager的数据库。On primary下边的是对数据库的一些初始设置，比如：路径、初始大小、增量等等。Log on下边的是对数据库日志的设置，也是那么几项。很明确的告诉大家，除非是特殊需求，否则我们没必要管那么多，默认的就够咱们用了，创建数据库就一句话：create database studentManager，输入完后点一下工具栏上的“执行”，就搞定啦。数据库建完了，就该在数据库里建表了，还是先给出代码：

   --指定数据库
   use t_studentManager; 

   --创建t_student表
   create table t_student
   (
   number varchar(20) PRIMARY KEY, --PRIMARY KEY 是主键约束
   grade varchar(10) NOT NULL, --NOT NULL是非空约束
   class varchar(10) NOT NULL,
   [name] varchar(20) NOT NULL, --name属于sql保留字，所以用方括号括起来
   sex varchar(1) NOT NULL CHECK(sex in ('男','女')), --CHECK约束，意思是性别字段只能是男或女。
   age int NOT NULL,
   remark varchar(100),
   addTime datetime DEFAULT(getdate())--默认值约束，getdate()获取服务器时间
   ); 

   给大家解释一下，刚刚我们创建完数据库，在这要引用一下，也就是use，这样才可以在指定数据库中建表。

  create table当然就是建表的意思了，在表名前最好加一个"t_"，表示是表(table)，这样容易区分，而且专业。括号里的就是这个表中的字段，格式是：字段名类型 约束，注意每个字段写完后边都要加逗号(最后一个就不用加啦)，表示分隔。举这个例子，约束用的还是比较全的，重点说说约束。约束可是数据库中相当重要的东西，它保证了数据库的安全和稳定，同时也保证了数据完整性。约束主要有6种，分别是：NOT NULL约束(非空约束)、PRIMARY KEY约束(主键约束)、FOREIGN KEY约束(外键约束)、UNIQUE约束(唯一约束)、CHECK约束(检查约束)、DEFAULT约束(默认值约束)。这些约束可以用在任何字段的后边，一个字段也可以有多个约束，用空格分隔即可，比如上边的sex字段，就同时使用了非空约束和检查约束。当然，有些约束只能用一次，比如主键约束。我只是提了一下这些常用约束，大家了解我的目的就达到了，以后具体用到，再去google，就怕你不知道有这些约束。在查询分析器中执行这段代码，表就建立好了，提示一下：SQL查询分析器可以选中执行，也就是你选中那些代码就执行那些代码，建表的时候注意不要再次执行建数据库的语句哦。

   五、优化数据库。

   数据库设计是程序的根基，也是一门艺术。上一节我们设计的数据库，太随意了，什么都没有考虑，作为专业菜鸟，这样是不行的。

   优化数据库，先要了解数据库设计三范式，简单说下：

   1.第一范式：是指数据库表的每一列都是不可分割的基本数据项，同一列中不能有多个值，即实体中的某个属性不能有多个值或者不能有重复的属性。

   2.第二范式：第二范式需要确保数据库表中的每一列都和主键相关，而不能只与主键的某一部分相关（主要针对联合主键而言）。

   3.第三范式：第三范式需要确保数据表中的每一列数据都和主键直接相关，而不能间接相关。

   这三个范式大致的意思就是：数据库中表的职责要单一，依赖关系明确，尽量减少数据库数据冗余。从网上查，可以查到很多个人理解，我在这也不理解了，核心思想就是我刚刚说的。我首先声明，三范式只是一个整体的指导思想，并不可能完全遵从，有时候数据冗余未必是坏事，要考虑实际情况。

   很明显，刚刚我们设计的数据库不符合三范式的要求。在此表中学生应该依赖的是学号，而我们冒昧的把班级、年级也放在了这里，学生当然也应该依赖于班级、年级。这样一来，表就乱了，造成的直接后果就是数据不完整，比如我们由于失误，插入了一个年级是100的学生，而根本就没有100这个班级。这样还有个比较大的问题就是数据冗余，因为我们每插入一个学生，不得不记录一次班级、年级，造成大量无用数据。所以我们要改，要把一个表拆成三个，分别是：年级表、班级表、学生表。这样一来，数据库就显得漂亮多了。刚刚是一个表，我们还应付得过来，现在三个表，记不住了怎么办？别急，刚刚提到了UML图，它可以用来设计数据库。在程序设计过程中，数据库中的每一个表，都会在程序中映射成一个类，而表中的每一个字段，都是类中的一个属性，它们的类型是一致的，我们管他叫做实体类(可以提前google一下三层架构哦)，这时我们可以借助于UML中的类图画出数据库的结构。如下图：

 

 

   通过UML类图，清晰的描述了表之间的关系。所以，在大型项目开发中，必须借助工具设计数据库，展示数据库的结构和关系，这样我们才能优化、改进数据库，数据库不是一下就能设计成功的，往往要根据需求的理解而发生变动。很多童鞋可能会问为什么用实体类，我只说一句话：用实体类便于在程序中对数据库进行操作，实体类是对数据的打包，便于数据传递。剩下的就要去google啦~不多说。这下我们的数据库设计算是完工了，删掉原来的数据库，对照这UML实体类图写优化后的数据库脚本，代码如下：

   --创建数据库
   create database studentManager;

   --指定数据库
   use t_studentManager; 

   --创建年级表
   create table t_grade
   (
   id bigint IDENTITY(1,1) PRIMARY KEY,
   [name] varchar(10) NOT NULL
   );

   --创建班级表
   create table t_class
   (
   id bigint IDENTITY(1,1) PRIMARY KEY,
   gradeID bigint NOT NULL,
   [name] varchar(10) NOT NULL,
   CONSTRAINT FK_class_gradeID FOREIGN KEY(gradeID) REFERENCES t_grade(id) --外键约束
   );

   --创建t_student表
   create table t_student
   (
   number varchar(20) PRIMARY KEY, --PRIMARY KEY 是主键约束
   classID bigint NOT NULL,
   [name] varchar(20) NOT NULL, --name属于sql保留字，所以用方括号括起来
   sex varchar(1) NOT NULL CHECK(sex in ('男','女')), --CHECK约束，意思是性别字段只能是男或女。
   age int NOT NULL,
   remark varchar(100),
   addTime datetime DEFAULT(getdate()),--默认值约束，getdate()获取服务器时间
   CONSTRAINT FK_student_classID FOREIGN KEY(classID) REFERENCES t_class(id) --外键约束
   ); 

   在讲代码之前，必须先说什么是外键约束，外键约束就是：A表的某个字段用到了B表的主键字段，那么A表中的这个字段就叫外键，A、B两个表间的约束关系就叫外键约束。A表的外键字段必须依赖于B表的主键字段，如果向A表外键字段中添加一个B表主键字段中不存在的数据，那么将失败。外键约束保证了数据的完整性和合理性。

   这段代码，我还是要重点说说约束，与上一次创建表不同的是，不仅仅是表多了，而且最后多了外键约束，CONSTRAINT是创建一个约束，后边接约束名；FOREIGN KEY代表该约束是外键约束，括号里写字段名，代表这个字段是外键；REFERENCES是参考的意思，也就是参考哪个表里的哪个字段，也就是主键在哪，后边接"表名(字段名)"。其实我是故意把它写在最后的边的，外键约束也是约束，完全可以放在字段定义的最后边，也就是NOT NULL那个位置上，我这样写是想告诉大家还有另一种写法，所有的约束都可以类似这样写，就是换个位置，我现在提出来避免大家以后见到发蒙。需要注意的是，创建表的括号里，无论是写约束还是写字段，都要用逗号分隔，千万别忘了。