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一、樹型關(guān)系的數(shù)據(jù)表

不少程序員在進(jìn)行數(shù)據(jù)庫設(shè)計的時候都遇到過樹型關(guān)系的數(shù)據(jù)，例如常見的類別表，即一個大類，下面有若干個子類，某些子類又有子類這樣的情況。當(dāng)類別不確定，用戶希望可以在任意類別下添加新的子類，或者刪除某個類別和其下的所有子類，而且預(yù)計以后其數(shù)量會逐步增長，此時我們就會考慮用一個數(shù)據(jù)表來保存這些數(shù)據(jù)。按照教科書上的教導(dǎo)，第二類程序員大概會設(shè)計出類似這樣的數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)：

類別表_1(Type_table_1)

這樣的設(shè)計短小精悍，完全滿足3NF，而且可以滿足用戶的所有要求。是不是這樣就行呢？答案是NO！Why？

我們來估計一下用戶希望如何羅列出這個表的數(shù)據(jù)的。對用戶而言，他當(dāng)然期望按他所設(shè)定的層次關(guān)系一次羅列出所有的類別，例如這樣：
總類別
　　類別1
　　　　類別1.1
　　　　　　類別1.1.1
　　　　類別1.2
　　類別2
　　　　類別2.1
　　類別3
　　　　類別3.1
　　　　類別3.2
　　……

看看為了實(shí)現(xiàn)這樣的列表顯示(樹的先序遍歷)，要對上面的表進(jìn)行多少次檢索？注意，盡管類別1.1.1可能是在類別3.2之后添加的記錄，答案仍然是N次。這樣的效率對于少量的數(shù)據(jù)沒什么影響，但是日后類型擴(kuò)充到數(shù)十條甚至上百條記錄后，單單列一次類型就要檢索數(shù)十次該表，整個程序的運(yùn)行效率就不敢恭維了。或許第二類程序員會說，那我再建一個臨時數(shù)組或臨時表，專門保存類型表的先序遍歷結(jié)果，這樣只在第一次運(yùn)行時檢索數(shù)十次，再次羅列所有的類型關(guān)系時就直接讀那個臨時數(shù)組或臨時表就行了。其實(shí)，用不著再去分配一塊新的內(nèi)存來保存這些數(shù)據(jù)，只要對數(shù)據(jù)表進(jìn)行一定的擴(kuò)充，再對添加類型的數(shù)量進(jìn)行一下約束就行了，要完成上面的列表只需一次檢索就行了。下面是擴(kuò)充后的數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)：

類別表_2(Type_table_2)

按照這樣的表結(jié)構(gòu)，我們來看看上面例子記錄在表中的數(shù)據(jù)是怎樣的：

type_id type_name type_father type_layer
1 總類別 0 000000
2 類別1 1 010000
3 類別1.1 2 010100
4 類別1.2 2 010200
5 類別2 1 020000
6 類別2.1 5 020100
7 類別3 1 030000
8 類別3.1 7 030100
9 類別3.2 7 030200
10 類別1.1.1 3 010101
……

現(xiàn)在按type_layer的大小來檢索一下：select * from Type_table_2 ORDER BY type_layer

列出記錄集如下：

type_id type_name type_father type_layer
1 總類別 0 000000
2 類別1 1 010000
3 類別1.1 2 010100
10 類別1.1.1 3 010101
4 類別1.2 2 010200
5 類別2 1 020000
6 類別2.1 5 020100
7 類別3 1 030000
8 類別3.1 7 030100
9 類別3.2 7 030200
……

現(xiàn)在列出的記錄順序正好是先序遍歷的結(jié)果。在控制顯示類別的層次時，只要對type_layer字段中的數(shù)值進(jìn)行判斷，每2位一組，如大于0則向右移2個空格。當(dāng)然，我這個例子中設(shè)定的限制條件是最多3層，每層最多可設(shè)99個子類別，只要按用戶的需求情況修改一下type_layer的長度和位數(shù)，即可更改限制層數(shù)和子類別數(shù)。其實(shí)，上面的設(shè)計不單單只在類別表中用到，網(wǎng)上某些可按樹型列表顯示的論壇程序大多采用類似的設(shè)計。

或許有人認(rèn)為，Type_table_2中的type_father字段是冗余數(shù)據(jù)，可以除去。如果這樣，在插入、刪除某個類別的時候，就得對type_layer 的內(nèi)容進(jìn)行比較繁瑣的判定，所以我并沒有消去type_father字段，這也正符合數(shù)據(jù)庫設(shè)計中適當(dāng)保留冗余數(shù)據(jù)的來降低程序復(fù)雜度的原則，后面我會舉一個故意增加數(shù)據(jù)冗余的案例。

二、商品信息表的設(shè)計

假設(shè)你是一家百貨公司電腦部的開發(fā)人員，某天老板要求你為公司開發(fā)一套網(wǎng)上電子商務(wù)平臺，該百貨公司有數(shù)千種商品出售，不過目前僅打算先在網(wǎng)上銷售數(shù)十種方便運(yùn)輸?shù)纳唐罚?dāng)然，以后可能會陸續(xù)在該電子商務(wù)平臺上增加新的商品出售。現(xiàn)在開始進(jìn)行該平臺數(shù)據(jù)庫的商品信息表的設(shè)計。每種出售的商品都會有相同的屬性，如商品編號，商品名稱，商品所屬類別，相關(guān)信息，供貨廠商，內(nèi)含件數(shù)，庫存，進(jìn)貨價，銷售價，優(yōu)惠價。你很快就設(shè)計出4個表：商品類型表(Wares_type)，供貨廠商表(Wares_provider)，商品信息表(Wares_info)：

商品類型表(Wares_type)

供貨廠商表(Wares_provider)

商品信息表(Wares_info)

你拿著這3個表給老板檢查，老板希望能夠再添加一個商品圖片的字段，不過只有一部分商品有圖片。OK，你在商品信息表(Wares_info)中增加了一個haspic的BOOL型字段，然后再建了一個新表——商品圖片表(Wares_pic)：

商品圖片表(Wares_pic)

程序開發(fā)完成后，完全滿足老板目前的要求，于是正式啟用。一段時間后，老板打算在這套平臺上推出新的商品銷售，其中，某類商品全部都需添加“長度”的屬性。第一輪折騰來了……當(dāng)然，你按照添加商品圖片表的老方法，在商品信息表(Wares_info)中增加了一個haslength的BOOL型字段，又建了一個新表——商品長度表(Wares_length)：

商品長度表(Wares_length)

剛剛改完沒多久，老板又打算上一批新的商品，這次某類商品全部需要添加“寬度”的屬性。你咬了咬牙，又照方抓藥，添加了商品寬度表(Wares_width)。又過了一段時間，老板新上的商品中有一些需要添加“高度”的屬性，你是不是開始覺得你所設(shè)計的數(shù)據(jù)庫按照這種方式增長下去，很快就能變成一個迷宮呢？那么，有沒有什么辦法遏制這種不可預(yù)見性，但卻類似重復(fù)的數(shù)據(jù)庫膨脹呢？我在閱讀《敏捷軟件開發(fā)：原則、模式與實(shí)踐》中發(fā)現(xiàn)作者舉過類似的例子：7.3　“Copy”程序。其中，我非常贊同敏捷軟件開發(fā)這個觀點(diǎn)：在最初幾乎不進(jìn)行預(yù)先設(shè)計，但是一旦需求發(fā)生變化，此時作為一名追求卓越的程序員，應(yīng)該從頭審查整個架構(gòu)設(shè)計，在此次修改中設(shè)計出能夠滿足日后類似修改的系統(tǒng)架構(gòu)。下面是我在需要添加“長度”的屬性時所提供的修改方案：

去掉商品信息表(Wares_info)中的haspic字段，添加商品額外屬性表(Wares_ex_property)和商品額外信息表(Wares_ex_info)2個表來完成添加新屬性的功能。

商品額外屬性表(Wares_ex_property)

商品額外信息表(Wares_ex_info)

在商品額外屬性表(Wares_ex_property)中添加2條記錄：
ex_pid p_name
1 商品圖片
2 商品長度

再在整個電子商務(wù)平臺的后臺管理功能中追加一項(xiàng)商品額外屬性管理的功能，以后添加新的商品時出現(xiàn)新的屬性，只需利用該功能往商品額外屬性表(Wares_ex_property)中添加一條記錄即可。不要害怕變化，被第一顆子彈擊中并不是壞事，壞的是被相同軌道飛來的第二顆、第三顆子彈擊中。第一顆子彈來得越早，所受的傷越重，之后的抵抗力也越強(qiáng)8)

三、多用戶及其權(quán)限管理的設(shè)計

開發(fā)數(shù)據(jù)庫管理類的軟件，不可能不考慮多用戶和用戶權(quán)限設(shè)置的問題。 盡管目前市面上的大、中型的后臺數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)軟件都提供了多用戶，以及細(xì)至某個數(shù)據(jù)庫內(nèi)某張表的權(quán)限設(shè)置的功能，我個人建議：一套成熟的數(shù)據(jù)庫管理軟件，還是應(yīng)該自行設(shè)計用戶管理這塊功能，原因有二：

1.那些大、中型后臺數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)軟件所提供的多用戶及其權(quán)限設(shè)置都是針對數(shù)據(jù)庫的共有屬性，并不一定能完全滿足某些特例的需求；

2.不要過多的依賴后臺數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)軟件的某些特殊功能，多種大、中型后臺數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)軟件之間并不完全兼容。否則一旦日后需要轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)庫平臺或后臺數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)軟件版本升級，之前的架構(gòu)設(shè)計很可能無法重用。

下面看看如何自行設(shè)計一套比較靈活的多用戶管理模塊，即該數(shù)據(jù)庫管理軟件的系統(tǒng)管理員可以自行添加新用戶，修改已有用戶的權(quán)限，刪除已有用戶。首先，分析用戶需求，列出該數(shù)據(jù)庫管理軟件所有需要實(shí)現(xiàn)的功能；然后，根據(jù)一定的聯(lián)系對這些功能進(jìn)行分類，即把某類用戶需使用的功能歸為一類；最后開始建表：

功能表(Function_table)

用戶組表(User_group)

用戶表(User_table)

采用這種用戶組的架構(gòu)設(shè)計，當(dāng)需要添加新用戶時，只需指定新用戶所屬的用戶組；當(dāng)以后系統(tǒng)需要添加新功能或?qū)εf有功能權(quán)限進(jìn)行修改時，只用操作功能表和用戶組表的記錄，原有用戶的功能即可相應(yīng)隨之變化。當(dāng)然，這種架構(gòu)設(shè)計把數(shù)據(jù)庫管理軟件的功能判定移到了前臺，使得前臺開發(fā)相對復(fù)雜一些。但是，當(dāng)用戶數(shù)較大(10人以上)，或日后軟件升級的概率較大時，這個代價是值得的。

四、簡潔的批量m:n設(shè)計

碰到m:n的關(guān)系，一般都是建立3個表，m一個，n一個，m:n一個。但是，m:n有時會遇到批量處理的情況，例如到圖書館借書，一般都是允許用戶同時借閱n本書，如果要求按批查詢借閱記錄，即列出某個用戶某次借閱的所有書籍，該如何設(shè)計呢？讓我們建好必須的3個表先：

書籍表(Book_table)

借閱用戶表(Renter_table)

借閱記錄表(Rent_log)

為了實(shí)現(xiàn)按批查詢借閱記錄，我們可以再建一個表來保存批量借閱的信息，例如：

批量借閱表(Batch_rent)

這樣的設(shè)計好嗎？我們來看看為了列出某個用戶某次借閱的所有書籍，需要如何查詢？首先檢索批量借閱表(Batch_rent)，把符合條件的的所有記錄的rent_id字段的數(shù)據(jù)保存起來，再用這些數(shù)據(jù)作為查詢條件帶入到借閱記錄表(Rent_log)中去查詢。那么，有沒有什么辦法改進(jìn)呢？下面給出一種簡潔的批量設(shè)計方案，不需添加新表，只需修改一下借閱記錄表(Rent_log)即可。修改后的記錄表(Rent_log)如下：

借閱記錄表(Rent_log)

其中，同一次借閱的batch_no和該批第一條入庫的rent_id相同。舉例：假設(shè)當(dāng)前最大rent_id是64，接著某用戶一次借閱了3本書，則批量插入的3條借閱記錄的batch_no都是65。之后另外一個用戶租了一套碟，再插入出租記錄的rent_id是68。采用這種設(shè)計，查詢批量借閱的信息時，只需使用一條標(biāo)準(zhǔn)T_SQL的嵌套查詢即可。當(dāng)然，這種設(shè)計不符合3NF，但是和上面標(biāo)準(zhǔn)的3NF設(shè)計比起來，哪一種更好呢？答案就不用我說了吧。

五、冗余數(shù)據(jù)的取舍

上篇的“樹型關(guān)系的數(shù)據(jù)表”中保留了一個冗余字段，這里的例子更進(jìn)一步——添加了一個冗余表。先看看例子：我原先所在的公司為了解決員工的工作餐，和附近的一家小餐館聯(lián)系，每天吃飯記賬，費(fèi)用按人數(shù)平攤，月底由公司現(xiàn)金結(jié)算，每個人每個月的工作餐費(fèi)從工資中扣除。當(dāng)然，每天吃飯的人員和人數(shù)都不是固定的，而且，由于每頓工作餐的所點(diǎn)的菜色不同，每頓的花費(fèi)也不相同。例如，星期一中餐5人花費(fèi)40元，晚餐2人花費(fèi)20，星期二中餐6人花費(fèi)36元，晚餐3人花費(fèi)18元。為了方便計算每個人每個月的工作餐費(fèi)，我寫了一個簡陋的就餐記賬管理程序，數(shù)據(jù)庫里有3個表：

員工表(Clerk_table)

每餐總表(Eatdata1)

就餐計費(fèi)細(xì)表(Eatdata2)

其中，就餐計費(fèi)細(xì)表(Eatdata2)的記錄就是把每餐總表(Eatdata1)的一條記錄按就餐員工平攤拆開，是個不折不扣的冗余表。當(dāng)然，也可以把每餐總表(Eatdata1)的部分字段合并到就餐計費(fèi)細(xì)表(Eatdata2)中，這樣每餐總表(Eatdata1)就成了冗余表，不過這樣所設(shè)計出來的就餐計費(fèi)細(xì)表重復(fù)數(shù)據(jù)更多，相比來說還是上面的方案好些。但是，就是就餐計費(fèi)細(xì)表(Eatdata2)這個冗余表，在做每月每人餐費(fèi)統(tǒng)計的時候，大大簡化了編程的復(fù)雜度，只用類似這么一條查詢語句即可統(tǒng)計出每人每月的寄餐次數(shù)和餐費(fèi)總帳：

select clerk_name AS personname,COUNT(c_id) as eattimes,SUM(price) AS ptprice from Eatdata2 JOIN Clerk_tabsle ON (c_id=clerk_id) JOIN eatdata1 ON (totleid=tid) where eat_date>=CONVERT(datetime,'"&the_date&"') AND eat_date<DATEADD(month,1,CONVERT(datetime,'"&the_date&"')) GROUP BY c_id

想象一下，如果不用這個冗余表，每次統(tǒng)計每人每月的餐費(fèi)總帳時會多麻煩，程序效率也夠嗆。那么，到底什么時候可以增加一定的冗余數(shù)據(jù)呢？我認(rèn)為有2個原則：

1、用戶的整體需求。當(dāng)用戶更多的關(guān)注于，對數(shù)據(jù)庫的規(guī)范記錄按一定的算法進(jìn)行處理后，再列出的數(shù)據(jù)。如果該算法可以直接利用后臺數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的內(nèi)嵌函數(shù)來完成，此時可以適當(dāng)?shù)脑黾尤哂嘧侄危踔寥哂啾韥肀４孢@些經(jīng)過算法處理后的數(shù)據(jù)。要知道，對于大批量數(shù)據(jù)的查詢，修改或刪除，后臺數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于我們自己編寫的代碼。

2、簡化開發(fā)的復(fù)雜度。現(xiàn)代軟件開發(fā)，實(shí)現(xiàn)同樣的功能，方法有很多。盡管不必要求程序員精通絕大部分的開發(fā)工具和平臺，但是還是需要了解哪種方法搭配哪種開發(fā)工具的程序更簡潔，效率更高一些。冗余數(shù)據(jù)的本質(zhì)就是用空間換時間，尤其是目前硬件的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于軟件，所以適當(dāng)?shù)娜哂嗍强梢越邮艿摹２贿^我還是在最后再強(qiáng)調(diào)一下：不要過多的依賴平臺和開發(fā)工具的特性來簡化開發(fā)，這個度要是沒把握好的話，后期維護(hù)升級會栽大跟頭的。

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