数据库架构中的关联与数据放置策略

### 数据库架构中的关联与数据放置策略 在数据库架构设计中，关联和数据放置是两个至关重要的概念。它们不仅影响着数据库的性能，还决定了数据的存储方式和访问效率。本文将深入探讨数据库中的关联类型，包括 1:n 关联和 m:n 关联，并详细介绍各种数据放置策略。 #### 关联类型 关联用于表示实体之间的关系，主要分为 1:n 关联和 m:n 关联。 ##### 1:n 关联 1:n 关联可以看作是所有者实体类型和成员实体类型之间命名的 1:n 关联类型的实例。它类似于不相交的 A - 集类型，但关联是表达实体之间关系的概念对象，而 A - 集是表示所有者和成员记录逻辑集合的原子数据集。 当同一类型的实体之间存在 1:n 关联时，称为 1:n 循环或 1:n 递归关联类型，可用循环形式在图中表示。例如，经理与其他员工、家长与孩子、班主任与其他教师之间的关系，以及议员与选民之间的关系，都构成了 1:n 循环。 1:n 关联类型具有以下特点：在同一 1:n 关联类型中，给定实体作为所有者最多参与一次，作为成员也最多参与一次。这一规则被称为 1:n 关联限制规则，不相交的 A - 集类型遵循此规则。 ##### m:n 关联 m:n 关联是同一或不同实体类型实例之间最普遍的关联形式，可分为 m:n 循环和网络。 - **网络**：以课程和学生之间的 m:n 关联为例，每个学生可以选修多门课程，每门课程也可以被多个学生选修。这种关联可以通过直接表示和间接表示两种方式呈现。 - **直接表示**：定义两个 A - 集类型 T1 和 T2，T1 由课程拥有，T2 由学生拥有。但这些 A - 集类型是非不相交的，同一成员实体可参与同一类型的多个 A - 集，维护所需的 A - 集索引既繁琐又昂贵，许多数据模型不允许这种直接表示。 - **间接表示**：引入关系实体，将 m:n 关系分解为两个 1:n 关联类型（更准确地说是一个 1:m 和一个 1:n 关联类型）。为每对相关的课程和学生创建一个关系实体，用 CiSj 表示，其中 Ci 是课程 i 的实体标识符，Sj 是学生 j 的实体标识符。这样，课程和学生记录相互独立，可用不相交的 A - 集类型 CRS - SET 和 STD - SET 表示关系，处理起来更简单。 多个实体类型之间也可能存在网络关联，如患者、医生和药物之间的三角 m:n 关联。这种关联不能直接用 A - 集类型表示，但可以分解为三个 1:n 关联类型，每个用不相交的 A - 集类型表示。 - **m:n 循环**：同一类型的记录之间呈现多对多关联。例如，零件之间的关系，每个零件与其他多个零件存在上下级关系，会导致零件爆炸问题。直接表示 m:n 循环通常很繁琐，标准做法是通过链接记录将关系识别为实体，将 m:n 循环分解为两个 1:n 关联。 通过一个具体例子说明，假设有四个零件记录 A、B、C 和 D，A 由 2 个 B 和 6 个 D 组成，B 由 4 个 C 和 3 个 D 组成。为了处理这个问题，定义两个实体类型：零件记录（PART）和零件关系记录（PLINK）。然后形成两个 1:n 关联类型 SUBSET 和 SUPSET，分别用于查找给定零件的下级零件和上级零件。 #### 数据放置 数据放置策略旨在提供快速的更新和检索功能，同时保证一定的存储独立性。由于更新和检索效率之间往往存在冲突，需要进行权衡。以下是一些常用的数据放置策略： | 放置策略 | 描述 | 优点 | 缺点 | | --- | --- | --- | --- | | 时间序列 | 按记录插入顺序存储，若插入前按特定键排序，首次加载插入的记录可保留键顺序。可正向或反向存储，便于按放置顺序访问记录。 | 实现简单，便于按插入顺序访问 | 后续无序插入会破坏键顺序，检索效率可能受影响 | | 键序列 | 尝试按指定键序列存储记录以提供快速访问。首次插入的记录可按键顺序物理存储，后续插入通常无序，可用链接技