（一）数据库概念
数据库（Data Base，简称DB）是长期存储在计算机内，有组织、可共享的数据集合，即数据存放的仓库。在这个仓库中，数据是按一定的数据模型组织、描述和储存的，所以具有冗余小、独立性和扩展性好、数据可共享的特点。数据库是数据管理的最新技术，是计算机软件科学的重要分支。为了建立一个满足各个企业或部门信息处理要求的信息系统，数据库技术作为技术核心和基础受到广泛的关注和应用。
（二）数据模型
1．概念模型
概念模型实际上是从现实世界到机器世界的一个中间层次，是数据库设计人员和用户之间进行交流的语言，也是用关系模型建立数据库的基础。表示概念模型有很多种方法，最常用的是实体—联系法（Entity-Relationship Approach，简称E-R图）。一个概念模型的组成元素有：
（1）实体（Entity）：客观存在并可相互区别的事物。例如，一个班级、一位学生。在E-R图中用矩形框表示。
（2）属性（Attribute）：实体所具有的某一特性。一个实体可以有多个属性。例如，学生实体具有学号、班级、姓名等属性。在E-R图中用椭圆形表示。
（3）码（Key）：唯一标识实体的属性。例如，学生的学号是学生实体的码，一位学生有且仅有一个学号。
实体与实体之间是有某种特定联系的，如学生实体与教师实体。这种联系有3种情况，即一对一、一对多、多对多。概念模型运用实体及实体与实体之间的联系来将现实的世界抽象化，成为机器世界可以读懂的语言。
2．关系数据模型
传统的数据模型有层次数据模型、网状数据模型、关系数据模型，20世纪80年代出现了面向对象数据模型。在这几种数据模型中，目前最重要并且最广泛使用的是关系数据模型。
关系数据模型是建立在严格的数学概念基础之上的一种数据模型。其中的关系是一张二维表，一行称为一个元组，一列称为一个属性。它要求关系必须是规范化的，所以每一个关系必须满足一定的规范条件，其中最重要的一条是：关系的每一个分量必须是一个不可再分的数据项。
关系数据模型中的关系包含以下元素：①主码，关系中的某个属性组，用来唯一确定一个元组；②域，属性的取值范围；③分量，元组的属性值。
（三）数据库类型
目前，数据库领域常用的数据模型有层次模型、网状模型、关系模型和面向对象模型。
层次模型是最早出现的数据模型，它使用树形结构来表示各类实体以及实体之间的联系。
网状模型则是使用网状模型作为数据的组织方式，是一种比层次模型更具有普遍性的结构。
关系模型是目前最重要的一种数据模型，它使用二维表来表示事物之间的联系，20世纪80年代以来计算机厂商推出的数据库管理系统几乎都支持关系模型。
由于面向对象的方法和技术在计算机各个领域的深远影响，促进了数据库中面向对象数据模型的研究和发展。许多关系数据库厂商为了支持面向对象模型，对关系模型做了扩展，从而产生了对象关系模型。(www.xing528.com)
数据库的类型是由其所采用的数据模型类型决定的，目前社会上流行的数据库软件产品，大多数是支持关系模型的数据库管理系统软件。
（四）数据库设计
数据库的设计可分为5个阶段：需求分析阶段、概念结构设计阶段、逻辑结构设计阶段、物理结构设计阶段和数据库实施与维护阶段。
1．需求分析
需求收集和分析是数据库应用系统设计的第一阶段，明确地把它作为数据库应用系统设计的第一步是十分重要的。这一阶段收集到的基础数据和数据流图（Data Flow Diagram，简称DFD）是下一步设计概念结构的基础。在众多的需求分析方法中，结构化分析（Structured Analysis，简称SA）是一个简单实用的方法。SA方法用自上而下、逐层分解的方式分析系统，用数据流图、数据字典描述系统；然后把一个处理功能的具体内容分解为若干子功能，每个子功能继续分解，直到把系统的工作过程表达清楚为止。在处理功能逐步分解的同时，它们所用的数据也逐级分解，形成若干层次的数据流图。数据流图表达了数据和处理过程的关系。处理过程的处理逻辑常常用判定表或判定树来描述。数据字典（Data Dictionary，简称DD）则是对系统中数据的详尽描述，是各类数据属性的清单。对数据库应用系统设计而言，数据字典是进行详细的数据收集和数据分析所获得的主要结果。
2．概念结构设计
概念结构的设计，是整个数据库设计的关键之一。概念结构独立于数据库逻辑结构，独立于支持数据库的数据库管理系统，也独立于具体计算机软件和硬件系统。
3．逻辑结构设计
逻辑结构设计的任务就是把概念结构转换为选用的数据库管理系统所支持的数据模型的过程。设计逻辑结构按理应选择对某个概念结构最好的数据模型，常用的数据模型是关系数据模型。首先把概念结构向一般的关系模型转换，然后向特定的数据库管理系统支持下的数据模型转换，最后进行模型的优化。
4．物理设计
物理设计的内容主要包括以下方面：
（1）确定数据的存储结构。从数据库管理系统所提供的存储结构中选取一种合适的加以实现。确定存储结构的主要因素是存取时间、存储空间利用串和维护代价3个方面。
（2）存取路径的选择和调整。数据库必须支持多个用户的多种应用，因而必须提供对数据库的多个存取入口，也就是对同一数据存储要提供多条存取路径。物理设计的任务应包括确定建立哪些存取路径。
（3）确定数据存放位置。首先按数据的应用情况划分为不同的组，然后确定存放位置。一般应把数据的易变部分和稳定部分分开，把经常存取和不常存取的数据分开。
（4）确定存储分配。许多数据库管理系统提供了存储分配的参数供设计者物理优化处理。例如，溢出空间的大小和分布参数、块的长度、块因子的大小、装填因子、缓冲区的大小和个数等，它们都要在物理设计中确定。这些参数的大小影响存取时间和存储空间的分配。物理设计过程需要对时间、空间效率、维护代价和各种用户要求进行权衡，其结果可以产生多种方案。在实施数据库前对这些方案进行细致的评价，以选择一个较优的方案是十分必要的。
5．数据库实施与维护
对数据库的物理设计初步评价完成后就可建立数据库了。数据库应用系统实施对应于软件工程的编码、调试阶段。设计人员运用数据库管理系统提供的数据定义语言将逻辑设计和物理设计的结果严格地描述出来，成为数据库管理系统可接受的源代码。经过调试产生目标模式，然后组织数据入库。组织数据入库是数据库应用系统实施阶段最主要的工作。有了装载实际数据的数据库和应用程序，就建立了数据库应用系统，可以试运行了。
数据库的投入运行标志着开发任务的基本完成和维护工作的开始，但并不意味着设计过程结束。任何数据库应用系统只要它存在一天，它的设计就得不断地进行评价、调整、修改，甚至完全改革。因此数据库应用系统的维护不仅是维护其正常活动，而且是设计工作的继续和提高。维护阶段的主要工作包括数据库的安全性、完整性控制及系统的转储和恢复；性能的监督、分析和改进；数据库的重组织和重构造。
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