计算机12《数据库开发技术》实习指导书(计本123、124)-唐军芳-updated

浙江树人大学实习指导书 信息科技学院 技术实习 1 浙浙 江江 树树 人人 大大 学学 信息科技学院信息科技学院 数据库开发技术数据库开发技术 课程设计指导书 计算机科学与技术 本科 2012 浙江树人大学实习指导书 信息科技学院 技术实习 2 浙江树人大学信息科技学院浙江树人大学信息科技学院 生产实习生产实习 课程设计课程设计 任务书任务书 课题或任务数据库开发技术周次5 6 专业计算机科学与技术 本 班级123 124 指导教师唐军芳 朱锡瑞 赵方 张华音 实习实习 任务任务 与目与目 的的 通过本次实训 熟悉数据库系统的开发步骤 掌握数据库概念结构的 设计方法 掌握数据库逻辑结构的设计方法 会根据具体的业务需求设计 相应的数据库系统 实习实习 时间 时间 地点地点 2014 年 10 月 13 日 2014 年 10 月 24 日 123 班 商务与营销 20 608 124 班 商务与营销 20 612 实习实习 具体具体 内容内容 请参考附录 实习实习 任务任务 安排安排 1 学生应有一定的计算机应用能力 并具备一定的程序设计能力 熟悉 SQL Server 数据库环境的使用方法 2 掌握数据库系统的设计步骤 3 掌握数据库系统的需求分析方法 4 掌握数据库概念结构的设计方法 5 掌握数据库逻辑结构的设计方法 6 数据库物理结构的设计 7 对数据库进行完整性设计 8 对数据库进行安全性设计 主要包括角色管理和权限管理 8 对课程设计进行总结 写出相应的课程设计报告 浙江树人大学实习指导书 信息科技学院 技术实习 3 实习实习 要求要求 1 必须完成的内容 按照课题的分配原则 选择自己要设计的系统 按照数据库系统的设 计步骤完成相应系统的需求分析 概念结构设计 逻辑结构设计 物理结 构设计以及数据库的安全性和完整性设计 给出各个阶段的文档资料 最 后完成课程实习报告的撰写 2 可选内容 有能力和精力的同学 可以借助于一定的开发环境实现相应的系统 实习实习 设计设计 报告报告 编写编写 要求要求 1 实习内容 2 各个阶段的文档资料 3 遇到的问题及解决方法 4 心得体会 成绩成绩 评定评定 1 完成以上任务 2 考勤 副班长做好考勤记录 3 实习报告的内容 4 现场考核 周五下午 指导指导 教师教师 预备预备 知识知识 请参考实训指导 浙江树人大学实习指导书 信息科技学院 技术实习 4 第一 二天第一 二天 系统需求分析系统需求分析 一 目的 一 目的 1 掌握数据库系统需求分析的方法 2 掌握数据流程图 DFD 的设计方法 3 掌握数据字典的设计方法 二 内容 二 内容 1 明确系统的组织结构图和业务流程图 选作 2 确定系统边界 画出系统功能模块图 3 画出系统的数据流程图 DFD 取消 4 根据业务 设计系统的数据字典 DD 三 指导 三 指导 需求分析是整个开发过程的第一个阶段 也是最重要的一步 其主要任务是 了解和掌握数据库应用系统开发对象 用户 的工作业务流程和每个岗位 每个环 节的职责 了解和掌握信息从开始产生或建立 到最后输出 存档或消亡所经过的 传递和转换过程 了解和掌握各种人员在整个系统活动过程中的作用 通过同用户 充分地交流和沟通 决定哪些工作应由计算机来做 哪些工作仍由手工来做 决定 各种人员对信息和处理各有什么要求 对视屏操作界面和报表输出格式各有什么要 求 对数据 信息 的安全性 保密性 和完整性各有什么要求等等 它是开发人 员弄清实际情况 制定合理方案 开发系统的基础 对此 必须加以高度的重视 下面 就需求分析阶段的具体工作进行如下归纳的描述 1 调查 分析系统功能需求和用户活动 确定系统边界 系统功能需求调查分析的目的是确定系统应具有哪些功能 完成哪些任务 调 查分析工作通常是从用户对数据处理要求的提出开始的 通过设计人员和用户充分 地讨论和协商 提出实施方案和需求 最后把系统功能确定下来 调查和分析用户活动是为了了解用户的各种业务活动 具体工作包括 调查各 部门输入和输出的数据与格式 所需的表格和卡片 数据的加工 输入输出的部门 浙江树人大学实习指导书 信息科技学院 技术实习 5 等 调查时应特别注意了解这些报表之间的关系 各数据项的含义等 以确保建立 的数据库应用系统能符合客观管理规律 满足用户的需求 调查分析的结果要用系统功能结构图 业务流图等一系列图表表示出来 2 收集 分析 整理数据 数据是处理的对象 是建立数据库的基础 因此收集和分析数据是需求分析阶 段最重要的内容 同时也是最难完成的任务 在设计工作中遇到的最大的困难往往 是由于设计人员对业务的不熟悉而无法深入全面地了解系统的数据情况 以及这些 数据如何在数据库中表示 在处理模块中如何处理它们 收集资料 收集资料的工作是数据库设计人员和用户共同完成的任务 因为熟悉应用业务 的用户最了解系统的需求 尽管他们不一定知道如何设计或实现系统 但他们对系 统应当提供的处理功能最有发言权 强调各级用户的参与是数据库应用系统设计的 特点之一 首先确定企业组织的目标 从这些目标导出对数据库的总体要求 这些要求一 般应该从组织中的高层决策机构获得 因为他们熟悉企业的发展规划 通过对中层 管理人员的调查访问可以获得日常控制管理的信息需求 各个部门之间的信息交流 接口 通过对基层业务人员的访谈可以了解具体的业务操作流程 从而便于确定新 系统的人机界限 确定哪些功能由计算机完成 哪些事情留给手工去做 具体调研 的形式很多 例如通过发放信息需求调查表 当面交谈 开讨论会等多种形式 广 泛收集各个部门的需求和约束条件等 在调研过程中要做详细记录 回来及时进行 分析整理 用户需求主要包括以下三方面 1 信息需求 即用户要从数据库获得的信息内容 信息需求定义了新系统 应该提供的所有信息 应描述清楚系统中数据的性质及其联系 2 处理需求 即完成什么处理功能及处理的方式 处理需求定义了新系统 数据处理的操作 应描述操作执行的场合 频率 操作对数据的影响等等 浙江树人大学实习指导书 信息科技学院 技术实习 6 3 安全性和完整性要求 在定义信息需求和处理需求的同时必须相应确定 安全性 完整性约束 尽管收集资料阶段的工作非常繁琐 但必须耐心细致地了解现行业务处理流程 对新系统的要求 收集全部数据资料 如报表 合同 档案 单据 计划等等 分析整理资料 分析的过程是对所收集到的数据进行抽象的过程 抽象是对实际事物或事件的 人为处理 抽取共同的本质特性 忽略细微末节 并用各种概念精确地加以描述 这些概念组成某种模型 数据分析与抽象是数据库设计的基础 数据分析和抽象可以同时进行 并往往 从局部入手 例如 在图书库存清单中图书的总价可通过下式求得 总价 单价 数量 此时就要考虑不必将总价作为图书表中的存储数据项 以免造成数据的冗余 和产生数据的不一致性 绘制业务流程图流图 业务流程图就是用一些尽可能少的规定的符号及连线来表示某个具体业务处理 过程 业务流程图易于阅读和理解 是分析业务流程的重要步骤 其作用是 业务流程分析可以帮助了解某项业务的具体处理过程 发现和处理 系统调查工作中的错误和瑕疵 修改和删除原系统不合理的部分 在新系统的基础 上优化处理流程 绘制数据流图 DFD 数据的收集和分析 最终应以数据流程图的形式表示出来 数据流图用来描述 系统的数据流向和数据的处理功能 它以图形的方式来表达数据处理系统中信息的 变换和传递过程 数据流图有三个重要特点 一是可以表示任何一个系统中信息流 程 二是每个处理符号根据需要可进一步分解 以求得对问题的全面理解 三是强 调的是数据流程而不是控制流程 数据流图的主要元素有以下几种 1 数据流 2 数据处理 3 数据文件 4 数据源及数据终点 浙江树人大学实习指导书 信息科技学院 技术实习 7 在数据流程图中 应把数据来源 进行的处理以及处理的去向等表示清楚 对 稍为复杂的系统 只用一个数据流图是不够的 应按自顶向下的分解方法逐层分解 为多个数据流图 数据字典 DD 数据字典是对各类数据描述的集合 它对数据流图中出现的所有数据元素给出 逻辑定义 它在需求分析阶段建立 在整个数据库设计的各个阶段将不断修改 充 实和完善 数据字典包括的主要条目有 1 数据项条目 包括数据项的名称 类型 字节长度 取值范围 别名等 2 数据流条目 包括数据流的名称 组成该数据流的所有数据项名 数据流 的来源 去向及流量等 3 事务条目 包括事务名称 事务逻辑功能 事务处理逻辑 事务处理所涉 及的部门名 数据项名 数据流名 事务处理频率 激发条件等 4 数据文件条目 包括数据文件名称 组成该数据文件的所有数据项名 数 据存取频度 存取方式等 5 报表条目 包括报表名 报表所涉及的处理名 所需的数据项名 报表产 生频率等 3 用户确认 设计者将需求分析产生的数据流图 数据字典 功能结构图等返回给用户 并 与用户一起检查 补充 修改 最终获得用户的认可 4 编写需求分析报告 需求分析阶段的最后结果是编写需求分析报告 需求分析报告也称作系统需求说明书 它是系统的总体设计方案 内容包括 系统的概况 系统的目标 范围 背景 历史和现状 系统的原理和技术 系统适宜采用的计算机系统和数据库管理系统及相应配 置情况 系统预算的开发费用和时间 工作量等 系统边界 即哪些数据和处理由计算机完成 哪些数据和处理仍由手工完成 浙江树人大学实习指导书 信息科技学院 技术实习 8 系统开发人员的组成 用户使用系统的要求 随需求分析报告应提供的附件有 组织结构图 功能模块图 业务流图 数据 流图和数据字典等 需求说明书是开发单位与用户单位共同协商达成的文档 一般要经过有关方面 的专家进行评审和通过 它是以后各阶段进行开发和设计的主要依据 是以后所有 工作的基础和凭证 也是最终进行系统鉴定和评价的依据 四 图书管理系统需求分析 四 图书管理系统需求分析 下面以图书管理系统为例 说明数据库系统设计的需求分析阶段 1 系统的内部组织结构 图书管理系统的内部组织结构如图 1 所示 馆长 办公室财务室 采 编 室 学 术 论 文 室 图 书 借 阅 室 电 子 阅 览 室 期 刊 阅 览 室 技 术 支 持 室 图 1 图书管理系统的组织结构图 办公室 办公室协助馆长负责日常工作 了解客户需求 制定采购计划 财务室 财务室负责财务方面的工作 采编室 采编室负责图书的采购 入库和图书编目 编目后的图书粘贴标签 并 送图书借阅室上架 学术论文室 负责学术论文的收集整理 图书借阅室 提供对读者的书目查询服务和图书借阅服务 电子阅览室 收集整理电子读物 准备提供电子读物的借阅服务 目前可以提供 浙江树人大学实习指导书 信息科技学院 技术实习 9 目录查询和借阅 期刊阅览室 负责情况的收集整理和借阅 技术支持室 负责对图书馆的网络和计算机系统提供技术支持 2 系统的业务流程 图书馆管理员编制图书采购计划 由采购员负责新书的采购工作 采购图书入库后 交采 编室编目 粘贴标签 产生图书目录 图书交图书借阅室上架 供读者借阅 采编后的电子读 物交电子阅览室 读者分为注册读者和非注册读者 只有注册读者可以在本图书馆借书 非注册读者可查询 目录但不能借书 读者填写注册登记表交图书馆的管理员审核后 记入读者登记表 成为注册 读者 发给借书证 注册读者借书时 需填写借书单 连同借书证一起交给借阅室管理员 借 阅管理员核对无误后 填写借阅登记表 修改图书登记表中该书的数量 上架取书交给读者 图书馆管理员将读者需要的图书编制成图书采购计划交采购员购买 系统的业务流程图如图 2 所示 图 2 图书管理系统业务流程图 3 系统的功能模块 浙江树人大学实习指导书 信息科技学院 技术实习 10 通过对现行图书馆业务的调查 明确了图书馆工作由图书管理 读者管理 借 书服务和还书服务 4 部分组成 用户对现有系统功能的描述如下 1 图书管理 1 对馆内的所有图书按类别统一编码 对各类图书建立图书登记卡 登记 图书的主要信息 2 新购的图书要编码和建卡 对遗失的图书要注销其图书登记卡 2 读者管理 1 建立读者信息表 对读者统一编号 2 对新加盟的读者 将其信息加入到读者信息表中 对某些特定的读者 将其信息从读者信息表中删除 3 当读者情况变化时 修改读者信息表中相应的记录 3 借书服务 1 未借出的图书要按类别上架 供读者查看 2 建立借书登记卡 卡上记录着书号 读者姓名和编号 借书日期 将借 书登记卡按读者单位 读者编号集中保管 3 读者提出借书请求时 先查看该读者的借书卡 统计读者已借书的数量 如果该读者无借书超期或超量情况 则办理借书手续 4 办理借书手续的方法是 填写借书登记卡 管理员核实后读者可将图书 带走 4 还书服务 1 读者提出还书要求时 先对照相应的借书卡 确认书号和书名无误后可 办理还书手续 2 办理还书手续的方法是 在借书卡上填写还书时间 管理员签名 将已 还的借书卡集中保管 收回图书 3 将收回的图书上架 供读者查看和借阅 5 系统管理 包括图书种类维护 出版社信息维护 各种参数维护等 浙江树人大学实习指导书 信息科技学院 技术实习 11 4 系统的数据流程 经过详细的调查 弄清了系统现行的业务流程 通过分析和抽象后 用数据流 图表示 图 4 是图书馆管理系统的顶层数据流图 图 4 图书管理系统顶层数据流图 在图书馆管理系统顶层数据流图中 P1 内部管理 和 P2 借书管理 两 个处理框所表示的功能都太复杂 对它们进一步细化后得出第二层数据流图 见图 图书管理系统 读者管理 借阅管理 图书管理 系统管理 借还书管理 借还书情况查 询 借还书情况统 计表 新书入库 图书资料修改 图书种类维 护 出版社维护 参数维护 读者办证 读者资料修改 读者资料统计 资料卡打印 图3 图书管理系统功能模块图 读者情况 图书情况 图书信息 P2 借书 管理 P3 安全 管理 D4 用户记录 D3 借书记录 D2 读者记录 图书 读者 管理 员 P1 内部 管理 D1 图书记录 图书 读者 用户身份 管理员 情况 读者信息 借还书要求 浙江树人大学实习指导书 信息科技学院 技术实习 12 5 和图 6 实际上 P1 1 图书管理 还可以细化 分为新书处理和图书记录维护两 个下级处理框 而 P1 2 读者管理 也可以细化为新读者入户和读者记录维护两 个下级处理框 图 5 内部管理 的细化数据流图 图 6 借书管理 的细化数据流图 经过整理后得出细化后得系统数据流图 如图 7 所示 5 系统数据字典 图书馆管理系统数据流图中 数据信息和处理过程需要通过数据字典才能描述 清楚 下面主要对数据流图中的数据流 数据存储和处理过程进行说明 下面给出 图书管理系统的部分数据字典 1 主要的数据流定义 1 数据流名称 图书情况 位置 图书 P1 1 图书 P2 3 图书情况 P1 2 读者 管理 D2 读者记录 图书 P1 1 图书 管理 D1 图书记录 读者 读者情况 D2 读者记录 借书请求 图书信息 P2 2 借书 处理 D3 借书记录 读者 P2 1 查看 书目 D1 图书记录 图书 读者 P2 3 还书 处理 图书 情况 还书 请求 浙江树人大学实习指导书 信息科技学院 技术实习 13 定义 图书情况 类别 出版社 作者 书名 定价 完好否 数据流量 平均流量为每月传输 1000 次 高峰期流量每天传输 100 次 说明 图书入库时 根据图书情况建立图书记录 读者还书时要核实图书基 本信息是否与图书记录相符 要检查图书是否完好 图 7 细化后的图书管理系统数据流图 2 数据流名称 用户身份 位置 P3 P1 1 P1 2 P2 1 P2 3 定义 用户身份 非法用户 管理员 读者 数据流量 平均流量为每天传输 2000 次 高峰期流量每小时传输 100 次 说明 不同的用户身份进入的处理过程不同 2 主要的数据存储定义 1 数据存储编号 D3 图书情况 P1 2 读者 管理 D2 读者记录 图书 P1 1 图书 管理 D1 图书记录 读者 读者情况 D2 读者记录 借书请求 图书信息 P2 2 借书 处理 D3 借书记录 读者 P2 1 查看 书目 D1 图书记录 图书 读者 P2 3 还书 处理 图书 情况 还书 请求 P3 安全 管理 D4 用户记录 管理 员 管理员 情况 用户身份 用户身份 用户身份 用户身份 浙江树人大学实习指导书 信息科技学院 技术实习 14 数据存储名称 借书记录 输入 P2 2 输出 P2 2 P2 3 数据结构 借书记录 书号 读者编号 借阅日期 数据量和存取频度 数据量为 50000 条 存取频度为每天 1000 次 存取方式 联机处理 以更新操作为主 随机检索 说明 读者借阅了一本书 就生成一条借阅记录 借阅日期为添加记录的当 天日期 2 数据存储编号 D4 数据存储名称 用户记录 输入 P3 输出 P3 数据量和存取频度 数据量为 1000 条 存取频度为每天 100 次 存取方式 联机处理 以检索为主 顺序检索 数据结构 用户 密码 级别 说明 级别是 管理员 或 读者 3 主要处理过程 1 处理过程编号 P2 1 处理过程名 查看书目 输入 借书请求 D1 用户身份 输出 借书请求 图书信息 处理说明 实现根据图书类别查询图书 根据书名模糊查询图书的功能 2 处理过程编号 P3 处理过程名 安全管理 输入 管理员情况 D4 输出 用户身份 D4 管理员情况 处理说明 通过用户名和口令 确认用户身份 保证系统的安全性 浙江树人大学实习指导书 信息科技学院 技术实习 15 第三 四第三 四天天 概念结构设计概念结构设计 一 目的 一 目的 1 掌握数据库概念结构设计的方法 2 掌握 E R 图的画法 二 内容 二 内容 1 画出相应系统的初步 E R 图 2 画出相应系统的全局 E R 图 三 指导 三 指导 概念模型是数据库系统的核心和基础 由于各个机器上实现的 DBMS 软件都是 基于某种数据模型的 但是在具体机器上实现的模型都有许多严格的限制 而现实 应用环境是复杂多变的 如果把实现世界中的事物直接转换为机器中的对象 就非 常不方便 因此 人们研究把现实世界中的事物抽象为不依赖与具体机器的信息结 构 又接近人们的思维 并具有丰富语义的概念模型 然后再把概念模型转换为具 体的机器上 DBMS 支持的数据模型 概念模型的描述工具通常是使用 E R 模型图 该模型不依赖于具体的硬件环境和 DBMS 概念结构是对现实世界的一种抽象 所谓抽象是对实际的人 物 事和概念进 行人为处理 抽取所关心的共同特性 忽略非本质的细节 并把这些特性用各种概 念精确的加以描述 这些概念组成了某种模型 通过概念设计得到的概念模型是从 现实世界的角度对所要解决的问题的描述 不依赖于具体的硬件环境和 DBMS 在需求分析和逻辑设计之间增加概念设计阶段 可以使设计人员仅从用户的角 度看待数据及处理要求和约束 1 对数据库概念模型的要求 表达概念设计的结果称为概念模型 对概念模型有以下要求 1 有丰富的语义表达能力 能表达用户的各种需求 2 易于交流和理解 从而可以用它和不熟悉计算机的用户交换意见 浙江树人大学实习指导书 信息科技学院 技术实习 16 3 要易于更改 当应用环境和应用要求改变时 概念模型要能很容易的修 改和扩充以反映这种变化 4 易于向各种数据模型转换 按照上述要求 传统的数据模型 网状 层次和关系模型 都不适合作概念模 型 在数据库的概念设计中 通常采用 E R 数据模型来表示数据库的概念结构 E R 数据模型将现实世界的信息结构统一用属性 实体以及它们之间的联系来描述 注释 通过概念设计得到的概念模型是从现实世界的角度对所要解决的问题的描述 不依赖于具体的硬件环境和 DBMS 把用户的信息要求统一到一个整体概念结构中 此结构能表达用户的要求 且独立于任何 DBMS 软件和硬件 在需求分析和逻辑设计之间增加概念设计阶段 可以使设计人员仅从用户的角 度看待数据及处理要求和约束 2 数据库概念模型的设计方法 概念设计阶段 一般使用语义数据模型描述概念模型 通常是使用 E R 模型图 作为概念设计的描述工具进行设计 用 E R 模型图进行概念设计可以采用如下两种 方法 1 集中式模式设计法 centralized schema design approach 首先设计一个全局概念数据模型 再根据全局数据模式为各个用户组或应用定 义外模式 2 视图集成法 view integration approach 以个部分的需求说明为基础 分别设计各自的局部模式 这些局部模式相当于 各部分的视图 然后再以这些视图为基础 集成为一个全部模式 视图是按照某个用户组 应用或部门的需求说明 用 E R 数据模型设计的局部 模式 现在的关系数据库设计通常采用视图集成法 3 采用 E R 方法的概念模型设计步骤 概念结构设计的第一步就是对需求分析阶段收集到的数据进行分类 组织 聚 集 形成实体 实体的属性 标识实体的码 确定实体之间的联系类型 1 1 1 N M N 设计分 E R 图 浙江树人大学实习指导书 信息科技学院 技术实习 17 采用 E R 方法进行概念设计 可分为三步进行 1 局部 E R 模式设计 2 全局 E R 模式设计 3 全局 E R 模式的优化和评审 先选择某个局部应用 根据某个系统的具体情况 在多层的数据流图中选 择一个适当层次的数据流图 作为设计分析 E R 图的出发点 由于高层的数据流图只能反映系统的概貌 而中层的数据流图能较好的反 映系统中各局部应用的子系统组成 因此人们往往以中层数据流图作为设计分 E R 图的依据 逐一设计分 E R 图 选择好局部应用之后 就要对每个局部应用逐一设计分 E R 图 亦称局部 E R 图 在前面选好的某一层次的数据流图中 每个局部应用都对应了一组数据流 图 局部应用涉及的数据都已经收集在数据字典中了 现在就是要将这些数据 从数据字典中抽取出来 参照数据流图 标定局部应用中的实体 实体的属性 标识实体的码 确定实体之间的联系及其类型 事实上 在现实世界中具体的应用环境常常对实体和属性已经作了大体的 自然的划分 在数据字典中 数据结构 数据流 和 数据存储 都是若干属 性有意义的聚合 就体现了这种划分 可以先从这些内容出发定义 E R 图 然 后再进行必要的调整 在调整中遵循的一条原则是 为了简化 E R 图的处置 现实世界的事物能作为属性对待的 尽量作为属 性对待 注释 实体与属性之间并没有形式上可以截然划分的界限 但可以给出两 条准则 1 作为 属性 不能再具有需要描述的性质 属性 必须是不可分 的数据项 不能包含其他属性 2 属性 不能与其他实体具有联系 即 E R 图中所表示的联系是实体 之间的联系 浙江树人大学实习指导书 信息科技学院 技术实习 18 全局 E R 模式设计 各子系统的分 E R 图设计好以后 下一步就是要将所有的分 E R 图综合成 一个系统的总 E R 图 在各分 E R 图合并成全局 E R 图的过程中要消除冲突和 消除冗余 冲突主要包括 1 命名冲突 a 同名异义冲突 例如 学生 和 课程 这两个实体名在图 5 20 和图 5 21 中的含义是不同的 即它们的描述属性各不相同 分别表示不同的实体类型 b 异名同义冲突 例如 图 5 20 中的 何时入学 和图 5 21 中的 入学时 间 是异名同义 它们都表示学生的入学时间 用了不同的属性名 2 属性冲突 a 属性域冲突 例 学号在一个视图中可能当作字符串 在另一个视图 中可能当作整数 b 属性取值单位冲突 3 结构冲突 a 同一对象在一个实体中可能作为实体 在另一个视图中可能作为属 性或联系 b 同一实体在不同的分 E R 图中所包含的属性个数和属性排列次序不 完全相同 c 不同的视图可能有不同的约束 冗余主要包括冗余的数据和冗余的联系 冗余的数据是指可由基本数据导 出的数据 冗余的联系是指可由其它联系导出的联系 全局 E R 模式的优化和评审 进行相关实体类型的合并 以减少实体类型 的个数 消除实体中的冗余属性 四 图书管理系统概念结构设计 四 图书管理系统概念结构设计 根据系统需求分析得到的数据流图和数据字典建立概念模型 浙江树人大学实习指导书 信息科技学院 技术实习 19 根据系统需求分析 可以得出图书管理系统数据库的概念模型 这里用 E R 图表示 见图 8 所示 a b c d 用户 用户名 密码 级别 职工号 职工名 图书 书号 书名 作者 类别 出版社 定价借出否 n 图书 读者管理员用户 经办借阅 借书日期还书日期 p m 读者 aaaaa姓名 编号 性别 单位 电话 已借数量 可借数量 浙江树人大学实习指导书 信息科技学院 技术实习 20 图 8 图书管理系统的 E R 图 第第五五天天 逻辑结构设计逻辑结构设计 一 目的 一 目的 1 掌握数据库逻辑结构设计的方法 2 掌握 E R 图向关系数据模型转化的几个原则 3 掌握用户子模式即视图的设计 二 内容 二 内容 1 设计出相应系统的逻辑模型 2 设计出相应的视图 三 指导 三 指导 1 逻辑设计概述 逻辑设计概述 由于目前使用的数据库基本上都是关系数据库 因此首先需要将 E R 图转换 为关系模型 然后根据具体 DBMS 的特点和限制转换为特定的 DBMS 支持下的数 据模型 最后进行优化 2 E R 图向关系模型的转换图向关系模型的转换 2 1 一个例子一个例子 E R 图如何转换为关系模型呢 我们先看一个例子 学生班级组成 学号姓名编号名称 1n 图9 学生 班级E R图 浙江树人大学实习指导书 信息科技学院 技术实习 21 图 9 是学生和班级的 E R 图 学生与班级构成多对一的联系 根据实际应用 我们可以做出这个简单例子的关系模式 学生 学号 姓名 班级 班级 编号 名称 学生 班级 为外键 参照 班级 编号 取值 这个例子我们是凭经验转换的 那么里面有什么规律呢 在 2 2 节 我们将这 些经验总结成一些规则 以供转换使用 2 22 2 转换规则转换规则 1 一个实体型转换为一个关系模式 一般 E R 图中的一个实体转换为一个关系模式 实体的属性就是关系的属性 实体的码就是关系的码 2 一个 1 1 联系可以转换为一个独立的关系模式 也可以与任意一端对应的 关系模式合并 职工产品负责 工号姓名产品号产品名 1 图10 一对一联系 1 图 10 是一个一对一联系的例子 根据规则 2 有三种转换方式 i 联系单独作为一个关系模式 此时联系本身的属性 以及与该联系相连的实体的码均作为关系的属性 可以 选择与该联系相连的任一实体的码属性作为该关系的码 结果如下 职工 工号 姓名 产品 产品号 产品名 负责 工号 产品号 其中 负责 这个关系的码可以是工号 也可以是产品号 浙江树人大学实习指导书 信息科技学院 技术实习 22 ii 与职工端合并 职工 工号 姓名 产品号 产品 产品号 产品名 其中 职工 产品号 为外码 iii 与产品端合并 职工 工号 姓名 产品 产品号 产品名 负责人工号 其中 产品 负责人工号 为外码 3 一个 1 n 联系可以转换为一个独立的关系模式 也可以与 n 端对应的关系 模式合并 顾客订单订货 顾客号姓名订单号 n1 图11 一对多联系 i 若单独作为一个关系模式 此时该单独的关系模式的属性包括其自身的属性 以及与该联系相连的实体的 码 该关系的码为 n 端实体的主属性 顾客 顾客号 姓名 订单 订单号 订货 顾客号 订单号 ii 与 n 端合并 顾客 顾客号 姓名 订单 订单号 顾客号 4 一个 m n 联系可以转换为一个独立的关系模式 浙江树人大学实习指导书 信息科技学院 技术实习 23 教师学生教授 教师号姓名学号姓名 n1 图12 多对多联系 该关系的属性包括联系自身的属性 以及与联系相连的实体的属性 各实体的 码组成关系码或关系码的一部分 教师 教师号 姓名 学生 学号 姓名 教授 教师号 学号 5 一个多元联系可以转换为一个独立的关系模式 与该多元联系相连的各实体的码 以及联系本身的属性均转换为关系的属性 各实体的码组成关系的码或关系码的一部分 6 具有相同码的关系模式可以合并 2 32 3 数据模型的优化数据模型的优化 有了关系模型 可以进一步优化 方法为 1 确定数据依赖 2 对数据依赖进行极小化处理 消除冗余联系 3 确定范式级别 根据应用环境 对某些模式进行合并或分解 以上工作理论性比较强 主要目的是设计一个数据冗余尽量少的关系模式 下 面这步则是考虑效率问题了 4 对关系模式进行必要的分解 如果一个关系模式的属性特别多 就应该考虑是否可以对这个关系进行垂直分 解 如果有些属性是经常访问的 而有些属性是很少访问的 则应该把它们分解为 两个关系模式 浙江树人大学实习指导书 信息科技学院 技术实习 24 如果一个关系的数据量特别大 就应该考虑是否可以进行水平分解 如一个论 坛中 如果设计时把会员发的主贴和跟贴设计为一个关系 则在帖子量非常大的情 况下 这一步就应该考虑把它们分开了 因为显示的主贴是经常查询的 而跟贴则 是在打开某个主贴的情况下才查询 又如手机号管理软件 可以考虑按省份或其它 方式进行水平分解 2 42 4 设计用户子模式设计用户子模式 这部分主要是考虑使用方便性和效率问题 主要借助视图手段实现 包括 1 建立视图 使用更符合用户习惯的别名 2 对不同级别的用户定义不同的视图 以保证系统的安全性 3 对复杂的查询操作 可以定义视图 简化用户对系统的使用 四 图书管理系统的逻辑结构设计 四 图书管理系统的逻辑结构设计 将图书馆管理系统的 E R 图转换为关系数据库的数据模型 其关系模式为 用户 用户登录名 密码 级别 职工编号 职工名 图书 书号 类别 出版社 作者 书名 定价 借出否 读者 编号 姓名 单位 性别 电话 可借数量 已接数量 借阅 书号 读者编号 管理员编号 借书日期 还书日期 其中标注下划线的属性为主码 浙江树人大学实习指导书 信息科技学院 技术实习 25 第第六六天天上午上午 物理结构设计物理结构设计 一 目的 一 目的 1 掌握数据库物理结构设计的方法 2 掌握索引的创建和使用方法 二 内容 二 内容 1 设计出相应系统的物理模型 即在 SQL Server 中创建数据库及数据库表 2 为相应表设计索引 三 指导 三 指导 数据库物理设计阶段的任务是根据具体计算机系统 DBMS 和硬件等 的特点 为给定的数据库模型确定合理的存储结构和存取方法 所谓的 合理 主要有两个 含义 一个是要使设计出的物理数据库占用较少的存储空间 另一个对数据库的操 作具有尽可能高的速度 为了设计数据库的物理结构 设计人员必须充分了解所用 DBMS 的内部特征 充分了解数据系统的实际应用环境 特别是数据应用处理的频率和响应时间的要求 充分了解外存储设备的特性 数据库的物理结构设计大致包括 确定数据的存取方 法 确定数据的存储结构 物理结构设计阶段实现的是数据库系统的内模式 它的质量直接决定了整个系 统的性能 因此在确定数据库的存储结构和存取方法之前 对数据库系统所支持的 事务要进行仔细分析 获得优化数据库物理设计的参数 对于数据库查询事务 需要得到如下信息 要查询的关系 查询条件 即选择条件 所涉及的属性 连接条件所涉及的属性 查询的投影属性 对于数据更新事务 需要得到如下信息 要更新的关系 浙江树人大学实习指导书 信息科技学院 技术实习 26 每个关系上的更新操作的类型 删除和修改操作所涉及的属性 修改操作要更改的属性值 上述这些信息是确定关系存取方法的依据 除此之外 还需要知道每个事务在 各关系上运行的频率 某些事务可能具有严格的性能要求 例如 某个事务必须在 20 秒内结束 这种时间约束对于存取方法的选择有重大的影响 需要了解每个事 务的时间约束 值得注意的是 在进行数据库物理结构设计时 通常并不知道所有的事务 上 述信息可能不完全 所以 以后可能需要修改根据上述信息设计的物理结构 以 适应新事务的要求 确定数据库的存取方法 就是确定建立哪些存储路径以实现快速存取数据库中 的数据 现行的 DBMS 一般都提供了多种存取方法 如索引法 HASH 法等 其 中 最常用的是索引法 数据库的索引类似书的目录 在书中 目录允许用户不必浏览全书就能迅速地 找到所需要的位置 在数据库中 索引也允许应用程序迅速找到表中的数据 而不 必扫描整个数据库 在书中 目录就是内容和相应页号的清单 在数据库中 索引 就是表中数据和相应存储位置的列表 使用索引可以大大减少数据的查询时间 但需要注意的是索引虽然能加速查询的速度 但是为数据库中的每张表都设置大量 的索引并不是一个明智的做法 这是因为增加索引也有其不利的一面 首先 每个 索引都将占用一定的存储空间 如果建立聚簇索引 会改变数据物理存储位置的一 种索引 占用需要的空间就会更大 其次 当对表中的数据进行增加 删除和修 改的时候 索引也要动态地维护 这样就降低了数据的更新速度 在创建索引的时候 一般遵循以下的一些经验性原则 在经常需要搜索的列上建立索引 在主关键字上建立索引 在经常用于连接的列上建立索引 即在外键上建立索引 在经常需要根据范围进行搜索的列上创建索引 因为索引已经排序 其指定 的范围是连续的 浙江树人大学实习指导书 信息科技学院 技术实习 27 在经常需要排序的列上建立索引 因为索引已经排序 这样查询可以利用索 引的排序 加快排序查询的时间 在经常成为查询条件的列上建立索引 也就是说 在经常使用在 WHERE 子 句中的列上面建立索引 同样 对于某些列不应该创建索引 这时候应该考虑下面的指导原则 对于那些在查询中很少使用和参考的列不应该创建索引 因为既然这些列很 少使用到 有索引并不能提高查询的速度 相反 由于增加了索引 反而降低了系 统的维护速度和增大了空间需求 对于那些只有很少值的列不应该建立索引 例如 人事表中的 性别 列 取值范围只有两项 男 或 女 若在其上建立索引 则平均起来 每个属性 值对应一半的元组 用索引检索 并不能明显加快检索的速度 浙江树人大学实习指导书 信息科技学院 技术实习 28 第六天下午 第七天第六天下午 第七天 数据库完整性和安全性设计数据库完整性和安全性设计 一 目的 一 目的 1 掌握约束 默认 规则的创建方法 2 掌握存储过程 触发器的创建方法 3 掌握数据库安全性的设计方法 包括账户管理和权限管理 二 内容 二 内容 1 设计相应系统的约束 默认和规则 2 为相应系统设计存储过程和触发器 3 对相应系统实施账户管理 4 对相应系统实施权限管理 三 指导 三 指导 数据库完整性 数据完整性维护数据库输入数据的正确性和一致性 通过定义数据完整性规则 SQL Server 可以通过自身提供的完整性规则有效地管理数据的输入 而不必要使用 额外的应用程序来协助管理 这样一方面可以节省系统开销 另一方面使数据库中 的数据独立于应用程序 使创建开放式数据库系统成为可能 数据完整性包括实体的完整性 域完整性 参照完整性和用户自定义完整性 1 实体完整性 实体完整性将记录行定义为特定表的唯一实体 实体完整性强制表中的所有记 录都有一个惟一的标识符列 通过 UNIQUE 约束 PRIMARY KEY 约束或 IDENTITY 属性 例如 在学生情况表中 学生的学号是惟一的 它与每个学生 一一对应 2 域完整性 域完整性是指给定列的输入有效性 强制域有效性的方法有 通过限制数据类 浙江树人大学实习指导书 信息科技学院 技术实习 29 型 包括自定义数据类型 格式 CHECK 约束和规则 或可能的取值范围 FOREIGN KEY 约束 CHECK 约束 DEFAULT 定义 NOT NULL 定义和规则 来实现 3 参照完整性 参照完整性能确保数据库中数据的一致性 在 SQL Server 中 参照完整性基 于外键与主键之间或外键与唯一键之间的关系 通过 FOREIGN KEY 和 CHECK 约束 参照完整性确保键值在所有表中一致 这样的一致性要求不能引用不存在 的值 即指向不存在的行 如果在被参考的表中 某一记录被外部键参考 则该 记录就不能删除 若需要更改键值 那么在整个数据库中 对该键值的所有引用都 要进行一致的更改 参照完整性在输入或删除记录时保持表之间已定义的关系 当设置了参照完整 性时 SQL Server 将从以下几个方面限制用户对数据库的操作 当主表中没有关联的记录时 向一个相关表添加记录 更改了主表中的键值但没有更改相关表中的数据 从而使相关表中的记录无法 在主表中找到对应记录 从主表中删除记录 但在相关表中仍存在与该记录相匹配的记录 例如 在学生成绩库中 只要学生在成绩表中有成绩记录 则该学生记录就不 能直接在学生情况表中删除 4 用户定义完整性 可以在 SQL Server 中定义不属于上述类别的特定规则的用户完整性定义 所 有的完整性类型都支持用户定义完整性 CREATE TABLE 中的所有列级和表级约 束 存储过程和触发器 在 SQL Server 中 有两种方式可以实现数据完整性 声明数据完整性和过程 数据完整性 声明数据完整性是通过在对象定义中定义的标准来实现数据完整性 是由系统本身的自动强制功能来实现的 它包含使用各种约束 默认和规则 而过 程数据完整性是通过在脚本语言 使用触发器或存储过程 中定义的完整性标准来实 现的 当这些脚本被执行时 就可以强制完整性的实现 数据库安全性 浙江树人大学实习指导书 信息科技学院 技术实习 30 数据库的安全性是指保护数据库以防止不合法的使用所造成的数据泄露 更改 或破坏 SQL Server 的安全性控制策略可以从四个方面分析 操作系统的安全性 服务 器的安全性 数据库的安全性以及表和列级的安全性 1 SQL Server 登录帐号 登录账号是基于服务器使用的用户名 为了防问 SQL Server 系统 用户必须 提供正确的登录账号 这些登录账号既可以是 Windows 登录账号 也可以是 SQL Server 登录账号 2 数据库用户帐号 只有数据库用户才具有访问 操作该数据库的权限 某一登录帐号要获得操作 数据库的权限 必须与相应的数据库用户相映射 3 角色管理 可以把一些用户归入某一角色 这样只要角色具有了一定的权限 用户相应地 从该角色继承了相应的权限 角色的提出有利于权限的管理 角色可分为固定服务器角色和数据库角色 注意 删除角色前 必须删除角色成员 4 许可管理 许可是用来授权用户可以使用数据库中数据和执行数据库操作 许可授予 grant 语句 许可禁止 deny 语句 许可收回 revoke 语句 四 图书管理系统数据库完整性设计 四 图书管理系统数据库完整性设计 图书管理系统数据库完整性设计 1 为各个表设置主键约束 具体步骤略 浙江树人大学实习指导书 信息科技学院 技术实习 31 2 为 图书表 和 读者表 设置外键约束 3 设计一触发器以实现当读者借书后 自动更新读者表中的 已借书数量 字段 4 编写一存储过程以实现根据读者编号查看该读者的已借书数量 若已借书数量 等于该类读者所允许的借书数量时 不允许该读者再借书 给出相应的提示信 息 五 图书管理系统数据库安全性设计 五 图书管理系统数据库安全性设计 略 浙江树人大学实习指导书 信息科技学院 技术实习 32 第八天 九天 第十天上午第八天 九天 第十天上午 表数据操作表数据操作 含增 删 改 查询 游标设计等 含增 删 改 查询 游标设计等 一 目的 一 目的 1 掌握用 insert update delete 语句实现对表数据的增 删 改操作 2 掌握用 select 语句实现对表数据的查询 3 掌握用游标实现对表数据的增 删 改以及查询操作 二 内容 二 内容 1 查询 要求单表查询至少每表 2 个 多表查询至少 5 个 2 增 删 改至少各 2 个 3 基于视图的查询 增 删 改至少各 2 个 4 基于游标的查询 增 删 改至少各 2 个 浙江树人大学实习指导书 信息科技学院 技术实习 33 附录附录 可选课题可选课题 每个同学根据选题原则 选择自己的课题 可供选择的课题如下 一 超市管理系统 一 系统的功能需求 1 应超市需要人员进行各个方面的管理 如采购员 导购员等 这需要建立一个 数据库来管理每个工作人员的信息 如用户添加 删除 修改密码等 这有助于清 晰地管理每个工作人员的信息 因权限不同 各个用户进入的界面不同 他们只能 进行权限之内的操作 所有的用户都可以在密码更改中更改密码 2 按照超市管理人员的操作习惯 可以对仓库 商品类别 供货商和商品等基本 信息进行增 删 改和查询操作 3 采购 入库或销售商品时 用户要能够对进货单 入库单或销售单进行核对审 查 并进行登记 修改和删除 用户要获得进货 销售 入库信息时 要对进货情 况 销售情况 库存情况等进行查询 4 仓库管理员根据每一次的入库情况 自动增加商品数量 并将数据保存到数据 库表中 导购员根据每一次的销售情况 在销售商品时自动减少商品数量 并将数 据保存到数据库表中 5 采购员采购某种商品后 自动把收款情况保存到收款单中 销售员销售某种商 品后 自动把付款情况保存到付款单中 系统应该可以随时查询商品的收 付款情 况 二 系统的数据需求 1 商品按类别和名称进行管理 浙江树人大学实习指导书 信息科技学院 技术实习 34 2 必须记录商品的基本信息 比如规格和生产企业等 3 需要记录商品的供应商信息 4 供应商的联系方式非常重要 5 在采购信息中需要记录采购的数量和单价等 6 订货单 销售单和入库单必须记录相应的经手人和开具时间 二 进销存管理系统 一 系统的功能需求 进销存管理系统主要涉及到商品的采购 销售 库存及报损等方面 具体地讲 包括 1 基本信息的维护 商品基本信息管理 包括商品基本信息的增加 修改和删除等 商品记录的查询 统计和打印等 供货商信息管理 包括供货商信息的增加 修改和删除等 供应商记录的查询统计和打印等 2 采购管理 采购信息管理 商品采购信息包括商品进货数量 单价 供货商等 商品进货 管理功能完成进货信息登记 修改和删除等 统计查询 可以根据各种条件来查询统计商品的采购情况 更新库存 采购信息的变动直接关系到商品库存的变化 打印报表 对全部采购记录或满足条件的采购记录列表以报表的形式进行打印 输出 3 销售管理 商品销售信息管理 商品销售信息包括商品销售数量 单价 销售日期等 商 品销售管理功能完成销售信息登记 修改和删除等 统计查询 可以根据各种条件来查询统计商品的销售情况 更新库存 销售信息的变动直接关系到商品库存的变化 打印报表 对全部销售记录或者满足条件的销售记录列表以报表的形式进行打 印输出 浙江树人大学实习指导书 信息科技学院 技术实习 35 4 报损管理 商品报损信息管理 商品报损信息包括商品报损数量 报损原因等 商品报损 管理功能完成报损信息登记 修改和删除等 统计查询 可以根据各种条件来查询统计商品的报损情况 更