数据库实验指导书

数据库原理及应用实验 指导书 编制人 张帅编制人 张帅 机电学院工业工程系机电学院工业工程系 一 实验简介 ERwin 用来建立实体 关系 E R 模型 是关系数据库应用开发的优秀工 具 ERwin 主要建立数据库的概念模型和物理模型 它用图形化的方式 描述 出实体 联系及实体的属性 提供建造逻辑模型能力 帮助用户区分哪些是概 念上的数据库设计 而哪些又是物理上的数据库设计 二 实验内容 选择一 选择一 建立学生选课系统 可以根据以下几点关系进行建模 学生老师都有居住地址 学生住在某公寓某寝室 老师住某栋楼的某房 间 学生老师都可以用电话 学生有学号 姓名和性别 可以属于某单位 老师属于教研室 教研室上面可能有上级单位 上级单位可能有更上级 单位 老师有职称 在授课地点和授课时间上课教学生 学生可以选课 选课时注意上课课时 学期末考试取得成绩和相应的学 分 选择二 选择二 建立大学教材书库管理系统 可以根据以下几点关系进行建模 每本教材 书籍都有它的基本信息 不同类型的书籍要分类管理 书籍在购买时会了解订书单位和供书单位的基本信息 进行订书 售书 采购等活动 在图书管理过程中需要建立库房 了解书籍的进 出情况 每个管理系统都应有管理员 三 实验目的 1 构造实验内容中各种实体和联系 2 表达实体间的各种约束关系 3 熟悉 ERwin 软件及建模过程 4 了解 SQL 语句的基本语法 四 主要仪器设备 计算机 ERwin 软件 Viso 五 实验原理 ERwin 数据建模主要有两种方法 IDEF1X 和 IE information engineering 其中 IDEF1X 是关系数据库的设计方法 IDEF1X 模型的基本结构为 1 实体 如人 地点 概念 事件等 用方框表示 2 实体之间的关系 联系 用放框之间的连线表示 3 实体的属性 用方框内的属性名称来表示 一 实体 对于关系数据库 表是关系数据库的基本组成部分 表被用于组织和存储 信息 表由字段和数据行所组成 每一行包含一组被称为实例的事实 在关系 数据库中 所有的数据值必须是原子的 也就是说 表中的每一个单元只能包 含不可再分的事实 数据库中表之间也可以存在关系 每一个关系代表两张表 之间共享着一个或多个字段 正如表和字段组成了关系数据库的物理模型一样 一个实体 关系图 以及 所有逻辑数据模型 也包含等价的部分 表的逻辑等价物是实体 字段的逻辑 等价物是属性 在关系术语中 依靠外键属性唯一标识的子实体称为依赖实体 依赖实体 用圆角矩形表示 不依赖于模型中任何其它实体 就能唯一确定实体中每个实 例的实体称为独立实体 独立实体用直角矩形 二 属性 属性是用来分辨或说明实体的性质与特征 是数据真正处理的值 在数据模型的每一个实体中 都有一条水平线将所有属性分成了两个部分 键区域和非键区域 在横线上面的为键区域 横线下面的为非键区域或数据 区域 主键 Primary Key PK 实体中所有候选键中被指定为最优先或最常用来 唯一标识每个实例的某个属性或一组属性 被选为主键的属性或属性组必须具备以下特征 唯一标识一个实例 永远不包含空值 始终不改变 一个实例通过主键进行标识 如果主键发生变化 就代表 不同的实例 为了便于索引和查询 主键应尽可能短 如果所选择的主键包含来自于 其它实体的主键 那么这样的主键被称为复合主键 这时应当确保主键 的每个部分都符合上面的规则 外键 FOREIGN KEY FK 是在父实体中定义的主键通过关系从父实体 迁移到子实体当中来的属性或属性组 称为外键 角色名 Rolename 是外键属性的新名字 角色名定义一个新属性 它用来 描述由关系体现的业务陈述 三 关系 关系代表实体之间的连接 关系在图中用 动词 表示实体之间是如何相 关的 两实体间关联性的表示分为一对多关系 标识关系和非标识关系 多对 多关系 1 一对多关系 标识关系和非标识关系 标识关系 Identifying Relationship 当一个外键从父实体迁移到子实体的 主键区域 那么在两个实体之间就形成了一个标识关系 当然 子实体也就成 了依赖实体 实体间用一条实线表示标识关系 并且在实线靠近子实体的那一 端还有一个黑点 非标识关系 Non Identifying Relationship 非标识关系也是连接父实体和 子实体 用非标识关系连接两个实体时 外键将被迁移到子实体的非主键区域 中 用一条虚线表示非标识关系 2 多对多关系 两个实体之间的非确定关系 通常称为多对多关系 它用来表示第一个实 体的一个实例与第二个实体的多个实例有关系 相反 第二个实体中的一个实 例又与第一个实体中的多个实例存在联系 多对多关系用实线 两端都是圆点 来表示 被称为不确定关系 non specific relationship 四 参照完整性 描述当父实体主键被删除时所采取的动作被称为参照完整性 在参照完整 性中可选的动作有级联 限制 置成空值 置成默认值等 级联 每当父实体的实例被删除 在子实体中每一个相关的实例都必须 被删除 限制 如果在子实体中存在一个或多个相关实例 对父实体的实例的删 除动作将被禁止 或者 如果在父实体中存在相关实例 对子实体的实 例的删除将被禁止 置成空值 每当父实体的实例被删除 在子实体中每一个相关实例的外 键属性将被置成空值 置成默认值 每当父实体的实例被删除 在子实体中每一个相关实例的 外键属性将被置成默认值 不采取任何参照完整性动作 并不是每一个动作都必须有一个相 关的参照完整性规则 参照完整性选项 可为每一个关系定义以下 6 种可能的动作 PARENT INSERT PARENT UPDATE PARENT DELETE CHILD INSERT CHILD UPDATE CHILD DELETE 例如 在实体一端的 D C 符号 前一个字母表示数据库的动作 I INSERT U UPDATE D DELETE 第二个字母表示参照完整 性选项 C CASCADE R RESTRICT SN SET NULL SD SET DEFAULT 五 双向工程 正向工程是指从数据模型生成物理数据库模式的过程 反向工程是指从一个现有的数据库系统中创建数据模型 六 实验步骤 1 了解 ERwin 的菜单和工具条 2 创建实体 关系图 1 新建模型 启动 Erwin 后 出现的启动对话框 选择 Create a new model 单击 OK 按钮创建一个新的模型 在新建模型对话框中 选择 Logical Physical 选项 表示将要创建的新模 型包含逻辑和物理两层模型 保持其他选项为默认设置即可 单击 OK 按钮 创建新模型 在主菜单中选择 Model Model Properties 打开模型对话框 选择 General 选项卡 在模型名称区域输入名称 单击 Notation 选项卡 选择 要使用的建模语言符号 本实验选择 IDEF1X 语言符号 2 创建实体 首先确认已经工作在逻辑模型中 并在工具条中选择 Entity level 其次用 鼠标在工具条上选择 Entity 工具 然后单击绘图区域的空白处 直接输入实体的 名称 客户 同时可以对实体名称进行修改 重复上面的工作建立其他实体 3 编辑实体定义 在标识出主要的实体后 需要对每个实体进行定义 以验证实体的正确性 编辑实体定义有两种方法 直接在图中编辑 通过实体编辑器 先直接在图中定义实体 步骤如下 在逻辑模型中 从工具条上选择 Definition level 的显示级别 在图中选择 客户 实体 直接输入实体定义 通过编辑器来编辑实体定义的步骤如下 在图中选择 客户 实体 单击鼠标右键 在弹出的快捷菜单中选择 Entity Properties 打开实体编辑器 在实体编辑器中输入实体的定义信息 输入实体的注释信息 在实体编辑器上面选择 Note 标签页 输入实 体的定义信息 4 创建实体间的关系 确定两实体间的对应关系 用鼠标单击源实体 然后单击目标实体 就可 以创建两个实体之间的关系 同时可以选择主菜单 Format Preferences 进 行自动排版 在弹出的 Format Preferences 窗口的 Layout 选项卡中 单击 Layout Entire Diagram 按钮 3 基于键的模型 1 创建主键属性 每一个实体中的每一个实例都必须能够与其他实例相区别 在数据建模理 论中 将它称为唯一标识 标识实体实例的唯一标识符是主键 Primary Key 在 E R 图中的空白区域单击鼠标右键 选择弹出菜单中的 Display level Primary key 实现 E R 图将显示出实体名和主键区域 在主键区域输入要创 建的主键属性名称 2 创建非主键属性 在 Erwin 中创建属性有三种方法 在图中直接创建 a 要创建实体的属性 应当将属性显示在图中 因此 首先要将图的显示 级别设为 Attribute level b 与创建实体的主键属性方法一样 将光标移动到实体的非键属性区域 并输入属性名称 c 按下回车键 继续输入其他属性 在模型导航器中创建 a 在模型导航器中单击 Entity 左侧的加号框 展开 Entity 节点 b 选择展开 客户实体 节点 在 客户实体 节点下的属性节点 Attributes 上单击鼠标右键 并在弹出的快捷菜单中选择 New c 在 Attributes 节点下的 New Attributes 属性框中输入属性名称 d 在图中也会显示出新建的属性 重复上述的步骤 为实体创建其他属性 在属性对话框中创建 a 在图中选择实体 单击鼠标右键 在弹出的快捷菜单中选择 Attributes 打开属性对话框 b 在属性对话框中 单击下方的 New 按钮 打开新建属性对话框 左 侧为实体中的属性列表 右侧为属性的描述 其中包括 属性一般描述 数据类型 定义 注释 用户自定义属性 所属键组和变更历史等 c 在新建属性对话框中 在文本框 Attribute Name 中输入属性名称 d 在新建属性时 在输入逻辑模型中的属性名称时 同时输入该属性在物 理模型的表中对应的字段的名称 单击 OK 按钮 该属性创建完成 重复上述步骤 为实体创建其他属性 4 解决多对多关系 在图中选中问题和解决方案实体之间的多对多关系 此时在工具条中的多对多关系转换按钮已处于可用状态 单击该按钮 此时出现多对多关系转换向导对话框 单击 下一步 系统提示输入将要被创建的关联实体的名称 输入该名称 并单击 下 一步 系统提示你为本次多对多关系转换进行命名 这样做是为了把这次转 换过程记录并保存起来 以便将来能够恢复回原先的状态 接受默认的 名称 单击 下一步 系统显示该转换过程的概括信息 单击 完成 按钮 5 双向工程 Erwin 不但能帮助我们设计逻辑和物理数据模型 捕获业务规则和需求 还 能够将物理模型通过正向工程自动地向数据库系统目录中创建物理数据库结构 也可以支持对现有数据库的反向工程 能够从现有数据库逆向生成物理数据模 型甚至是逻辑模型 执行正向工程 本实验选用 Oracle 数据库 执行正向工程之前需先建立新的用户名和密码 选择主菜单中的 Tools Forward Engineer Schema Generation 菜单项 在数据库模式生成对话框中 可以设置模式生成选项 在正向工程对话框的 Option 选项卡中 Erwin 将生成选项分为若干选项组 在左侧列表中列出 选择某个选项组 将在右侧列表中显示该选项组中的选项 所有选项都是可选的 也就是