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《数据库系统概论》课程设计报告课程名称： 数据库系统概论 院系年级： 14级电气信息工程系 专业班级： 计算机科学与技术1班 学 号： 姓 名:联系:指导教师:安徽马鞍山2016年6月第一章相关方法技术1.1数据库应用特点数据库技术是现代信息科学与技术的重要组成部分，是计算机数据处理与信息管 理系统的核心数据库技术研究和解决了计算机信息处理过程中大量数据有效地 组织和存储的问题，在数据库系统中减少数据存储冗余、实现数据共享、保障数 据安全以及高效地检索数据和处理数据随着计算机技术与网络通信技术的发 展，数据库技术已成为信息社会中对大量数据进行组织与管理的重要技术手段及 软件技术，是网络信息化管理系统的基础1.2数据与处理以处理为中心根据处理功能设计数据文件，处理功能需要什么数据就创建什么数据文件处理 功能是主动的，数据结构是依赖的势必导致数据的冗余存储，潜在数据的不一 致性只适合科学计算，不适合数据密集型的事务处理系统以数据为中心只要应用领域内的业务内容不变，其信息结构是稳定，多变的是处理功能主张 设计稳定的数据结构，自动适应处理程序的多变性凡是数据库应用系统，适合 采用以数据为中心的应用模式。

1.3数据库设计方法（1） 功能驱动方法：这个方法设计依赖处理中心强调先根据功能要求画出分层的数据流程图从数据 流程图当中收集数据项及其数据存储以及数据字典依据数字字典分析提取出数 据库相关的各种信息类2） E-R建模方法：采用以数据为中心的设计策略在初步了解领域当中各种业务需求和处理过程基 础上1.4数据库设计步骤 按照规范化设计方法，从数据库应用系统设计和开发的全过程 来考虑，将数据库及其应用软件系统的生命周期可以细分为七 个阶段：规划、需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计、物理结构 设计、实施及运行维护各阶段需完成的工作分别为：1、应用规划规划阶段进行系统的必要性和可行性分析，确定数据库系统在 整个管理系统中的地位规划阶段必须要完成的任务包括：确定系统的范围；确定开发 工作所需的资源（人员、硬件和软件）；估算软件开发的成本； 确定项目进度规划阶段产生的结果是可行性分析报告及数据库规划纲要，内 容包括信息范围、信息来源、人力资源、设备资源、软硬件环 境、开发成本估算、进度计划、现行系统向新系统过渡计划等2、 需求分析这一阶段是计算机人员 （系统分析员） 和用户共同收集数据 库所需要的信息内容和用户对处理的要求，加以规格化和分析， 以书面形式确定下来，作为以后验证系统的依据。

在分析用户 要求时，要确保用户目标的一致性信息需求：指目标系统涉及的所有实体、属性、以及实体间的 联系等，包括信息的内容和性质，以及由信息需求导出的数据 需求处理需求：指为得到需要的信息而对数据进行加工处理的要求， 包括处理描述，发生的频度、响应时间以及安全保密要求等 进行数据库设计首先必须准确了解与分析用户需求（包括数据 与处理）需求分析是整个设计过程的基础，是最困难、最耗 费时间的一步作为地基的需求分析是否做的充分于准确，决 定了在其上构建数据库大厦的速度与质量需求分析做得不好， 甚至会导致整个数据库设计返工重做3、 概念设计把用户的信息要求统一到一个整体逻辑结构中，此结构能表达 用户的要求，且独立于任何DBMS软件和硬件概念结构设计是 整个数据库设计的关键，它通过对用户需求进行综合、归纳与 抽象，形成一个独立于具体DBMS的概念模型4、 逻辑设计逻辑结构设计分为两部分，即数据库结构设计和应用程序的设 计从逻辑设计导出的数据库结构是DBMS能接受的数据库定义， 这种结构有时也称为逻辑数据库结构逻辑结构设计是将概念结构转换为某个DBMS所支持的数据模 型，并对其进行优化5、 物理设计物理设计也分为两部分：物理数据库结构的选择和逻辑设计中 程序模块说明的精确化。

这一阶段的工作成果是一个完整的能 实现的数据库结构数据库物理设计是为逻辑数据模型选取一 个最适合应用环境的物理结构（包括存储结构和存取方法）6、 数据库的实施根据物理设计的结果产生一个具体的数据库和它的应用程序， 并把原始数据装入数据库实施阶段主要有三项工作：（1） 建立实际数据库结构；（2） 装入试验数据对应用程序进行调试；（3） 装入实据数据在数据库实施阶段，设计人员运用DBMS提供的数据语言及其宿 主语言，根据逻辑设计和物理设计的结果建立数据库，编制与 调试应用程序，组织数据入库，并进行试运行7、 运行维护数据库系统的正式运行，标志着数据库设计与应用开发工作的 结束和维护阶段的开始运行和维护阶段的主要任务有四项：（1） 维护数据库的安全性与完整性；（2） 监测并改善数据库运行性能；（3） 根据用户要求对数据库现有功能进行扩充；（4） 及时改正运行中发现的系统错误维护分为改正性维护，适应性维护，完善性维护和预防性维护 数据库应用系统经过试运行后即可投入正式运行在数据库系 统运行过程中必须不断地对其进行评价、调整与修改需要指出的是，这个设计步骤既是数据库设计的过程，也包括 了数据库应用系统的设计过程。

在设计过程中把数据库的设计 和对数据库中数据处理的设计紧密结合起来，将这两个方面的 需求分析、抽象、设计、实现在各个阶段同时进行，相互参照， 相互补充，以完善两方面的设计事实上，如果不了解应用环 境对数据的处理要求，或没有考虑如何去实现这些处理要求， 是不可能设计一个良好的数据库结构的如下图1-4-1规划阶段"析阶段 ji概念设 计阶段逻辑设计附段物理设计阶段数据库实厳阶段数据库运行维护阶段1.5课程设计任务创建维护的数据库设计就是把所学原理，方法应用到数据库课程设计中去 本次课程设计任务，选择应用领域的数据库的设计经过需求分析，概念设计，逻 辑设计，物理设计，数据库实现等阶段的训练，复习，巩固理论课的方法和技术, 在数据库的设计应用中，经过初步的综合训练第二章概念结构设计 引言：本章采用E-R方法设计数据库的概念数据模型初步了解应用领域的业务处理需求，注意分析提取各种业务所依赖的信息类型, 区分信息类的性质即区分基本实体信息类和联系实体信息类和再生实体信息类 本章注重基本实体信息类和联系实体信息类，用E-R图注明数据类型和数据关 系，E-R图是概念设计的最终成果，是逻辑设计的依据，对数据库的影响很大 一般方法：总结E-R方法，如何设计概念模型的一般方法E-R方法是在初步业务处理调查的基础上分析提取出每个业务依赖的信息类 综合出各业务领域信息类的结合，消除重合，消除冲突（1） 对应用领域数据库概念模型设计方法的分析和对策（2） 分析对策：当应用领域范围较大时，按照业务主题分别设计主题相关 子E-R图，当子E-R图正确后，通过E-R图的综合集成，消除冲突，重合，得 到最终的E-R图。

1. E-R模型的基本元素E-R模型的基本元素包括实体、联系和属性，图2-4显示了它们的图形符号图2-4 E-R模型基本元素的图形符号（1） 实体：在E-R图中用矩形表示，并将对实体的命名写于矩形中2） 属性：在E-R图中用椭圆表示（对于多值属性用双椭圆表示），并将对属性的命 名写于其中3） 联系：用来标识实体之间的关系，在E-R图中用菱形表示，联系的名称置于菱形 内需要说明的是，除了实体具有若干个属性外，有的联系也具有属性在E-R图中，除了上述三种基本的图形之外，还有将属性与相应的实体或联系连接起 来以及将有关实体连接起来的无向边另外，在连接两个实体之间的无向边旁还要标注上联 系的类型（1:1, l:n或m:n）例如图2-5为表示部门和部门主任之间联系的E-R图图2-5部门和部门主任之间联系的E-R图在E-R图中，加下划线的属性（或属性组）表示实体的码，如图2-5中，部门编号是部 门实体的码，人员编号是部门主任实体的码例2.1现有图书管理的信息如下：图书信息包括：书号、书名、作者、出版社、所属类别、单价出版社信息包括：社号、社名、地址、读者信息包括：借书证号、姓名、性别、所属院系一个出版社可以出版多种书籍，但每本书只能在一个出版社出版，出版应有出版日期和 责任编辑。

一个读者可以借阅多本图书，一本图书可以有多个人借阅借阅信息包括：借书日期、 还书日期根据以上信息，要求完成以下任务：（1） 确定实体及其包含属性，以及各实体的码2） 确定各实体之间的联系，并设计图书管理情况的E-R图解：（1）本例包括图书、出版社、读者三个实体，其中图书实体包含书号、书名、作 者、出版社、所属类别、单价6个属性，其中书号为码；出版社实体包含社号、社名、地址、 4个属性，其中社号为码；读者实体包含借书证号、姓名、性别、所属院系4个属性， 其中借书证号为码2）出版社与图书两个实体之间为1:n联系，联系名为出版，该联系含有出版日期和 责任编辑两个属性；读者与图书两个实体之间为m:n联系，联系名为借阅，该联系含有借 书日期、还书日期2个属性图书管理情况的E-R图如图2-6所示图2-6图书管理情况的E-R图2. E-R模型的一些变换操作用E-R模型方法进行数据库概念设计时，有时需要对E-R模型作一些变换操作1）引入弱实体所谓弱实体，是指一个实体对于另一个（些）实体具有很强的依赖 联系，而且该实体码的部分或全部从其父实体中获得在E-R模型中，弱实体用双线矩形 框表示，与弱实体直接相关的联系用双线菱形框表示（如图2-7所示）。

在图2-7中，“教 师简历”实体与“教师”实体具有很强的依赖联系，“教师简历”实体是依赖于“教师”实 体而存在的，而且教师简历的码从教师中获得因此“教师简历”是“弱实体”图2-7 “弱实体”示例（2）多值属性的变换对于多值属性，如果在数据库的实施过程中不作任何处理，将 会产生大量冗余数据，而且使用时有可能造成数据的不一致因此要对多值属性进行变换 主要有两种变换方法，第一种变换方法是对多值属性进行分解，即把原来的多值属性分解成 几个新的属性，并在原E-R图中用分解后的新属性替代原多值属性例如，对于“教师” 实体，除了 “姓名”、“性别”、“年龄”等单值属性外，还有多值属性“毕业院校”（如 图2-8所示），变换时可将“毕业院校”分解为“本科毕业院校”、“硕士毕业院校”、“博 士毕业院校” 3个单值属性，变换后的E-R图如图2-9所示图2-8多值属性示例图2-9多值属性的变换一分解示例如果一个多值属性的值较多，在分解变换时可能会增加数据库的冗余量针对这种情况 还可以采用另外一种方法进行变换：增加一个弱实体，原多值属性的名变为弱实体名，其多 个值转变为该弱实体的多个属性，增加的弱实体依赖于原实体而存在，并增加一个联系（如 图2-10中的“教育经历”），且弱实体与原实体之间是1： 1联系。

变换后的E-R图如图 2-10所示图2-10多值属性的变换一增加弱实体示例（3）复合属性的变换对于复合属性可以用层次结构来表示例如“地址”作为公司 实体的一个属性，它可以进一步分为多层子属性（如图2-11所示）复合属性不仅准确模 拟现实世界的复合层次信息结构，而且当用户既需要把复合属性作为一个整体使用也需要单 独使用各子属性时，属性的复合结构不仅十分必要，而且十分重要图2-11复合属性的变换示例（4）分解变换如果实体的属性较多，可以对实体进行分解例如，对于雇员实体， 拥有编号、姓名、性别、生日、部门号、职务、工资、奖金等属性（其E-R图如图2-12。