学生选课系统数据库设计.docx

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1、成绩:回4$溪W工义谷大作业课程名称：数据库系统概论实践名称：学生选课系统数据库设计姓 名：专 业：计算机科学及技术班 级：学 号：计算机科学及技术学院2016年12月09日学生选课系统数据库设计目录实践项目名称： 学生选课系统数据库设计3一、实践目的3二、实践内容3三、实践用设备仪器及材料4四、实践操作步骤41. 确定设计数据库种类42. 什么是数据库设计以及为什么要设计数据库43. 数据库设计的方法54. 需求分析阶段65. 概念模型设计阶段116. 逻辑模型设计阶段167. 物理模型设计阶段188. 数据库的实施及运行19五、实践总结20实践项目名称：学生选课系统数据库设计一、实践目的1

2、. 理解并掌握数据库设计的概念、方法和步骤。2. 了解需求分析的内容。3. 重点运用ER模型进行概念设计。4. 将ER模型转换为关系模型。5. 全面掌握SQL命令。6. 掌握安全性的概念，创建登录、用户、角色，授予相应的权限。7. 掌握视图、存储过程、触发器等的创建及应用。二、实践内容1. 构思一个常见数据库系统，设计该数据库。（学生选课系统数据库）2. 对所要设计数据的数据库进行全方位的需求分析。3. 对所要设计数据的数据库进行概念结构设计。4. 对所要设计数据的数据库进行逻辑结构设计。5. 对所要设计数据的数据库进行物理结构设计。6. 通过之前的需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计、物理结

3、构设计创建数据库。7. 导入小批量的数据对新创建的数据库进行试运行，同时对一些参数进行修改，不 断优化数据库，使数据库逐渐趋向于稳定运行状态。8. 正式运行数据库，对数据库进行日常维护。三、实践用设备仪器及材料1. 数据库系统概论王珊，萨师煊编著2. 设备环境：计算机、Windows 7、SQL Server 2000。3. 网上其他参考资料。四、实践操作步骤1. 确定设计数据库种类考虑到作为学生，我们最熟悉的也经常使用到的数据库只有教学系统中的一 些数据库了，所以经过小组讨论，我们小组决定设计学生选课系统。2. 什么是数据库设计以及为什么要设计数据库2.1什么是数据库设计数据库设计是指对于一

4、个给定的应用环境，构造（设计）优化的数据库逻辑 模式和物理结构，并据此建立数据库及其应用系统，使之能够有效地存储和管理 数据，满足各种用户的应用需求，包括信息管理要求和数据操作要求。目标：为用户和各种应用系统提供一个信息基础设施和高效率的运行环境。2.2为什么要设计数据库随着社会的发展，信息技术的不断进步，人们在日常生活中要处理的数据的规模和复杂程度都日益剧增，所以如果还是用以前的人工模式和文件系统模式来 处理今天的数据就已经远远不能满足人们对效率和准确性的要求了。而数据库系 统就恰恰能帮助人们解决这些问题，同时使用数据库还可以带来许多好处：如减 少了数据的冗余度，从而大大地节省了数据的存储空

5、间；实现数据资源的充分共 享等等。此外，数据库技术还为用户提供了非常简便的使用手段使用户易于编写 有关数据库应用程序。数据库在我国正得到愈来愈广泛的应用。但是并非每一个数据库都能被人们很好的应用，数据库也有好坏之分，下面 列举了一些好的数据库的优点和一些糟糕的数据库的缺点。良好的数据库设计能够：（1）节省数据的存储空间（2）能够保证数据的完整性（3）方便进行数据库应用系统的开发糟糕的数据库设计：（1）数据冗余、存储空间浪费（2）内存空间浪费（3）数据更新和插入的异常所以在一个庞大复杂的数据库被创建之前一定要通过精心的设计才能投入运 行，这样才能充分发挥出数据库的优势。3. 数据库设计的方法现实

6、世界的复杂性导致了数据库设计的复杂性。只有以科学的数据库设计理 论为基础，在具体的设计原则的指导下，才能保证数据库系统的设计质量，减少 系统运行后的维护代价。目前常用的各种数据库设计方法都属于规范设计法，即学生选课系统数据库设计都是运用软件工程的思想及方法，根据数据库设计的特点，提出了各种设计准则 及设计规程。这种工程化的规范设计方法也是在目前技术条件下设计数据库的最 实用的方法。逻辑数据库设计是根据用户要求和特定数据库管理系统的具体特点，以数据 库设计理论为依据，设计数据库的全局逻辑结构和每个用户的局部逻辑结构。物 理数据库设计是在逻辑结构确定之后，设计数据库的存储结构及其他实现细节。但各种

7、设计方法在设计步骤上的划分存在差异，各有自已的特点及局限。典型的规范设计法有以下几种：（1）新奥尔良（New Orleans）方法（2）基于E-R模型的数据库设计方法（3）3NF （第三范式）的设计方法（4）面向对象的数据库设计方法（5）统一建模语言（Unified Model Language,UML）方法4. 需求分析阶段4.1什么是需求分析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

8、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学生选课系统数据库设计了解及分析用户需求（包括数据及处理）。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及质量。需求分析做得不好，甚至会导致整个数据 库设计返工重做。4.2基本任务通过详细调查现实世界要处理的对象（组织、部门、企业等），充分了解原 系统（手工系统或计算机系统）工作概况，明确用户的各种需求

9、，在此基础上确 定新系统的功能。新系统必须充分考虑今后可能的扩充和改变，不能仅仅按当前 应用需求来设计数据库。4.3重点内容需求分析的重点是调查、收集和分析用户数据管理中的信息需求、处理需求、 安全性及完整性要求。信息需求是指用户需要从数据库中获得的信息的内容和性 质。由用户的信息需求可以导出数据需求，即在数据库中应该存储哪些数据。处 理需求是指用户要求完成什么处理功能，对某种处理要求的响应时间，处理方式 指是联机处理还是批处理等。明确用户的处理需求，将有利于后期应用程序模块 的设计。4.4主要方法（1）调查清楚用户的实际需求并进行初步分析（2）及用户达成共识（3）进一步分析及表达这些需求4.

10、5调查方法（1）跟班作业（2）开调查会(3) 请专人介绍(4) 询问(5) 设计调查表请用户填写(6) 查阅记录4.6数据字典数据字典是进行详细的数据收集和数据分析获得的主要成果。它是关于数据 库中数据的描述，即元数据，而不是数据本身。数据字典是在需求分析阶段建立， 在数据设计过程中不断修改、充实、完善的。它在数据库设计中占有很重要的地 位。数据字典通常包括数据项、数据结构、数据流、数据存储和数据处理过程几 部分。其中数据项是数据的最小组成单位，若干个数据项可以组成一个数据结构。 数据字典通过对数据项和数据结构的定义来描述数据流、数据存储的逻辑内容。所得到的数据字典举例：学号数据项数据项名：学

11、号含义说明：唯一标识每个学生别名： 学生编号类型:字符型长度：10取值范围:0000000000至9999999999取值含义：前两位标别该学生所在年级，后六位按顺序编号与其他数据项的逻辑关系：学生数据结构数据结构:学生含义说明：学生选课系统的主体数据结构, 定义了一个学生的有关信息 组成: 学号，姓名，所在系，年级成绩数据流数据流: S5说明：学生参加考试的最终结果数据流来源:考试数据流去向:批准组成:平均流量：高峰期流量:成绩单数据存储学生选课系统数据库设计数据存储：学生成绩单说明：记录学生的考试成绩情况流入数据流：流出数据流：.组成：数据量：每年5张存取方式：随机存取考试安排处理过程处理

12、过程:考试安排说明:为所有选课学生分配考场及监考教师输入:学生,教师,课程输出：考试安排处理:在学期期末,为所有选课学生安排考试； 要求同一考场只能允许30人考试;同一老帅1司一时间只能监考一个考场；4.6需求分析结果通过需求分析本数据库需要设计四大模块，分别是：（1）学生选课模块，允许学生修改1个人信息，浏览基本的课程；并实现 主要的选课功能，包括填写选课信息、查看已选课程、修改选课等。（2）教师开课模块，允许教师申请教课，同时教师可以修改个人信息、浏 览基本课程以及查看学生的选课情况等。（3）管理员管理模块，主要包括创建课程的指定任课老师、设定课程人数、 统计学生选课信息、发通知等等。（4

13、）通用功能模块，即用户登录、密码修改等功能的实现。功能需求图如下:5. 概念模型设计阶段概念模型设计就是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、归纳及抽象，形成一个独立于具体 DBMS的概念模型。5.1特点概念模型设计的特点主要有以下几点：（1）易于更改（2）易于理解（3）能真实、充分地反映现实世界（4）易于向关系、网状、层次等各种数据模型转换5.2设计方法采用自下而上的设计方法，即先确定局部的概念模式，再由局部依次向上扩 展，形成全局概念模式，如下图所示。5.3设计步骤

14、第1步：抽象数据并设计局部视图。第2步：集成局部视图，得到全局概念结构。需求分析逻辑结构设计分E-R图DFDDD5.4数据抽象（E-R图） 学生E-R图课程类E-R图课程E-R图5.4全局E-R图K口睹叶叩 HH 1E吐16. 逻辑模型设计阶段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所支持数据模型，并对其进行 优化。6.1步骤（1）将概念结构转化为一般的关系、网状、层次模型。（2）将转换来的关系、网状、层次模型向特定DBMS支持下的数据模型转

15、换。（3）对数据模型进行优化。6.2关系模式逻辑模型设计得到的关系模式表如下：学院学院名，课程管理员学生学号，姓名，年级，专业教师编号，姓名，性别，所属学院，权限学生可选课程课程号，学号，是否已选，成绩课程类类号，课名，开设学院，学分，是否必选，可否退选，最终考核形 式课程课程号，类号，上课时间，注册人数，是否开课，任课教师，限选条 件DepartmentD_name， ManagerStudentStu_id， Stu_Name， Grade， Department学生选课系统数据库设计TeacherT_id, S_name, Sex, Department, RightAssCourC_i

16、d, Stu_id， Selected， ScoreSubjectSub_id， Sub_name, Department, Credit, RC, GU, FTCourse(C_id, Sub_name, Time, Room, Subscribers, Discerned, Teacher,Limitation注：上表中蓝色字体为其关系的主码。6.3视图基本表学生视图已选课程 C_id酩C_name说时间 Time上课地点 Room注册人数 Subscribers晡认开课 Discerned限选条件 Limitation任课教师 S_name可选课美 Sub_id课名 Sub. na必选R

17、C退选 GU最终考核 FT学分 CREDIT成翁 SCORE基本表课程类类号，课名，开设学院，学分，是否必选，可否退选，最终考核形式课程课程号，类号，上课时间，上课地点，注册人数，是否开课，任课教师，限选条件教师视图课程号 顷课名 Sub nameI上课时间1 Time上黜点 Room注册人数 Subscriber确认开课| Discerne限选条件 Limitatio最终考核FT基本表课程类类号，类号，开设学院，学分，是否必选，可否退选，最终考核形式课程课程号，课名，上课时间，上课地点，注册人数，是否开课，任课教师，限选条件学院视图7. 物理模型设计阶段物理设计也分为两部分：物理数据库结构的

18、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)。7.1步骤(1) 确定数据库的物理结构，在关系数据库中主要指存取方法和存储结构。(2) 对物理结构进行评价，评价的重点是时间和空间效率。7.2存取方法DBMS常用存取方法有:（1）索引方法，目前主要是B+树索引方法,经典存取方法，使用最普遍（2）HASH 方法（3）聚簇（Cluster）方法本数据库系统将采用聚簇（Cluster）方法，其关系模式（表）如下：课程类类号，课名，开设学院，学分，是否必选，可否退选，最

19、终考核形 式学生可选课程课程号，学号，是否已选，成绩学生学号，姓名，年级，专业课程课程号，类号，上课时间，上课地点，注册人数，是否开课，任课教师，限选条件8. 数据库的实施及运行8.1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，编制及调试应用程序，组织数据入库， 并进行试运行。8.2试运行主要工作（1）功能测试学生选课系统数据库设计实际运行数

20、据库应用程序，执行对数据库的各种操作，测试应用程序的功能 是否满足设计要求，如果不满足，对应用程序部分则要修改、调整，直到达到设 计要求阶段，修改逻辑结构。（2）性能测试测量系统的性能指标，分析是否达到设计目标。如果测试的结果及设计目标 不符，则要返回物理设计阶段，重新调整物理结构，修改系统参数，某些情况下 甚至要返回逻辑设计阶段，修改逻辑结构。8.3正式运行及维护数据库系统的正式运行，标志着数据库设计及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及完整性；（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

21、运行中发现的系统错误。对数据库经常性的维护工作包括：（1）数据库的转储和恢复（2）数据库的安全性、完整性控制（3）数据库性能的监督、分析和改进（4）数据库的重组织和重构造五、实践总结这次的数据库实践作业，我们做的是“学生选课系统数据库”，通过几个星 期对其各阶段任务的分析实验操作（确定项目、需求分析、设计等），使我们对学生选课系统数据库设计数据库设计有了更深层次的了解，同时也学到了很多东西。（1）在这次实验中，通过对学生成绩数据库的设计，我们深刻认识了数据 信息、数据处理、数据库、数据库管理及系统重要概念，也学习到数据库 技术， 理解和掌握管理信息系统的相关内容，成功实现利用理论对数据库进行处理、分 析和理解技术。（2）在设计数据库管理中，所涉及的内容非常之多，需要每个成员都必须 保持极大地耐心和细心，考虑数据库模型涉及要素要非常全面，数据库中的大量 数据必须按严格的数据模型来组织，数据库中的数据是高度结构化的，它不仅是 数据本身而且反映数据之间的关系。（3）我们认为通过这次实验，我们能熟悉运用数据库管理来管理我们身边 的一些数据，提高我们工作效率。