一、本课程的任务
后台数据库构建、数据库操作.管理、维护，为后续课 程如JAVA, ASP. NET作准备工作，从而从前台到后台完成一 个完整信息管理系统的创建。 二、本课程的学习特点及思路
1、项目引导，任务驱动 2、以一个完整的信息管理系统的后台数据
库的构建为例, 贯穿本课程。
3、项目分成若干个子项目。按子项目的完成来开展教学。
三、考试形式: 按平时实验情况及课程设计情况给出分数O
12
项目一学生信息管理系统中数据需求分析
任
务： 确左学生信息管理系统的基本功能。
找出系统中的实体，如学生、教师、课程等。 丄
找出各实体的各■种属性，如学生有学号，姓名，性别，出生日期等。 找出实体之间的关系，如学生与课程的关系是“学习”，画出E-R图 将E-R图转换成二维表 丄 丄 对二维表进行优化处理 课程引入： 丄
在IT企业中，经常需要创建一些小型的数据库对企业的生产，销售，财务，人事等日
常生产活动进行管理，那第要创建一个怎样的数摇库，库中包含哪些表及其它对象，表中有 哪些数据既能保证数摇的冗余尽可能少，又能何证对数据库操作不会出现异常，既方便用户 的使用和操作，又能满足数据库安全及管理需要？这是IT工作岗位中经常遇到的工作，也 是IT从业人员必备的职业素质。因此掌握信息系统的数据分析的知识、方法及技巧是完全 必要的。本单元通过对“学生信息管理系统”中的数据需求分析的学习及实践，便同学们掌 握常用信息系统的数据分析方法与技巧，为后续章节的学习打好基础。
数据库设il•目的是根据用户的需求，构造最优的数据库模式，使它能有效地存储数据。 数据库设计的优劣直接影响到信息系统的质量和运行效果。因此设计一个结构优化的数据库 是对数据进行有效管理的前提和正确利用信息的保证。在中小型企业中，通常便用SQL Server数摇库。 项目背最：
随着信息技术的发展，在教学管理中采用现代的科学管理和技术手段势在必行。这样 可以减轻管理人员的工作S,充分发挥人，财，物各种将资源的效用。通过分析我校教学管 理现状，结合学校实际情况，开发学生信息管理系统，实现对学生信息，教师信息，学成成 绩，教学授课，选课情况等方而进行一体化管理 课程内容：
数据库设计的方法中比较著名的有新奧尔良方法，它将数据库的设讣分为四个阶段： 需求分析，概念设计，逻辑设计和物理设计-
需求分析：需求分析阶段是整个设讣的基础，是最困难，最耗时间的一步，需求分析做得是 否充分与准确，决立了其上构建数据库的速度与质量。需求分析如果做的不好，可能会导致 整个数据库设计返工重做。
本案例中任务分析：管理员可对学生基木信息，班级信息.教师借息，学生选课情况，学校这样几个功能模块：
1、 用户管理：用户注册，用户登录，用户修改，用户删除
2、 学生基本信息管理：系别信息添加、修改、删除；班级信息添加、修改、删除：学生信 息的
添加、修改、删除；系别、班级、学生基本信息的查询。 3、 教师基本信息管理：教师信息的添加、修改、删除、查询。
4、 课程管理：课程信息的添加、修改、删除、查询；教师授课安排，学生选课。
5、 学生成绩管理：成绩的录入和修改：成绩的汇总统计，成绩的审核和锁出：成绩的査询。 6、 系统维护管理：数据备份、恢复：导入、导岀：系统帮助。
通过对以上系统功能分析得知，该系统涉及大量，复杂的数据管理，如何组织数据，采取何
I 基
本信息进行管理，学生可对本人信息进行修改，进行网上选课•浏览个人成绩及选课情况』 包括
12
种数据模型来维护数摇，是摆在我们而前的首要问题。
槪念设计：概念设汁是在需求分析的基础上，用概念数据模型如E-R数据模型，表示数据及 其相互间的联系。此时的模型虽然不能直接实现，但由于它易于被用户所理解，因而它不但 用于后续的设计，而且也是打用户交流的重要资料。 E-R模型的图形表示法
提供了表示实体、属性和联系的方法 实体用矩形表示，框内写明实体需。 属性用椭圆表示，框内写明属性。
联系用菱形表示，菱形框内写上实体间的联系需，并用无向边分別与有关实体连接起来，同 时在无向边旁标上联系的类型（1： 1. 1： X, M： N）.（一对一，一对多，多对多）。 在本案例中：包會的实体有：学生，课程，班级.教师等，同学们可根据功能需求确定每个 实体中所包含的属性，并画出相应的E-R表示。 如学生：
实体之间的关系表示为:
概念模型的设计有这样几个步骤： 设讣局部概念模型
（1） 明确局部应用的范鬧、
根摇应用功能相对，实体个数适量的原则，划分局部应用。例我们可以将系统划分为选 课E-R模型，授课E-R图。
（2） 选择实体，确立实体的属性及标识实体的关键字。 （3） 确定实体之间的联系，产生局部E-R模型。 设讣全局概念模型
对局部概念模型进行合并。
思考：
在本案例中，应有几个实体，各实体的属性有哪些，各实体之间有什么样的关 系？
在本案例中：
确定实体为：学生，教师，班级，课程
12
学生属性有：学号，姓名，性别，出生日期，班级名称，联系电话 教师属性有：教师编号，教师姓需，所属系部，联系电话
班级属性有：班级编号，班级名称，班主任，班长，所属专业，所属系部
课程属性有：课程編号，课程冬称，课程类型，学时，学分，具体描述 各实体之间的关系： 学生学习课程，教师教授课程，学生属于班级，教师授课班级 根摇以上情况画出相应的E-R图如下：
12
逻辑设计：将概念数据模型表示的，与DBMS （数据库管理系统）无关的数据模式，转换成 以DBMS的逻辑数据模型表示的逻辑模式，并对其进行优化。 从E-R图转化成关系模式
关键字（码）：唯一标识实体的属性称之。例如学生实体的学号，教师实体的教师编号等 候选关镀字：对某个关系，若存在多个属性都是关键字，则它们中的任何一个都称为候选关 键字。
外部关键字：不是本关系的关键字，而是另一个关系的关键字。
一个实体转换为一个数据表。实体的属性转换为数据表的字段。
一对一，一对多的联系不转换为一个数摭表。两个实体对应的数摇表依靠外部关键字建 立联系。 一对_:
一位厂长管理着一个工厂，一个工厂只有一位厂长。 厂长数据表（厂长姓需#,年龄，性别，职工人数） 工厂数据表（工厂编码#，工厂全名，地址，厂长姓名*） 一对多：
两个实体分别转换为两个数据表,而联系不用转换为数据表，依靠外部关键字建立联系。在 多的一方引入外部关键字。
专业数据表（专业编号#，专业需称）
班级数据表（班级编号#,班级需称，班长，班主任，专业编号*）
多对多的联系转换为一个数据表。该数据表的复合关键字为两个实体的关键字。 必须把多对多联系简化成两个一对多的联系来处理。 多对多：
学生（学号#,学生姓需，性别，年龄，邮箱） 课程（课程编号#,课程名称，课时数，学分） 学习（学号#,课程编号#,成绩）
根据以上理论，在本案例中，可以转化出几个表？确定每个 表中包含字段及主键和外键。（思考）
12
规范化处理
消除异常，改善完整性和存储效率，一般达到第三范式要求就可以了。 第一范式
若一个关系中，外属性都是不可再分割的基本数摇项，则称该关系属于第一范式，如下面的 学生数据表：
学生表（学号#,姓名，生日，性别，所在城市，长途区号，课程#,学期，学分，成绩） 学号，课程为复合关键字 第二范式
如果一个关系满足第一范式，并且所有非主属性都完全函数依赖于关键字，则该关系是第二 范式。
完全函数依赖：若属性Y单值依赖于关键字X,而Y不能单值依赖于X的某一真子集，则称 Y完全函数依赖于X。
方法：把学号和课程拿岀来，组成一个新的数据表（学号#,课程#，成绩） 再把其他的分成两个表：学生（学号#,姓名，生日，性别，所在城市，长途区号） 课程（课程#,学期，学分）
从规范化的立义可以得到一个结论：若关键字由单一属性组成，那么满足第一范式的关系必 然满定第二范式。 第三范式
如果一个关系满足第二范式，并且不存在非主属性对关键字的传递函数依赖，则该关系是第 三范式。
传递函数依赖：若属性Y单值依赖于关键字X,而属性Z又单值依赖于属性Y,则称Z传递 依赖于X。
在以上表中，长途区号单值依赖于所在城市，所在城市又单值依赖于学生，存在了传递函数 依赖。
把学生表进一步分解为：
学生（学号#,姓名，生日，性别，所在城市） 城市（所在城市#,长途区号〉
物理设计：是为逻辑数据模型选取一个最适合的应用环境的物理结构，即存储结构和存取方 法。即文件结构，徉种存取路径，存储空间的分配，记录的存储格式先等。 思考题：
设有如图所示的关系 职工号 11 职工名 年龄 性别 单位号 单位名 CCC AAA 张三 20 男 D3 李四 女 D1 12 22 试问R属于3NF吗？为什么，若不是，它是第几范式？如何把它规范化为3附?12
如下为选课系统的E-R图,写出包含的实体及实体之间的关系。并将E-R图转化成关系模式。
强级
、
八、 修〉 厂一
/属于 、史/
学生
迁）
'、、、
m /、 —
£1 > 上课时 (fftlU )
(ffS
实训题：
教)
设计一个图书皆理系统，系统中包括以下几部分： 图书：图书号，图书需，作者，类型，单价，数量
出版社：出版社号，出版社名称，所在城市，电话，邮政编码，联系人 读者：借书证号，姓名，性别，班级
有如下约定：一个人可以借多本图书，一种图书可以被多个读者借阅；读者在借书和还书时, 要登记借书日期和还书日期；图书入库时要记录购买数量；一个出版社可以出版多种书籍, 一种书仅为一个出版社岀版。 完成如下问题：
设il•图书管理系统的出版局部E-R图、借阅局部E-R图。 将出版局部E-R图打借阅局部E-R图合成全局E-R图 根据以上全局E-R图导出关系模式，并指出主键和外键。 基本概念：
数据库（DB）：在长期存入在il•算机内，有组织的，可共享的相关数据的集全，它将数据按 一定的数据模型进行组织、描述和存储，具有冗余度小、数据性高、易扩展和可被^^类 用户共享的特点。数摇库中不仅存放数据，还存放有数据之间的关系。
数据库管理系统（DBMS）：是位于用户和操作系统之间的数据皆理软件，它为用户或应用程 序提
12
供访问数据库的方法，包括数据库的创建、查询、更新及各种数据控制，它是数据库系 统的核心。目前比较流行的有：ACCESSSQL Server , Oracle, Sybase等「主要包括以 下功能：数据世义功能，数据操纵功能，数据库运行笛理，数据库的建立和维护。
12
当前流行的几种数据库：
目前，商品化的数摇库管理系统以关系型数据库为主导产品，技术比校成熟。面向对象的数 据库管理系统虽然技术先进，数据库易于开发、维护，但尚未有成熟的产品。 Visual FoxPro
由微软公司开发，功能包插前台界面设计及后台数摇皆理。 Access
由微软开发，办公套件之一，桌面型数据库软件之一。 SQL Server
SQL Server是由微软开发的数据库管理系统，是Web上最流行的用于存储数据的数据库, 它已广泛用于电子商务、银行、保险、电力等与数据库有关的行业。
目前流行版本是SQL Server 2005,它只能在Windows上运行，操作系统的系统稳定性对 数据库十分重要。并行实施和共存模型并不成熟，很难处理日益增多的用户数和数据卷，伸 缩性有限。
SQL Server提供了众多的Web和电子商务功能，如对XML和Internet标准的丰富支持, 通过氐b对数据进行轻松安全的访问，具有强大的、灵活的、基于ffeb的和安全的应用程序 管理等。而且，由于其易操作性及其友好的操作界面，深受广大用户的喜爱。 .Oracle
提起数据库，第一个想到的公司，一般都会是Oracle(甲柠文)。该公司成立于1977年， 最初是一家专门开发数据库的公司.Oracle在数据库领域一直处于领先地位。1984年，首 先将关系数摇库转到了桌而计算机上。然后,0racle5率先推出了分布式数据库、客户/服 务器结构等崭新的概念。Oracle 6首创行锁定模式以及对称多处理让算机的支持……最新 的Oracle 8主要增加了对象技术，成为关系一对象数据库系统。目前，Oracle产品覆盖了 大、中、小型机等几十种机型，Oracle数据库成为世界上使用最广泛的关系数据系统之一。 Oracle数据库产品具有以下优良特性。 (1) 1-容性
Oracle产品采用标准SQL,并经过美国国家标准技术所CXIST)测试。与IBMSQL/DS、DB2、 INGRES. IDMS/R 等兼容。 (2) 可移植性
Oracle的产品可运行于很宽范阖的硬件与操作系统平台上。可以安装在70种以上不同的 大、中、小型机上;可在VMS、DOS、UNIX. Windows等多种操作系统下工作。 (3) 可联结性
Oracle能与多种通讯网络相连，支持齐种协议(TCP/IP、DECnet. 1X6. 2等)。 (4) 高生产率
Oracle产品提供了多种开发工具，能极大地方便用户进行进一步的开发。 (5) 开放性
Oracle良好的加容性、可格植性、可连接性和高生产率使Oracle RDBMS具有良好的开放 性。 DB2
DB2是内嵌于IBM的AS/400系统上的数据库管理系统，直接由硬件支持。它支持标准的
12
SQL语言，具有与异种数据库相连的GATEWAYo因此它具有速度快、可靠性好的优点。但是, 只有^^件平台选择了 IBM的AS/400.才能选择使用DB2数据库管理系统。 DB2能在所有主流平台上运行(包括Windows),最适于海量数据。
DB2在企业级的应用最为广泛，在全球的500家最大的企业中，几乎85%以上都用DB2数 据库服务器，而国内到1997年约占5£ MySQL
MySQL是最受欢迎的开源SQL数据库管理系统，它由MySQL AB JF发、发布和支持。MySQL AB是一家基于MySQL开发人员的商业公司，它是一家使用了一种成功的商业模式来结合开 源价值和方的第二代开源公司。HySQL是MySQL AB的注册商标。
MySQL是一个快速的、多线程、多用户和健壮的SQL数据库服务器。HySQL服务器支持关 键任务、重负载生产系统的使用，也可以将它嵌入到一个大配置(mass-deployed)的软件中 去。 与貝他数据库管理系统相比，MySQL具有以下优势： (1) MySQL是一个关系数据库管理系统。 (2) MySQL是免费、开源的。
(3) MySQL服务器是一个快速的、可靠的和易于使用的数摇库服务器。 (4) MySQL J1U务器工作在客户/服务器或嵌入系统中。 (5) 有大量的MySQL软件可以使用「
12
如何选择数据库
U前使用比较多的数据库系统有sqlserverx oracle、db2等。选择一个好的 数据库是非常重要的。
开放性:
SQL Server只能在windows上运行，开放性相对不太好，操作系统的系统的稳 定对数据库是十分磴要的。Windows9X系列产品是偏重于桌面应用，XT server 只适合中小型企业。而且windows平台的可幕性，安全性和伸缩性是非常有限的。 它不象Unix那样久经考验，尤其是在处理大数据量的关键业务时。Oracle能 在所有主流平台上运行（包括windows） O完全支持所有的工业标准。采用完全 开放策略。可以使客户选择最适合的解决方案。对开发商全力支持。DB2能在所 有主流平台上运行（包括windows）。最适于海量数据。DB2在企业级的应用最 为广泛，在全球的500家最大的企业中，儿乎85%以上用DB2数据库服务器，而国 内到97年约占5眾
可伸缩性，并行性:
SQL server并行实施和共存模型并不成熟。很难处理日益增多的用户数和数据 卷。伸缩性有限。Oracle平行服务器通过使一组结点共享同一簇中的工作来扩 展windownt的能力，提供高可用性和高伸缩性的簇的解决方案。如果
WindowsNT 不能满足需要，用户可以把数据库移到UMX中。DB2具有很好的并行性。DB2 把数据库管理扩充到了并行的、多节点的环境•数据库分区是数据库的一部分， 包含自己的数据、索引、配置文件、和事务日志。数据库分区有时被称为节点或 数据库节点。
安全性:
SQL server没有获得任何安全证书©
Oracle Server获得最高认证级别的ISO标准认证。 DB2获得最高认证级别的ISO标准认证。
性能:
SQL Server多用户时性能不佳。Oracle性能最高，保持WindowsNT下的TPC-D 和TPC-C的世界记录。DB2适用于数据仓库和在线事物处理性能较髙。 客户端支持及应用模式:
SQL Server C/S 结构，可以用 ADO, DAO, OLEDB, ODBC 连接。Oracle 多层次网络 计算，支持多种工业标准，可以用ODBC, JDBC, OCI等网络客户连接。DB2跨平台, 多层结构，支持ODBC, JDBC等客户。
12
操作简便:
SQL Server操作简单。Oracle较复杂，同时提供GUI和命令行，在WindowsNT 和Unix下操作相同。DB2操作简单，同时提供GUI和命令行，在WindowsNT和unix 下操作相同。
使用风险:
SQL server完全重写的代码，经历了长期的测试，不断延迟，许多功能需要时 间来证明。并不十分兼容早期产品。使用需要冒一定风险。Oracle长时间的开 发经验，完全向下兼容。得到广泛的应用。完全没有风险。DB2在巨型企业得到 广泛的应用，向下兼容性好。风险小。
尽管sqlserver在许多方面不如oracl和db2,但是其价格比较低，其性能完全 能够满足中小企业的应用。
12