教學(xué)管理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)

王雯玥

[摘要]為提高教學(xué)管理質(zhì)量和效率,設(shè)計(jì)一個(gè)高效的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng),主要介紹利用Sysbase公司的數(shù)據(jù)建模工具PowerDesigner進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的分析和設(shè)計(jì)的過程,即根據(jù)需求分析的結(jié)果,進(jìn)行概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)E-R圖,進(jìn)而設(shè)計(jì)物理結(jié)構(gòu),并用規(guī)范化理論優(yōu)化數(shù)據(jù)庫邏輯模式。

[關(guān)鍵詞]需求分析 數(shù)據(jù)庫 概念結(jié)構(gòu) 物理結(jié)構(gòu) 規(guī)范化

中圖分類號:TP3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號:1671-7597(2009)0920089-01

數(shù)據(jù)庫技術(shù)的廣泛應(yīng)用,對現(xiàn)代社會(huì)各個(gè)組織部門的正常運(yùn)轉(zhuǎn)都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,數(shù)據(jù)庫已經(jīng)成為人們存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、管理信息、共享資源的最先進(jìn)最常用的技術(shù)。同時(shí)隨著高校教學(xué)管理信息化建設(shè)的發(fā)展,利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行教學(xué)管理己是各高校的一個(gè)趨勢,網(wǎng)絡(luò)的正規(guī)化,使得越來越多的高校都傾向于通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行教學(xué)管理。把信息網(wǎng)絡(luò)和先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)引入學(xué)校,優(yōu)化高校教學(xué)管理工作,提高辦公效率、改進(jìn)辦公質(zhì)量,是目前各大院校都在積極開展的工作。本次設(shè)計(jì)做了適當(dāng)?shù)暮喕?只考慮了最基本的教學(xué)管理工作,沒有考慮學(xué)生重修的情況、也沒有考慮考試安排的情況。通過調(diào)查、收集和分析,獲得用戶對數(shù)據(jù)庫的如下要求。

一、系統(tǒng)功能分析

從整個(gè)教學(xué)管理來看,這個(gè)系統(tǒng)的主要功能如圖1所示。學(xué)生和教師信息管理這兩個(gè)模塊是對學(xué)生信息和教師信息的管理,主要功能有添加信息,修改信息,刪除信息?！芭耪n”工作涉及課程、教師、教室和時(shí)間的相關(guān)信息。排課時(shí)首先要確定被排課程的時(shí)間和地點(diǎn),而教師如果不能確定下來,可以暫時(shí)不排教師。選課管理選課涉及到課程、教師、教室、時(shí)間和學(xué)生的相關(guān)信息。一般選課分為兩種類型,一種是必修課以及限選課程中的必選課,這類課程在選課時(shí)是以班級為單位進(jìn)行選課的,另一種是選修課和限選中的任選課,這類課程是以學(xué)生為單位進(jìn)行選課的。選課涉及到課程、教師、教室、時(shí)間和學(xué)生的相關(guān)信息。成績管理模塊主要功能是成績錄入以及查詢。等級考試管理模塊分計(jì)算機(jī)等級考試部分和英語等級考試部分的報(bào)名。計(jì)算機(jī)等級考試的報(bào)名信息包括考生有關(guān)信息和所報(bào)考試的有關(guān)信息。

二、用戶需求分析

教務(wù)系統(tǒng)分四類用戶,分別是:教務(wù)處,各個(gè)系辦公室、教師、學(xué)生,他們的權(quán)限各不相同,而且權(quán)限范圍依次遞減。

三、概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

將需求分析得到的用戶需求抽象為信息結(jié)構(gòu)即概念模型的過程就是概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是整個(gè)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的關(guān)鍵,因?yàn)楦拍钅Ｐ褪歉鞣N數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ),只有概念模型正確,才能更好的、更準(zhǔn)確的用某一DBMS實(shí)現(xiàn)這些需求。

(一)確定相關(guān)實(shí)體的屬性。確定實(shí)體類別,有教師實(shí)體、學(xué)生實(shí)體、課程實(shí)體、教室實(shí)體、排課實(shí)體、選課實(shí)體、考試實(shí)體、報(bào)名實(shí)體、其它實(shí)體(如:院部、系部、專業(yè))等。確定相關(guān)實(shí)體的屬性,如:“教師”實(shí)體包括的屬性有:教師號、教師名、性別、身份證號碼、職稱、聯(lián)系方式,其中“教師號”為主標(biāo)識(shí)符。

(二)設(shè)計(jì)E-R圖。概念模型是對信息世界建模,所以概念模型應(yīng)該能夠方便、準(zhǔn)確地表示出上述信息世界中的常用概念。概念模型表示方法很多最常用的是實(shí)體-聯(lián)系方法,該方法用E-R圖來描述現(xiàn)實(shí)世界的概念模型,E-R方法也稱為E-R模型。本設(shè)計(jì)中利用PowerDesigner設(shè)計(jì)E-R圖。

(三)E-R圖的優(yōu)化。根據(jù)前面的分析,選課有兩種類型,一種是按班級為單位進(jìn)行選課,另一種是按學(xué)生為單位進(jìn)行選課。按班級為單位進(jìn)行選課可用于生成/查詢一個(gè)班級的課表,而按學(xué)號為單位進(jìn)行選課可用于查詢某個(gè)學(xué)生的所有課程,所以兩者可以分別作為兩個(gè)聯(lián)系實(shí)體。另外,由于在有關(guān)成績的錄入和查詢操作中,幾乎只用到了“學(xué)生”和“課程”的相關(guān)屬性,所以在“學(xué)生”和“課程”實(shí)體間增加一個(gè)“成績”聯(lián)系,將“選課”中的所有與成績相關(guān)的屬性移去,將它們作為“成績”聯(lián)系的屬性。否則,每次都要通過“排課”實(shí)體查詢“課程”的屬性,表的連接查詢增加,查詢效率變低。但是注意“各模塊中的用戶信息需求”就會(huì)發(fā)現(xiàn)“成績”的有關(guān)查詢里涉及到學(xué)年和學(xué)期,但是成績里沒有這兩個(gè)屬性,每次查詢都要通過“課程”實(shí)體查詢“排課”實(shí)體中的這兩個(gè)屬性。同樣為了提高查詢效率,所以在“成績”實(shí)體中添加學(xué)年和學(xué)期這兩個(gè)屬性。

(四)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。概念結(jié)構(gòu)是獨(dú)立于任何一種數(shù)據(jù)模型的信息結(jié)構(gòu)。邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的任務(wù)就是把概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)好的基本E-R圖轉(zhuǎn)換為與選用DBMS產(chǎn)品所支持的數(shù)據(jù)模型相符合的邏輯結(jié)構(gòu)。根據(jù)數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計(jì),以下是經(jīng)過轉(zhuǎn)換之后的關(guān)系模式。其中,帶下劃線的屬性表示主碼,屬性用斜體字表示外碼,用雙下劃線表示唯一約束。利用PowerDesigner工具可以直接將概念數(shù)據(jù)模型(即E-R圖)轉(zhuǎn)化為物理設(shè)計(jì)模型。

(五)規(guī)范化分析。將E-R圖轉(zhuǎn)化為關(guān)系模式后,需要分析關(guān)系表的冗余,冗余會(huì)給表的使用帶來數(shù)據(jù)的不一致性。規(guī)范化是消除關(guān)系表冗余的過程,該過程可以方便對表的修改。許多范式的主要用途是消除冗余。范式是與允許的函數(shù)依賴有關(guān)的規(guī)則。設(shè)計(jì)范式是符合某一種級別的關(guān)系模式的集合。構(gòu)造數(shù)據(jù)庫必須遵循一定的規(guī)則。關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的關(guān)系必須滿足一定的要求,即滿足不同的范式。如果不滿足范式,往往會(huì)造成更新、插入、刪除等異常。目前關(guān)系數(shù)據(jù)庫的范式分為:第一范式(1NF),第二范式(2NF),第三范式(3NF),BC范式(BCNF),第四范式(4NF),第五范式(5NF),域主關(guān)鍵字范式(DKNF)。當(dāng)需要分析數(shù)據(jù)庫表中存在的冗余時(shí),函數(shù)依賴是非常重要的工具,函數(shù)依賴是與數(shù)據(jù)庫內(nèi)容有關(guān)的約束。而函數(shù)依賴圖則能夠簡潔地表示特定關(guān)系表的函數(shù)依賴。

參考文獻(xiàn):

[1](美)Michael V.Mannino.數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)、應(yīng)用開發(fā)與管理(第二版),北京:電子工業(yè)出版社,2005.

[2]王珊、薩師煊,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論(第四版),北京:高等教育出版社,2006.

[3]SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫教程,北京:電子工業(yè)出版社,2005.

[4]Abraham Silberschatz,Henry F.Korth,S.Sudarshan著,楊冬青、馬秀莉、唐世渭等譯,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概念(原書第5版),機(jī)械工業(yè)出版社,2006.

[5]杜佰林,網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫SQL Server 2000,清華大學(xué)出版社,2007.