【文章內(nèi)容簡介】 限控制等功能。管理員又有書庫管理員和圖書館總管，這些用戶登錄的界面是不同的，登錄后的系統(tǒng)頁面也有很大的區(qū)別。其中圖書館總管進(jìn)入的界面主要是以信息的管理和維護(hù)為主，包括了讀者信息的查詢、添加、刪除、修改，圖書信息的查詢、添加、刪除、修改以及書庫管理員的一些信息的更新的操作；書庫管理員進(jìn)入的界面是對(duì)讀者到圖書館借閱圖書、歸還圖書的操作及自己登錄密碼的修改等操作，普通用戶能執(zhí)行除了用戶管理的所有功能。圖書管理可以對(duì)圖書進(jìn)行操作，包括添加、刪除、變更以及出庫、歸還管理。圖書查詢可以對(duì)讀者定制的查詢條件進(jìn)行查詢。 ER圖分析與設(shè)計(jì)利用ER方法進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的概念設(shè)計(jì)，可分成三步進(jìn)行：首先設(shè)計(jì)局部ER模式，然后把各局部ER模式綜合成一個(gè)全局模式，最后對(duì)全局ER模式進(jìn)行優(yōu)化，得到最終的模式，即概念模式。1．設(shè)計(jì)局部ER模式實(shí)體和屬性的定義：圖書（圖書編號(hào)，圖書名稱，作者，出版社，出版日期，價(jià)格）借閱者（借書證號(hào)，姓名，性別，年級(jí)，密碼）圖書類別（圖書類別編號(hào)，類別描述）ER模型的“聯(lián)系”用于刻畫實(shí)體之間的關(guān)聯(lián)。一種完整的方式是對(duì)局部結(jié)構(gòu)中任意兩個(gè)實(shí)體類型，依據(jù)需求分析的結(jié)果，考察局部結(jié)構(gòu)中任意兩個(gè)實(shí)體類型之間是否存在聯(lián)系。若有聯(lián)系，進(jìn)一步確定是1:N，M:N，還是1:1等。還要考察一個(gè)實(shí)體類型內(nèi)部是否存在聯(lián)系，兩個(gè)實(shí)體類型之間是否存在聯(lián)系，多個(gè)實(shí)體類型之間是否存在聯(lián)系，等等。聯(lián)系定義如圖45所示。解釋如下：一個(gè)借閱者（用戶）只能具有一種身份，而一種身份可被多個(gè)借閱者所具有；一本圖書只能屬于一種圖書類別（類別），而一種圖書類別可以包含　多本圖書；一個(gè)用戶可以借閱多本不同的書，而一本書也可以被多個(gè)不同的用戶所借閱。2．設(shè)計(jì)全局ER模式所有局部ER模式都設(shè)計(jì)好了后，接下來就是把它們綜合成單一的全局概念結(jié)構(gòu)。全局概念結(jié)構(gòu)不僅要支持所有局部ER模式，而且必須合理地表示一個(gè)完整、一致的數(shù)據(jù)庫概念結(jié)構(gòu)。1）確定公共實(shí)體類型為了給多個(gè)局部ER模式的合并提供開始合并的基礎(chǔ)，首先要確定各局部結(jié)構(gòu)中的公共實(shí)體類型。在這一步中我們僅根據(jù)實(shí)體類型名和鍵來認(rèn)定公共實(shí)體類型。一般把同名實(shí)體類型作為公共實(shí)體類型的一類候選，把具有相同鍵的實(shí)體類型作為公共實(shí)體類型的另一類候選。2) 局部ER模式的合并合并的原則是：首先進(jìn)行兩兩合并；先和合并那些現(xiàn)實(shí)世界中有聯(lián)系的局部結(jié)構(gòu)；合并從公共實(shí)體類型開始，最后再加入獨(dú)立的局部結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)全局ER模式的目的不在于把若干局部ER模式形式上合并為一個(gè)ER模式，而在于消除沖突，使之成為能夠被所有用戶共同理解和接受的同一的概念模型。首先在該過程中發(fā)生的實(shí)體是圖書信息和用戶信息，他們之間產(chǎn)生的關(guān)系是借閱關(guān)系。在這個(gè)借閱關(guān)系中，產(chǎn)生的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：圖書信息：用戶 = 1：1，用戶：圖書 = 1：N，從這個(gè)關(guān)系中我們可以看到：每一本圖書只能被一個(gè)讀者借閱，而一個(gè)讀者又可以借閱多本圖書的這層關(guān)系。另外在上圖中我們可以看到圖書信息和用戶信息又有自己的一些關(guān)系屬性，通過這些關(guān)系屬性可以唯一的區(qū)別這些實(shí)體?！艽a用戶ID書名圖書ID…… 圖書事務(wù)處理圖書用戶 mn 借閱操作 n n m書庫管理員 m 管理管理總管理員 m n…密碼管理員ID圖 總體ER屬性圖圖書信息圖書編號(hào)定 價(jià)ISBN號(hào)書 名作 者出版社出版日期書 庫F11預(yù)約信息信息F9到館日期圖 圖書屬性圖借 閱編 號(hào)書目編號(hào)讀者編號(hào)借閱日期應(yīng)還日期圖 借閱信息屬性圖用 戶 信 息用戶編號(hào)所屬年級(jí)用戶類別姓 名性 別密 碼圖 用戶信息屬性圖預(yù)約信息讀者編號(hào)圖書出版社圖書作者ISBN號(hào)書目名稱圖 預(yù)約信息屬性圖推薦信息圖書名稱書目編號(hào)讀者編號(hào)作 者ISBN號(hào)碼書庫圖 ER圖轉(zhuǎn)換成關(guān)系模型由于概念設(shè)計(jì)的結(jié)果是ER圖，DBMS一般采用關(guān)系型（本人所使用的MS SQL Server就是關(guān)系型的DBMS），因此數(shù)據(jù)庫的邏輯設(shè)計(jì)過程就是把ER圖轉(zhuǎn)化為關(guān)系模式的過程。由于關(guān)系模型所具有的優(yōu)點(diǎn)，邏輯設(shè)計(jì)可以充分運(yùn)用關(guān)系數(shù)據(jù)庫規(guī)范化理論，使設(shè)計(jì)過程形式化地進(jìn)行，：圖 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)及范式分析一個(gè)成功的信息管理系統(tǒng)，是建立在許多條件之上的，而數(shù)據(jù)庫是其中一個(gè)非常重要的條件和關(guān)鍵技術(shù)。信息管理系統(tǒng)所涉及的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)分五個(gè)步驟：數(shù)據(jù)庫需求分析、概念設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)、物理設(shè)計(jì)與加載測試。1.數(shù)據(jù)庫需求分析的任務(wù)是將業(yè)務(wù)管理單證流化為數(shù)據(jù)流，劃分主題之間的邊界，繪制出DFD圖，并完成相應(yīng)的數(shù)據(jù)字典。2.概念設(shè)計(jì)的任務(wù)是從DFD出發(fā)，繪制出本主題的實(shí)體－關(guān)系圖，并列出各個(gè)實(shí)體與關(guān)系的綱要表。3.邏輯設(shè)計(jì)的任務(wù)是從ER圖與對(duì)應(yīng)的綱要表出發(fā)，確定各個(gè)實(shí)體及關(guān)系的表名屬性。4.物理設(shè)計(jì)的任務(wù)是確定所有屬性的類型、寬度與取值范圍，設(shè)計(jì)出基本表的主鍵，將所有的表名與字段名英文化（現(xiàn)在很多軟件能支持中文字段，如MS SQL Server，我就是用的中文字段名），實(shí)現(xiàn)物理建庫，完成數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì)字典。5.加載測試工作貫穿于程序測試工作的全過程，整個(gè)錄入、修改、查詢、處理工作均可視為對(duì)數(shù)據(jù)庫的加載測試工作。數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)中，如何處理多對(duì)多的關(guān)系和如何設(shè)計(jì)主鍵，是兩個(gè)有著較大難度、需要重點(diǎn)考慮的問題。下面我們著重從SQL應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)范式和查詢優(yōu)化等方面來分析本課題的系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)現(xiàn)難點(diǎn)并加以解決。 數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)主要是進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的邏輯設(shè)計(jì)，即將數(shù)據(jù)按一定的分類、分組系統(tǒng)和邏輯層次組織起來，是面向用戶的。數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)時(shí)需要綜合企業(yè)各個(gè)部門的存檔數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)需求，分析各個(gè)數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，按照DBMS提供的功能和描述工具，設(shè)計(jì)出規(guī)模適當(dāng)、正確反映數(shù)據(jù)關(guān)系、數(shù)據(jù)冗余少、存取效率高、能滿足多種查詢要求的數(shù)據(jù)模型。數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的步驟是：：目前的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）有的是支持聯(lián)機(jī)事務(wù)處理CLTP（負(fù)責(zé)對(duì)事務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理、存儲(chǔ)）的操作型DBMS，有的可支持?jǐn)?shù)據(jù)倉庫、有聯(lián)機(jī)分析處理CLAP（指為支持決策的制定對(duì)數(shù)據(jù)的一種加工操作）功能的大型DBMS，有的數(shù)據(jù)庫是關(guān)系型的、有的可支持面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫。針對(duì)選擇的DBMS，進(jìn)行數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)定義。：數(shù)據(jù)表定義指定義數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)表的結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)表的邏輯結(jié)構(gòu)包括：屬性名稱、類型、表示形式、缺省值、校驗(yàn)規(guī)則、是否關(guān)鍵字、可否為空等。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫要盡量按關(guān)系規(guī)范化要求進(jìn)行數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)，但為使效率高，規(guī)范化程度應(yīng)根據(jù)應(yīng)用環(huán)境和條件來決定。數(shù)據(jù)表設(shè)計(jì)不僅要滿足數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的要求，還要增加一些如反映有關(guān)信息、操作責(zé)任、中間數(shù)據(jù)的字段或臨時(shí)數(shù)據(jù)表。3.存儲(chǔ)設(shè)備和存儲(chǔ)空間組織：確定數(shù)據(jù)的存放地點(diǎn)、存儲(chǔ)路徑、存儲(chǔ)設(shè)備等，備份方案，對(duì)多版本如何保證一致性和數(shù)據(jù)的完整性。4.數(shù)據(jù)使用權(quán)限設(shè)置：針對(duì)用戶的不同使用要求，確定數(shù)據(jù)的用戶使用權(quán)限，確保數(shù)據(jù)安全。5.數(shù)據(jù)字典設(shè)計(jì)：用數(shù)據(jù)字典描述數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)，便于維護(hù)和修改。建立關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)涉及三方面內(nèi)容：確定關(guān)聯(lián)的關(guān)鍵指標(biāo)項(xiàng)并建立關(guān)聯(lián)表；確定單一的父系記錄結(jié)構(gòu)；建立整個(gè)數(shù)據(jù)庫的關(guān)系結(jié)構(gòu)。1）鏈接關(guān)系的確定 在進(jìn)行了上述數(shù)據(jù)規(guī)范化重組后，已經(jīng)可以確保每一個(gè)基本數(shù)據(jù)表(我們簡稱為表)是規(guī)范的，但是這些單獨(dú)的表并不能完整地反映事物，通常需要通過指標(biāo)體系整體指標(biāo)數(shù)據(jù)才能完整全面地反映問題。也就是說在這些基本表的各宇段中，所存儲(chǔ)的是同一事物不同側(cè)面的屬性。那么計(jì)算機(jī)系統(tǒng)如何能知道哪些表中的哪些記錄應(yīng)與其它表中的哪些記錄相對(duì)應(yīng)，它們表示的是同一個(gè)事物呢?這就需要在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)將這種各表之間的數(shù)據(jù)記錄關(guān)系確定下來。這種表與表之間的數(shù)據(jù)關(guān)系一般都是通過主或輔關(guān)鍵詞之間的連接來實(shí)現(xiàn)的。因?yàn)樵诿總€(gè)表中只有主關(guān)鍵詞才能唯一地標(biāo)識(shí)表中的這一個(gè)記錄值(因?yàn)楦鶕?jù)第三范式的要求，表中其它數(shù)據(jù)字段函數(shù)都依賴于主關(guān)鍵詞)，所以將表通過關(guān)鍵詞連接就能夠唯一地標(biāo)識(shí)出某一事物不同屬性在不同表中的存放位置。2）確定單一的父子關(guān)系結(jié)構(gòu) 所謂確定單一的父系關(guān)系結(jié)構(gòu)就是要在所建立的各種表中消除多對(duì)多（以下用M:N來表示）的現(xiàn)象，即設(shè)法使得所有表中記錄之間的關(guān)系呈樹狀結(jié)構(gòu)(只能由一個(gè)主干發(fā)出若干條分支，而不能有若干條主干交錯(cuò)發(fā)出若干條分支狀況)。所謂的“父系”就是指表的上一級(jí)關(guān)系表。消除多對(duì)多關(guān)系可以借助于ER圖的方法來解決，也可以在系統(tǒng)分析時(shí)予以注意，避免這種情況的發(fā)生。消除這種M:N情況的辦法也很簡單，只需在二表之間增加一個(gè)表，則原來M:N的關(guān)系就改成了M:1，1:N的關(guān)系了。在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，圖書表和讀者表之間就多加了一個(gè)borrow表，實(shí)現(xiàn)了這種單一關(guān)系。 范式分析在數(shù)據(jù)的規(guī)范化表達(dá)中，一般將一組相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)稱為一個(gè)關(guān)系(relation)，而在這個(gè)關(guān)系下的每個(gè)數(shù)據(jù)指標(biāo)項(xiàng)則被稱為數(shù)據(jù)元素(data element)，這種關(guān)系落實(shí)到具體數(shù)據(jù)庫上就是基本表，而數(shù)據(jù)元素就是基本表中的一個(gè)字段(field)。規(guī)范化表達(dá)還規(guī)定在每一個(gè)基本表中必須定義一個(gè)數(shù)據(jù)元素為關(guān)鍵字(key)，它可以唯一地標(biāo)識(shí)出該表中其它相關(guān)的數(shù)據(jù)元素。在規(guī)范化理論中表是二維的，它有如下四個(gè)性質(zhì)： 1.在表中的任意一列上，數(shù)據(jù)項(xiàng)應(yīng)屬于同一個(gè)屬性2.表中所有行都是不相同的，不允許有重復(fù)組項(xiàng)出現(xiàn)3.在表中，行的順序無關(guān)緊要4.在表中，列的順序無關(guān)緊要，但不能重復(fù)在對(duì)表的形式進(jìn)行了規(guī)范化定義后，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)還有五種規(guī)范化定義，定名為規(guī)范化模式，稱為范式。在這五種范式中，一般只用前三種，對(duì)于常用系統(tǒng)就足夠了。而且這五種范式是“向上兼容”的，即滿足第五范式的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)自動(dòng)滿足一、二、三、四范式，滿足第四范式的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)自動(dòng)滿足第一、二、三范式，……，依此類推。 第一范式(first normal form，簡稱1st NF)就是指在同一表中沒有重復(fù)項(xiàng)出現(xiàn)，如果有則應(yīng)將重復(fù)項(xiàng)去掉。這個(gè)去掉重復(fù)項(xiàng)的過程就稱之為規(guī)范化處理。在本文所討論的開發(fā)方法里，1st NF實(shí)際上是沒有什么意義的。因?yàn)槲覀儼匆?guī)范化建立的指標(biāo)體系和表的過程都自動(dòng)保證了所有表都滿足1st NF。在設(shè)計(jì)中，所有表都滿足這一范式。 第二范式(second normal form，簡稱 2nd NF)是指每個(gè)表必須有一個(gè)(而且僅一個(gè))數(shù)據(jù)元素為主關(guān)鍵字(primary key)，其它數(shù)據(jù)元素與主關(guān)鍵字一一對(duì)應(yīng)。例如，在book表和duzhe表中，分別把圖書號(hào)和讀者號(hào)定義為主關(guān)鍵字(其它數(shù)據(jù)元素中的記錄數(shù)據(jù)都有可能重名，故不能作為主關(guān)鍵字)，故只要知道了這個(gè)記錄的相關(guān)主鍵號(hào)，就可以唯一地在同一行中找到該任何一項(xiàng)具體信息。通常我們稱這種關(guān)系為函數(shù)依賴(functional depEndence)關(guān)系。即表中其它數(shù)據(jù)元素都依賴于主關(guān)鍵字，或稱該數(shù)據(jù)元素唯一地被主關(guān)鍵字所標(biāo)識(shí)。 第三范式(third normal form，簡稱 3rd NF)就是指表中的所有數(shù)據(jù)元素不但要能夠唯一地被主關(guān)鍵字所標(biāo)識(shí)，而且它們之間還必須相互獨(dú)立，不存在其它的函數(shù)關(guān)系。也就是說對(duì)于一個(gè)滿足了 2nd NF的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來說，表中有可能存在某些數(shù)據(jù)元素依賴于其它非關(guān)鍵宇數(shù)據(jù)元素的現(xiàn)象，必須加以消除。就象在borrow表中，超出時(shí)間就依賴與借出時(shí)間和歸還時(shí)間，這種與關(guān)系之間的相互獨(dú)立性相違背，所以borrow表就不屬于第三范式。 SQL語言介紹SQL(Structured Query Language，結(jié)構(gòu)查詢語言)是一個(gè)功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫語言。SQL通常使用于數(shù)據(jù)庫的通訊。ANSI（美國國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)）聲稱，SQL是關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)語言。SQL語句通常用于完成一些數(shù)據(jù)庫的操作任務(wù)，比如在數(shù)據(jù)庫中更新數(shù)據(jù)，或者從數(shù)據(jù)庫中檢索數(shù)據(jù)。使用SQL的常見關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)有：Oracle、 Sybase、 Microsoft SQL Server、 Access、 Ingres等等。雖然絕大多數(shù)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)使用SQL，但是它們同樣有它們自立另外的專有擴(kuò)展功能用于它們的系統(tǒng)。但是，標(biāo)準(zhǔn)的SQL命令，比如Select、 Insert、 Update、 Delete、 Create和 Drop常常被用于完成絕大多數(shù)數(shù)據(jù)庫的操作。MS SQL Server 就是用的Transact SQL。 SQL不要求用戶指定對(duì)數(shù)據(jù)的存放方法， 這種特性使用戶更易集中精力于要得到的結(jié)果；所有SQL語句使用查詢優(yōu)化器，它是RDBMS的一部分，由它決定對(duì)指定數(shù)據(jù)存取的最快速度的手段，查詢優(yōu)化器知道存在什么索引，在哪兒使用索引合適，而用戶則從不需要知道表是否有索引、有什么類型的索引。SQL為許多任務(wù)提供了命令，其中包括：查詢數(shù)據(jù)，在表中插入、修改和刪除記錄，建立、修改和刪除數(shù)據(jù)對(duì)象，控制對(duì)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)對(duì)象的存取，保證數(shù)據(jù)庫一致性和完整性。SQL功能強(qiáng)大，是一種完備的數(shù)據(jù)處理語言，不僅用于數(shù)據(jù)庫查詢，而且用于數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)修改和更新。DML組可以細(xì)分為以下的幾