【導(dǎo)讀】圖書館信息管理系統(tǒng)設(shè)計報告。項目小組成員：35060602石潔冰

　　

【正文】 者（ 借書號 、姓名、性別、密碼、電話號碼） 借閱表（ 借書號、圖書號 、借書日期、應(yīng)歸還日期、借閱數(shù)目） 出版社（ 編號 、聯(lián)系人、所在地、電話、供應(yīng)類別） 供求關(guān)系表（ 出版社編號、圖書編號 ） 身份（ 代碼 、描述、最大借閱數(shù)） 身份關(guān)系表（ 借書號 、身份代碼 ） 管理 人員（ 工作號 姓名、電話、密碼 ） 管理關(guān)系表（ 管理人員編號、圖書號 ） 工作人員（ 工作號 姓名、電話、維護圖書類型、密碼） 圖書維護信息表（ 工作人員編號、圖書號 ） 關(guān)系模型的規(guī)范化與優(yōu)化 關(guān)系模型的優(yōu)化是為了進一步提高數(shù)據(jù)庫的性能，適當?shù)匦薷?、調(diào)整關(guān)系模型結(jié)構(gòu)。關(guān)系模型的優(yōu)化通常以規(guī)范化理論為指導(dǎo)，其目的是消除各種數(shù)據(jù)庫操作異常，提高查詢效率，節(jié)省存儲空間，方便數(shù)據(jù)庫的管理。常用的方法包括規(guī)范化和分解： 1） . 規(guī)范化 規(guī)范化就是確定表中各個屬性之間的數(shù)據(jù)依賴，并逐一進行分析，考察是否存在部分 函數(shù)依賴、傳遞函數(shù)依賴、多值依賴等，確定屬于哪種范式。根據(jù)需求分析的處理要求，分析是否合適從而進行分解。必須注意的是：并不是規(guī)范化程度越高的關(guān)系就越優(yōu)，因為規(guī)范化越高的關(guān)系，連接運算越多，而連接運算的代價相當高。對于查詢頻繁而很少更新的表，可以是較低的規(guī)范化程度。 將兩個或多個高范式通過自然連接，重新合并成一個較低的范式過程稱為逆規(guī)范化。規(guī)范化和逆規(guī)范化是一對矛盾，何時進行規(guī)范化、何時進行逆規(guī)范化、進行到什么程度，在具體的應(yīng)用環(huán)境中，需要設(shè)計者仔細分析和平衡。 2） . 分解 分解的目的是為了提高數(shù)據(jù)操作的效 率和存儲空間的利用率。常用的分解方式是水平分解和垂直分解。水平分解是指按一定的原則，將一個表橫向分解成兩個或多個表； 垂直分解是通過模式分解，將一個表縱 向分解成兩個或多個表 。垂直分解也是關(guān)系模式規(guī)范化的途徑之一，同時，為了應(yīng)用和安全的需要，垂直分解將經(jīng)常一起使用的數(shù)據(jù)或機密的數(shù)據(jù)分離。當然，通過視圖的方式可以達到同樣的效果。 根據(jù) 3NF的規(guī)范原則，可以將初始數(shù)據(jù)庫關(guān)系模式規(guī)范化。由于 3NF中不存在非主屬性對碼的傳遞依賴及部分依賴關(guān)系，分析以上所得關(guān)系模式 ，去掉不必要的部分表格，可得到以下具有 3NF特性的關(guān)系模 式： 圖書（ 圖書號 、書名、出版社編號、作者、數(shù)量、是否借出 ） 借閱者（ 借書號 、姓名、性別、 身份代碼、 密碼、電話號碼） 借閱表（ 借書號、圖書號 、借書日期、應(yīng)歸還日期、借閱數(shù)目） 出版社（ 編號 、聯(lián)系人、所在地、電話、供應(yīng)類別） 身份（ 代碼 、描述、最大借閱數(shù)） 管理人員（ 工作號 姓名、電話、密碼） 工作人員（ 工作號 姓名、電話、維護圖書類型、密碼） 圖書館信息管理系統(tǒng)設(shè)計報告 第 28 頁 共 31 頁 設(shè)計用戶子模式 概念模型通過轉(zhuǎn)換、優(yōu)化后成為全局邏輯模型，還應(yīng)該根據(jù)局部應(yīng)用的需要，結(jié)合 DBMS的特點，設(shè)計用戶子模式。用戶子模式也稱為外模式，是全局 邏輯模式的子集，是數(shù)據(jù)庫用戶（包括程序用戶和最終用戶）能夠看見和使用的局部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征。 目前，關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（ RDBMS）一般都提供了視圖（ View）的概念，可以通過視圖功能設(shè)計用戶模式。此外也可以通過垂直分解的方式來實現(xiàn)。 定義用戶模式的主要目的是： 1〉符合用戶的使用習(xí)慣。 例如：客戶在供應(yīng)部門習(xí)慣稱為供應(yīng)商，在消除命名沖突時統(tǒng)一命名為客戶。在用戶模式設(shè)計時，可以設(shè)計一個供應(yīng)商視圖，一是要符合使用習(xí)慣，二是只僅僅包含提供物資的對象，而不包含銷售的客戶。 2〉為不同的用戶級別提供不同的用戶模 式 保證數(shù)據(jù)的安全。有些數(shù)據(jù)，如企業(yè)產(chǎn)品的成本信息是企業(yè)比較重要的信息，只有部分用戶才能查詢和使用，客戶一般不能查詢，可以定義客戶視圖，屏蔽其中的成本信息，確保系統(tǒng)的安全。 3〉簡化用戶對系統(tǒng)的使用 某些查詢是比較復(fù)雜的查詢，為了方便用戶使用，并保證查詢結(jié)果的一致性，經(jīng)常將這些復(fù)雜的查詢定義為視圖，大大簡化了用戶的使用。 在本系統(tǒng)中，管理人員的權(quán)限最大，他可以查看其他普通用戶的所有信息，而像借閱者這樣的普通用戶， 只能查閱自己的個人信息及圖書信息，對于他們來說，其他用戶的信息是不可見的。所以在設(shè)計外模式時，只 需要對不同的用戶開放不同范圍的數(shù)據(jù)即可，對于該系統(tǒng)而言，不存在需要將已由關(guān)系模式拆分的情況，所以只需要根據(jù)各類用戶對數(shù)據(jù)的可見范圍作出相應(yīng)的調(diào)整即可。具體來說即：所有數(shù)據(jù)對管理人員來說都是可見的，圖書信息的數(shù)據(jù)對所有人可見，其余的個人信息只對除管理人員之外的個人可見。 物理結(jié)構(gòu)設(shè)計 物理 結(jié)構(gòu) 設(shè)計 概述 物理結(jié)構(gòu)設(shè)計的目的主要有兩點：一是提高數(shù)據(jù)庫的性能，滿足用戶的性能需求；二是有效地利用存儲空間?？傊?，是為了使數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在時間和空間上最優(yōu)。 數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)設(shè)計包括兩個步驟： ⑴ 確定數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)。 在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中主要是存儲結(jié)構(gòu)和存儲方法 的確定 ； ⑵ 對物理結(jié)構(gòu)進行評價，評價的重點是時間和空間的效率。 如果評價結(jié)果滿足應(yīng)用要求，則可進入到物理結(jié)構(gòu)的實施階段，否則要重新進行物理結(jié)構(gòu)設(shè)計或修改物理結(jié)構(gòu)設(shè)計，有的甚至返回到邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計階段，修改邏輯結(jié)構(gòu)。 由于物理結(jié)構(gòu)設(shè)計與具體的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)有關(guān)，各種產(chǎn)品提供了不同的物理環(huán)境、存取方法和存儲結(jié)構(gòu)，能供設(shè)計人員使用的設(shè)計變量、參數(shù)范圍都有很大 差別，因此物理結(jié)構(gòu)設(shè)計沒有通用的方法。在進行物理設(shè) 計前，注意以下 幾個方面的問題： 1〉 . DBMS的特點 物理結(jié)構(gòu)設(shè)計只能在特定的 DBMS下進行，必須了解 DBMS的特點，充分利用其提供的各圖書館信息管理系統(tǒng)設(shè)計報告 第 29 頁 共 31 頁 種手段，了解其限制條件。 本次設(shè)計的小型圖書館信息管理系統(tǒng)是在 WindowsXP 支持下的MYSQL環(huán)境下開發(fā)運行的， 具有功能強，使用簡單，管理方便，運行速度快，可靠性高，安全保密等特點 。 2〉 .應(yīng)用環(huán)境 特別是計算機系統(tǒng)的性能，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)不僅與數(shù)據(jù)庫設(shè)計有關(guān)，與計算機系統(tǒng)有關(guān)。比如：是單任務(wù)系統(tǒng)還是多任務(wù)系統(tǒng)，是單磁盤還是磁盤陣列，是數(shù)據(jù)庫專用服務(wù)器還是多用途服務(wù)器等等。還 要了解數(shù)據(jù)的使用頻率，對于使用頻率高的數(shù)據(jù)要優(yōu)先考慮。此外，數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)設(shè)計是一個不斷完善的過程，開始只能是一個初步設(shè)計，在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運行過程中要不斷檢測并進行調(diào)整和優(yōu)化。 對關(guān)系數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)設(shè)計主要內(nèi)容有： ⑴ 為關(guān)系模式選取存取方法 ⑵ 設(shè)計關(guān)系及索引的物理存儲結(jié)構(gòu) 存取方法選擇 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是多用戶共享的系統(tǒng)，為了滿足用戶快速存取的要求，必須選擇有效的存取方法。一般數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中為關(guān)系、索引等數(shù)據(jù)庫對象提供了多種存取方法，主要 有索引方法、聚簇方法、 HASH方法。 ．索引存取方法的選擇 索引是數(shù)據(jù)庫表的一個附加表，存儲了建立索引列的值和對應(yīng)的記錄地址。查詢數(shù)據(jù)時，先在索引中根據(jù)查詢的條件值找到相關(guān)記錄的地址，然后在表中存取對應(yīng)的記錄，所以能加快查詢速度。但索引本身占用存儲空間，索引是系統(tǒng)自維護的。 B+樹索引和位圖索引是常用的兩種索引。建立索引的一般原則是： (1) 如果某屬性或?qū)傩越M經(jīng)常出現(xiàn)在查詢條件中，則考慮為該屬性或?qū)傩越M建立索引； (2) 如果某個屬性經(jīng)常作為最大值和最小值等聚集函數(shù)的參數(shù)，則考慮為該屬性建立索引； (3) 如果某屬性和屬性組經(jīng)常出現(xiàn)在連接操作的連接條件中，則考慮為該屬性或?qū)傩越M建立索引； 當然 ，并不是索引定義越多越好。一是索引本身占用磁盤空間；二是系統(tǒng)為索引的維護要付出代價，特別是對于更新頻繁的表，索引不能定義太多。 而本系統(tǒng)中并不打算采用索引存取的方法，因為對于本次開發(fā)的信息系統(tǒng)來說，表格不是很多也不是很繁瑣，如果用索引存取方法的話，勢必會各系統(tǒng)帶來額外的負擔，得不償失。 ．聚簇存取方法的選擇 在關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（ RDBMS）中，連接查詢是影響系統(tǒng)性能的重要因素之一，為了改善連接 查詢的性能，很多 RDBMS提供了聚簇存取方法。 聚簇主要思想是：將經(jīng)常進行連接操作的兩個和多個數(shù)據(jù)表，按連接屬性 (聚簇碼 )相同的值存放在一起，從而大大提高連接操作的效率。一個數(shù)據(jù)庫中可以建立很多簇，但一個表只能加入一個聚簇中。 圖書館信息管理系統(tǒng)設(shè)計報告 第 30 頁 共 31 頁 設(shè)計聚簇的原則是： (1) 經(jīng)常在一起連接操作的表，考慮存放在一個聚簇中； (2) 在聚簇中的表，主要用來查詢的靜態(tài)表，而不是頻繁更新的表。 . HASH 存取方法的選擇 有些數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供了 HASH存取方法。 HASH存取方法的主要原理是，根據(jù)查詢條件的值，按 HASH函數(shù)計算查詢記錄的地址，減少了數(shù)據(jù)存取的 I/O次數(shù)，加快了存取速度。并不是所有的表都適合 HASH存取，選擇 HASH方法的原則是： (1) 主要是用于查詢的表（靜態(tài)表），而不是經(jīng)常更新的表； (2) 作為查詢條件列的值域（散列鍵值），具有比較均勻的數(shù)值分布； (3) 查詢條件是相等比較，而不是范圍（大于或等于比較）。 存儲結(jié)構(gòu) 的確定 確定數(shù)據(jù)庫的存儲結(jié)構(gòu)，主要是數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的存放位置，合理設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)。數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)主要是指表、索引、聚簇、日志、備份等數(shù)據(jù)。存儲結(jié)構(gòu)選擇的主要原則是：數(shù)據(jù)存取時間 上的高效性、存儲空間的利用率、存儲數(shù)據(jù)的安全性。 . 存放位置 在確定數(shù)據(jù)存放位置之前，要將數(shù)據(jù)中易變部分和穩(wěn)定部分進行適當?shù)姆蛛x，并分開存放；要將數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)文件和數(shù)據(jù)庫文件分開。如果系統(tǒng)采用多個磁盤和磁盤陣列，將表和索引存放在不同的磁盤上，查詢時，由于兩個驅(qū)動器并行工作，可以提高 I/O讀寫速度。為了系統(tǒng)的安全性，一般將日志文件和重要的系統(tǒng)文件存放在多個磁盤上 ,互為備份。另外，數(shù)據(jù)庫文件和日志文件的備份，由于數(shù)據(jù)量大，并且只在數(shù)據(jù)庫恢復(fù)時使用，所以一般存儲在磁帶上。 . 系統(tǒng)配置 DBMS 產(chǎn)品一般都提供了大量的系統(tǒng)配置參數(shù)，供數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員和 DBA 進行數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)設(shè)計和優(yōu)化。如：用戶數(shù)、緩沖區(qū)、內(nèi)存分配、物理塊的大小等等。一般在建立數(shù)據(jù)庫時，系統(tǒng)都提供了默認參數(shù)，但是默認參數(shù)不一定適合每一個應(yīng)用環(huán)境，要做適當?shù)恼{(diào)整。此外，在物理結(jié)構(gòu)設(shè)計階段設(shè)計的參數(shù)，只是初步的，要在系統(tǒng)運行階段根據(jù)實際情況進一步進行調(diào)整和優(yōu)化。 根據(jù)以上原則以及課上數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計的理論，暫定本系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)采用最簡單常用的方式，關(guān)系存取方法采用索引方法，稀疏索引應(yīng)該就可以解決；而數(shù)據(jù)庫的存儲結(jié)構(gòu)方面，因為所開發(fā)的該系統(tǒng)明顯屬于小型的信息管理系統(tǒng)，因此可以直接將數(shù)據(jù)和日志備份等存儲在磁盤上即可。當然物理存儲方面 還會再后續(xù)開發(fā)過程中根據(jù)實際情況有些許改動，但都會在 DBMS允許范圍內(nèi)作改動，不會有太大差距。 圖書館信息管理系統(tǒng)設(shè)計報告 第 31 頁 共 31 頁 5 開發(fā)總結(jié) 本系統(tǒng)是我們運用數(shù)據(jù)庫課程所學(xué)知識結(jié)合了 Java 與軟件工程的一些知識與理念而進行開發(fā)設(shè)計的，雖然不知道最后會不會如我們所設(shè)計的這樣實現(xiàn)一個完美的信息系統(tǒng)，但設(shè)計這個過程已經(jīng)讓我們將課內(nèi)知識加以深化變?yōu)榱擞杏玫淖约旱臇|西。 本系統(tǒng)采取結(jié)構(gòu)化的“自下而上”的系統(tǒng)開發(fā)策略與原型開發(fā)方法相結(jié)合的開 發(fā)方法。首先按照結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)開發(fā)策略對系統(tǒng)進行分析和操作做出一個基本符合實際應(yīng)用的圖書館操作系統(tǒng)，再根據(jù)原形法的操作方式對圖書館管理信息系統(tǒng)進行模擬測試、發(fā)現(xiàn)問題、進行設(shè)計編程修改、完善系統(tǒng)。 它 將采用 Java集成開發(fā)環(huán)境和 MySQL數(shù)據(jù)庫進行連接操作， 具有 開發(fā)時間短，成本低，而且數(shù)據(jù)量的傳輸快等優(yōu)點 。 同時，由于開發(fā)者水平的限制，也會存在一些錯誤，我們將會在系統(tǒng)的應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)問題并 盡可能的 解決相應(yīng)的問題，使該系統(tǒng)得到進一步完善 ，為我們第一次的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用課程畫上一個圓滿的句號 。