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网站数据库应用技术SQL Server 2008
（项目教程）
项目一: 数据库概述
需求分析
概念模型设计
关系模型设计
任务一
任务二
任务三
数据库概述
任务1: 需求分析
需求分析
数据库技术是数据管理的核心技术，是计算机科学的重要分支。需求分析是整个数据库设计的基础，是系统开发中的一个关键过程。
项目实例： “学生信息管理系统”。
业务需求为：能够满足学校对院系信息、班级信息、课程信息、学生学籍信息以及学生成绩信息的管理需求；能够满足各用户对上述信息的查询需求；能够满足各用户对学生学籍信息和学生成绩信息的分类统计需求。
1.1.1任务分析
需求分析
了解数据、数据库、数据库管理系统和数据库设计的基本概念；掌握进行需求分析的过程和方法。
1.1.2相关知识
需求分析
（1）数据：是数据库中存储的基本对象，是描述客观事务及其活动的抽象符号。
（2）数据库：就是指长期存储在计算机内的、有组织的、可共享的、统一管理的数据集合。
（3）数据库管理系统(Database Management System)：是一种操纵和管理数据库的系统软件，用于建立、使用和维护数据库，简称DBMS。
（4）数据库设计(Database Design)：是指根据用户的需求，在某一具体的数据库管理系统上，设计数据库的结构和建立数据库的过程。
（5）需求分析：它的任务就是明确用户的各种需求，并在此基础上确定所研发系统的功能。
注意：需求分析是否做得充分与准确，决定了在此基础上构建数据库大厦的速度与质量，具有举足轻重的地位。
1.1.3任务实施
需求分析
画出“学生信息管理系统”的业务流程图
步骤1：启动Microsoft Office Visio，单击主菜单“文件”|“新建”|“流程图”|“基本流程图” 。
步骤2：在左边的“基本流程图形状”窗口上单击“进程”（矩形）标签，并将其拖动到绘图页上表示业务流程图的“活动”；还可以使用复制、粘贴的功能绘制相同的形状；选中要进行布局的形状，单击主菜单“形状”|“对齐形状”，进行形状的布局。
操作图示
操作图示
1.1.3任务实施
需求分析
步骤3：单击工具栏中的“连接线工具”，可以在绘图页上绘制业务流程图的“逻辑关系线”。点击工具栏中的“线条粗细”、“线型”、和“线端”，对逻辑关系线进行相关设置。也可以点击工具栏中的“绘图工具”，手动绘制矩形、圆形、椭圆形、直线、曲线等形状。
步骤4：单击绘图页中的形状，即可在其中输入文字，选择工具栏中的“A文本工具”，可在绘图页上输入文字，选择主菜单或快捷菜单的“格式”|“文本”/“线条”/“填充”等进行形状的格式化，如图1-4所示。
操作图示
操作图示
1.1.3任务实施
需求分析
步骤5：最终绘制好“学生信息管理系统”的业务流程图。
2. 画出“学生信息管理系统”的系统功能结构图
步骤1：启动Microsoft Office Visio，单击主菜单“文件”|“新建”|“流程图”|“基本流程图”，新建一个系统功能图文件。
步骤2：在左边的“基本流程图形状”窗口上单击“进程”（矩形）标签，并将其拖动到绘图页上表示系统功能结构图的“功能”；还可以使用复制、粘贴的功能绘制相同的形状；选中要进行布局的形状，单击主菜单“形状”|“对齐形状”，进行形状的布局。
操作图示
1.1.3任务实施
需求分析
步骤3：单击工具栏中的“连接线工具”，可以在绘图页上绘制箭头，表示系统功能结构图中各功能之间的从属关系。点击工具栏中的“线条粗细”、“线型”和“线端”，对箭头线进行相关设置。也可以点击工具栏中的“绘图工具”，手动绘制矩形、圆形、椭圆形、直线和曲线等形状。
步骤4：单击绘图页中的形状，即可在其中输入文字，选择工具栏中的”A文本工具”，可在绘图页上输入文字，选择主菜单或快捷菜单的“格式”|“文本”/“线条”/“填充”等进行形状的格式化。
步骤5：最终绘制好 “学生信息管理系统”的系统功能结构图。
操作图示
1.1.3任务实施
需求分析
3. “学生信息管理系统”的系统功能分析
院系管理功能：用于添加、修改、删除和查询院系信息。
班级管理功能：用于添加、修改、删除和查询班级信息。
课程管理功能：用于添加、修改、删除和查询课程信息；用于添加、修改、删除和查询班级排课信息。
学籍管理功能：用于添加、修改、删除、查询和分类查询学生的学籍信息。
成绩管理功能：用于添加、修改、删除、查询和分类统计学生的课程考试成绩信息。
数据管理功能：用于对数据库进行备份操作。
用户管理功能：用于添加、删除和查询用户信息，还可以进行修改密码和修改权限的操作。
权限说明：该系统的用户类别有三个，分别是admin（管理员用户）、teacher（教师用户）和student（学生用户），不同的用户具有不同的权限。
任务2: 概念模型设计
概念模型设计
将需求分析得到的用户需求抽象为信息结构（即概念模型）的过程就是概念结构设计，它是整个数据库设计的关键。
根据任务1的需求分析结果，设计“学生信息管理系统”的概念模型。
1.2.1任务分析
概念模型设计
掌握实体、属性和联系等概念模型的基本要素，会使用实体联系图（E-R图）来描述实体、属性和实体间的联系。
1.2.2相关知识
概念模型设计
1、实体：指现实世界中存在并可以相互区别的事物，可以是人或物等实际对象，也可以是一个具体的概念。
例如：学生、课程都是现实世界中客观存在并可相互区分的事物，所以学生、课程都是实体。
2、属性：实体或联系所具有的某些特征称之为属性，一个实体或一个联系可以使用许多属性来描述。
例如：学生实体可以用学号、姓名、性别、出生年月、政治面貌、班级编号、班级名称、家庭住址、邮编和备注等属性来描述。
3、属性值：属性的具体取值，称之为该属性的属性值。
例如：“秦伊诺”就是学生实体姓名属性的具体取值，所以“秦伊诺”就是学生实体姓名属性的属性值。
1.2.2相关知识
概念模型设计
4、实例：实体表示的是一类事物，其中的一个具体事物称之为该实体的一个实例。
例如：“01201401001”，“秦伊诺”，“女”，“1995-10-08”，“团员”，“01201401”，“14级计算机应用技术”，“河南省信阳市平桥区文喜小区14栋2单元302”，“464000”，“品学兼优”，则具体表示了一个学生，它就是学生实体的一个实例。
5、关键字：能够唯一标识出实体或联系的属性或属性的组合，称称之为该实体或该联系的关键字，关键字也称为码。
例如：“学号”这个属性可以唯一标识“学生”实体，因此“学号”可以作为“学生”实体的关键字；由于可能出现的学生重名现象，导致“姓名”的属性值不唯一，所以“姓名”这个属性不能唯一标识“学生”实体，不是“学生”实体的关键字。
1.2.2相关知识
概念模型设计
6、联系：实体之间的关系称之为联系。实体之间的联系有3种，即一对一（1：1）、一对多（1：n）和多对多（m：n）。
例如：一个学生只能属于一个班级，而一个班级中可以有多个学生，所以班级实体和学生实体的联系是一对多的联系，记为1：n。
7、E-R图：通常使用E-R图（或称E-R模型）来描述现实世界的概念模型，E-R图提供了表示实体、属性和联系的方法：
（1）实体：用矩形表示，矩形框内写明实体名称。
（2）属性：用椭圆形表示，椭圆框内写明属性的名称，并用无向边将其与相应的实体连接起来。
（3）联系：用菱形表示，菱形框内写明联系的名称，并用无向边分别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：n，m：n）。需要注意的是，如果一个联系具有属性，则这些属性也要用无向边与该联系连接起来。
1.2.3任务实施
概念模型设计
步骤1：启动Microsoft Office Visio，单击主菜单“文件”|“新建”|“流程图”|“基本流程图”，新建一个系统E-R图文件。
步骤2：在左边的“基本流程图形状”窗口上单击“进程”（矩形）、“判定”（菱形）标签，并将其拖动到绘图页上表示系统E-R图的“实体”和“联系”；点击工具栏中的“绘图工具”，手动绘制椭圆形，表示E-R图的“属性”。还可以使用复制、粘贴的功能绘制相同的形状；选中要进行布局的形状，单击主菜单“形状”|“对齐形状”，进行形状的布局。
步骤3：单击工具栏中的“连接线工具”，可以在绘图页上绘制系统E-R图的无向边。点击工具栏中的“线条粗细”和“线型”对无向边进行相关设置。也可以点击工具栏中的“绘图工具”，手动绘制矩形、椭圆形和无向边等形状。
1.2.3任务实施
概念模型设计
步骤4：单击绘图页中的形状，即可在其中输入文字，选择工具栏中的“A文本工具”，可在绘图页上输入文字，选择主菜单或快捷菜单的“格式”|“文本”/”、“线条”/“填充”等进行形状的格式化。
步骤5：画出该系统 “班级”和“课程”两个实体的II级E-R图；
以及该系统的I级E-R图。
操作图示
操作图示
任务3: 关系模型设计
关系模型设计
关系模型设计的任务就是把概念模型设计阶段设计好的E-R图转换为与选用数据库管理系统（DBMS）产品所支持的数据模型相符合的逻辑结构。关系模型是通过二维表来表示实体以及实体之间的联系。关系模型是目前数据库系统普遍采用的数据模型，也是应用最广泛的数据模型。
将任务2设计的“学生信息管理系统”的概念模型转换为关系模型。
1.3.1任务分析
关系模型设计
掌握元组、属性、主关键字、外关键字等关系的相关术语；会将E-R图转换为关系模型；会对关系模型进行规范化操作；对数据完整性有清晰的认识，为以后学习实现数据完整性技术打下基础。
1.3.2相关知识
关系模型设计
1、关系：关系模型是通过二维表格来表示实体以及实体之间的联系。但并不是所有的二维表格都能称之为关系，关系必须满足以下特征：
（1）列是不可再分的最小数据项。
（2）每一列表示一个属性，且每列的名字不能相同，列的每个值的类型必须与对应属性的类型相同。
（3）关系中不存在完全相同的两行。
（4）行的顺序无关紧要，列的顺序也无关紧要。
例如：判断表1-1、表1-2和表1-3是否是关系。
1.3.2相关知识
关系模型设计
学号 姓名 性别 政治面貌 班级编号 班级名称 联系方式 家庭住址 邮编
01201401001 秦伊诺 女 团员 01201401 14级计算机应用技术 河南省信阳市 464000
01201401002 张航 男 团员 01201401 14级计算机应用技术 吉林省长春市 130000
01201401003 李小飞 男 党员 01201401 14级计算机应用技术 江西省赣州市 341000
01201401004 赵文婷 男 团员 01201401 14级计算机应用技术 福建省福州市 350000
用户名 密码 用户类别
admin admin admin
admin admin admin
teacher teacher teacher
student student student
表1-1 学生表
表1-2 用户表
1.3.2相关知识
关系模型设计
表1-3 班级排课表
学期 班级编号 课程编号 课程名称
3 01201401 001 网络数据库
3 01201401 002 网页设计与制作
2 01201401 003 Java程序设计
1 01201401 004 高等数学
分析：表1-1的“联系方式”列可以再分为“家庭住址”和“邮编”两列，不满足关系的第一条特征，故表1-1不是关系。表1-2中的第一行和第二行完全相同，不满足关系的第三条特征，故表1-2不是关系。表1-3完全符合关系的所有特征，故表1-3是关系。
1.3.2相关知识
关系模型设计
2、关系的术语
关系中的有些术语与概念模型的术语相同或类似，但请注意它们之间的异同。
（1）关系：满足上述特征的二维表格称之为关系，每个二维表格称为一个关系，每个关系都有一个关系名。例如：表1-3是一个关系，它的关系名为班级排课表。
（2）元组：表中的一行，也叫做记录。例如：表1-3中的3，01201401，001，网络数据库就叫做表1-3的一个元组，或一条记录。
（3）属性：表中的各列，给每一个属性起一个名字，叫属性名，属性也叫做字段。例如表1-3中的学期，班级编号，课程编号，课程名称都是属性。
（4）属性值：表中的各列对应的数据，也叫做字段值。例如表1-3中的网络数据库，就是课程名称这个属性的属性值。
1.3.2相关知识
关系模型设计
（5）候选关键字：若表中的某一属性或属性的组合能唯一地标识一个元组，则称该属性或属性的组合为候选键，候选键可以有多个。例如：若把表1-1学生表规范为关系模型，则对于该表而言，学号属性能够唯一地标识学生表的一行，若在学生表中增加一个身份证号码的属性，则该属性也可以唯一地标识学生表的一行，故学号和身份证号都是学生表的候选关键字。
（6）主关键字：在候选关键字中选择一个作为主关键字，主关键字又叫做主码或主键。在一个表中只能有一个主关键字，主关键字的值必须唯一，且不允许为空值。通常情况下，选择属性值较短的那个属性或属性的组合作为主关键字。例如：对于规范为关系的学生表，可以选用学号作为该表的主关键字；对于表1-3班级课程表，可选择（班级编号，课程编号）这两个属性的组合作为主关键字。
1.3.2相关知识
关系模型设计
（7）外关键字：也叫作外键或外码，它是另一个表的主关键字。使用主关键字和外关键字建立起表和表之间的联系。例如：表1-3班级排课表里存放的是班级所选的课程信息，其中班级编号属性是班级信息表的主关键字，所以班级编号属性是班级排课表的外关键字；同理课程编号属性是课程表的主关键字，所以课程编号属性是班级排课表的外关键字。
（8）主属性：能作为候选关键字的属性。例如规范为关系的学生表的学号就是主属性。
（9）非主属性：除了主属性的其他属性。例如规范为关系的学生表的姓名、性别都是非主属性。
1.3.2相关知识
关系模型设计
3、将E-R图转换为关系模型的方法如下：
将一个实体或联系转换为表，将实体或联系的属性转换为表的列。实体或联系的主关键字转换为表的主关键字，它能唯一地标识表中的每一行。
4、关系模型的规范化
将E-R图转换为关系模型后会经常出现如下问题：
数据冗余：例如学生姓名，在学生表中出现，在成绩表中也出现；课程名称在课程表中出现，在班级排课表中也出现，造成了数据的冗余。
数据可能会出现不一致的现象：例如学生姓名、课程名称的重复出现，容易出现数据的不一致。如输入课程名称不规范，有的时候输入全称，有的时候输入简称。另外在修改的时候，可能会出现遗漏的情况，造成数据的不一致。
1.3.2相关知识
关系模型设计
数据维护困难：例如若某学生更改了姓名，那么就要在学生表和成绩表中都要进行修改，否则就会出现数据不一致。因此就会增加维护的工作量，造成数据的维护困难。
那么如何评价数据库关系模型设计的好坏呢？一般情况下，为了克服上述问题，都要对数据库的关系模型进行规范化，通常要求设计符合3范式（3NF）的要求。所谓范式就是组织数据的规则，根据一个关系满足数据依赖的程序，可将范式分为1NF、2NF、3NF、4NF、5NF，后一种范式是建立在前一种范式的基础上的，也就是若某关系满足3NF，那它一定满足2NF；若某关系满足2NF，那它一定满足1NF。由于4NF和5NF在实际应用中意义不大，因此不再阐述。
1.3.2相关知识
关系模型设计
（1）第一范式（1NF）
如果一个关系中的所有属性都不可再分，则称这个关系是1NF。
其实若一个二维表格能称之为关系，那么它就符合1NF的要求。这是因为能称之为关系的二维表格必须具备一些特征，其中有一条就是列是不可再分的最小数据项。例如表1-1学生表，联系方式属性可以再分成家庭住址和邮编两个属性，不符合1NF的要求，如何将该表规范成1NF呢？可以有两种方法。一种方法是将联系方式属性展开，如表1-4所示。
1.3.2相关知识
关系模型设计
表1-4 学生表
学号 姓名 性别 政治 面貌 班级编号 班级名称 家庭住址 邮编
01201401001 秦伊诺 女 团员 01201401 14级计算机应用技术 河南省信阳市 464000
01201401002 张航 男 团员 01201401 14级计算机应用技术 吉林省长春市 130000
01201401003 李小飞 男 党员 01201401 14级计算机应用技术 江西省赣州市 341000
01201401004 赵文婷 男 团员 01201401 14级计算机应用技术 福建省福州市 350000
1.3.2相关知识
关系模型设计
另一种方法是将该关系分解为两个关系，如表1-5和表1-6所示。
表1-5 学生表
学号 姓名 性别 政治 面貌 班级编号 班级名称
01201401001 秦伊诺 女 团员 01201401 14级计算机应用技术
01201401002 张航 男 团员 01201401 14级计算机应用技术
01201401003 李小飞 男 党员 01201401 14级计算机应用技术
01201401004 赵文婷 男 团员 01201401 14级计算机应用技术
表1-6 学生通讯录表
学号 家庭住址 邮编
01201401001 河南省信阳市 464000
01201401002 吉林省长春市 130000
01201401003 江西省赣州市 341000
01201401004 福建省福州市 350000
1.3.2相关知识
关系模型设计
（2）第二范式（2NF）
如果一个关系满足1NF的要求，且所有非主属性都完全函数依赖于主关键字，则称这个关系是2NF。
例如表1-4学生表，学号能唯一地标识出该表中的每一行，所以学号是该表的主关键字。学号为“01201401001”的姓名是“秦伊诺”，学生的姓名完全能由学生的学号来决定，也就是说有一个学号就会有一个并且只能有一个姓名与它对应，则称姓名完全函数依赖学号，也可以说学号决定了姓名。同理，表1-4中的性别、政治面貌、班级编号、班级名称、家庭住址和邮编等属性也完全函数依赖于学号，故表1-4符合2NF的要求。
1.3.2相关知识
关系模型设计
表1-3班级排课表，（班级编号，课程编号）能唯一地标识出该表中的每一行，所以（班级编号，课程编号）是该表的主关键字。而当给出课程编号时就可以唯一地确定出该课程编号所对应的课程名称，所以课程名称属性只依赖于主关键字的课程编号，而与主关键字的班级编号无关。所以课程名称只依赖于主关键字的一部分，则说课程名称部分函数依赖主关键字（班级编号，课程编号）。故表1-3不是2NF，
如何将该表规范为2NF呢？可将关系进行拆分，将部分函数据依赖关系中的主属性和非主属性从关系中提取出来，单独构成一个关系；将关系中余下的其他属性加上主关键字，构成关系。故可将表1-3中存在部分函数依赖关系的课程编号和课程名称提取出来单独构成课程表，而班级排课表中包含余下的其他属性和主关键字（班级编号，课程编号），如表1-7和1-8所示。
1.3.2相关知识
关系模型设计
表1-7 课程表
表1-8 班级排课表
课程编号 课程名称
001 网络数据库
002 网页设计与制作
003 Java程序设计
004 高等数学
班级编号 课程编号
01201401 001
01201401 002
01201401 003
01201401 004
1.3.2相关知识
关系模型设计
（3）第三范式（3NF）
如果一个关系满足2NF的要求，且关系中的任何一个非主属性都不传递函数依赖主关键字，则称这个关系是3NF。
例如表1-4，学号可以唯一确定一个与它对应的班级编号，而班级编号又可以唯一确定一个与它对应的班级名称。也就是说班级名称是通过班级编号的传递而完全函数依赖于学号的，则称学号和班级名称之间存在着函数传递依赖关系，故表1-4不是3NF。如何将该表规范为3NF呢？首先要把存在函数传递依赖关系的班级编号和班级名称提取出来单独构成一个班级表，然后在学生表中将班级名称属性去掉，如表1-9和表1-10所示。
1.3.2相关知识
关系模型设计
表1-9 班级表
表1-10 学生表
班级编号 班级名称
01201401 14级计算机应用技术
01201402 14级计算机网络技术
01201403 14级图形图像制作
01201404 14级电子信息技术
学号 姓名 性别 政治面貌 班级编号 家庭住址 邮编
01201401001 秦伊诺 女 团员 01201401 河南省信阳市 464000
01201401002 张航 男 团员 01201401 吉林省长春市 130000
01201401003 李小飞 男 党员 01201401 江西省赣州市 341000
1.3.2相关知识
关系模型设计
5、数据完整性
数据完整性使得不正确、无意义和不符合规范的数据不能进入数据库，以确保数据库中存储数据的正确性和一致性。关系模型的数据完整性包括域完整性、实体完整性和参照完整性。
（1）域完整性，也叫做列完整性或用户定义完整性。关系的列的值域必须满足某种特定数据类型或某种约束，如数据类型、格式、值域范围、默认值、是否允许为空等。
例如表1-10学生表，学号属性定义为12个长度的字符型，只能输入12个字符或6个汉字，若输入“1111111111111”（13个字符），该数据不符合对学号属性的定义，违反了学号属性的域完整性。表1-10的性别属性定义为2个长度的字符型，只能输入2个字符或1个汉字，并规定该列的取值只能是“男”或是“女”。苦输入“woman”，该数据不符合对性别属性的定义，违反了性别属性的域完整性。
1.3.2相关知识
关系模型设计
（2）实体完整性，也叫做表的完整性。指关系中必须有一个主关键字，且主关键字不能取空值，或者说关系中每个元组的主关键字都不能为空。
例如表1-8班级排课表，（班级编号，课程编号）是主关键字，则它的取值不能为空，意味着班级编号和课程编号都不能为空，且主关键字的值要唯一，以保证该表的实体完整性。表1-10学生表，学号为主关键字，则它的取值必须唯一，且不能取空值，以保证该表的实体完整性。
（3）参照完整性，也叫做引用完整性。在关系模型中，一个关系的外关键字关联着另一个关系的主关键字。则外关键字和主关键字不但要定义的数据类型及长度相同，而且对外关键字值进行插入或修改时一定要参照主关键字的值是否存在，对主关键字进行修改或删除时，也必须参照外关键字的值是否存在。
1.3.2相关知识
关系模型设计
例如：表1-7课程表和表1-8班级排课表，班级排课表中的课程编号是课程表的主关键字，是班级排课表的外关键字，则对班级排课表进行插入记录或修改记录时，插入的课程编号值或修改后的课程编号值，一定要在课程表里存在。若将表1-8班级排课表的第一条记录的课程编号，由“001”改为“005”，则违反了这两张表的参照完整性，因为在表1-7中没有课程编号为“005”的记录。
如何保证数据的参照完整性，要遵循以下规则：
①对外关键字所在的表进行插入操作时，要保证插入的外关键字值要在主关键字所在的表中存在。
例如若要向表1-8班级排课表插入数据时，插入的课程编号值一定要在表1-7课程表中存在。
1.3.2相关知识
关系模型设计
②对外关键字所在的表进行修改操作时，要保证修改后的外关键字值要在主关键字所在的表中存在。
例如若要修改表1-8班级排课表的数据，修改后的课程编号值一定要在表1-7课程表中存在。
③对主关键字所在的表进行修改操作时，首先检查要修改的主关键字的值在外关键字所在的表中是否存在，如果存在则不允许修改，或者级联修改所有与之相对应的外关键字的值。
例如要将表1-7课程表中的“001”课程编号修改为“005”，而表1-8班级排课表中存在课程编号为“001”的数据，那么此时或者不允许修改，或者允许修改，但同时要将表1-8中课程编号“001”修改为“005”（级联修改）。
1.3.2相关知识
关系模型设计
④对主关键字所在的表进行删除操作时，首先检查要删除记录的主关键字的值在外关键字所在的表中是否存在，如果存在则不允许删除，或者级联删除所有与之相对应的外关键字的值所在的那些行。
例如要将表1-7课程表中课程编号为“001”的记录删除，而表1-8班级排课表中存在课程编号为“001”的数据，那么此时或者不允许删除，或者允许删除，但同时要将表1-8中课程编号为“001”的记录也删除（级联删除）。
1.3.3任务实施
关系模型设计
将“学生信息管理系统”的E-R图转换为关系模型
步骤1：根据“学生信息管理系统”的E-R图，将实体“院系”转换为一个关系，关系名为“院系表”，将该实体的属性“院系编号”、“院系名称”、“院系主任”转换为关系的列，将该实体的主关键字“院系编号”转换为关系的主关键字。转换后的关系如表1-11所示。
表1-11 院系表
院系编号 院系名称 院系主任
01 计算机科学系 张敏
02 规划设计系 程明亮
03 外语系 苏晴
04 管理系 李力
1.3.3任务实施
关系模型设计
步骤2：将实体“班级”转换为一个关系，关系名为“班级表”，将该实体的属性“班级编号”、“班级名称”、“院系编号”转换为关系的列，将该实体的主关键字“班级编号”转换为关系的主关键字。转换后的关系如表1-12所示。
表1-12 班级表
班级编号 班级名称 院系编号
01201401 14级计算机应用技术 01
01201402 14级计算机网络技术 01
01201403 14级图形图像制作 01
01201404 14级电子信息技术 01
1.3.3任务实施
关系模型设计
步骤3：将实体“课程”转换为一个关系，关系名为“课程表”，将该实体的属性“课程编号”、“课程名称”、“课程类型”、“课程描述”转换为关系的列，将该实体的主关键字“课程编号”转换为关系的主关键字。转换后的关系如表1-13所示。
表1-13 课程表
课程编号 课程名称 课程类型 课程描述
001 网络数据库 工科 讲述SQL Server数据库
002 网页设计与制作 工科 基于的网页设计与制作
003 Java程序设计 工科 基本JAVA的应用开发
004 高等数学 理科 高等数学是学习计算机技术的基础
1.3.3任务实施
关系模型设计
步骤4：将联系“班级排课”转换为一个关系，关系名为“班级排课表”，将该联系的属性“学期”、“班级编号”、“课程编号”、“课程名称”转换为关系的列，将该实体的主关键字（班级编号，课程编号）转换为关系的主关键字。转换后的关系如表1-14所示。
表1-14 班级排课表
学期 班级编号 课程编号 课程名称
3 01201401 001 网络数据库
3 01201401 002 网页设计与制作
2 01201401 003 Java程序设计
1 01201401 004 高等数学
1.3.3任务实施
关系模型设计
步骤5：将实体“学生”转换为一个关系，关系名为“学生表”，将该实体的属性“学号”、“姓名”、“性别”、“出生年月”、“政治面貌”、“班级编号”、“班级名称”、“家庭住址”、“邮编”、“备注”转换为关系的列，将该实体的主关键字“学号”转换为关系的主关键字。转换后的关系如表1-15所示。
表1-15 学生表
学号 姓名 性别 出生年月 政治面貌 班级 编号 班级名称 家庭 住址 邮编 备注
01201401001 秦伊诺 女 1995-10-08 团员 01201401 14级计算机应用技术 河南省信阳市 464000 品学兼优
01201401002 张航 男 1994-05-02 团员 01201401 14级计算机应用技术 吉林省长春市 130000 吃苦耐劳
01201401003 李小飞 男 1994-10-01 党员 01201401 14级计算机应用技术 江西省赣州市 341000 品学兼优
01201401004 赵文婷 男 1995-08-23 团员 01201401 14级计算机应用技术 福建省福州市 350000 吃苦耐劳
1.3.3任务实施
关系模型设计
步骤6：将实体“成绩”转换为一个关系，关系名为“成绩表”，将该实体的属性“学号”、“姓名”、“课程名称”、“成绩”转换为关系的列，将该实体的主关键字（学号，课程名称）转换为关系的主关键字。转换后的关系如表1-16所示。
表1-16 成绩表
学号 姓名 课程名称 成绩
01201401001 秦伊诺 网络数据库 90
01201401001 秦伊诺 JAVA程序设计 89
01201401002 张航 网络数据库 85
01201401002 张航 JAVA程序设计 80
1.3.3任务实施
关系模型设计
步骤7：将实体“用户”转换为一个关系，关系名为“用户表”，将该实体的属性“用户名”、“密码”、“权限”转换为关系的列，将该实体的主关键字“用户名”转换为关系的主关键字。转换后的关系如表1-17所示。
表1-17 用户表
用户名 密码 权限
admin admin admin
teacher teacher teacher
student student student
01201401001 01201401001 student
1.3.3任务实施
关系模型设计
2. 对转换后的关系模型进行规范化处理
步骤1：将所有关系规范到1NF。表1-11院系表，表1-12班级表，表1-13课程表，表1-14班级排课表，表1-15学生表，表1-16成绩表，表1-17用户表，这些表的所有属性都不可再分，故它们均符合1NF的要求。
步骤2：将所有关系规范到2NF。表1-11院系表，表1-12班级表，表1-13课程表，表1-15学生表，表1-17用户表，这些表的非主属性都完全函数依赖主关键字，故它们均符合2NF的要求。
1.3.3任务实施
关系模型设计
表1-14的主关键字是（班级编号，课程编号），而课程名称属性只依赖于课程编号，和主关键字中的班级编号无关，也就是说课程名称只部分函数依赖主关键字（班级编号，课程编号）。故表1-14不符合2NF的要求，需对其进行规范化处理。
首先将有部分函数依赖关系的课程编号和课程名称分离出来组成一个关系，由于分离出来的课程编号和课程名称在课程表中已存在，所以可删除由刚分离属性组成的关系。在原有的表中去除课程名称属性，规范后的关系如表1-18所示。
1.3.3任务实施
关系模型设计
表1-18 班级排课表
学期 班级编号 课程编号
3 01201401 001
3 01201401 002
2 01201401 003
1 01201401 004
表1-16成绩表的主关键字是（学号，课程名称），而姓名属性只依赖于学号，和主关键字中的课程名称无关，也就是说姓名属性只部分函数依赖主关键字（学号，课程名称）。故表1-16不符合2NF的要求，需对其进行规范化处理。
首先将有部分函数依赖关系的学号、姓名分离出来组成一个关系，由于分离出来的学号和姓名在学生信息表中已存在，所以可删除由刚分离属性组成的关系。剩余的其他属性，即成绩，再加上主关键字（学号，课程名称）构成关系。规范后的关系如表1-19。
表1-19成绩表
学号 课程名称 成绩
01201401001 网络数据库 90
01201401001 JAVA程序设计 89
01201401002 网络数据库 85
01201401002 JAVA程序设计 80
1.3.3任务实施
关系模型设计
步骤3：将所有关系规范到3NF。
表1-11院系表，表1-12班级表，表1-13课程表，表1-18班级排课表，表1-19成绩表，表1-17用户表，这些表的任何一个非主属性都不传递函数依赖主关键字，故它们均符合3NF的要求。
表1-15学生表的主关键字是学号，学号可以唯一确定一个与它对应的班级编号，而班级编号又可以唯一确定一个与它对应的班级名称。也就是说班级名称是通过班级编号的传递而完全函数依赖于学号的，所以学号和班级名称之间存在着函数传递依赖关系。故表1-15不是3NF，需对其进行规范化处理。
首先将具有函数传递依赖关系的班级编号和班级名称分离出来组成一个关系，由于分离出来的班级编号和班级名称在班级表中已存在，所以可删除由刚分离属性组成的关系。去除表1-15中的班级名称属性，规范化后的关系如表1-20。
1.3.3任务实施
关系模型设计
表1-20 学生表
学号 姓名 性别 出生年月 政治面貌 班级编号 家庭住址 邮编 备注
01201401001 秦伊诺 女 1995-10-08 团员 01201401 河南省信阳市 464000 品学兼优
01201401002 张航 男 1994-05-02 团员 01201401 吉林省长春市 130000 吃苦耐劳
01201401003 李小飞 男 1994-10-01 党员 01201401 江西省赣州市 341000 品学兼优
01201401004 赵文婷 男 1995-08-23 团员 01201401 福建省福州市 350000 吃苦耐劳
1.3.3任务实施
关系模型设计
步骤4：进一步规范。
因为有些人习惯用课程的全称，有些人习惯用课程的简称，所以对表1-19学生成绩表中课程名称属性进行插入、修改、删除操作时，容易出现数据不一致的情况。而对于每一个课程编号都可以在表1-13课程表中，找到与之对应的课程名称，所以可将表1-19中的课程名称改为课程编号，故表1-19的主关键字为（学号，课程编号），规范化后的关系如表1-21。
表1-21 成绩表
学号 课程编号 成绩
01201401001 001 90
01201401001 003 89
01201401002 001 85
01201401002 003 80
1.3.3任务实施
关系模型设计
步骤5：指出规范化后的各个关系的主关键字和外关键字。
表1-11院系表的主关键字是院系编号，该表无外关键字。
表1-12班级表的主关键字是班级编号，该表无外关键字。
表1-13课程表的主关键字是课程编号，该表无外关键字。
表1-17用户表的主关键字是用户名，该表无外关键字。
表1-18班级排课表的主关键字是（班级编号，课程编号），由于班级编号是表1-12班级表的主关键字，而课程编号是表1-13课程表的主关键字，故班级编号和课程编号为该表的外关键字。
表1-20学生表的主关键字是学号，由于班级编号是表1-12班级表的主关键字，故班级编号为该表的外关键字。
表1-21成绩表的主关键字是（学号，课程编号），由于学号是表1-20学生表的主关键字，课程编号是表1-13课程表的主关键字，故学号和课程编号为该表的外关键字。
项目小结
本章简要介绍了与数据库相关的一些基本概念，并围绕“学生信息管理系统”详细介绍了进行数据库设计的一般步骤。讲述了如何使用业务流程图、系统功能结构图和系统功能分析，将需求分析的结果呈现出来；如何根据需求分析的结果绘制E-R图来进行概念模型设计；以及如何将概念模型转换为关系模型，并对关系模型进行规范化处理。通过本章的学习，可以使读者对数据库的设计过程有一个清晰的认识。
实 训 项 目
综合实训1：对简化的“图书管理系统”进行数据库设计
实训项目
实训目的：
掌握业务流程图和系统功能结构图的画法，会进行系统功能分析；掌握E-R图的画法，会进行概要模型设计；掌握将概要模型转换为关系模型的方法，会对转换后的关系进行规范化处理。
实训内容：
对简化的“图书管理系统”进行数据库设计。
实训操作步骤：
实训项目
步骤1：绘制“图书管理系统”的业务流程图。
步骤2：绘制“图书管理系统”的系统功能结构图。
操作图示
步骤3：进行“图书管理系统”的系统功能分析。
操作图示
步骤4：绘制E-R图，进行“图书管理系统”的概要模型设计。
操作图示
步骤5：将绘制好的E-R图转换成“图书管理系统”的关系模型。
实训操作步骤：
实训项目
表1-22 图书信息表
图书编码 图书名称 作者 ISBN 出版社 是否借出
00000001 Oracle数据库应用教程 朱亚兴 9787560619781 西安电子科技大学出版社 是
00000002 Web应用程序开发教程 唐笑林 9787040269710 高等教育出版社 是
00000003 SQL Server 2005数据库及应用 徐人凤 9787040372052 高等教育出版社 是
00000004 Visual 面向对象程序设计教程 赵卫伟 978111187646 机械工业出版社 是
表1-23 读者信息表
读者编码 姓名 限借数量 已借数量 限借天数 逾期罚款 丢失罚款 电话号码
00001 秦伊诺 10 2 7 每天2角 2倍书价 15565589908
00002 张航 10 0 7 每天2角 2倍书价 15837653470
00003 李小飞 10 1 7 每天2角 2倍书价 15637616784
00004 赵文婷 10 1 7 每天2角 2倍书价 13403768907
实训操作步骤：
实训项目
表1-24 借阅信息表
图书编码 图书名称 读者编码 借期 还期 是否归还
00000001 Oracle数据库应用教程 00001 2014-04-15 2014-04-22 是
00000002 Web应用程序开发教程 00003 2014-04-16 2014-04-23 是
00000003 SQL Server2005数据库及应用 00001 2014-04-16 2014-04-23 是
00000004 Visual 面向对象程序设计教程 00004 2014-04-17 2014-04-23 否
表1-25 罚款信息表
罚款编码 读者编码 姓名 罚款原因 罚款金额 罚款日期
20140424001 00001 秦伊诺 逾期2天还书 0.4 2014-04-24
20140428001 00004 赵文婷 丢失图书 40 2014-04-28
实训操作步骤：
实训项目
步骤6：对转换后的关系模型进行规范化处理。
表1-26借阅信息表
图书编码 读者编码 借期 还期 是否归还
00000001 00001 2014-04-15 2014-04-22 是
00000002 00003 2014-04-16 2014-04-23 是
00000003 00001 2014-04-16 2014-04-23 是
00000004 00004 2014-04-17 2014-04-23 否
表1-27 罚款信息表
罚款编码 读者编码 罚款原因 罚款金额 罚款日期
20140424001 00001 逾期2天还书 0.4 2014-04-24
20140428001 00004 丢失图书 40 2014-04-28
实训操作步骤：
实训项目
步骤7：指出规范化后的各个关系的主关键字和外关键字。
表1-22图书信息表的主关键字是图书编码，该表无外关键字。
表1-23读者信息表的主关键字是读者编码，该表无外关键字。
表1-26借阅信息表的主关键字是（图书编码，读者编码），由于图书编码是表1-22图书信息表的主关键字，读者编码是表1-23读者信息表的主关键字，所以图书编码和读者编码是该表的外关键字。
表1-27罚款信息表的主关键字是罚款编码，由于读者编码是表1-23读者信息表的主关键字，所以读者编码是该表的外关键字。
THANKS

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