單元2設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)

單元2設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)引言學(xué)生信息管理是高校學(xué)生管理工作的重要組成部分。學(xué)生信息管理系統(tǒng)涉及學(xué)生從入學(xué)到畢業(yè)離校的整個(gè)過程中管理的方方面面，主要包括學(xué)生成績(jī)管理、學(xué)生住宿管理、學(xué)生助貸管理、學(xué)生任職管理、學(xué)生考勤管理、學(xué)生獎(jiǎng)懲管理、學(xué)生就業(yè)管理等子系統(tǒng)。本教材教學(xué)案例和課堂練習(xí)采用學(xué)生信息管理系統(tǒng)中的學(xué)生成績(jī)管理子系統(tǒng)，拓展練習(xí)采用學(xué)生住宿管理子系統(tǒng)。為什么需要設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)修建茅屋需要設(shè)計(jì)嗎？修建大廈需要設(shè)計(jì)嗎？結(jié)論：當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)比較復(fù)雜時(shí)我們需要設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)為什么需要設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)良好的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)節(jié)省數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)空間能夠保證數(shù)據(jù)的完整性方便進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)糟糕的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)：數(shù)據(jù)冗余、存儲(chǔ)空間浪費(fèi)內(nèi)存空間浪費(fèi)數(shù)據(jù)更新和插入的異?！緦W(xué)習(xí)任務(wù)】任務(wù)1需求分析任務(wù)2設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)任務(wù)3確定表名和屬性名任務(wù)4選取字段數(shù)據(jù)類型【學(xué)習(xí)目標(biāo)】理解學(xué)生成績(jī)管理系統(tǒng)和學(xué)生住宿管理系統(tǒng)的需求分析和關(guān)系模型；理解SQLServer支持的常用數(shù)據(jù)類型；能結(jié)合實(shí)際需求為表中字段選取合適數(shù)據(jù)類型。任務(wù)1任務(wù)1需求分析【任務(wù)提出】進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)首先必須明確了解與分析用戶需求（包括數(shù)據(jù)與處理），需求分析的結(jié)果是否準(zhǔn)確地反映了用戶的實(shí)際要求，將直接影響到后面各個(gè)階段的設(shè)計(jì)，并影響到設(shè)計(jì)結(jié)果是否合理和實(shí)用。本任務(wù)要求完成學(xué)生成績(jī)管理系統(tǒng)和學(xué)生住宿管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)需求分析?！救蝿?wù)分析】需求分析是整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中最困難一步，對(duì)于初學(xué)者較難實(shí)施。同時(shí)考慮到需求分析的具體介紹會(huì)在后續(xù)課程安排，這里略過。并簡(jiǎn)單給出學(xué)生成績(jī)管理系統(tǒng)和學(xué)生住宿管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)需求分析結(jié)果。該任務(wù)要求學(xué)生仔細(xì)閱讀給出的簡(jiǎn)單需求分析文檔，并在課后調(diào)查所在學(xué)校的實(shí)際學(xué)生管理情況，結(jié)合學(xué)校實(shí)際情況分析理解?！鞠嚓P(guān)知識(shí)與技能】1．需求分析的主要任務(wù)需求分析的主要任務(wù)是調(diào)查、收集與分析用戶在數(shù)據(jù)管理中的信息要求、處理要求、安全性與完整性要求。2．需求分析的過程需求分析的過程大致分為3步：需求調(diào)查、分析整理、修改完善?！救蝿?wù)實(shí)施】1．學(xué)生成績(jī)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)需求分析2．學(xué)生住宿管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)需求分析【任務(wù)總結(jié)】需求分析是整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的第一步，主要任務(wù)是調(diào)查、收集與分析用戶在數(shù)據(jù)管理中的信息要求、處理要求、安全性與完整性要求?？紤]到大家是初學(xué)者，以前沒有學(xué)習(xí)過數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)開發(fā)相關(guān)知識(shí)，所以設(shè)計(jì)的系統(tǒng)案例較簡(jiǎn)單，使得大家容易入手。學(xué)習(xí)者可從本校實(shí)際學(xué)生管理情況出發(fā)對(duì)系統(tǒng)案例進(jìn)行擴(kuò)充。任務(wù)2任務(wù)2設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)【任務(wù)提出】在需求分析階段數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)人員充分調(diào)查并描述了用戶的數(shù)據(jù)和處理需求，但這些需求還是現(xiàn)實(shí)世界的具體需求，要某一DBMS實(shí)現(xiàn)用戶的這些需求，需進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)，將現(xiàn)實(shí)世界的具體需求抽象為信息世界的結(jié)構(gòu)并轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型。本任務(wù)要求完成學(xué)生成績(jī)管理系統(tǒng)和學(xué)生住宿管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)?！救蝿?wù)分析】進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)，須先理解數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí)及關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)基本概念。考慮到數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)內(nèi)容對(duì)于初學(xué)者來說較難理解，這里簡(jiǎn)要介紹，具體放在下學(xué)期詳細(xì)講解?！鞠嚓P(guān)知識(shí)與技能】1．?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)階段（1）概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段該階段是整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，任務(wù)是通過對(duì)用戶需求進(jìn)行綜合、歸納與抽象，形成一個(gè)獨(dú)立于具體DBMS的概念模型。表示概念模型最常用的是實(shí)體－聯(lián)系方法(E-R方法)。（2）邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段該階段的任務(wù)是將概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為某個(gè)DBMS所支持的數(shù)據(jù)模型，并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。（3）數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)階段該階段的任務(wù)是為邏輯數(shù)據(jù)模型選取一個(gè)最合適應(yīng)用環(huán)境的物理結(jié)構(gòu)。【相關(guān)知識(shí)與技能】2．?dāng)?shù)據(jù)模型（1）為什么要建立數(shù)據(jù)模型首先，正如蓋大樓的設(shè)計(jì)圖一樣，數(shù)據(jù)模型可使所有的項(xiàng)目參與者都有一個(gè)共同的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)；其次，數(shù)據(jù)模型可以避免出現(xiàn)問題再解決（邊干邊改的方式）；第三，數(shù)據(jù)模型的使用可以及早發(fā)現(xiàn)問題；最后，可以加快開發(fā)速度?！鞠嚓P(guān)知識(shí)與技能】（2）數(shù)據(jù)模型的分類1）概念數(shù)據(jù)模型簡(jiǎn)稱概念模型，是面向數(shù)據(jù)庫(kù)用戶的現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)模型；與具體的DBMS無關(guān)。概念數(shù)據(jù)模型必須轉(zhuǎn)換成邏輯數(shù)據(jù)模型，才能在DBMS中實(shí)現(xiàn)。2）邏輯數(shù)據(jù)模型邏輯數(shù)據(jù)模型是用戶從數(shù)據(jù)庫(kù)所看到的數(shù)據(jù)模型，是具體的DBMS所支持的數(shù)據(jù)模型。有層次模型、網(wǎng)狀模型、關(guān)系模型、面向?qū)ο竽Ｐ偷?。其中出現(xiàn)最早的是層次模型，而關(guān)系模型是目前最重要的一種模型?！鞠嚓P(guān)知識(shí)與技能】（3）數(shù)據(jù)模型的三要素?cái)?shù)據(jù)模型的組成要素有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作、數(shù)據(jù)完整性約束。（4）關(guān)系模型1）關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系模型中數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)是一張二維表，稱為關(guān)系，它由行和列組成。2）關(guān)系模型的數(shù)據(jù)操作操作主要包括查詢、插入、刪除、更新（修改）。3）關(guān)系模型的數(shù)據(jù)完整性約束包括實(shí)體完整性、參照完整性和用戶定義的完整性?！鞠嚓P(guān)知識(shí)與技能】3．關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)基本概念關(guān)系：一個(gè)關(guān)系對(duì)應(yīng)于一張二維表。字段（屬性）：二維表（關(guān)系）的每一列稱為一個(gè)字段（屬性），每一列的標(biāo)題稱為字段名（屬性名）。記錄（元組）：二維表（關(guān)系）的每一行稱為一條記錄（元組），記錄由若干個(gè)相關(guān)屬性值組成。【相關(guān)知識(shí)與技能】關(guān)系模式：是對(duì)關(guān)系的描述。一般表示為：關(guān)系名（屬性1，屬性2，…，屬性n）。如學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，性別，出生年月）。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)：數(shù)據(jù)以“關(guān)系”的形式即表的形式存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫(kù)。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，信息存放在二維表（關(guān)系）中，一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)可包含多個(gè)表。RDBMS：關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱，目前常用的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)如SQLServer2005等都是RDBMS?！鞠嚓P(guān)知識(shí)與技能】4．關(guān)系的性質(zhì)（1）關(guān)系的每一個(gè)分量都必須是不分再分的數(shù)據(jù)項(xiàng)（2）關(guān)系中每一列中的值必須是同一類型的（3）不同列中的值可以是同一類型，不同的屬性列應(yīng)有不同的屬性名（4）列的順序無所謂（5）行的順序無所謂（6）任意兩個(gè)元組不能完全相同【任務(wù)實(shí)施】1．學(xué)生成績(jī)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)班級(jí)（班級(jí)編號(hào)，班級(jí)名稱，所在學(xué)院，所屬專業(yè)，入學(xué)年份）學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，性別，出生年月，班級(jí)編號(hào)）課程（課程編號(hào)，課程名稱，課程學(xué)分，課程學(xué)時(shí)）成績(jī)（學(xué)號(hào)，課程編號(hào)，平時(shí)成績(jī)，期末成績(jī)）2．學(xué)生住宿管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)班級(jí)（班級(jí)編號(hào)，班級(jí)名稱，所在學(xué)院，所屬專業(yè)，入學(xué)年份）學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，性別，出生年月，班級(jí)編號(hào)）宿舍（宿舍編號(hào)，樓棟，樓層，房間號(hào)，總床位數(shù)，宿舍類別，宿舍電話）入?。▽W(xué)號(hào)，宿舍編號(hào)，床位號(hào)，入住日期，離寢日期）衛(wèi)生檢查（檢查號(hào)，宿舍編號(hào)，檢查時(shí)間，檢查人員，成績(jī)，存在問題）【任務(wù)總結(jié)】數(shù)據(jù)庫(kù)需求分析階段的主要任務(wù)是確定在數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)哪些數(shù)據(jù)，而數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)階段的主要任務(wù)是將需要的數(shù)據(jù)合理組織存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中。任務(wù)3任務(wù)3確定表名和屬性名【任務(wù)提出】數(shù)據(jù)庫(kù)各關(guān)系模式確定后，并不能直接進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施，需先根據(jù)命名規(guī)范確定各關(guān)系的表名和屬性名，然后根據(jù)實(shí)際需求為各屬性選取合適數(shù)據(jù)類型，根據(jù)數(shù)據(jù)完整性要求定義各關(guān)系的完整性約束。本任務(wù)要求確定學(xué)生成績(jī)管理系統(tǒng)和學(xué)生住宿管理系統(tǒng)中各關(guān)系的表名和屬性名。【任務(wù)分析】表名和屬性名的命名不能隨心所欲，應(yīng)規(guī)范命名。因?yàn)樵跀?shù)據(jù)庫(kù)的開發(fā)和使用過程中涉及很多人員，如果隨意命名，不易溝通而且容易出錯(cuò)。本任務(wù)先了解常見的命名規(guī)范，然后選擇通用的命名規(guī)范來進(jìn)行命名?！鞠嚓P(guān)知識(shí)與技能】1．常見的命名規(guī)范【相關(guān)知識(shí)與技能】2．PascalCase（帕斯卡法）在實(shí)際應(yīng)用中，常使用PascalCase命名方法，它使用大小寫混合的單詞，將每個(gè)單詞的首字母大寫，然后把它們連接在一起，中間不使用分隔符。本書案例的命名規(guī)范采用PascalCase。命名的單詞一般采用英文單詞或英文單詞的縮寫，盡量避免使用拼音命名，英文單詞來自于具體業(yè)務(wù)定義，盡量表達(dá)清楚含義?！救蝿?wù)實(shí)施】1．確定學(xué)生成績(jī)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的表名和屬性名（1）班級(jí)（班級(jí)編號(hào)，班級(jí)名稱，所在學(xué)院，所屬專業(yè)，入學(xué)年份）

Class（ClassNo，ClassName，College，Specialty，EnterYear）（2）學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，性別，出生年月，班級(jí)編號(hào)）

Student（Sno，Sname，Sex，Birth，ClassNo）（3）課程（課程編號(hào)，課程名稱，課程學(xué)分，課程學(xué)時(shí)）

Course（Cno，Cname，Credit，ClassHour）（4）成績(jī)（學(xué)號(hào)，課程編號(hào)，平時(shí)成績(jī)，期末成績(jī)）

Score（Sno，Cno，Uscore，EndScore）【任務(wù)實(shí)施】2．確定學(xué)生住宿管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的表名和屬性名（1）班級(jí)（班級(jí)編號(hào)，班級(jí)名稱，所在學(xué)院，所屬專業(yè)，入學(xué)年份）Class（ClassNo，ClassName，College，Specialty，EnterYear）（2）學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，性別，出生年月，班級(jí)編號(hào)）Student（Sno，Sname，Sex，Birth，ClassNo）（3）宿舍（宿舍編號(hào)，樓棟，樓層，房間號(hào)，總床位數(shù)，宿舍類別，宿舍電話）Dorm（DormNo，Build，Storey，RoomNo，BedsNum，DormType，Tel）（4）入?。▽W(xué)號(hào)，宿舍編號(hào)，床位號(hào)，入住日期，離寢日期）Live（Sno，DormNo，BedNo，InDate，OutDate）（5）衛(wèi)生檢查（檢查號(hào)，宿舍編號(hào)，檢查時(shí)間，檢查人員，成績(jī)，存在問題）CheckHealth（CheckNo，DormNo，CheckDate，CheckMan，Score，Problem）【任務(wù)總結(jié)】表名和屬性名必須按照命名規(guī)范來命名，切忌使用中文漢字命名。任務(wù)4任務(wù)4選取字段數(shù)據(jù)類型【任務(wù)提出】關(guān)系模型設(shè)計(jì)好后，接下來的工作是要根據(jù)實(shí)際采用的DBMS為各關(guān)系中的屬性（字段）選取合適數(shù)據(jù)類型，以保證數(shù)據(jù)能存儲(chǔ)到各關(guān)系中。本任務(wù)要求為學(xué)生成績(jī)管理系統(tǒng)和學(xué)生住宿管理系統(tǒng)的各關(guān)系中的屬性選取合適數(shù)據(jù)類型?！救蝿?wù)分析】不同的DBMS所支持的數(shù)據(jù)類型并不完全相同，而且與標(biāo)準(zhǔn)的SQL也有一定差異。本書采用的DBMS為SQLServer2005。為字段選取數(shù)據(jù)類型須先理解SQLServer2005支持的常用數(shù)據(jù)類型，然后根據(jù)實(shí)際需求為各關(guān)系字段選取合適數(shù)據(jù)類型?！鞠嚓P(guān)知識(shí)與技能】1．?dāng)?shù)值型數(shù)據(jù)類型數(shù)值型數(shù)據(jù)包括整型、定點(diǎn)小數(shù)型和浮點(diǎn)型。定點(diǎn)小數(shù)型能精確指定小數(shù)點(diǎn)兩邊的位數(shù)，而浮點(diǎn)型只能近似地表示?！鞠嚓P(guān)知識(shí)與技能】【相關(guān)知識(shí)與技能】2．字符型數(shù)據(jù)類型【相關(guān)知識(shí)與技能】3．日期時(shí)間型數(shù)據(jù)類型4．貨幣型數(shù)據(jù)類型有money數(shù)據(jù)類型和smallmoney數(shù)據(jù)類型。money和smallmoney被限定到小數(shù)點(diǎn)后4位。在實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常采用decimal數(shù)據(jù)類型代替貨幣數(shù)據(jù)類型?！救蝿?wù)實(shí)施】1．為學(xué)生成績(jī)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中的字段選取合適數(shù)據(jù)類型【例1】為Class表中的字段選取數(shù)據(jù)類型?！救蝿?wù)實(shí)施】【練習(xí)1】為Student表中的字段選取數(shù)據(jù)類型。Student（Sno，Sname，Sex，Birth，ClassNo）【練習(xí)2】為Course表中的字段選取數(shù)據(jù)類型。Course（Cno，Cname，Credit，ClassHour）【練習(xí)3】為Score表中的字段選取數(shù)據(jù)類型。Score（Sno，Cno，Uscore，EndScore）【任務(wù)總結(jié)】字段數(shù)據(jù)類型的選取非常關(guān)鍵，關(guān)系到實(shí)際使用中的數(shù)據(jù)能否存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)表中，所以必須考慮全面，應(yīng)遵循存儲(chǔ)空間夠用但不浪費(fèi)的原則，同時(shí)要考慮到不同系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，字符數(shù)據(jù)盡量使用Unicode數(shù)據(jù)類型?！就卣怪R(shí)】1．二進(jìn)制數(shù)據(jù)類型【拓展知識(shí)】2．標(biāo)識(shí)列標(biāo)識(shí)列自動(dòng)為表生成行號(hào)。列數(shù)據(jù)類型為bigbit、int、smallint、tinyint、numeric和decimal能夠成為標(biāo)識(shí)列，一個(gè)表只能創(chuàng)建一個(gè)標(biāo)識(shí)列。須同時(shí)指定標(biāo)識(shí)增量和標(biāo)識(shí)種子，或者兩者都不指定。默認(rèn)值（1，1）。【拓展知識(shí)】3．特殊數(shù)據(jù)類型Uniqueidentifier標(biāo)識(shí)列自動(dòng)為表生成行號(hào)，但不同表的標(biāo)識(shí)列可以生成相同的行號(hào)。如果應(yīng)用程序需要生成在整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)或