数 据 库 课 程 设 计

教学管理系统

前言...4

前言...4

相关技术介绍... 4

第一章 需求分析... 4

1.1 任务概述... 5

1.1.1 目标... 5

1.1.2 运行环境... 5

1.2 数据流图... 5

1.3 数据字典... 6

1.4 系统流程分析... 6

第二章 概念结构设计... 7

第三章 逻辑结构设计... 8

3.1 逻辑结构设计... 8

3.2 规范化处理... 10

第四章 数据库物理设计... 11

4.1 索引表... 10

4.2 系统配置... 11

4.3 视图... 11

第五章 数据库的实施... 11

5.1 创建数据库及数据库对象... 11

5.2 完整性约束创建...13

5.3 数据库的维护及备份... 14

5.3.1 维护... 14

5.3.2 检测并改善数据库性能... 14

5.3.3 备份... 14

第6章 前台用户界面... 14

第七章 结论与体会... 17

参考文献

0、前言

0.1引言

数据库作为存取数据并对数据进行操作的工具在系统中所起到的作用至关重要。数据库设计是指对于一个给定的应用环境，构造优化的数据库逻辑模式和物理模式结果，并据此建立数据库及其应用系统，使之能有效地存储和管理数据，满足应用需求，包括信息管理要求和数据操作。信息管理要求是指在数据库中应该存储和管理哪些数据对象；数据操作要求是指对数据对象进行哪些操作，如查询、增、删、改、统计等操作。数据库设计地目标是维用户和各种应用系统提供的一个信息基础设施和高效率地运行环境。高效率的运行环境包括：数据库数据的存取速率、数据库存储空间的利用率、数据库系统运行管理的效率等都是高的。

  为了使数据库的应用系统开发设计合理、规范、有序、正确、高效进行，现在广泛采用的是工程化6阶段开发设计过程与方法，它们是需求分析阶段、概念结构设计阶段、逻辑结构设计阶段、物理结构设计阶段、数据库实施、数据库系统运行与维护阶段。我按照以上几点开发了学生选课管理系统数据库。

0.2相关技术介绍

0.2.1MYSQL概述

MySQL是一个关系型数据库管理系统，由瑞典MySQL AB 公司开发，目前属于 Oracle 旗下产品。MySQL 最流行的关系型数据库管理系统，在 WEB 应用方面MySQL是最好的 RDBMS (Relational Database Management System，关系数据库管理系统) 应用软件之一。

MySQL是一种关联数据库管理系统，关联数据库将数据保存在不同的表中，而不是将所有数据放在一个大仓库内，这样就增加了速度并提高了灵活性。

MySQL所使用的 SQL 语言是用于访问数据库的最常用标准化语言。MySQL 软件采用了双授权政策，它分为社区版和商业版，由于其体积小、速度快、总体拥有成本低，尤其是开放源码这一特点，一般中小型网站的开发都选择 MySQL 作为网站数据库。

0.2.2Visual Studio概述

Microsoft Visual Studio（简称VS）是美国微软公司的开发工具包系列产品。VS是一个基本完整的开发工具集，它包括了整个软件生命周期中所需要的大部分工具，如UML工具、代码管控工具、集成开发环境(IDE)等等。所写的目标代码适用于微软支持的所有平台，包括Microsoft Windows、Windows Mobile、Windows CE、.NET Framework、.NET Compact Framework和Microsoft Silverlight 及Windows Phone。

1、需求分析

1.1任务概述

1.1.1目标

建立一个教学管理系统，系统通过数据库存储学校学生、教职工、系、课程以及成绩等资料，系统管理员可通过用户名与密码进入数据库，并根据给予的权限对数据库的数据进行查询或修改。删除的数据要留底。对数据库进行操作级审计。

1.1.2运行环境

(1)、硬件配置

安装本软件之前，需要确保计算机具有如下配置，这也是最低硬件要求：

使用1G内存

不小于40MB的可用硬盘空间

（2）、软件配置

安装本软件之前，需要确保计算机已安装：MicorsoftWindows XP及以上的操作系统

.NET Framework 3.5以上

1.2数据流图

操作 数据信息

数据信息

图1 顶级数据流图

用户名密码 登录信息

管理员信息

验证通过

学生信息

操作

增删改查

操作 教职工信息

课程信息

删除的信息

成绩信息

系信息

图2、一级数据流图

1.3 数据字典

1.4系统流程分析

前面的分析中我们确定了系统各个功能模块，属于静态建模的范围。在系统运行时刻的动态模型应该由系统流程决定。从上面的功能描述中，我们可以把各个系统分为5个模块：用户验证，师生信息管理，课程信息管理，成绩管理和信息查询。在每个模块下又提供更为具体的功能。详细的系统模块关系图如图3所示。

图3、程序流程图

通过对整个管理系统的功能分析，可以定义出系统的功能模块图，从中再细分各模块，可以得到系统概要模块如下：

图4、功能模块图

2 数据库概念结构设计

采用E-R图的分析方法，首先对局部视图进行分析设计，然后再实现视图集成。在视图集成时，注意要尽量消除冲突和冗余。在这里直接给出视图集成后的E-R图，如图5所示。

E-R图如下

图5、实体E-R图

3 数据库逻辑结构设计

根据E-R图，我们可以创建以下数据表。

● 系统管理员表

系统管理员（admin）存储了登录本系统的用户的登录ID和密码，权限以及盐值

表1、系统管理员表

● 学生信息表

学生信息表（student）存放了学校的所有学生的基本信息，所有有关学生的操作都与这个表有关。通过时间戳自动生成入学时间。信息从表中删除时加入历史表留底。

表2、学生信息表

● 教师信息表

教师信息表（teacher）存放了学校的所有教师的基本信息，所有有关教师的操作都与这个表有关。通过时间戳自动生成入职时间。信息从表中删除时加入历史表留底。

表3、教师信息表

● 系信息表

系信息表（department）存放了学校的所有系的基本信息，并且与学生表以及教师表有紧密联系

表4、系信息表

● 课程信息表

课程信息表（course）记录了学校中所有课程的信息。

表5、课程信息表

● 成绩信息表

成绩表（sc）记录了某个学生在某们课程得到的成绩。

表6、成绩表

● 历史表

历史表（history）记录了离校学生或离职教师的信息，通过触发器自动生成，尽量避免手动添加。作为留底超过一定数量应给予整理。

表7、历史表

● 审计表

审计表（Accesslog）记录了除管理员外的数据库用户对数据库的使用情况，处于安全性考虑，用独立的数据库进行保存，并且只赋予管理员权限进行查看。只可通过系统进行数据添加，严禁手工操作数据！

表8、审计表

3.2规范化处理

经过对初始关系模式的规范化处理以下关系模式中不存在部分函数依赖和传递函数依赖，已经达到3NF。（加粗代表主码，斜体外码）

Admin(ADMIN_USER,ADMIN_PSWD,ADMIN_PERMIT)

Student(Sno,Sname,Ssex,S_Dno,Sindate)

Teacher(Tno,Tname,Tsex,T_Dno,Tindate)

Department(Dno,Dname,Dsummary)

Course(Cno,Cname,C_Tno)

SC(Sno,Cno,Grade)

4物理结构设计

数据库在物理上的存储结构与存储方法称为数据库的物理结构，它依赖于选定的数据库管理系统。为一个给定的逻辑数据模型选取一个最适合应用要求的物理结构的过程，就是物理结构设计。

数据库的物理结构设计通常分为两步：

（1）确定数据库的物理结构，在关系数据库中主要指存取方法和存储结构；

（2）对物理结构进行评价，评价的中的是时间和空间效率。

4.1 创建数据库及建立索引以及完整性约束

使用工具Navicat for SQL ,创建了school数据库及Accesslog数据库并生成相关数据库模型，图如下

建立各数据库间的索引关系。

4.2系统配置

在mysql配置文件my.ini中的mysqld设置项中写入如下配置：

init-connect='insert into accesslog.accesslog values(connection_id(),now(),user(),current_user());'

当非超级管理员连接数据库时自动向审计表中写入审计记录。

创建受限用户a，只允许其对school数据库中student，teacher，course，sc，department表进行增删改查操作，拒绝其他权限。

4.3 视图

用SQL管理工具建立常用的一个视图，即学生_成绩视图。

菜单栏中单击工具→ 向导→ 数据库→ 创建视图向导，选择你所要建的试图的对象，选择列名，按照提示，最后单击完成即可。

使用SQL语句建立视图的命令如下：

create view student_sc

as

select sno,sname,course.cno,cname,grade

from student join sc on student.sno= sc.sno

join course on course.cno=sc.cno

5 数据库实施

5.1创建数据库及数据库对象

*********************************************************

CREATE DATABASE school;

USE school;

CREATE TABLE Admin(

ADMIN_USER VARCHAR(50) NOT NULL,

ADMIN_PSWD VARCHAR(50) NOT NULL,

ADMIN_PERMIT VARCHAR(50) NOT NULL,

Salt VARCHAR(10) NOT NULL,

PRIMARY KEY (ADMIN_USER)

);

CREATE TABLE Student(

Sno VARCHAR(50) NOT NULL,

Sname VARCHAR(50) NOT NULL,

Ssex VARCHAR (1) NOT NULL,

S_Dno VARCHAR(50) NOT NULL,

Sindate DATETIME NOT NULL,

PRIMARY KEY (Sno)

);

CREATE TABLE Teacher(

Tno VARCHAR (50) NOT NULL,

Tname VARCHAR(50) NOT NULL,

Tsex VARCHAR (1) NOT NULL,

T_Dno VARCHAR(50) NOT NULL,

Tindate DATETIME NOT NULL,

PRIMARY KEY (Tno)

);

CREATE TABLE Department(

Dno VARCHAR(50) NOT NULL,

Dname VARCHAR(50) NOT NULL,

Dsummary TEXT,

PRIMARY KEY (Dno)

);

CREATE TABLE Course(

Cno VARCHAR(50) NOT NULL,

Cname VARCHAR(50) NOT NULL,

C_Tno VARCHAR(50) NOT NULL,

PRIMARY KEY (Cno)

);

CREATE TABLE SC(

Sno VARCHAR(50) NOT NULL,

Cno VARCHAR(50) NOT NULL,

Grade INT,

PRIMARY KEY (Sno,Cno)

);

CREATE TABLE HISTORY(

HNO VARCHAR(50) NOT NULL,

HNAME VARCHAR(50) NOT NULL,

HSEX VARCHAR(50) NOT NULL,

HDEPARTMENT VARCHAR(50) NOT NULL,

HINDATE DATETIME NOT NULL,

HOUTDATE DATETIME NOT NULL,

PRIMARY KEY (HNO)

);

CREATE DATABASE Accesslog；

Use Accesslong;

CREATE TABLE Accesslong (

ID INT,

TIME TIMESTAMP,

LOCALNAME VARCHAR(50),

MATCHNAME VARCHAR(50),

PRIMARY KEY (ID

);

*********************************************************

5.2完整性约束

*********************************************************

use school;

alter table student add constraint FK_ID0 foreign key(S_Dno) REFERENCES department(Dno);

alter table teacher add constraint FK_ID1 foreign key(T_Dno) REFERENCES department(Dno);

alter table course add constraint FK_ID2 foreign key(C_Tno) REFERENCES teacher(Tno);

alter table sc add constraint FK_ID3 foreign key(Sno) REFERENCES student(Sno);

alter table sc add constraint FK_ID4 foreign key(Cno) REFERENCES course(Cno);

***************************************************************************

***************************************************************************

CREATE DEFINER=`root`@`localhost` TRIGGER `indate` BEFORE INSERT ON `student`

FOR EACH ROW set new.sindate = current_date;

CREATE DEFINER=`root`@`localhost` TRIGGER `olddata` BEFORE DELETE ON `student`

FOR EACH ROW begin

insert into history(hno,hname,hsex,hindate,houtdate) values (old.sno,old.sname,old.ssex,old.sindate,current_date);

update history h,department p set h.hdepartment= p.dname where p.dno = old.s_dno;

end;

*********************************************************

5.3数据库的维护

在数据库运行阶段，对数据库经常性的维护工作主要是有DBA完成，它包括：

1.数据库的转储和恢复

2.数据库的安全性和完整性控制

3.数据库性能的监督、分析和改造

4.数据库的重组织与重构造

5.3.1 维护

数据库既是共享的资源，又要进行适当的保密。DBA必须对数据库安全性和完整性控制负起责任。尤其在计算机网络普遍引应用的今天，保证数据安全、防止黑客攻击、防止病毒入侵等，都是DBA所需要面对的。按照设计阶段提供的安全防范和故障恢复规范，DBA要经常检查系统的安全是否受到侵犯，根据用户的实际需要授予用户不同的操作权限。数据库在运行过程中，由于应用环境发生变化，对安全性的要求可能发生变化，DBA要根据实际情况及时调整相应的授权和密码，以保证数据库的安全性。同样数据库的完整性约束条件也可能会随应用环境的改变而改变，这时DBA也要对其进行调整，以满足用户的要求。

5.3.2检测并改善数据库性能

目前许多DBMS产品都提供了检测系统性能参数的工具，DBA可以利用系统提供的这些工具，经常对数据库的存储空间及响应时间进行分析评价；结合用户的反映情况确定改进措施；及时改正运行中发现的错误；按用户的要求对数据库的现有功能进行适当的扩充。但要注意在增加新功能时应保证原有功能和性能不受损害。

5.3.3重新组织和构造数据库

数据库建立后，除了数据本身是动态变化外，随着应用环境的变化，数据库本身也必须变化以适应应用要求。

数据库运行一段时间后，由于记录在不断增加、删除和修改，会改变数据库的物理存储结构，使数据库的物理特性受到破坏，从而降低数据库存储空间的利用率和数据的存取效率，使数据库的性能下降。因此，需要对数据库进行重新组织，即重新安排数据的存储位置，回收垃圾，减少指针链，改进数据库的响应时间和空间利用率，提高系统性能。这与操作系统对“磁盘碎片”的处理的概念相似。数据库的重组只是使数据库的物理存储结构发生变化，而数据库的逻辑结构不变，所以根据数据库的三级模式，可以知道数据库重组对系统功能没有影响，只是为了提高系统的性能。

由此可知，数据库的重组并不会改变原设计的数据逻辑结构和物理结构，而数据库的重构造则不同，它部分修改原数据库的模式或内模式，这主要是因为数据库的应用环境发生了变化，如需求变化、设计调整等。例如增加新的数据项、改变数据类型、改变数据库的容量、增加或删除索引、修改完整性约束等。

DBMS一般都提供了重新组织和构造数据库的应用程序，以帮助DBA完成数据库的重组和重构工作。

只要数据库系统在运行，就需要不断地进行修改、调整和维护。一旦应用变化太大，数据库重新组织和构造也无济于事，这就表明数据库应用系统的生命周期结束，应该建立新系统，重新设计数据库。从头开始数据库设计工作，标准着一个新的数据库应用系统生命周期的开始。

6前台用户界面

基于C#编写了这个教务管理系统，并以完成了所以要求功能。

数据库连接字符串：public static string Conn = "Database='school';Data Source='localhost';User Id='a';Password='a';charset='utf8';pooling=true";

数据库连接代码 MySqlConnection conn = new MySqlConnection(connectionString)

用户登录界面

登录实现核心代码

string sql = string.Format("select * from admin where ADMIN_USER ='{0}'",textBox1.Text);

MySql.Data.MySqlClient.MySqlDataReader reader;

reader = MySqlHelper.ExecuteReader(MySqlHelper.Conn, CommandType.Text, sql, null);

if (reader.HasRows)

{

reader.Read();

string salt = reader["salt"].ToString();

if (reader["ADMIN_PSWD"].ToString() == SHA256_Hash(textBox2.Text + salt))

{

MessageBox.Show("登录成功");

global.name = reader["ADMIN_USER"].ToString();

global.permit = int.Parse(reader["ADMIN_PERMIT"].ToString());

this.DialogResult = DialogResult.OK;

this.Close();

}

else

{

MessageBox.Show("密码错误");

}

}

else

{

MessageBox.Show("帐号不存在")

}

功能选择界面

人员信息管理界面

数据展示核心代码

table = "student";

MySqlConnection conn = new MySqlConnection(MySqlHelper.Conn);

MySqlCommand SCD = new MySqlCommand("select * from "+table, conn);

SDA.SelectCommand = SCD;

myds = new DataSet();

SDA.Fill(myds, table);

b.DataSource = myds.Tables[table];

dataview.DataSource = b;

}

统计报表界面

7结论与体会

在我做课程设计时，将书本上所学的知识尽可能地发挥到了实践中。经过需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计、物理结构设计、数据库实施及数据库运营与维护6大阶段，我制作并运营成功了一个的以MySQL数据库为后台、以Microsoft Visual Studio 2015所制作的应用程序为前台。

通过这次设计，亲身体验了数据库设计的全过程，受益非浅。在实践中了解了数据库系统设计的步骤、流程以及思路，增长了在数据库设计方面的见识，我深刻认识到以前所学的基础课程的重要性，也使我们掌握了很多新知识，特别是一些课本之外的知识，体会到了理论知识和实践相结合的重要性。在这次课程设计之前，我一直只是进行零碎的数据库作业，没有真正理解到数据库深邃的知识，曾一度瞧不起数据库。在这次设计后，我充分理解到数据库知识的深奥，并不断提醒自己，以后不要做数据库相关的工作。

参考文献

1 萨师煊，王珊. 数据库系统概论（第五版）. 北京：高等教育出版社2014

张海藩，牟永敏. 软件工程导论. 北京：清华大学出版社2015 1. 若不给自己设限，则人生中就没有限制你发挥的藩篱。2. 若不是心宽似海，哪有人生风平浪静。在纷杂的尘世里，为自己留下一片纯静的心灵空间，不管是潮起潮落，也不管是阴晴圆缺，你都可以免去浮躁，义无反顾，勇往直前，轻松自如地走好人生路上的每一步3. 花一些时间，总会看清一些事。用一些事情，总会看清一些人。有时候觉得自己像个神经病。既纠结了自己，又打扰了别人。努力过后，才知道许多事情，坚持坚持，就过来了。4. 岁月是无情的，假如你丢给它的是一片空白，它还给你的也是一片空白。岁月是有情的，假如你奉献给她的是一些色彩，它奉献给你的也是一些色彩。你必须努力，当有一天蓦然回首时，你的回忆里才会多一些色彩斑斓，少一些苍白无力。只有你自己才能把岁月描画成一幅难以忘怀的人生画卷。

2

3

数据库课程设计报告