教学管理数据库系统的分析和设计

王雯玥

[摘要]为提高教学管理质量和效率,设计一个高效的数据库应用系统,主要介绍利用Sysbase公司的数据建模工具PowerDesigner进行数据库的分析和设计的过程,即根据需求分析的结果,进行概念结构设计,设计E-R图,进而设计物理结构,并用规范化理论优化数据库逻辑模式。

[关键词]需求分析 数据库 概念结构 物理结构 规范化

中图分类号:TP3文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)0920089-01

数据库技术的广泛应用,对现代社会各个组织部门的正常运转都发挥着至关重要的作用,数据库已经成为人们存储数据、管理信息、共享资源的最先进最常用的技术。同时随着高校教学管理信息化建设的发展,利用网络进行教学管理己是各高校的一个趋势,网络的正规化,使得越来越多的高校都倾向于通过网络进行教学管理。把信息网络和先进的计算机技术引入学校,优化高校教学管理工作,提高办公效率、改进办公质量,是目前各大院校都在积极开展的工作。本次设计做了适当的简化,只考虑了最基本的教学管理工作,没有考虑学生重修的情况、也没有考虑考试安排的情况。通过调查、收集和分析,获得用户对数据库的如下要求。

一、系统功能分析

从整个教学管理来看,这个系统的主要功能如图1所示。学生和教师信息管理这两个模块是对学生信息和教师信息的管理,主要功能有添加信息,修改信息,删除信息。“排课”工作涉及课程、教师、教室和时间的相关信息。排课时首先要确定被排课程的时间和地点,而教师如果不能确定下来,可以暂时不排教师。选课管理选课涉及到课程、教师、教室、时间和学生的相关信息。一般选课分为两种类型,一种是必修课以及限选课程中的必选课,这类课程在选课时是以班级为单位进行选课的,另一种是选修课和限选中的任选课,这类课程是以学生为单位进行选课的。选课涉及到课程、教师、教室、时间和学生的相关信息。成绩管理模块主要功能是成绩录入以及查询。等级考试管理模块分计算机等级考试部分和英语等级考试部分的报名。计算机等级考试的报名信息包括考生有关信息和所报考试的有关信息。

二、用户需求分析

教务系统分四类用户,分别是:教务处,各个系办公室、教师、学生,他们的权限各不相同,而且权限范围依次递减。

三、概念结构设计

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。概念结构设计是整个数据库设计的关键,因为概念模型是各种数据模型的基础,只有概念模型正确,才能更好的、更准确的用某一DBMS实现这些需求。

(一)确定相关实体的属性。确定实体类别,有教师实体、学生实体、课程实体、教室实体、排课实体、选课实体、考试实体、报名实体、其它实体(如:院部、系部、专业)等。确定相关实体的属性,如:“教师”实体包括的属性有:教师号、教师名、性别、身份证号码、职称、联系方式,其中“教师号”为主标识符。

(二)设计E-R图。概念模型是对信息世界建模,所以概念模型应该能够方便、准确地表示出上述信息世界中的常用概念。概念模型表示方法很多最常用的是实体-联系方法,该方法用E-R图来描述现实世界的概念模型,E-R方法也称为E-R模型。本设计中利用PowerDesigner设计E-R图。

(三)E-R图的优化。根据前面的分析,选课有两种类型,一种是按班级为单位进行选课,另一种是按学生为单位进行选课。按班级为单位进行选课可用于生成/查询一个班级的课表,而按学号为单位进行选课可用于查询某个学生的所有课程,所以两者可以分别作为两个联系实体。另外,由于在有关成绩的录入和查询操作中,几乎只用到了“学生”和“课程”的相关属性,所以在“学生”和“课程”实体间增加一个“成绩”联系,将“选课”中的所有与成绩相关的属性移去,将它们作为“成绩”联系的属性。否则,每次都要通过“排课”实体查询“课程”的属性,表的连接查询增加,查询效率变低。但是注意“各模块中的用户信息需求”就会发现“成绩”的有关查询里涉及到学年和学期,但是成绩里没有这两个属性,每次查询都要通过“课程”实体查询“排课”实体中的这两个属性。同样为了提高查询效率,所以在“成绩”实体中添加学年和学期这两个属性。

(四)逻辑结构设计。概念结构是独立于任何一种数据模型的信息结构。逻辑结构设计的任务就是把概念结构设计阶段设计好的基本E-R图转换为与选用DBMS产品所支持的数据模型相符合的逻辑结构。根据数据库概念设计,以下是经过转换之后的关系模式。其中,带下划线的属性表示主码,属性用斜体字表示外码,用双下划线表示唯一约束。利用PowerDesigner工具可以直接将概念数据模型(即E-R图)转化为物理设计模型。

(五)规范化分析。将E-R图转化为关系模式后,需要分析关系表的冗余,冗余会给表的使用带来数据的不一致性。规范化是消除关系表冗余的过程,该过程可以方便对表的修改。许多范式的主要用途是消除冗余。范式是与允许的函数依赖有关的规则。设计范式是符合某一种级别的关系模式的集合。构造数据库必须遵循一定的规则。关系数据库中的关系必须满足一定的要求,即满足不同的范式。如果不满足范式,往往会造成更新、插入、删除等异常。目前关系数据库的范式分为:第一范式(1NF),第二范式(2NF),第三范式(3NF),BC范式(BCNF),第四范式(4NF),第五范式(5NF),域主关键字范式(DKNF)。当需要分析数据库表中存在的冗余时,函数依赖是非常重要的工具,函数依赖是与数据库内容有关的约束。而函数依赖图则能够简洁地表示特定关系表的函数依赖。

参考文献:

[1](美)Michael V.Mannino.数据库设计、应用开发与管理(第二版),北京:电子工业出版社,2005.

[2]王珊、萨师煊,数据库系统概论(第四版),北京:高等教育出版社,2006.

[3]SQL Server 2000数据库教程,北京:电子工业出版社,2005.

[4]Abraham Silberschatz,Henry F.Korth,S.Sudarshan著,杨冬青、马秀莉、唐世渭等译,数据库系统概念(原书第5版),机械工业出版社,2006.

[5]杜佰林,网络数据库SQL Server 2000,清华大学出版社,2007.