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数据库课程设计报告报告报告数 据 库 课 程 设 计 教学管理系统 评价标准 分数比例（%） 成绩 论文 论文结构包含：相关技术介绍、需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计、数据库物理设计、数据库实施、系统测试方案和测试报告、系统的主要功能和使用说明、系统安装说明。 要求论文完整、内容详细，格式规范。 40 程序 系统运行正确； 功能完善：有增、删、改、查功能，有基本的报表、查询、统计和输入、输出功能； 工作量充分； 系统实现技术的难度。 30 数据 库设 计 E-R图设计正确； 数据库逻辑结构设计规范化； 数据库物理设计合理。 30 总评成绩 优 良 中 及格 不及格 总分 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 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。 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 管理员 管理员 教学管理系统 数据库 显示器 操作 数据信息 数据信息 图1 顶级数据流图 登录信息验证管理员信息表管理员 登录信息验证 管理员信息表 管理员 用户名密码 登录信息 管理员信息 学生信息表 学生 信息表 信息增删改查 学生信息 信息增删改查 管理员 操作 管理员 增删改查 审计数据库教职工信息表 操作 教职工信息 审计 数据库 教职工信息表 展示系统 展示系统 课程信息表 课程 信息表 删除的信息 历史表 历史表 成绩信息表 成绩 信息表 显示器 成绩信息 显示器 系 系 信息表 系信息 图2、一级数据流图 1.3 数据字典 数据元素 数据类型 数据长度 数据组成 数据来源 描述 学号 Varchar 10 10数字10 学生信息表 成绩表 唯一标示学生的号码 职工号 Varchar 8 8数字8 职工信息表 唯一标示教工 姓名 Varchar 10 1汉字10 学生信息表 职工信息表 人员姓名 性别 Varchar 1 男|女 学生信息表 职工信息表 人员性别 所在系号 Int 3 3数字3 学生信息表 职工信息表 系号 Int 3 3数字3 系信息表 唯一标示一个系的编号 系名称 Varchar 20 1汉字20 系信息表 课程号 Int 4 4数字4 课程信息表 成绩表 唯一标示一个课程的编号 课程名称 Varchar 20 1汉字20 课程信息表 任课老师 Varchar 8 8数字8 课程信息表 这节课的负责教师 考试成绩 Int 3 1数字3 成绩表 1.4系统流程分析 验证失败反馈信息查询 退出系统 验证失败 反馈信息查询 退出系统 信息增删改 登录界面 师生信息管理 课程信息管理 成绩管理 用户验证 信息查询 成功 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： 学生信息管理 学生信息管理 教工信息管理 师生信息管理 选课管理 课程信息管理 成绩管理 信息查询 教学管理系统 身份验证 综合查询 统计报表 系信息管理 图4、功能模块图 2 数据库概念结构设计 MN M N 成绩 学生 选课 课程 系 教工 属于 属于 教授 N N N 1 1 E-R图如下 M M 权限 权限 密码 管理员 用户名 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 字段名称 数据类型 可否为空 约束条件 说 明 ADMIN_USER Varchar(50) NOT NULL 主键 管理员ID ADMIN_PSWD Varchar (256) NOT NULL 无 管理员密码哈希值 ADMIN_PERMIT Varchar(1) NOT NULL 无 管理员权限 Salt Varchar(10) NOT NULL 无 管理员密码盐值 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 字段名称 数据类型 可否为空 约束条件 说 明 Sno Varchar(50) NOT NULL 主键 学生学号 Sname Varchar (50) NOT NULL 无 学生姓名 Ssex Varchar (1) NOT NULL 无 学生性别 S_Dno Varchar(50) NOT NULL 外键 学生所在系号 Sindate Datetime NOT NULL 时间戳形成 学生入学时间 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 字段名称 数据类型 可否为空 约束条件 说 明 Tno Varchar (50) NOT NULL 主键 教师工号 Tname Varchar (50) NOT NULL 无 教师姓名 Tsex Varchar (1) NOT NULL 无 教师性别 T_Dno Varchar(50) NOT NULL 外键 教师所在系号 Tindate Datetime NOT NULL 时间戳形成 教师入职时间 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 字段名称 数据类型 可否为空 约束条件 说 明 Dno Varchar (50) NOT NULL 主键 系号 Dname Varchar (50) NOT NULL 无 系名称 Dsummary Text NULL 无 系简介 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 字段名称 数据类型 可否为空 约束条件 说 明 Cno Varchar (50) NOT NULL 主键 课程号 Cname Varchar (50) NOT NULL 无 课程名称 C_Tno Varchar (50) NOT NULL 外键 任课老师工号 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 字段名称 数据类型 可否为空 约束条件 说 明 Sno Varchar (50) NOT NULL 主键、外键 学生学号 Cno Varchar (50) NOT NULL 主键、外键 课程名称 Grade Int NULL 无 当科成绩 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 字段名称 数据类型 可否为空 约束条件 说 明 Hno Varchar (50) NOT NULL 主键 曾用标示号 hname Varchar (50) NOT NULL 无 姓名 hSex Varchar (1) NOT NULL 无 性别 hdepartment Varchar (50) NOT NULL 无 曾在系名 hindate Datetime NOT NULL 无 入学日期 houtdate Datetime NOT NULL 时间戳形成 离校日期 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 字段名称 数据类型 可否为空 约束条件 说 明 Id Varchar (50) NOT NULL 主键、自增 标示号 time timestamp NOT NULL 时间戳形成 操作时间 loaclname Varchar (50) NOT NULL 无 操作帐号 matchname Varchar (50) NOT NULL 无 对应用户 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,o,cname,grade from?student?join?sc?on?student.sno=?sc.sno join?course?on?o=o 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=rootlocalhost TRIGGER indate BEFORE INSERT ON student FOR EACH ROW set new.sindate = current_date; CREATE DEFINER=rootlocalhost 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.Tablestable; 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 2022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 萨师煊，王珊. 数据库系统概论（第五版）. 北京：高等教育出版社2022 张海藩，牟永敏. 软件工程导论. 北京：清华大学出版社2022 27 / 27