未培

（安徽工商職業(yè)學院電子信息系，安徽合肥，230041）

一、引言

目前我們處于大數(shù)據(jù)時代，很多軟件系統(tǒng)開發(fā)的最終目的都是對某些數(shù)據(jù)進行處理[1]。數(shù)據(jù)庫的設計已經成為軟件開發(fā)的重要內容，如果數(shù)據(jù)庫設計得不合理，會給軟件開發(fā)留下很大的隱患，這些隱患有的在軟件開發(fā)過程中會體現(xiàn)出來，導致某些功能無法實現(xiàn)，有的隱患會在軟件運行時體現(xiàn)出來，嚴重時會造成軟件運行崩潰[2-5]。當發(fā)現(xiàn)問題時再對數(shù)據(jù)庫進行優(yōu)化，會困難重重、事倍功半。因此在進行軟件開發(fā)時設計一個結構合理的數(shù)據(jù)庫非常重要，但如何設計一個合理的數(shù)據(jù)庫，有些軟件開發(fā)人員并不是非常清楚，很多人是只會操作數(shù)據(jù)庫但不會設計數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫設計涉及的理論知識很多，理解掌握起來很難，根據(jù)多年的數(shù)據(jù)庫教學經驗及項目經驗，本人對數(shù)據(jù)庫的設計總結了一套比較簡化的流程，現(xiàn)以某高校教學測評系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫開發(fā)為例，詳細敘述關系數(shù)據(jù)庫的開發(fā)過程。

二、關系數(shù)據(jù)庫設計步驟

關系數(shù)據(jù)庫的開發(fā)以數(shù)據(jù)庫理論為基礎，步驟可以用圖1表示。首先是需求分析。需求分析非常重要，目的是分析系統(tǒng)的需求，只有明白了要做什么，所開發(fā)軟件需要實現(xiàn)哪些功能，需要哪些數(shù)據(jù)，才能動手開發(fā)。該過程的主要任務是從所有用戶那里收集對數(shù)據(jù)的需求和對數(shù)據(jù)處理的需求，并把這些需求寫成用戶和設計人員都能接受的說明書。步驟二是概念設計。把現(xiàn)實世界中的客觀對象抽象為概念模型，概念模型是現(xiàn)實世界到機器世界的一個中間層次[3]，對于關系型數(shù)據(jù)庫，簡單的說就是在此階段通過需求分析找出所需要的實體、實體的屬性、實體的關鍵字及實體之間的關系，繪制出 E-R圖。步驟三是實現(xiàn)設計。主要目的是把概念模型轉換為某DBMS支持的結構數(shù)據(jù)模型[3,6]，具體實現(xiàn)的數(shù)據(jù)模型是根據(jù)一定的規(guī)則從概念模型轉化而來的，它決定了數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)之間聯(lián)系的表達方式。對于關系型數(shù)據(jù)庫主要是將 E-R模型轉換為某一特定的DBMS能夠接受的邏輯模式即數(shù)據(jù)模型，就是根據(jù)相關規(guī)則，把 E-R圖轉化成數(shù)據(jù)庫中的各個表。最后一個步驟是物理設計。物理設計的目的在于確定數(shù)據(jù)庫的存儲結構，包括確定數(shù)據(jù)庫文件、索引文件、訪問路徑等。

圖1 關系數(shù)據(jù)庫設計過程

三、數(shù)據(jù)庫設計實例

（一）系統(tǒng)描述

某高校為了掌握每個教師的授課情況，在每學期末都會集中學生對授課教師進行教學測評。測評時會發(fā)給每個學生一張表格，如圖2。讓學生按照規(guī)定對給自己上課的教師進行打分，以及選擇自己最喜歡的老師，學生打分之后，學校再對學生的打分情況進行集中匯總。

圖2 某高校教師測評表

從上面描述可以看出，對教師的整個測評過程中使用的都是紙質的人工方式，尤其最后學校需要按照相關規(guī)定對每位教師所獲得的分數(shù)進行計算，由于高校學生和教師人數(shù)都比較多，每位教師會給多個班級多位學生授課，而每個學生又被多位老師授課，測評最終產生的數(shù)據(jù)量很大，所以最后計算的工作量非常大?，F(xiàn)在我們嘗試開發(fā)一個軟件，能代替這種人工的打分計算方式，每學期結束后讓學生通過軟件對老師進行打分，然后有軟件自動計算每位教師的得分及排名，將會減少很大的工作量。但要做好這個軟件，首先要為這個軟件開發(fā)好一個結構合理的后臺數(shù)據(jù)庫，下面我們就對教師測評系統(tǒng)的后臺數(shù)據(jù)庫進行分析和開發(fā)。

（二）教師測評系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設計

1. 需求分析

通過上面的系統(tǒng)描述得知，此軟件的主要功能是每個學生憑學號和密碼進入測評系統(tǒng)，限制每個學生只能對自己的授課教師進行打分，打分分為ABCD四個等級，不能重復打分，然后可以在自己的授課教師中選擇兩位最受歡迎的老師。學生打完分后，由軟件再對學生打分的結果進行統(tǒng)計。

此教學測評系統(tǒng)主要的用戶有管理員、教師和學生，應該具有如圖3的各功能模塊。此系統(tǒng)所需要的數(shù)據(jù)有參與測評的學生信息、教師信息。由于學生只能對自己的任課教師打分，所以系統(tǒng)還需要教師的任課信息、學生所在班級系部等數(shù)據(jù)信息。

圖3 教師測評系統(tǒng)功能模塊圖

2. E-R圖

通過需求分析得到，此后臺數(shù)據(jù)庫中主要包含的實體有學生、教師、班級、課程、系部等，其中學生和教師之間為多對多的關系，系部和班級為一對多的關系，班級和學生為一對多的關系，教師和課程為多對多的關系。E-R圖如圖4所示：

圖4 教師測評數(shù)據(jù)庫E-R圖

3. 實現(xiàn)設計

根據(jù)如下規(guī)則將R-E圖轉換成表[5,6]：① 一對一關系：將聯(lián)系與任意端實體所對應的關系模式合并，加入另一端實體的碼和聯(lián)系的屬性。② 一對多：將聯(lián)系與n端實體所對應的關系模式合并，加入1端實體的碼和聯(lián)系的屬性。③ 多對多：將聯(lián)系轉換成一個關系模式。該聯(lián)系相連的各實體的碼和聯(lián)系本身的屬性轉換為關系的屬性。

通過對E-R圖分析可知，圖4E-R圖可以轉化成七張表：

系部表（系部編號，系部名稱）、班級表（班級編號，班級名稱，人數(shù)，輔導員，系部編號）、學生表（學號，姓名，密碼，班級編號）、教師表（教師編號，姓名，最終得分，排名）、打分表（學號，教師編號，打分等級，是否最受歡迎）、課程表（課程號，課程名稱，課時）、任課表（教師編號，課程號，任課班級編號，任課時間，班級得分，最受歡迎的票數(shù)）。

4. 物理設計

根據(jù)學校在校學生及教師的人數(shù)，此系統(tǒng)后臺數(shù)據(jù)庫開發(fā)使用SQL SERVER比較合適，SQL SERVER是一個高性能的關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，它把所有工作負荷分解為服務器上的任務和客戶端任務，客戶端應用程序包含顯示與用戶交互的界面，而對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的進行的處理描述成 T-SQL語句并送至服務器端，服務器執(zhí)行 T-SQL語句后再將結果返回給客戶端的應用程序，數(shù)據(jù)的安全性和穩(wěn)定性較好。

四、小結

本文以教師教學測評系統(tǒng)后臺數(shù)據(jù)庫的開發(fā)為實例，研究了關系型數(shù)據(jù)庫開發(fā)過程。數(shù)據(jù)庫設計是軟件開發(fā)項目中非常重要的內容，并且在數(shù)據(jù)庫開發(fā)過程中會出現(xiàn)與需求不符、字段設置不合理、數(shù)據(jù)完整性喪失、數(shù)據(jù)庫可擴展性差等諸多問題。數(shù)據(jù)庫的設計能夠反映出數(shù)據(jù)庫管理員對所開發(fā)軟件的全局掌控能力，需要有強大的數(shù)據(jù)庫理論做后盾。在軟件開發(fā)過程中，如果數(shù)據(jù)庫設計的不合理，會給軟件開發(fā)帶來很大的難度，并且會造成人力、財力、物力的巨大浪費，希望本文的研究能為大家提供一些幫助。

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