楊芬

（長治職業(yè)技術(shù)學(xué)院 信息工程系，山西 長治 046011）

學(xué)生成績數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)

楊芬

（長治職業(yè)技術(shù)學(xué)院 信息工程系，山西 長治 046011）

數(shù)據(jù)庫技術(shù)是計算機(jī)學(xué)科中一個重要分支，其應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。而其中數(shù)據(jù)庫設(shè)計則是建立數(shù)據(jù)庫及開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)的關(guān)鍵性技術(shù)。文章通過一個系統(tǒng)設(shè)計實例對數(shù)據(jù)庫設(shè)計的一般流程進(jìn)行分析。

實例；數(shù)據(jù)庫；設(shè)計流程

數(shù)據(jù)庫技術(shù)產(chǎn)生于20世紀(jì)60年代中期，距今已有四十多年歷史。它是信息資源管理最有效的手段，是計算機(jī)學(xué)科中一個重要分支，其應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。數(shù)據(jù)庫設(shè)計就是根據(jù)給定的環(huán)境條件，建立合理規(guī)范的數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)，使之能夠?qū)ζ渲械臄?shù)據(jù)對象進(jìn)行高效地存儲和管理，從而響應(yīng)用戶需求。文章以某學(xué)院學(xué)生成績管理系統(tǒng)開發(fā)過程為例，對數(shù)據(jù)庫設(shè)計開發(fā)一般流程進(jìn)行了闡述。

1 需求分析階段

所謂需求分析，就是根據(jù)用戶的要求進(jìn)行分析。主要是分析用戶在工作業(yè)務(wù)中數(shù)據(jù)的需求和處理，安全及完整性處理等。最終系統(tǒng)設(shè)計是否實用與優(yōu)化取決于需求分析結(jié)果，看其是否能夠非常準(zhǔn)確反映用戶的實際需求[1]。

需求分析的第一步，就是對用戶進(jìn)行需求調(diào)查，調(diào)查了解用戶的工作部門、工作業(yè)務(wù)、涉及相關(guān)數(shù)據(jù)等信息，從而確定開發(fā)系統(tǒng)的框架。為了取樣準(zhǔn)確，調(diào)查常采取的方法有：詢問、跟班、開會、請專人介紹、查閱相關(guān)記錄等。開發(fā)學(xué)生成績管理系統(tǒng)之前，需要同學(xué)院的一些相關(guān)部門進(jìn)行溝通協(xié)商，例如，教務(wù)處、學(xué)生處、各個系等部門。通過對這些部門日常數(shù)據(jù)分析處理，從而形成數(shù)據(jù)字典，為開發(fā)該系統(tǒng)做好準(zhǔn)備。

2 概念設(shè)計階段

概念設(shè)計階段是將用戶需求分析抽象為數(shù)據(jù)庫的概念模型。最常用的概念模型的表示方法是實體--聯(lián)系方法（ENTITY-Relationship Approach），簡稱E-R方法[2]。通常，用長方形表示實體，并在框內(nèi)寫上實體名；用橢圓表示實體屬性，并用直線把實體與屬性連接起來；用菱形表示實體間的聯(lián)系，菱形框內(nèi)寫上聯(lián)系名（一對一、一對多、多對多）。若實體之間的聯(lián)系也具有屬性，則把屬性和菱形也用直線連接上。根據(jù)需求分析，在學(xué)生成績管理系統(tǒng)中創(chuàng)建有“學(xué)生”和“課程”兩個實體集，它們之間的聯(lián)系“選課”為多對多聯(lián)系，用E-R圖描述如圖1所示。

圖1 學(xué)生成績管理系統(tǒng)E-R圖

3 邏輯設(shè)計階段

邏輯設(shè)計階段的任務(wù)就是將概念設(shè)計所得到的E-R圖轉(zhuǎn)換成選用DBMS產(chǎn)品所支持的數(shù)據(jù)模型[3]。總結(jié)邏輯設(shè)計過程，大致分三步：（1）將概念模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型，這是邏輯設(shè)計主要工作。（2）將關(guān)系模型再轉(zhuǎn)換為所選用的DBMS支持的數(shù)據(jù)模型。（3）優(yōu)化所得的數(shù)據(jù)模型。

根據(jù)圖1所示學(xué)生成績管理系統(tǒng)的E-R圖，將其轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型后，表示如下（注：關(guān)系中標(biāo)有下劃線的屬性為主鍵）（:1）學(xué)生（學(xué)號，姓名，性別，系部，出生日期，黨員否，獎學(xué)金，家庭住址，簡歷，照片）；（2）課程（課程編碼，課程名，學(xué)時，學(xué)分）；（3）選修（學(xué)號，課程編碼，成績）。將轉(zhuǎn)換后的關(guān)系模型具體到VFP的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中，可以建立多個表，比如：學(xué)生基本情況表，成績表，課程表，選修表，社會關(guān)系表等等。

4 物理設(shè)計階段

物理設(shè)計階段通常分兩步進(jìn)行：首先確定數(shù)據(jù)庫的存儲結(jié)構(gòu)和存取方法，即數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)；其次對采取的物理結(jié)構(gòu)做出綜合評價。

4.1 數(shù)據(jù)存取方法

在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)常用的存取方法有索引、分區(qū)及聚簇。根據(jù)這些方法的相關(guān)原則，對于學(xué)生成績管理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)需要做到如下設(shè)計。

（1）將使用頻率較高的表中字段定義為索引，比如：學(xué)生基本情況表中的“學(xué)號”字段，可設(shè)為主索引。學(xué)生成績表中的“學(xué)號”字段可設(shè)為主索引或候選索引。課程表中的“課程編碼”可設(shè)為主索引等。當(dāng)然，根據(jù)情況，表中的其它字段也可設(shè)為普通索引或惟一索引等。（2）將學(xué)生基本情況表、學(xué)生成績表、課程表、選修課表等相關(guān)表建立聚簇存取。這樣可以提高數(shù)據(jù)查詢的效率。

4.2 數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)

時間效率、存儲空間利用率和維護(hù)代價三方面的因素是確定數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵。針對這三方面加以考慮，選擇如下設(shè)計（:1）將經(jīng)常用到的表或索引（如學(xué)生基本情況表、學(xué)生成績表等）放在高速存儲器上（如硬盤），對于不常用的對象（如數(shù)據(jù)備份和日志文件等）放在低速存儲設(shè)備上。（2）為了提高數(shù)據(jù)存取速度，可以將一些大型表存放在不同的兩個磁盤上，這種方法特別實用有效。

4.3 物理結(jié)構(gòu)評價

物理結(jié)構(gòu)是否合理，需要考慮多個因素，例如系統(tǒng)的運(yùn)行效率、使用空間大小、系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用等，在設(shè)計系統(tǒng)之前，這些問題都應(yīng)該全方位考慮清楚。最后經(jīng)過綜合評價，選擇最優(yōu)方案進(jìn)行設(shè)計[4]。

5 數(shù)據(jù)庫的實施維護(hù)階段

5.1 數(shù)據(jù)庫的建立和實施

完成數(shù)據(jù)庫各個階段設(shè)計之后，就進(jìn)入到具體的數(shù)據(jù)庫實施階段。即：設(shè)計人員根據(jù)之前數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計和物理設(shè)計，利用某種DBMS提供的數(shù)據(jù)語言，編制相應(yīng)程序，然后經(jīng)過不斷修改生成目標(biāo)模式，完成數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建工作，最后組織數(shù)據(jù)入庫，并運(yùn)行應(yīng)用程序進(jìn)行調(diào)試。

根據(jù)我們設(shè)計“學(xué)生成績管理系統(tǒng)”的主旨，利用Visual FoxPro 6.0的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，完成數(shù)據(jù)庫實施階段，大致可分這幾步完成：（1）創(chuàng)建數(shù)據(jù)資源：包括系統(tǒng)所需的各種表，例如學(xué)生基本情況表、學(xué)習(xí)成績表、個人表現(xiàn)表、社會關(guān)系表等，創(chuàng)建表中的關(guān)系，創(chuàng)建相關(guān)的報表、表單等數(shù)據(jù)資源。（2）創(chuàng)建主程序；（3）創(chuàng)建系統(tǒng)菜單；（4）創(chuàng)建登錄表單；（5）試運(yùn)行程序并調(diào)試。

5.2 數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行和維護(hù)

數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)在試運(yùn)行階段，由于系統(tǒng)還不穩(wěn)定，有可能發(fā)生軟硬件故障。同時，由于系統(tǒng)操作人員對系統(tǒng)不熟悉，容易造成誤操作。這就要求在試運(yùn)行時，首先應(yīng)該調(diào)試DBMS的恢復(fù)功能，做好數(shù)據(jù)恢復(fù)工作，一旦故障發(fā)生，可減少對數(shù)據(jù)庫的破壞。

6 結(jié)束語

一個數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計不是一次能成功的，需要反復(fù)修改、反復(fù)運(yùn)行，才能使之達(dá)到一個較完善的效果。當(dāng)然，為了減少麻煩、提高效率，需要從數(shù)據(jù)庫設(shè)計的第一步開始，扎扎實實完成每個環(huán)節(jié)的設(shè)計任務(wù)，從而更好的完成任務(wù)。

［1］苗雪蘭,劉瑞新.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理及應(yīng)用教程［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2004.40.

［2］熊發(fā)涯.Visual FoxPro程序設(shè)計［M］.北京：中國鐵道出版社，2005.10.

［3］葉小平，湯庸，湯娜，劉玉葆.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)教程［M］.北京：清華大學(xué)出版社,2008.172.

［4］常瑩,朱慶華.學(xué)生管理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫設(shè)計［J］.教育教學(xué)論壇，2012（43B）.245.

（責(zé)任編輯 王璟琳）

TP311.13

A

1673-2014（2017）02-0048-02

2017—02—18

楊芬（1973－ ），女，山西長治人，講師，碩士，主要從事計算機(jī)理論與教學(xué)研究。