有关数据库设计的案例分析

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数据库设计案例分析
一、教学管理
1. 基本需求:
某学校设计学生教学管理系统。

学生实体包括学号、姓名、性别、生日、民族、籍贯、简历、登记照,每名学生选择一个主修专业,专业包括专业编号和名称,一个专业属于一个学院,一个学院可以有若干个专业。

学院信息要存储学院号、学院名、院长。

教学管理还要管理课程表和学生成绩。

课程表包括课程号、课程名、学分,每门课程由一个学院开设。

学生选修的每门课程获得一个成绩。

设计该教学管理的ER模型,然后转化为关系模型。

若上面的管理系统还要管理教师教学安排,教师包括编号、姓名、年龄、职称,一个教师只能属于一个学院,一名教师可以上若干门课程,一门课程可以有多名老师来上,每个教师所上的每门课都有一个课堂号和课时数。

试修改上题的ER模型,将教师教学信息管理增加进去。

2. 参考设计:
图一教学管理ER图
由ER模型转换的关系模型是:
学生(学号,姓名,性别,生日,民族,籍贯,专业号,简历,登记照)专业(专业号,专业,专业类别,学院号)
学院(学院号,学院,院长)
课程(课程号,课程名,学分,学院号)
成绩(学号,课程号,成绩)
(题目分析:本题中有学生、专业、学院、课程四个实体。

一个学生只有一个主修专业,学生与专业有多对一的联系;一个专业只由一个学院开设,一门课程只由一个学院开设,学院与专业、学院与课程都是一对多的联系;学生与课程有多对多的联系。

在转换为关系模型时,一对多的联系都在相应的多方实体的关系中增加一个外键。


增加教师,ER图如下。

图二有教师实体的教学管理ER图
3. 物理设计
基于Access的数据库结构设计如下。

指定数据库文件的名称,并为设计好的关系模型设计表结构。

数据库文件保存在“E:\教学管理\”文件夹中,数据库文件名:教学管理.MDB。

表包括:学院、专业、学生、课程、成绩单。

对应表结构如表1-2至表1-6所示。

表1-1 学院
表1-2 专业
表1-3 学生
表1-4 课程
表1-5 成绩单
1. 当我们进行物理设计时,如果将全校的学生放置在一个关系(表)中,势必带来存储空间大、处理效率低的问题。

怎么解决?
2. 如果管理研究生,带来的设计影响是什么?如何解决?
3.在管理教师信息时,如果将教师分类:教师、研究生导师。

研究生导师存储“研究方向、学生人数”等信息,怎样设计。

附:教学管理数据库参考数据如表1-1~表1-5所示。

表1-1 学生表
表1-2 学院表
表1-2 专业表
表1-4 课程表
表1-5 成绩单
二、图书销售
建立某中小型书店图书销售管理信息系统的数据库。

1. 基本需求分析
1)组织结构
对组织结构的分析有助于分析业务范围与业务流程。

书店的组织结构如图三所示。

图三书店组织结构简图
其中,书库是保存图书的地方;购书/服务部负责采购计划、读者服务、图书预订等业务;售书部负责图书的销售。

财务部负责资金管理;人事部负责员工管理与业务考核。

2)业务分析
对于信息处理系统来说,划分系统边界很重要,即哪些功能由计算机来完成,哪些工作在计算机外完成。

这些要通过业务分析确定。

同时,业务流程中涉及的相关数据也通过业务分析得到归类和明确。

在业务分析的基础上,确定数据流图和数据字典。

本系统主要包含以下业务内容。

①进书业务。

事先采购员根据订书单采购图书。

然后将图书入库,同时登记相应的图书入库数据。

本项业务涉及的数据单据和表格有:进书单(包括进书单编号、日期、金额、经手人等)和进书单细目(一个进书单可能有若干种图书。

进书单的细目数据包括每种图书的信息、定价、进价或折扣,数量),以及书库账本(图书信息、库存数量、价格等)。

②售书业务。

售书员根据读者所购图书填写售书单(如图四所示)。

同时,修改库存信息。

本项业务涉及和产生的数据表格有:售书单(包括售书单编号、售书日期、金
额、员工)、售书细目(一个售书单可能有若干种图书。

售书细目包括该次售书的书籍编号、售出数量、折扣、售出价格等),以及书库账本。

图四售书单样式
③图书查询服务业务。

根据读者要求,提供本书店特定的图书及库存信息。

本项业务涉及的主要数据是书库账本。

④综合管理业务。

包括进书信息、销售信息、库存信息的查询、汇总和报表输出。

本项业务涉及所有的进书数据、销售数据和库存数据等。

3)处理的数据
上面的分析将本系统的业务归纳为4项。

在业务分析的基础上,应该画出系统的数据流图。

整个系统的分层数据流图将揭示一个系统内全部的数据项、数据结构、数据存储以及对数据的加工处理功能。

在此基础上就可以建立系统的数据字典。

本书不讨论数据流图和完整的数据字典规范等内容,仅对最后建立数据库所需要的数据进行分析说明。

在上述4项业务中涉及到的业务数据包括:进书数据、库存数据、销售数据。

在这些数据中又涉及到图书数据、员工数据等,而图书数据与出版社有关,员工与部门有关。

因此,将所有数据进行归类分析,书店销售管理信息系统要处理的数据应该包括:
企业部门信息(组成:部门编号、部门名、办公电话);
员工信息(组成:工号、姓名、性别、生日、职务、所属部门、薪金);
出版社信息(组成:出版社编号、出版社名称、地址、联系电话、联系人);
基本图书信息(组成:图书编号、ISBN、书名、作者、出版社、版次、出版日期、定价、图书类别、备注);
进书单及细目(组成:进书单号、日期、{进书细目}、金额、业务员);
售书单及细目(组成:售书单号、日期、{售书细目}、金额、业务员);
书库账本(组成:图书编号、库存数量、平均进价折扣、备注)。

这些就是书店销售管理信息系统要处理的各种对象,每一种对象由括号内的属性组合在一起来描述。

这些属性有的是基本数据项,有的是数据项集合(由“{、}”括起来),数据项集合要做进一步的说明。

例如,“{进书细目}”由“序号、{基本图书信息}、进价或折扣、数量”等属性组成;“{售书细目}”由“序号、图书编号、售价或折扣、数量”等属性组成。

当所有数据对象都归纳完毕,就可以编制数据字典了。

在数据字典中,要对所有这些数据项、数据项集合等的命名、取值方式和范围、作用等进行明确而无异义说明。

4)处理功能分析
数据字典不仅记载所有数据的详情,也要详细记载所有对数据的处理功能。

①进书业务。

当进书业务发生时,将所进图书入书库,然后存储进书单及细目数据,同时根据进书单登记图书库存数据。

当登记图书库存数据时,可能有两种情况:新图书或已有图书入库。

对于新图书,本业务要将图书的完整信息记载下来,然后记载图书进价和数量;
已有图书是指同一种书。

但同一种书可能有版本方面的区别。

为简单起见,规定:“ISBN号”与“版次”相同的就是同一种书,图书编号相同。

对于已有图书,将本次进书数加到该图书的库存数中即可,但本次的进价折扣与以前库存的该书的折扣可能存在差异。

为了便于计算成本和售书收益,入库已有图书时,这里采用的方法是:将已有图书占用的资金和本次入库的资金加在一起,然后重新计算一个平均价格折扣。

因此,书库中该图书的价格折扣是当前所有库存图书占用资金除以当前
库存数量后计算的折扣。

②售书业务。

根据读者所购图书的售书单存储售书单及细目数据,这是售书的业务数据。

同时,修改图书的库存信息。

③图书查询服务业务。

查询服务的输入是读者所提要求,输出是相关图书的库存信息。

为方便读者,可以针对书名、ISBN、作者、版次、出版社提供单个或多条件组合查询。

④综合管理业务。

管理人员需要定期或不定期汇总统计或查询进书信息、销售信息、库存信息,并按照管理要求制作业务报表。

通过进书单及细目可以对进书业务进行查询、统计汇总和报表输出。

通过售书单及细目可以对售书业务进行查询、统计汇总和报表输出。

通过库存账本可以对图书库存情况进行查询、统计汇总和报表输出。

2. ER模型分析设计
(1)基本实体和联系
首先确定实体类别以及它们各自的属性构成,指出实体标识符,并尽量规范属性名,避免同名异义或异名同义。

确定实体后,就可以分析实体之间的联系。

可以很容易确定,部门、员工、出版社、图书、书库是不同的实体。

部门的属性:部门号、部门名、办公电话;
员工的属性:工号、姓名、性别、生日;
部门与员工发生聘用联系。

这里规定一个员工只能在一个部门任职,它们是1:n联系。

当联系发生时,产生职务、薪金属性。

出版社属性:出版社编号、名称、地址、联系电话、联系人;
图书属性:图书编号、书名、作者;
出版社与图书发生“出版”联系。

一本图书只能在一家出版社出版。

这是1:n 联系。

当联系发生时,产生ISBN、版次、出版日期、定价、图书类别、备注等属性。

由员工购进图书,所以进书业务是员工与图书发生联系的结果。

一名员工可以进多种图书,一种图书可由多个业务员购进,所以它们是m:n联系。

“进书”联系产生“进书单”属性,进书单本身又由“日期、图书细目、数量、金额”等多个属
性构成,所以是多值的组合属性。

与进书业务类似,售书业务是员工将图书售给读者。

本系统不保存读者信息,所以售书是员工与图书发生联系,“售书单”是“售书”联系的属性。

当图书购进后,图书要入书库保存。

书库与图书发生“保存”联系。

这里假定图书是集中式保管,只有唯一一个书库,所以书库不需要标明属性。

书库与图书之间是1:n联系。

“保存”联系的属性有数量、存书的价格折扣、存放备注。

(2) 需要解决的问题—售书与进书
以售书为例,当员工在书店售书时,员工就与图书发生“售书”联系。

由于一个员工可以售出多种图书,一种图书可以从多名员工那里售出,因此员工与图书的“售书”联系是m:n。

在实际售书时,由于一名读者可能购买多种图书,所有这些图书构成一张完整的售书单,所以“售书单”是售书联系的属性,ER图如图五所示,图中略去员工和图书的实体属性。

图五图书销售联系的ER图
仔细分析“售书单”属性,可以发现,售书单不是一个单一的数据,它是由多项内容构成,如日期、图书种类和数量、金额等属性。

对于属性来说,无论是实体属性还是联系属性,根据属性结构特点可以分为原子属性或组合属性。

原子属性就是属性是一个不可分割的整体,例如员工的“性别”、“年龄”等。

但有些属性是由几个子属性组合起来的。

例如,对于员工“薪金”,如果要分解为“基本工资”、“岗位工资”、“业绩提成”等,则成为组合属性。

因此,有些属性到底是原子属性还是组合属性,要根据设计的规定。

象“姓名”,我国一般是作为一个整体,但西方则分为“First Name”和“Last Name”。

而这里的“售书单”属性,很明显只能是组合属性。

从属性的取值情况可以分为单值属性或多值属性。

单值属性就是属性只有一种取值,如员工性别、生日等;而多值属性就是该属性可能有多种取值。

例如,如果
允许员工兼职,则他的职务可能就不只一个值。

另外,若在员工中增加“学位”属性,有的员工可能就有几个学位。

假设在员工实体中增加一个“社会关系”属性,它由“姓名、年龄、关系、地址”组成,所以是组合属性,同时,由于一个员工可能有多个社会关系,则对员工来说,该属性又是多值属性。

前述的“售书单”属性,由于一个售书单内部可包含多种图书,所以它也是多值属性。

当实体或联系存在多值、组合属性时,对ER图的表述带来了一定的困难。

因为ER图将来将转化为关系模型,而关系中属性必须是原子的,因此在ER图中必须有专门的处理。

对于单值的组合属性,一般将组合属性的子属性分解为独立属性。

如“薪金”,若要了解其构成,就可变成。

而对于多值属性,一般会将这个属性变成实体来对待。

这样,它与原实体的关系就变成实体间的联系。

例如,将图三中的“售书单”当作实体,该实体分别与“员工”和“图书”实体发生联系。

一名员工可负责多份售书单,而一份售书单只由一名员工负责,他们之间是1:n联系;一份售书单中可包含多种图书,一种图书可由不同的售书单售出,他们之间是m:n联系。

这样,图五所示的ER图就变成图六的样子。

图六售书单ER图
在图四中,售书单的“金额”属性是本单中所有图书销售金额的合计,即:
金额=∑(数量×定价×折扣)
这样的属性称为“导出”属性,由于可以从其他属性导出,在数据库中一般可略去。

(3)完整的ER图
将“进书单”提升为实体来看待,这样,“进书”联系就分解为员工与进书单、图书与进书单两种联系。

而其中的“金额”是导出属性,略去。

进书单的属性有:进书单号、日期。

员工与进书单发生“经手”联系。

一名员工可经手多张进书单,一张进书单只由一名员工负责,所以它们是1:n联系。

进书单与图书发生“购进”联系。

一张进书单可以包含多种图书,一种图书可以由不同的进书单购进。

进书单与图书是m:n联系。

“购进”联系属性:购进的每种图书数量、进价折扣。

将“售书单”提升为实体,“售书”联系分解为员工和售书单、图书和售书单两个联系。

略去“金额”属性。

售书单的属性有:售书单号、日期。

员工与售书单发生“负责”联系,一名员工可负责售出多张售书单,一张售书单只由一名员工负责,所以它们是1:n联系。

图书与售书单发生“售出”联系。

一张售书单可以售出多种图书,一种图书可以由不同的售书单售出。

图书与售书单的联系是m:n联系。

“售出”联系的属性有:售出的每种图书的数量、售价折扣。

这样,根据以上的分析,可以画出图书销售的ER图。

为了清晰起见,将实体及属性、实体联系分别画出。

如图七所示。

实体及其属性
图七图书销售ER模型联系图
3.关系模型
首先,将每个实体型转化为一个关系模式,于是分别得到部门、出版社、员工、图书、进书单、售书单的关系模式,关系的属性就是实体图中的属性。

书库不需要单独列出。

然后,将ER图中的联系转化为关系模式。

ER图中有7个联系,因此,得到7个由联系转化得到的关系模式。

它们分别是:
1)聘用(部门号,工号,职务,薪金)
2)出版(出版社编号,图书编号,ISBN,版次,出版日期,定价,图书类别,备注)
3)保存(图书编号,数量,存书折扣,存放备注)
4)经手(工号,进书单号)
5)购进(进书单号,图书编号,数量,进价折扣)
6)负责(工号,售书单号)
7)售出(售书单号,图书编号,数量,售价折扣)
在这些联系中,由1:n联系得到的关系模式可以考虑与n方实体合并,合并时注意属性的唯一性。

这样,聘用与员工合并;出版、保存与图书合并,合并时将出版的备注和存放备注也合为一个字段:备注。

经手与进书单合并,负责与售书单合并。

合并时重名的不同属性要改名。

关系模式名和其他属性名也可酌情修改。

保留购进和售出联系的模式,并结合需求分析改名为“进书细目”和“售书细目”。

这样得到如下一组关系模式,这些就构成了图书销售数据库的关系结构模式。

①部门(部门号,部门名,办公电话)
②员工(工号,姓名,性别,生日,部门号,职务,薪金)
③出版社(出版社编号,出版社名,地址,联系电话,联系人)
④图书(图书编号,ISBN,书名,作者,出版社编号,版次,出版时间,图书类别,定价,折扣,数量,备注)
⑤进书单(进书单号,进书日期,工号)
⑥进书细目(进书单号,图书编号,数量,进价折扣)
⑦售书单(售书单号,售书日期,工号)
⑧售书细目(售书单号,图书编号,数量,售价折扣)
4.物理设计
基于Access的设计如下。

表2-1 部门结构
表2-2 员工结构
表2-3 出版社结构
表2-4 图书结构
表2-5 进书单结构
表2-6 进书细目结构
表2-7 售书单结构
表2-8 售书细目结构
谢谢。

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