数据库设计实例 教务管理系统

数据库实验七 数据库设计

 

题目要求:

       设计一个教务管理系统。要求管理包括:学生的档案,学生选课的情况,学生每学期的综合测评,教师档案,教师工作量等等。具体考核方法根据自己了解的实际情况处理。

       假设此次设计的教务系统是整个学生管理系统数据库中的一部分,整个系统至少还包括学籍管理等其他子系统。

在初期设计时,先关注与教务系统有关的数据。在完成对教务管理系统的建模后再对整个系统进行合并,总终得到整个系统的设计方案。

 

一、需求分析

1、  根据分析可以画出该教务管理系统的数据流图:

学生

选课

上课

考试

测评

选课单

允许考试

成绩单

老师档案

课程简介

教室安排

试卷

考场安排

测评报告单

学生名单

教师

选定教材

申报

课表

 

2、  数据字典

数据结构:学生

含义说明:是教务管理系统的一个核心数据结构,定义了学生的有关信息

组成:学号、姓名

 

数据项:学号

含义说明:唯一标识每一个学生

别名:学生编号

类型:字符型

长度:9

取值范围:190000000 999999999

取值含义:前四位表明学生所在年级,后五位安顺序编号

 

数据项:姓名

含义说明:表示学生的姓名

类型:字符型

长度:10

取值范围:任意字符

             

              数据结构:教师

              含义说明:教务管理系统的核心数据结构之一,定义了教师的有关信息

              组成:教师号,教师姓名

             

              数据项:教师号

              含义说明:教师的编号

              类型:字符型

              长度:5

              取值范围:10000 – 99999

             

              数据项:教师姓名

              含义说明:教师的姓名

              类型:字符型

              长度:10

              取值范围:任意合法的字符

             

数据结构:课程

含义说明:教务管理系统的核心数据结构之一,定义了课程的有关信息

组成:课程号,课程名,课程描述,教师,教室,教科书,学分

             

数据项:课程号

含义说明:课程的编号

类型:字符型

长度:4

取值范围:0001 – 9999

 

数据项:课序号

含义说明:对于同一课程,由不同老师教授,用课序号来区分

类型:字符型

长度:2

取值范围:01 – 99

 

数据项:课程名

含义说明:课程的名称

类型:字符型

长度:10

取值范围:任意合法的字符

 

数据项:课程描述

含义说明:课程内容的基本描述

类型:字符型

长度:200

取值范围:任意合法字符

 

数据项:教科书

含义说明:课程所用的教科书

类型:字符型

长度:20

取值范围:任意合法字符

 

数据项:学分

含义说明:课程的学分

类型:整型

长度:1

取值范围:1-9

 

数据结构:教室

含义说明:上课所用的教室

组成:教室编号,教室地址,教室容量

 

数据项:教室编号

含义说明:教室的编号

类型:字符

长度:5

取值范围:00001-99999

 

数据项:教室地址

含义说明:标明教室的地址

类型:字符

长度:30

取值范围:任意合法的字符

 

数据项:教室容量

含义说明:教室的容纳学生的数量

类型:整型

取值范围:正整数

 

数据结构:选课记录

含义说明:纪录学生选课的纪录

组成:学生,课程,成绩

             

              数据项:成绩

              含义说明:选课学生本学期的成绩

              类型:浮点数

范围:0.0 – 100.0

 

处理过程:分配教室

说明:为所有课程分配上课教室

输入:课程,教室

输出:教室安排

处理:学期课程决定后,要为每个课程安排上课地点,要求上课的地点不能冲突且上课人数不能超过教室容量。

             

              处理过程:分配考场

              说明:在考试日期,为所有课程分配考场

              输入:课程,教室

              输出:考场安排

处理:为每个课程安排考场,考试时间和地点不能冲突且考试人数不能超过考场容量。

             

数据存储:成绩单

说明:记录学生本学期所有课程成绩

流入数据流:学生所有的选课记录

流出数据流:学生的成绩单

数据量:由学生的人数决定

存取方式:随机存取

             

二、概念结构设计

1、根据需求分析画出E-R图:

选修

学生

教师

课程

m

n

讲授

1

n

教科书

n

成绩

教室

开设

1

n

2、  根据E-R图写出各个实体的属性描述

学生:{学号,姓名}

课程:{课程号,课程名,课程描述,学分}

教师:{教师号,教师名,课程数}

教室:{教室编号,地址,容量}

             

3、  视图的集成

假设在学生管理系统的学籍管理系统中存在另一个学生实体,其中还包括以下信息:性别,所属专业,所属班级。为了使两个实体保持一致,对两个实体取并集得到新的学生实体:

学生:{学号,姓名,性别,专业,班级}

      

三、逻辑结构设计

1、  E-R图向数据模型的转换

一个实体型转换为一个关系模式。实体的属性就是关系的属性。实体的码就是关系的码。所以,E-R图中的属性描述可直接转换为相应的关系模式。

2、  对于剩余的一对多和多对多联系可以如下表示

学生-课程:{学号,课程号,课序号,成绩}

课程-教师:{课程号,课序号,教师号}

课程-教科书:{课程号,课序号,教科书}

教室-课程:{教室号,时间,课程号,课序号}

 

其中 课程-教师 课程-教科书 具有相同的主码,可以合并成一个关系

教学:{课程号,课序号,教师号,教科书}

 

最后得到的关系模式为

学生:{学号,姓名,性别,专业,班级}

课程:{课程号,课程名,课程描述,学分}

教师:{教师号,教师名,课程数}

教室:{教室号,地址,容量}

学生-课程:{学号,课程号,课序号,成绩}

教学:{课程号,课序号,教师号,教科书}

教室-课程:{教室号,时间,课程号,课序号}

       

3、  用户外模式

根据需求,为计算综合测评增加一个外模式,因为综合测评只在学期末进行,查询次数不多,所以没有必要用冗余的方法来提高查询效率,只需要建立一个外模式视图即可。

 

测评{学号,学生姓名,平均成绩}

             

4、  根据设计写出相应的SQL语句:

 

CREATE TABLE student

(

Sno        VARCHAR(9)     CONSTRAINT pk_student PRIMARY KEY,

Sname      VARCHAR(10)       NOT NULL,

Sex           VARCHAR(1)     NOT NULL,

Major         VARCHAR(10)    NOT NULL,

Class       VARCHAR(10)    NOT NULL,

CHECK    (Sex = 'f' OR Sex = 'm')

)

             

CREATE TABLE course

(

Cno       VARCHAR(4)     CONSTRAINT pk_course PRIMARY KEY,

Cname     VARCHAR(10)    NOT NULL,

Describe   VARCHAR(200) , 

Mark      INTEGER    

)

 

CREATE TABLE teacher

(

Tno     VARCHAR(5)    CONSTRAINT teacher_pk PRIMARY KEY,

Tname   VARCHAR(10)   NOT NULL,

Ccnt    INTEGER        NOT NULL DEFAULT 0

)

 

CREATE TABLE classroom

(

Rno      VARCHAR(5) CONSTRAINT pk_classroom PRIMARY KEY,

Locate   VARCHAR(30) NOT NULL,

Cap      INTEGER

CHECK    (Cap > 0)

)

 

CREATE TABLE tech

(

Cno    VARCHAR(4) NOT NULL CONSTRAINT fk_course_cno FOREIGN KEY REFERENCES course(Cno)

ON UPDATE CASCADE   --级联更新

ON DELETE CASCADE,  --级联删除

SCno   VARCHAR(2) NOT NULL,

Tno    VARCHAR(5) CONSTRAINT fk_teacher_tno FOREIGN KEY REFERENCES teacher(Tno)

ON UPDATE CASCADE

ON DELETE CASCADE,

Book   VARCHAR(20)

CONSTRAINT pk_tech PRIMARY KEY (Cno,SCno)

)

 

CREATE TABLE SC

(

Sno    VARCHAR(9) NOT NULL CONSTRAINT fk_student_sno FOREIGN KEY REFERENCES student(Sno)

ON UPDATE CASCADE

ON DELETE CASCADE,

Cno    VARCHAR(4) NOT NULL CONSTRAINT fk_sc_course_cno FOREIGN KEY REFERENCES course(Cno)

ON UPDATE CASCADE

ON DELETE CASCADE,

SCno   VARCHAR(2) NOT NULL,

Score  FLOAT

CONSTRAINT pk_sc PRIMARY KEY (Sno,Cno,SCno)

)

 

CREATE TABLE RC

(

Rno      VARCHAR(5) CONSTRAINT fk_classroom_rno FOREIGN KEY REFERENCES classroom(Rno)

       ON UPDATE CASCADE

       ON DELETE CASCADE,

Time        DATETIME,

Cno        VARCHAR(4) NOT NULL CONSTRAINT fk_rc_course_cno FOREIGN KEY REFERENCES course(Cno)

ON UPDATE CASCADE

ON DELETE CASCADE,  

SCno     VARCHAR(2) NOT NULL

CONSTRAINT pk_rc PRIMARY KEY (Rno,Time) 

)

 

为进行综合测评增加一个外模式

CREATE VIEW assess AS

SELECT SC.sno, sname, AVG(score) as average FROM SC,Student

where SC.sno = student.sno

GROUP BY SC.sno,sname

 

为了符合数据的参照完整性约束,避免学生选课的时候选择一个不存在的课程号-课序号组,增加一个外键约束。

ALTER TABLE sc

ADD CONSTRAINT fk_sc_tech FOREIGN KEY (Cno,SCno) REFERENCES tech(Cno,SCno)

ON UPDATE CASCADE

ON DELETE CASCADE

 

为了在插入一个新课程时能级联更新教师的工作量,增加一个触发器。此任务也可以通过建立一个外模式视图来动态统计,为了练习的目的这里采用了触发器

 

CREATE TRIGGER workcnter On tech

AFTER INSERT ,UPDATE, DELETE

AS

BEGIN

       DECLARE @T VARCHAR(5)

       IF EXISTS

       (  

            SELECT TOP 1 Tno FROM INSERTED       

       )

      BEGIN

                      SET @T = (SELECT TOP 1 Tno FROM INSERTED )

                      UPDATE teacher SET Ccnt = Ccnt + 1 WHERE Tno = @T

     END

       IF EXISTS

       (

             SELECT TOP 1 Tno FROM DELETED

       )

       BEGIN

               SET @T = (SELECT TOP 1 Tno FROM DELETED)

               UPDATE teacher SET Ccnt = Ccnt - 1 WHERE Tno = @T

       END

END

 

关于课程容量:如何保证选课的学生数量不超过教室的容量?

初步解决办法是:在学生选课时建立暂时不考虑容量问题,都加入一个临时的SC表中。然后,在选课结束后将未超额的记录直接加入SC表,超额的课程进行抽签,将命中部分学生的选课记录插入SC表,直到人数符合课程容量的要求为止。

抽签的功能较适合用顶层的高级语言来实现。在选课结束后,选超额课程的学生需登陆选课系统进行抽签,抽签的过程可以使用概率算法,如果抽中,系统再将选课记录插入SC表,否则就从临时表中删除。

所以,在数据库系统中,没有对SC表的插入操作进行约束。

 

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