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圖書館管理系統(tǒng)
摘 要圖書管理系統(tǒng)是典型的信息管理系統(tǒng)(MIS),其開發(fā)主要包括后臺數(shù)據(jù)庫的建立和維護以及前端應(yīng)用程序的開發(fā)兩個方面。對于前者要求建立起數(shù)據(jù)一致性和完整性強、數(shù)據(jù)安全性好的庫。而對于后者則要求應(yīng)用程序功能完備,易使用等特點。
因此本人結(jié)合開入式圖書館的要求，對MS SQL Server2000數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、SQL語言原理、Delphi應(yīng)用程序設(shè)計，Delphi數(shù)據(jù)庫技術(shù)進行了較深入的學(xué)習和應(yīng)用，主要完成對圖書管理系統(tǒng)的需求分析、功能模塊劃分、數(shù)據(jù)庫模式分析，并由此設(shè)計了數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)和應(yīng)用程序。系統(tǒng)運行結(jié)果證明，本文所設(shè)計的圖書管理系統(tǒng)可以滿足借閱者、圖書館工作人員和高級管理員三方面的需要。
第一章對數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)和圖書管理系統(tǒng)進行了簡明的介紹，并分析了開發(fā)圖書管理系統(tǒng)所應(yīng)進行的工作。
第二章對數(shù)據(jù)庫的設(shè)計和SQL語言的使用進行了系統(tǒng)分析，為深入理解數(shù)據(jù)庫應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。
第三章學(xué)習了具體的開發(fā)工具Delphi 6.0，對其數(shù)據(jù)庫組件，SQL語言在Delphi中的應(yīng)用等數(shù)據(jù)庫編程關(guān)鍵技術(shù)進行了系統(tǒng)的介紹。
第四章分析了圖書管理信息系統(tǒng)的應(yīng)用需求，按照數(shù)據(jù)庫設(shè)計理論一步一步地給出了系統(tǒng)需求說明書、局部ER圖、全局ER圖、系統(tǒng)關(guān)系模式，子模式，利用MS SQL Server2000建立了數(shù)據(jù)庫
第五章進行了具體的程序設(shè)計，具體劃分了三類用戶的操作權(quán)限，設(shè)計了了三個操作界面。實現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫表的瀏覽，記錄的添加、刪除和修改，報表的生成，實現(xiàn)了多數(shù)據(jù)庫表的連接操作，實現(xiàn)了多條件查詢和模糊查詢，并靈活實現(xiàn)了對不可更新查詢結(jié)果集的更新操作，實現(xiàn)了主從表操作，實現(xiàn)了密碼維護功能，最后，系統(tǒng)還可以導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫以對任意同結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫進行操作。
設(shè)計充分利用Delphi 6、MS SQL Server2000數(shù)據(jù)庫技術(shù)的強大力量，提高了編程效率和可靠性。
關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)庫，SQL語言，MS SQL Server，Delphi6，
數(shù)據(jù)庫組件，圖書管理，窗體，listview組件
目 錄
摘 要 ……………………………………………………………………………… I
第一章 緒 論 …………………………………………………………………… 1
§1.1 數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)簡介 ……………………………………………… 1
§1.2 圖書管理系統(tǒng) ……………………………………………………… 4
§1.3 本文所做的主要工作 …………………………………………………… 6
第二章 數(shù)據(jù)庫理論基礎(chǔ) ………………………………………………………… 7
§2.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計及范式分析 …………………………………………… 7
§2.2 SQL語言介紹………………………………………………………………… 11
2.2.1 SQL基礎(chǔ) ………………………………………………………………… 11
2.2.2 SQL語句 ………………………………………………………………… 12
第三章 應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)工具………………………………………………… 16
§3.1 Delphi6.0 VCL組件的體系結(jié)構(gòu)……………………………………… 16
§3.2 數(shù)據(jù)庫組件介紹 …………………………………………………………… 17
§3.3 SQL語言在Delphi中的應(yīng)用 …………………………………………… 18
§3.4 MS SQL Server簡述 …………………………………………………… 22
第四章 圖書管理系統(tǒng)設(shè)計分析 ………………………………………… 24
§4.1 應(yīng)用需求分析 …………………………………………………………… 24
§4.2 系統(tǒng)功能模塊劃分 ……………………………………………………… 29
§4.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計 ………………………………………………………… 29
第五章 圖書管理系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計 …………………………………… 37
§5.1 系統(tǒng)窗體模塊組成 ………………………………………………………… 37
§5.2 數(shù)據(jù)模塊窗體的設(shè)置 ……………………………………………………… 37
§5.3啟動畫面的實現(xiàn)…………………………………………………………… 38
§5.4用戶登錄窗體的的實現(xiàn)……………………………………………………… 39
§5.5用戶密碼認證窗體的的實現(xiàn)………………………………………………… 39
§5.6借閱者服務(wù)模塊的實現(xiàn)…………………………………………………… 40
5.6.1圖書查詢功能的實現(xiàn)………………………………………………… 41
5.6.2借閱者登錄功能的實現(xiàn)………………………………………………… 42
5.6.3借閱者借閱情況功能的實現(xiàn)…………………………………………… 43
5.6.4借閱者個人資料維護功能的實現(xiàn)……………………………………… 47
§5.7工作人員－圖書借閱/歸還模塊的實現(xiàn)……………………………………… 49
5.7.1工作人員進行圖書借閱功能實現(xiàn)……………………………………… 50
5.7.2工作人員進行圖書歸還功能實現(xiàn)……………………………………… 53
§5.8圖書館管理員模塊的實現(xiàn)…………………………………………… 54
5.8.1圖書館管理員圖書管理功能的實現(xiàn)…………………………………… 55
5.8.2圖書館管理員工作人員和管理員管理功能的實現(xiàn)…………………… 58
5.8.3圖書館管理員修改圖書類別及統(tǒng)記功能的實現(xiàn)……………………… 60
5.8.4圖書館管理員借閱者管理功能的實現(xiàn)………………………………… 62
5.8.5圖書館維護借閱者管理功能的實現(xiàn)………………………………… 62
5.8.6圖書館身份維護功能的實現(xiàn)……………………………………… 64
5.8.7圖書館借閱者統(tǒng)計功能的實現(xiàn)………………………………… 65
5.8.8圖書館統(tǒng)計借閱過期記錄功能的實現(xiàn)………………………… 67
§5.9系統(tǒng)信息顯示的實現(xiàn)………………………………………………… 68
第六章 結(jié)束語 ……………………………………………………………… 69
致 謝 ………………………………………………………………………………70
參考書目 …………………………………………………………………………… 70
第一章 緒 論
§1.1 數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)簡介
在數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)之前，對開發(fā)數(shù)據(jù)庫的基本概念應(yīng)當了解，對數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)、開發(fā)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序的步驟、開發(fā)體系及方法都應(yīng)當有相當清晰的了解和認識。
數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的目標是建立一個滿足用戶長期需求的產(chǎn)品。開發(fā)的主要過程為：理解用戶的需求，然后，把它們轉(zhuǎn)變?yōu)橛行У臄?shù)據(jù)庫設(shè)計。把設(shè)計轉(zhuǎn)變?yōu)閷嶋H的數(shù)據(jù)庫，并且這些數(shù)據(jù)庫帶有功能完備、高效能的應(yīng)用。
數(shù)據(jù)庫技術(shù)在計算機軟件鄰域研究中一直是非常重要的主題，產(chǎn)生于60年代，30多年來數(shù)據(jù)庫技術(shù)得到了迅速發(fā)展，并已形成較為完整的理論體系和一大批實用系統(tǒng)。并且，近年來，隨著World Wide Web(WWW)的猛增及Internet技術(shù)的迅速發(fā)展，使得數(shù)據(jù)庫技術(shù)之時成為最熱門技術(shù)之一。
1.1.1 數(shù)據(jù)庫
如圖1.1顯示了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的主要組件。數(shù)據(jù)庫由DBMS（數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)）處理，DBMS則由開發(fā)人員和用戶通過應(yīng)用程序直接或間接地使用。它主要包括四個要素：用戶數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)、索引和應(yīng)用元數(shù)據(jù)。
1.1.1.1 用戶數(shù)據(jù)
目前，大多數(shù)主流數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)把用戶數(shù)據(jù)表示為關(guān)系�，F(xiàn)在把關(guān)系看作數(shù)據(jù)表。表的列包含域或?qū)傩裕淼男邪瑢?yīng)業(yè)務(wù)環(huán)境中的實體的記錄。并非所有的關(guān)系都同樣符合要求，有些關(guān)系比其它關(guān)系更結(jié)構(gòu)化一些。第二章描述了一個用以產(chǎn)生良好結(jié)構(gòu)關(guān)系的過程，稱作規(guī)范化。
為了對比結(jié)構(gòu)差的關(guān)系和結(jié)構(gòu)好的關(guān)系之間的差別，以本文所設(shè)計的圖書管理系統(tǒng)中的圖書和圖書借閱者關(guān)系為例來說明，假若設(shè)計關(guān)系R1（借書證號，姓名，性別，身份編號，身份證，聯(lián)系電話，圖書編號,圖書名稱，圖書類別，作者，出版社，出版日期，備注，價格，數(shù)量）；這個關(guān)系的問題出在它有關(guān)于兩個不同主題的數(shù)據(jù)，就是圖書借閱者和圖書。用這種方式構(gòu)成的關(guān)系在進行修改時，會出現(xiàn)問題。因為一個圖書借閱者可能借閱多本書，如果某個圖書借閱者的某個字段（如聯(lián)系電話）出現(xiàn)變更，它所借閱的圖書記錄（可能多個）也就必須變化，這是不好的。因此數(shù)據(jù)用兩個關(guān)系表示更好�，F(xiàn)在如果某圖書借閱者改變了它的聯(lián)系電話，只有關(guān)系（表）user的對應(yīng)行需要改變。當然，要想產(chǎn)生一個，顯示圖書名稱及其借閱者聯(lián)系電話的報表，就需要將這兩個表的行結(jié)合起來。結(jié)果表明，將關(guān)系分別存儲，在生成報表的時候?qū)⑺鼈兘Y(jié)合起來，比把它們存儲在一個合成的表中更好。
user（借書證號，姓名，性別，身份編號，身份證，聯(lián)系電話，）
book（圖書編號,圖書名稱，圖書類別，作者，出版社，出版日期，備注，價格，數(shù)量）
1.1.1.2 元數(shù)據(jù)
數(shù)據(jù)庫是自描述的，這就意味著它自身包含了它的結(jié)構(gòu)的描述，這種結(jié)構(gòu)的描述稱作元數(shù)據(jù)。因為DBMS產(chǎn)品是用來存儲和操縱表的，所以大多數(shù)產(chǎn)品把元數(shù)據(jù)以表的形式存儲，有時稱作系統(tǒng)表。這些系統(tǒng)表存儲了數(shù)據(jù)庫中表的情況，指出每一個表中有多少列，那一列是主關(guān)鍵字，每一列的數(shù)據(jù)類型的描述，它也存儲索引、關(guān)鍵字、規(guī)則和數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的其他部分。
在表中存儲元數(shù)據(jù)不僅對DBMS是有效的，對用戶也是方便的，因為他們可以使用與查詢用戶數(shù)據(jù)同樣的查詢工具來查詢元數(shù)據(jù)。本文第二章所介紹的SQL語言可以同時用于元數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)。
1.1.1.3 索引
第三種類型的數(shù)據(jù)改進了數(shù)據(jù)庫的性能和可訪問性，這種數(shù)據(jù)經(jīng)常稱作開銷數(shù)據(jù)，盡管有時也采用其他類型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如鏈表，但它主要還是索引。索引可以用來排序和快速訪問數(shù)據(jù)。下面以本人的圖書管理信息系統(tǒng)中的book表為例來說明。
假定數(shù)據(jù)在磁盤上是按’圖書編號’的遞增順序排列的，用戶想打印一個按’圖書名稱’排序的圖書數(shù)據(jù)報表。為此，所有的數(shù)據(jù)都需要從源表中提取出來并排序，除非表很小，否則這是一個很費時的過程。或者，可以在‘圖書名稱’字段上創(chuàng)建一個索引，該索引的條目按照‘圖書名稱’排序，這樣，該索引的條目可以讀出來，并用來按順序訪問book數(shù)據(jù)。
索引用于快速訪問數(shù)據(jù)。例如，一個用戶只想訪問book表中‘圖書類別’值為‘01’的那些學(xué)生。如果沒有索引，則必須搜索整個源表；但有了索引之后，可以找到索引條目，并使用它來挑選所有合適的行。
索引對排序和查找是有幫助的，但要付出代價。book表中的行每次改變時，索引也必須改變，這意味著索引并非隨意的，應(yīng)該在真正需要時保存。
1.1.1.4 應(yīng)用元數(shù)據(jù)
存儲在數(shù)據(jù)庫中的第四種數(shù)據(jù)是應(yīng)用元數(shù)據(jù)，它用來存儲用戶窗體、報表、查詢和其他形式的查詢組件。并非所有的DBMS都支持應(yīng)用組件，支持組件的DBMS也不一定把全部組件的結(jié)構(gòu)作為應(yīng)用元數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中。然而，大多數(shù)現(xiàn)代的DBMS產(chǎn)品存儲這種數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)庫的一部分。一般來說，數(shù)據(jù)庫開發(fā)人員和用戶都不直接訪問應(yīng)用元數(shù)據(jù)，想反，他們通過DBMS中的工具來處理這些數(shù)據(jù)。
MS SQL Server2000中就支持窗體、存儲過程等應(yīng)用元數(shù)據(jù)。
1.1.2 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)
數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）是指數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中管理數(shù)據(jù)的軟件系統(tǒng)。DBMS是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心組成部分。對數(shù)據(jù)庫的一切操作，包括定義、更新及各種控制,都是通過DBMS進行的。DBMS總是基于某種數(shù)據(jù)模型，可以把DBMS看成是某種數(shù)據(jù)模型在計算機系統(tǒng)上的具體實現(xiàn)。根據(jù)數(shù)據(jù)模型的不同，DBMS可以分成層次型、網(wǎng)狀型、關(guān)系型、面向?qū)ο笮偷�。MS SQL Server2000就是一種關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。
關(guān)系模型。關(guān)系模型主要是用二維表格結(jié)構(gòu)表達實體集，用外鍵表示實體間聯(lián)系。關(guān)系模型是由若干個關(guān)系模式組成的集合。關(guān)系模式相當于前面提到的記錄類型，它的實例稱為關(guān)系，每個關(guān)系實際上是一張二維表格。
關(guān)系模型和層次、網(wǎng)狀模型的最大判別是用關(guān)鍵碼而不是用指針導(dǎo)航數(shù)據(jù)，表格簡單用戶易懂，編程時并不涉及存儲結(jié)構(gòu)，訪問技術(shù)等細節(jié)。關(guān)系模型是數(shù)學(xué)化模型。SQL語言是關(guān)系數(shù)據(jù)庫的標準化語言，已得到了廣泛的應(yīng)用。
如圖1.1所示，DBMS的特點和功能可以分為三個子系統(tǒng)：設(shè)計工具子系統(tǒng)、運行子系統(tǒng)和DBMS引擎。
設(shè)計子系統(tǒng)有一個方便數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用創(chuàng)建的工具集。它典型地包含產(chǎn)生表、窗體、查詢和報表的工具。DBMS產(chǎn)品還提供編程語言和對編程語言的接口。
運行子系統(tǒng)處理用設(shè)計子系統(tǒng)開發(fā)的應(yīng)用組件。它所包含的運行處理器用來處理窗體和數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)交互，以及回答查詢和打印報表等。
DBMS引擎從其他兩個組件接受請求，并把它們翻譯成對操作系統(tǒng)的命令，以便讀寫物理介質(zhì)上的數(shù)據(jù)。DBMS引擎還涉及事務(wù)管
理、鎖、備份和恢復(fù)。
1.1.3 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫
1.1.3.1 數(shù)據(jù)庫模式
數(shù)據(jù)庫模式定義了數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)、表、關(guān)系、域和業(yè)務(wù)規(guī)則。數(shù)據(jù)庫模式是一種設(shè)計，數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用正是建立在此基礎(chǔ)上的。
域是一列可能擁有的值的集合。必須為每一個表的每一列確定域。除了數(shù)據(jù)的物理格式外，還需要確定是否有些域?qū)Ρ韥碚f是唯一的。
數(shù)據(jù)庫模式的最后一個要素是業(yè)務(wù)規(guī)則，它是對需要反映在數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序中的業(yè)務(wù)活動的約束。業(yè)務(wù)規(guī)則是模式的一個重要部分，因為他們指定了無論什么數(shù)據(jù)變化到達DBMS引擎，允許的數(shù)據(jù)值必須滿足的約束。不管無效的數(shù)據(jù)變化請求是來自窗體的用戶、查詢/修改請求還是應(yīng)用程序，DBMS都應(yīng)該拒絕。
遺憾的是，不同的DBMS產(chǎn)品用不同的方法實施業(yè)務(wù)規(guī)則。在某些情況下，DBMS產(chǎn)品不具備實施必要業(yè)務(wù)規(guī)則的能力，必須以代碼形式把它們編入應(yīng)用程序。
1.1.3.2 創(chuàng)建表
1.1.3.3 定義聯(lián)系
1.1.4 應(yīng)用組件
數(shù)據(jù)庫應(yīng)用包括窗體、查詢、報表、菜單和應(yīng)用程序。
§1.2 圖書管理系統(tǒng)
當今時代是飛速發(fā)展的信息時代。在各行各業(yè)中離不開信息處理，這正是計算機被廣泛應(yīng)用于信息管理系統(tǒng)的環(huán)境。計算機的最大好處在于利用它能夠進行信息管理。使用計算機進行信息控制，不僅提高了工作效率，而且大大的提高了其安全性。
尤其對于復(fù)雜的信息管理，計算機能夠充分發(fā)揮它的優(yōu)越性。計算機進行信息管理與信息管理系統(tǒng)的開發(fā)密切相關(guān)，系統(tǒng)的開發(fā)是系統(tǒng)管理的前提。本系統(tǒng)就是為了管理好圖書館信息而設(shè)計的。
圖書館作為一種信息資源的集散地，圖書和用戶借閱資料繁多，包含很多的信息數(shù)據(jù)的管理，現(xiàn)今，有很多的圖書館都是初步開始使用，甚至尚未使用計算機進行信息管理。根據(jù)調(diào)查得知，他們以前對信息管理的主要方式是基于文本、表格等紙介質(zhì)的手工處理，對于圖書借閱情況（如借書天數(shù)、超過限定借書時間的天數(shù)）的統(tǒng)計和核實等往往采用對借書卡的人工檢查進行，對借閱者的借閱權(quán)限、以及借閱天數(shù)等用人工計算、手抄進行。數(shù)據(jù)信息處理工作量大，容易出錯；由于數(shù)據(jù)繁多，容易丟失，且不易查找。總的來說，缺乏系統(tǒng)，規(guī)范的信息管理手段。盡管有的圖書館有計算機，但是尚未用于信息管理，沒有發(fā)揮它的效力，資源閑置比較突出，這就是管理信息系統(tǒng)的開發(fā)的基本環(huán)境。
數(shù)據(jù)處理手工操作，工作量大，出錯率高，出錯后不易更改。圖書館采取手工方式對圖書借閱情況進行人工管理，由于信息比較多，圖書借閱信息的管理工作混亂而又復(fù)雜；一般借閱情況是記錄在借書證上，圖書的數(shù)目和內(nèi)容記錄在文件中，圖書館的工作人員和管理員也只是當時對它比較清楚，時間一長，如再要進行查詢，就得在眾多的資料中翻閱、查找了，造成查詢費時、費力。如要對很長時間以前的圖書進行更改就更加困難了。
基于這此問題，我認為有必要建立一個圖書管理系統(tǒng)，使圖書管理工作規(guī)范化，系統(tǒng)化，程序化，避免圖書管理的隨意性，提高信息處理的速度和準確性，能夠及時、準確、有效的查詢和修改圖書情況。
§1.1 系統(tǒng)所做工作
1) 了解應(yīng)用開發(fā)工具的現(xiàn)狀
2) DelPHi6.0編程基礎(chǔ)
3) MS SQL Server基礎(chǔ)
4) 設(shè)計數(shù)據(jù)庫；設(shè)計界面
5) 開發(fā)數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)的一些功能有
l 數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)說明的醒目顯示；
l 多條件的查詢、多條記錄的檢索、模糊查詢；
l 數(shù)據(jù)文件某種存儲格式導(dǎo)入數(shù)據(jù)窗體，經(jīng)過數(shù)據(jù)完整性校驗存入數(shù)據(jù)庫；
l 數(shù)據(jù)庫安全性的設(shè)計；
l 數(shù)據(jù)庫的設(shè)計、數(shù)據(jù)接口、界面的設(shè)計。
§1.3 本文所作工作
緒論部分對數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、開發(fā)進行了簡要介紹，分析了圖書管理信息系統(tǒng)設(shè)計的特點和任務(wù)。
第二章介紹了數(shù)據(jù)庫的設(shè)計和范式分析，并系統(tǒng)介紹了SQL語言，為設(shè)計和理解應(yīng)用程序做了鋪墊。
第三章對系統(tǒng)介紹了Delphi 6.0的數(shù)據(jù)庫編程技術(shù)、SQL語言在Delphi 6.0中的應(yīng)用、MS SQL Server基礎(chǔ)。
第四章分析了圖書管理系統(tǒng)的應(yīng)用需求，設(shè)計了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，并根據(jù)需求對系統(tǒng)功能進行了劃分和細化。
第五章根據(jù)第四章的設(shè)計結(jié)果利用MSSQL Server2000和Delphi 6.0進行了具體的應(yīng)用程序設(shè)計。
總結(jié)部分介紹了設(shè)計體會和編程體會，并指出了系統(tǒng)設(shè)計中的不足和改進的方向。
第二章 數(shù)據(jù)庫理論基礎(chǔ)
一個成功的信息管理系統(tǒng)，是建立在許多條件之上的，而數(shù)據(jù)庫是其中一個非常重要的條件和關(guān)鍵技術(shù)。
信息管理系統(tǒng)所涉及的數(shù)據(jù)庫設(shè)計分五個步驟：數(shù)據(jù)庫需求分析、概念設(shè)計、邏輯設(shè)計、物理設(shè)計與加載測試。
（1） 數(shù)據(jù)庫需求分析的任務(wù)是將業(yè)務(wù)管理單證流化為數(shù)據(jù)流，劃分主題之間的邊界，繪制出DFD圖，并完成相應(yīng)的數(shù)據(jù)字典。
（2） 概念設(shè)計的任務(wù)是從DFD出發(fā)，繪制出本主題的實體－關(guān)系圖，并列出各個實體與關(guān)系的綱要表。
（3） 邏輯設(shè)計的任務(wù)是從E-R圖與對應(yīng)的綱要表出發(fā)，確定各個實體及關(guān)系的表名屬性。
（4） 物理設(shè)計的任務(wù)是確定所有屬性的類型、寬度與取值范圍，設(shè)計出基本表的主鍵，將所有的表名與字段名英文化（現(xiàn)在很多軟件能支持中文字段，如MS SQL Server，我就是用的中文字段名），實現(xiàn)物理建庫，完成數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計字典。
（5） 加載測試工作貫穿于程序測試工作的全過程，整個錄入、修改、查詢、處理工作均可視為對數(shù)據(jù)庫的加載測試工作。
要設(shè)計出一個好的信息管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，除滿足系統(tǒng)所要求的功能外，還必須遵守下列原則：
² 基本表的個數(shù)越少越好。
² 主鍵的個數(shù)越少越好。鍵是表間連接的工具，主鍵越少，表間的連接就越簡單。
² 字段的個數(shù)越少越好。
² 所有基本表的設(shè)計均應(yīng)盡量符合第三范式。
數(shù)據(jù)庫的設(shè)計中，如何處理多對多的關(guān)系和如何設(shè)計主鍵，是兩個有著較大難度、需要重點考慮的問題。下面我們著重從SQL應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫設(shè)計范式和查詢優(yōu)化等方面來分析本課題的系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)和實現(xiàn)難點并加以解決。
§2.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計及范式分析
信息系統(tǒng)的主要任務(wù)是通過大量的數(shù)據(jù)獲得管理所需要的信息，這就必須存儲和管理大量的數(shù)據(jù)。因此建立一個良好的數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫，使整個系統(tǒng)都可以迅速、方便、準確地調(diào)用和管理所需的數(shù)據(jù)，是衡量信息系統(tǒng)開發(fā)工作好壞的主要指標之一。
2.1.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計
數(shù)據(jù)庫設(shè)計主要是進行數(shù)據(jù)庫的邏輯設(shè)計，即將數(shù)據(jù)按一定
的分類、分組系統(tǒng)和邏輯層次組織起來，是面向用戶的。數(shù)據(jù)庫設(shè)計時需要綜合企業(yè)各個部門的存檔數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)需求，分析各個數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，按照DBMS提供的功能和描述工具，設(shè)計出規(guī)模適當、正確反映數(shù)據(jù)關(guān)系、數(shù)據(jù)冗余少、存取效率高、能滿足多種查詢要求的數(shù)據(jù)模型。
數(shù)據(jù)庫設(shè)計的步驟是：
（1） 數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)定義：目前的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）有的是支持聯(lián)機事務(wù)處理CLTP（負責對事務(wù)數(shù)據(jù)進行采集、處理、存儲）的操作型DBMS，有的可支持數(shù)據(jù)倉庫、有聯(lián)機分析處理CLAP（指為支持決策的制定對數(shù)據(jù)的一種加工操作）功能的大型DBMS，有的數(shù)據(jù)庫是關(guān)系型的、有的可支持面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫。針對選擇的DBMS，進行數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)定義。
（2） 數(shù)據(jù)表定義：數(shù)據(jù)表定義指定義數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)表的結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)表的邏輯結(jié)構(gòu)包括：屬性名稱、類型、表示形式、缺省值、校驗規(guī)則、是否關(guān)鍵字、可否為空等。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫要盡量按關(guān)系規(guī)范化要求進行數(shù)據(jù)庫設(shè)計，但為使效率高，規(guī)范化程度應(yīng)根據(jù)應(yīng)用環(huán)境和條件來決定。數(shù)據(jù)表設(shè)計不僅要滿足數(shù)據(jù)存儲的要求，還要增加一些如反映有關(guān)信息、操作責任、中間數(shù)據(jù)的字段或臨時數(shù)據(jù)表。
（3） 存儲設(shè)備和存儲空間組織：確定數(shù)據(jù)的存放地點、存儲路徑、存儲設(shè)備等，備份方案，對多版本如何保證一致性和數(shù)據(jù)的完整性。
（4） 數(shù)據(jù)使用權(quán)限設(shè)置：針對用戶的不同使用要求，確定數(shù)據(jù)的用戶使用權(quán)限，確保數(shù)據(jù)安全。
（5） 數(shù)據(jù)字典設(shè)計：用數(shù)據(jù)字典描述數(shù)據(jù)庫的設(shè)計，便于維護和修改。
為了更好地組織數(shù)據(jù)和設(shè)計出實際應(yīng)用數(shù)據(jù)庫，應(yīng)該注意如下問題：
規(guī)范化地重組數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：對數(shù)據(jù)進行規(guī)范化表達，這在后面將會具體討論。
關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立：在進行了數(shù)據(jù)基本結(jié)構(gòu)的規(guī)范化重組后，還必須建立整體數(shù)據(jù)的關(guān)系結(jié)構(gòu)。這一步設(shè)計完成后數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計工作基本完成，只待系統(tǒng)實現(xiàn)時將數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)字典的內(nèi)容代入到所設(shè)計的數(shù)據(jù)整體關(guān)系結(jié)構(gòu)中，一個規(guī)范化數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)就建立起來了。
建立關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)涉及三方面內(nèi)容：確定關(guān)聯(lián)的關(guān)鍵指標項并建立關(guān)聯(lián)表；確定單一的父系記錄結(jié)構(gòu)；建立整個數(shù)據(jù)庫的關(guān)系結(jié)構(gòu)。
（1）鏈接關(guān)系的確定
在進行了上述數(shù)據(jù)規(guī)范化重組后，已經(jīng)可以確保每一個基本數(shù)據(jù)表(我們簡稱為表)是規(guī)范的，但是這些單獨的表并不能完整地反映事物，通常需要通過指標體系整體指標數(shù)據(jù)才能完整全面地反映問題。也就是說在這些基本表的各宇段中，所存儲的是同一事物不同側(cè)面的屬性。那么計算機系統(tǒng)如何能知道哪些表中的哪些記錄應(yīng)與其它表中的哪些記錄相對應(yīng)，它們表示的是同一個事物呢?這就需要在設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時將這種各表之間的數(shù)據(jù)記錄關(guān)系確定下來。這種表與表之間的數(shù)據(jù)關(guān)系一般都是通過主或輔關(guān)鍵詞之間的連接來實現(xiàn)的。因為在每個表中只有主關(guān)鍵詞才能唯一地標識表中的這一個記錄值(因為根據(jù)第三范式的要求，表中其它數(shù)據(jù)字段函數(shù)都依賴于主關(guān)鍵詞)，所以將表通過關(guān)鍵詞連接就能夠唯一地標識出某一事物不同屬性在不同表中的存放位置。
（2）確定單一的父子關(guān)系結(jié)構(gòu)
所謂確定單一的父系關(guān)系結(jié)構(gòu)就是要在所建立的各種表中消除多對多（以下用M:N來表示）的現(xiàn)象，即設(shè)法使得所有表中記錄之間的關(guān)系呈樹狀結(jié)構(gòu)(只能由一個主干發(fā)出若干條分支，而不能有若干條主干交錯發(fā)出若干條分支狀況)。所謂的“父系”就是指表的上一級關(guān)系表。消除多對多關(guān)系可以借助于E-R圖的方法來解決，也可以在系統(tǒng)分析時予以注意，避免這種情況的發(fā)生。
消除這種M:N情況的辦法也很簡單，只需在二表之間增加一個表，則原來M:N的關(guān)系就改成了M:1，1:N的關(guān)系了。
確定數(shù)據(jù)資源的安全保密屬性：
一般DBMS都提供給我們自己定義數(shù)據(jù)安全保密性的功能。系統(tǒng)所提供的安全保密功能一般有8個等級(0-7級)，4種不同方式(只讀、只寫、刪除、修改)，而且允許用戶利用這8個等級的4種方式對每一個表自由地進行定義。
定義安全保密性的方法一般有如下幾種：
a．原則上所有文件都定義為4級，個別優(yōu)先級特別高的辦公室(終端或微機的入網(wǎng)賬號)可定義高于4級的級別，反之則定義為低于4的級別。
b．統(tǒng)計文件(表)和數(shù)據(jù)錄入文件一般只對本工作站定義為只寫方式，對其它工作站則定義為只讀方式。
c．財務(wù)等保密文件一般只對中工作站(如財務(wù)科等)定義為可寫、可改、可刪除方式，對其它工作站則定義為只讀方式，而且不是每個人都能讀，只有級別相同和高級別者才能讀。
2.1.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計范式分析
建立起一個良好的數(shù)據(jù)指標體系，是建立數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫的最重要的一環(huán)。一個良好的數(shù)據(jù)指標體系是建立DB的必要條件，但不是充分條件。我們完全可以認為所建指標體系中的一個指標類就是關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的一個基本表，而這個指標類下面的一個個具體指標就是這個基本表中的一個字段。但如果直接按照這種方式建庫顯然還不能算最佳。對于指標體系中數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)在建庫前還必須進行規(guī)范化的重新組織。
a. 數(shù)據(jù)組織的規(guī)范化形式
在數(shù)據(jù)的規(guī)范化表達中，一般將一組相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)稱為一個關(guān)系(relation)，而在這個關(guān)系下的每個數(shù)據(jù)指標項則被稱為數(shù)據(jù)元素(data element)，這種關(guān)系落實到具體數(shù)據(jù)庫上就是基本表，而數(shù)據(jù)元素就是基本表中的一個字段(field)。規(guī)范化表達還規(guī)定在每一個基本表中必須定義一個數(shù)據(jù)元素為關(guān)鍵字(key)，它可以唯一地標識出該表中其它相關(guān)的數(shù)據(jù)元素。在規(guī)范化理論中表是二維的，它有如下四個性質(zhì)：
l 在表中的任意一列上，數(shù)據(jù)項應(yīng)屬于同一個屬性(如圖中每一列都存放著不同合同記錄的同一屬性數(shù)據(jù))。
l 表中所有行都是不相同的，不允許有重復(fù)組項出現(xiàn)(如圖中每一行都是一個不同的合同記錄)。
l 在表中，行的順序無關(guān)緊要(如圖中每行存的都是合同記錄，至于先放哪一個合同都沒關(guān)系)。
l 在表中，列的順序無關(guān)緊要，但不能重復(fù)(如圖中合同號和合同名誰先誰后都沒關(guān)系，但二者不可重復(fù)或同名)。
在對表的形式進行了規(guī)范化定義后，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)還有五種規(guī)范化定義，定名為規(guī)范化模式，稱為范式。在這五種范式中，一般只用前三種，對于常用系統(tǒng)就足夠了。而且這五種范式是“向上兼容”的，即滿足第五范式的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)自動滿足一、二、三、四范式，滿足第四范式的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)自動滿足第一、二、三范式，……，依此類推。
第一范式(first normal form，簡稱1st NF)就是指在同一表中沒有重復(fù)項出現(xiàn)，如果有則應(yīng)將重復(fù)項去掉。這個去掉重復(fù)項的過程就稱之為規(guī)范化處理。在本文所討論的開發(fā)方法里，1st NF實際上是沒有什么意義的。因為我們按規(guī)范化建立的指標體系和表的過程都自動保證了所有表都滿足1st NF。
第二范式(second normal form，簡稱 2nd NF)是指每個表必須有一個(而且僅一個)數(shù)據(jù)元素為主關(guān)鍵字(primary key)，其它數(shù)據(jù)元素與主關(guān)鍵字一一對應(yīng)。例如，在圖l9.7中
如果我們將合同號定義為主關(guān)鍵字(其它數(shù)據(jù)元素中的記錄數(shù)據(jù)都有可能重名，故不能作為主關(guān)鍵字)，故只要知道了一個合同記錄的合同號，就可以唯一地在同一行中找到該合同的任何一項具體信息。通常我們稱這種關(guān)系為函數(shù)依賴(functional depEndence)關(guān)系。即表中其它數(shù)據(jù)元素都依賴于主關(guān)鍵字，或稱該數(shù)據(jù)元素唯一地被主關(guān)鍵字所標識。
第三范式(third normal form，簡稱 3rd NF)就是指表中的所有數(shù)據(jù)元素不但要能夠唯一地被主關(guān)鍵字所標識，而且它們之間還必須相互獨立，不存在其它的函數(shù)關(guān)系。也就是說對于一個滿足了 2nd NF的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來說，表中有可能存在某些數(shù)據(jù)元素依賴于其它非關(guān)鍵宇數(shù)據(jù)元素的現(xiàn)象，必須加以消除。
為防止數(shù)據(jù)庫出現(xiàn)更新異常、插入異常、刪除異常、數(shù)據(jù)冗余太大等現(xiàn)象，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫要盡量按關(guān)系規(guī)范化要求進行數(shù)據(jù)庫設(shè)計。
§2.2 SQL語言介紹
2.2.1 SQL基礎(chǔ)
SQL(Structured Query Language，結(jié)構(gòu)查詢語言)是一個功能強大的數(shù)據(jù)庫語言。SQL通常使用于數(shù)據(jù)庫的通訊。ANSI（美國國家標準學(xué)會）聲稱，SQL是關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的標準語言。SQL語句通常用于完成一些數(shù)據(jù)庫的操作任務(wù)，比如在數(shù)據(jù)庫中更新數(shù)據(jù)，或者從數(shù)據(jù)庫中檢索數(shù)據(jù)。使用SQL的常見關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)有：Oracle、 Sybase、 Microsoft SQL Server、 Access、 Ingres等等。雖然絕大多數(shù)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)使用SQL，但是它們同樣有它們自立另外的專有擴展功能用于它們的系統(tǒng)。但是，標準的SQL命令，比如"Select"、 "Insert"、 "Update"、 "Delete"、 "Create"和 "Drop"常常被用于完成絕大多數(shù)數(shù)據(jù)庫的操作。MS SQL Server 就是用的Transact- SQL。
SQL語言有著非常突出的優(yōu)點，主要是：
n 非過程化語言
n 統(tǒng)一的語言
n 是所有關(guān)系數(shù)據(jù)庫的公共語言
非過程化語言：SQL是一個非過程化的語言，因為它一次處理一個記錄，對數(shù)據(jù)提供自動導(dǎo)航。SQL允許用戶在高層的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上工作，而不對單個記錄進行操作，可操作記錄集，所有SQL 語句接受集合作為輸入，返回集合作為輸出。SQL的集合特性允許一條SQL語句的結(jié)果作為另一條SQL語句的輸入。
SQL不要求用戶指定對數(shù)據(jù)的存放方法， 這種特性使用戶更易集中精力于要得到的結(jié)果；所有SQL語句使用查詢優(yōu)化器，它是RDBMS的一部分，由它決定對指定數(shù)據(jù)存取的最快速度的手段，查詢優(yōu)化器知道存在什么索引，在哪兒使用索引合適，而用戶則從不需要知道表是否有索引、有什么類型的索引。
統(tǒng)一的語言：SQL可用于所有用戶的DB活動模型，包括系統(tǒng)管理員、數(shù)據(jù)庫管理員、 應(yīng)用程序員、決策支持系統(tǒng)人員及許多其它類型的終端用戶。
SQL為許多任務(wù)提供了命令，其中包括：
n 查詢數(shù)據(jù)
n 在表中插入、修改和刪除記錄
n 建立、修改和刪除數(shù)據(jù)對象
n 控制對數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)對象的存取
n 保證數(shù)據(jù)庫一致性和完整性
以前的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)為上述各類操作提供單獨的語言，而SQL 將全部任務(wù)統(tǒng)一在一種語言中。
所有關(guān)系數(shù)據(jù)庫的公共語言：由于所有主要的關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)都支持SQL語言，用戶可將使用SQL的技能從一個RDBMS(關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng))轉(zhuǎn)到另一個，所有用SQL編寫的程序都是可以移植的。
2.2.2 SQL語句
SQL功能強大，是一種完備的數(shù)據(jù)處理語言，不僅用于數(shù)據(jù)庫查詢，而且用于數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)修改和更新，概括起來，它可以分成以下幾組：
DML（Data Manipulation Language，數(shù)據(jù)操作語言）：用于檢索或者修改數(shù)據(jù)；
DDL（Data Definition Language，數(shù)據(jù)定義語言）： 用于定義數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)，比如 創(chuàng)建、修改或者刪除數(shù)據(jù)庫對象；
DCL（Data Control Language，數(shù)據(jù)控制語言）：用于定義數(shù)據(jù)庫用戶的權(quán)限。
DML組可以細分為以下的幾個語句：
SELECT：用于檢索數(shù)據(jù)；
INSERT：用于增加數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫；
UPDATE：用于從數(shù)據(jù)庫中修改現(xiàn)存的數(shù)據(jù)；
DELETE：用于從數(shù)據(jù)庫中刪除數(shù)據(jù)。
DDL語句可以用于創(chuàng)建用戶和重建數(shù)據(jù)庫對象。下面是DDL命令：
CREATE TABLE，ALTER TABLE，DROP TABLE，CREATE INDEX，DROP INDEX
下面是一個簡單SQL語句的例子：
我們使用SQL語句來從Book中檢索‘借書證號’為‘000001’的借閱者姓名：
SELECT 姓名 FROM Book WHERE 借書證號 = ‘000001’
2.2.2.1 DDL與DML
數(shù)據(jù)定義語言DDL：它是用來創(chuàng)建和修改數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的一種語句，包括 Create、Alter和Drop 語句。
數(shù)據(jù)操作語言DML：包括數(shù)據(jù)查詢與數(shù)據(jù)更新。數(shù)據(jù)查詢主要是由Select語句完成，這一點不再贅述。而數(shù)據(jù)更新所造成的風險大大超過數(shù)據(jù)查詢。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)必須在更改期內(nèi)保護所存儲的數(shù)據(jù)的一致性，確保有效的數(shù)據(jù)進入數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫必須保持一致性，DBMS還必須協(xié)調(diào)多用戶的并行更新，以確保用戶和它們的更改不至于影響其它用戶的作業(yè)。
用于修改數(shù)據(jù)庫內(nèi)容的 SQL 語句主要有以下三個：
(1) Insert，向一個表中加入新的數(shù)據(jù)行
(2) Delete，從一個表中刪除數(shù)據(jù)行
(3) Update，更改數(shù)據(jù)庫中已經(jīng)存在的數(shù)據(jù)
Insert標準語法：
INSERT INTO table_name (col1, col2...) VALUES(value1, value2...)
下例要將借書證號為‘000001’作為一個新的借書情況加入借書情況表OWNER中
Insert Into
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