第一章  绪  论

　　§1.1  数据库应用系统开发简介

　　在数据库应用系统开发之前，对开发数据库的基本概念应当了解，对数据库的结构、开发数据库应用程序的步骤、开发体系及方法都应当有相当清晰的了解和认识。

　　数据库应用系统开发的目标是建立一个满足用户长期需求的产品。开发的主要过程为：理解用户的需求，然后，把它们转变为有效的数据库设计。把设计转变为实际的数据库，并且这些数据库带有功能完备、高效能的应用。

　　数据库技术在计算机软件邻域研究中一直是非常重要的主题，产生于60年代，30多年来数据库技术得到了迅速发展，并已形成较为完整的理论体系和一大批实用系统。并且，近年来，随着World Wide Web（WWW）的猛增及Internet技术的迅速发展，使得数据库技术之时成为更热门技术之一。

　　1.1.1  数据库

　　如图1.1显示了数据库系统的主要组件。数据库由DBMS（数据库管理系统）处理，DBMS则由开发人员和用户通过应用程序直接或间接地使用。它主要包括四个要素：用户数据、元数据、索引和应用元数据。

　　1.1.1.1 用户数据

　　目前，大多数主流数据库管理系统把用户数据表示为关系。现在把关系看作数据表。表的列包含域或属性，表的行包含对应业务环境中的实体的记录。并非所有的关系都同样符合要求，有些关系比其它关系更结构化一些。第二章描述了一个用以产生良好结构关系的过程，称作规范化。

　　为了对比结构差的关系和结构好的关系之间的差别，以本文所设计的图书管理系统中的图书和图书借阅者关系为例来说明，假若设计关系R1（借书证号，姓名，性别，身份编号，身份证，联系电话，图书编号，图书名称，图书类别，作者，出版社，出版日期，备注，价格，数量）；这个关系的问题出在它有关于两个不同主题的数据，就是图书借阅者和图书。用这种方式构成的关系在进行修改时，会出现问题。因为一个图书借阅者可能借阅多本书，如果某个图书借阅者的某个字段（如联系电话）出现变更，它所借阅的图书记录（可能多个）也就必须变化，这是不好的。因此数据用两个关系表示更好。现在如果某图书借阅者改变了它的联系电话，只有关系（表）user的对应行需要改变。当然，要想产生一个，显示图书名称及其借阅者联系电话的报表，就需要将这两个表的行结合起来。结果表明，将关系分别存储，在生成报表的时候将它们结合起来，比把它们存储在一个合成的表中更好。

　　user（借书证号，姓名，性别，身份编号，身份证，联系电话，）

　　book（图书编号，图书名称，图书类别，作者，出版社，出版日期，备注，价格，数量）

　　1.1.1.2  元数据

　　数据库是自描述的，这就意味着它自身包含了它的结构的描述，这种结构的描述称作元数据。因为DBMS产品是用来存储和操纵表的，所以大多数产品把元数据以表的形式存储，有时称作系统表。这些系统表存储了数据库中表的情况，指出每一个表中有多少列，那一列是主关键字，每一列的数据类型的描述，它也存储索引、关键字、规则和数据库结构的其他部分。

　　在表中存储元数据不仅对DBMS是有效的，对用户也是方便的，因为他们可以使用与查询用户数据同样的查询工具来查询元数据。本文第二章所介绍的SQL语言可以同时用于元数据和用户数据。

　　1.1.1.3  索引

　　第三种类型的数据改进了数据库的性能和可访问性，这种数据经常称作开销数据，尽管有时也采用其他类型的数据结构，如链表，但它主要还是索引。索引可以用来排序和快速访问数据。下面以本人的图书管理信息系统中的book表为例来说明。

　　假定数据在磁盘上是按'图书编号'的递增顺序排列的，用户想打印一个按'图书名称'排序的图书数据报表。为此，所有的数据都需要从源表中提取出来并排序，除非表很小，否则这是一个很费时的过程。或者，可以在'图书名称'字段上创建一个索引，该索引的条目按照'图书名称'排序，这样，该索引的条目可以读出来，并用来按顺序访问book数据。

　　索引用于快速访问数据。例如，一个用户只想访问book表中'图书类别'值为'01'的那些学生。如果没有索引，则必须搜索整个源表；但有了索引之后，可以找到索引条目，并使用它来挑选所有合适的行。

　　索引对排序和查找是有帮助的，但要付出代价。book表中的行每次改变时，索引也必须改变，这意味着索引并非随意的，应该在真正需要时保存。

　　1.1.1.4  应用元数据

　　存储在数据库中的第四种数据是应用元数据，它用来存储用户窗体、报表、查询和其他形式的查询组件。并非所有的DBMS都支持应用组件，支持组件的DBMS也不一定把全部组件的结构作为应用元数据存储在数据库中。然而，大多数现代的DBMS产品存储这种数据作为数据库的一部分。一般来说，数据库开发人员和用户都不直接访问应用元数据，想反，他们通过DBMS中的工具来处理这些数据。

　　MS SQL Server2000中就支持窗体、存储过程等应用元数据。

　　1.1.2  数据库管理系统

　　数据库管理系统（DBMS）是指数据库系统中管理数据的软件系统。DBMS是数据库系统的核心组成部分。对数据库的一切操作，包括定义、更新及各种控制，都是通过DBMS进行的。DBMS总是基于某种数据模型，可以把DBMS看成是某种数据模型在计算机系统上的具体实现。根据数据模型的不同，DBMS可以分成层次型、网状型、关系型、面向对象型等。MS SQL Server2000就是一种关系型数据库管理系统。

　　关系模型。关系模型主要是用二维表格结构表达实体集，用外键表示实体间联系。关系模型是由若干个关系模式组成的集合。关系模式相当于前面提到的记录类型，它的实例称为关系，每个关系实际上是一张二维表格。

　　关系模型和层次、网状模型的更大判别是用关键码而不是用指针导航数据，表格简单用户易懂，编程时并不涉及存储结构，访问技术等细节。关系模型是数学化模型。SQL语言是关系数据库的标准化语言，已得到了广泛的应用。

　　如图1.1所示，DBMS的特点和功能可以分为三个子系统：设计工具子系统、运行子系统和DBMS引擎。

　　设计子系统有一个方便数据库及其应用创建的工具集。它典型地包含产生表、窗体、查询和报表的工具。DBMS产品还提供编程语言和对编程语言的接口。

　　运行子系统处理用设计子系统开发的应用组件。它所包含的运行处理器用来处理窗体和数据库的数据交互，以及回答查询和打印报表等。

　　DBMS引擎从其他两个组件接受请求，并把它们翻译成对操作系统的命令，以便读写物理介质上的数据。DBMS引擎还涉及事务管理、锁、备份和恢复。

　　1.1.3  创建数据库

　　1.1.3.1  数据库模式

　　数据库模式定义了数据库的结构、表、关系、域和业务规则。数据库模式是一种设计，数据库和应用正是建立在此基础上的。

　　域是一列可能拥有的值的集合。必须为每一个表的每一列确定域。除了数据的物理格式外，还需要确定是否有些域对表来说是唯一的。

　　数据库模式的更后一个要素是业务规则，它是对需要反映在数据库和数据库应用程序中的业务活动的约束。业务规则是模式的一个重要部分，因为他们指定了无论什么数据变化到达DBMS引擎，允许的数据值必须满足的约束。不管无效的数据变化请求是来自窗体的用户、查询/修改请求还是应用程序，DBMS都应该拒绝。

　　遗憾的是，不同的DBMS产品用不同的方法实施业务规则。在某些情况下，DBMS产品不具备实施必要业务规则的能力，必须以代码形式把它们编入应用程序。

　　1.1.3.2  创建表

　　1.1.3.3  定义联系

　　1.1.4  应用组件

　　数据库应用包括窗体、查询、报表、菜单和应用程序。

　　§1.2  图书管理系统

　　当今时代是飞速发展的信息时代。在各行各业中离不开信息处理，这正是计算机被广泛应用于信息管理系统的环境。计算机的更大好处在于利用它能够进行信息管理。使用计算机进行信息控制，不仅提高了工作效率，而且大大的提高了其安全性。

　　尤其对于复杂的信息管理，计算机能够充分发挥它的优越性。计算机进行信息管理与信息管理系统的开发密切相关，系统的开发是系统管理的前提。本系统就是为了管理好图书馆信息而设计的。

　　图书馆作为一种信息资源的集散地，图书和用户借阅资料繁多，包含很多的信息数据的管理，现今，有很多的图书馆都是初步开始使用，甚至尚未使用计算机进行信息管理。根据调查得知，他们以前对信息管理的主要方式是基于文本、表格等纸介质的手工处理，对于图书借阅情况（如借书天数、超过限定借书时间的天数）的统计和核实等往往采用对借书卡的人工检查进行，对借阅者的借阅权限、以及借阅天数等用人工计算、手抄进行。数据信息处理工作量大，容易出错；由于数据繁多，容易丢失，且不易查找。总的来说，缺乏系统，规范的信息管理手段。尽管有的图书馆有计算机，但是尚未用于信息管理，没有发挥它的效力，资源闲置比较突出，这就是管理信息系统的开发的基本环境。

　　数据处理手工操作，工作量大，出错率高，出错后不易更改。图书馆采取手工方式对图书借阅情况进行人工管理，由于信息比较多，图书借阅信息的管理工作混乱而又复杂；一般借阅情况是记录在借书证上，图书的数目和内容记录在文件中，图书馆的工作人员和管理员也只是当时对它比较清楚，时间一长，如再要进行查询，就得在众多的资料中翻阅、查找了，造成查询费时、费力。如要对很长时间以前的图书进行更改就更加困难了。

　　基于这此问题，我认为有必要建立一个图书管理系统，使图书管理工作规范化，系统化，程序化，避免图书管理的随意性，提高信息处理的速度和准确性，能够及时、准确、有效的查询和修改图书情况。