學籍管理系統(tǒng)實驗報告

數(shù)據(jù)庫課程設計——學籍管理系統(tǒng)安徽大學安徽大學計算機科學與技術(shù)1班陳斌E113140792023-9-6

2023-9-6目錄一、 實驗目的及要求 21. 實驗目的 22. 實驗要求 2二、 實驗環(huán)境 2三、 實驗內(nèi)容與步驟 31. 系統(tǒng)需求分析 32. 概念結(jié)構(gòu)設計 63. 邏輯結(jié)構(gòu)設計 94. 數(shù)據(jù)庫與應用系統(tǒng)的實施和維護 11四、 總結(jié) 28目的及要求實驗目的通過本次課程設計，熟練掌握一種開發(fā)語言〔如C#〕和一種數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)軟件〔如SQL

server

2023〕的使用。加深對軟件工程的理解，訓練編寫程序的良好習慣。包括：認真編寫需求分析文檔、做好系統(tǒng)功能和數(shù)據(jù)庫設計、學會自己進行程序的算法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設計。培養(yǎng)良好的程序設計風格〔模塊劃分、接口設計、程序界面、應用系統(tǒng)設計〕和習慣〔程序備份、版本更新與控制〕，提高軟件測試、調(diào)試的能力與技巧。通過本次課程設計，應該到達具有獨立完成小型應用系統(tǒng)設計的能力，具備編寫較為標準的軟件設計文檔的能力。實驗要求設計本系統(tǒng)模擬學校學籍管理內(nèi)容，包括學生入學登記、學生選課、考試成績登記、補考處理及教師教學質(zhì)量分析統(tǒng)計等，簡化的系統(tǒng)需要管理的情況如下：可隨時查詢出不同系及各系教師與各系學生情況，系、教師與學生各反映如下情況：系：系號、系名、系負責人、專業(yè)數(shù)等教師：工號、姓名、性別、職稱、工齡、出生年月、根本工資等學生：學號、姓名、性別、年齡等為簡單起見教師與學生區(qū)分系別，而課程不分系，課程需反映如下信息：課程代號、課程名、課程數(shù)、必修課、學分。學生入學時新生需錄入登記，登記后即可選課學習課程〔一學期約20學分〕。一門課只由一位教師上，一位教師可上多門課，滿30人才開課。學生選每門課有個成績，假設成績不及格那么補考后還需記錄補考成績。實驗環(huán)境本系統(tǒng)開發(fā)平臺及運行環(huán)境如下：系統(tǒng)開發(fā)平臺：MicrosoftVisualStudio2023系統(tǒng)開發(fā)語言：C#數(shù)據(jù)庫管理軟件：SQLServer2023運行平臺：Windows10教育版運行環(huán)境：Microsoft.NETFrameworkSDKv4.5實驗內(nèi)容與步驟系統(tǒng)需求分析信息要求：指用戶需要從數(shù)據(jù)庫中獲得信息的內(nèi)容與性質(zhì)。數(shù)據(jù)庫中需要存儲哪些數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)是針對學生學籍管理，主要涉及教師信息、學生選修課程信息、學校開設的課程信息、學校的院系信息、教師開設課程信息、學生選修課程成績信息等多種數(shù)據(jù)信息。用戶名和密碼信息：字段名數(shù)據(jù)類型長度主鍵否描述Usernamevarchar16是用戶名Passwordvarchar16密碼Userclasschar1用戶類別學生信息：字段名數(shù)據(jù)類型長度主鍵否描述Sidvarchar16是學號Snamevarchar16姓名Ssexchar1性別Sageint年齡Sdepvarchar16所屬系別Stelchar11SIDcardchar18身份證號教師信息：字段名數(shù)據(jù)類型長度主鍵否描述Tidvarchar16是工號Tnamevarchar16姓名Tsexchar1性別Tprotitlevarchar16職稱Tworktimeint工齡Tbirthdate出生年月Tsalfloat工資Tdepvarchar16所屬系別Ttelchar11TIDcardchar18身份證號院系信息：字段名數(shù)據(jù)類型長度主鍵否描述Didvarchar16是系號Dnamevarchar64系名Dchiefvarchar16負責人Dmajorcountint專業(yè)數(shù)Dareavarchar64地址課程信息：字段名數(shù)據(jù)類型長度主鍵否描述Cidvarchar16是課程代號Cnamevarchar32課程名Ccountint課程數(shù)Ccompulsorychar1是否必修Ccreditfloat學分Tidvarchar16授課教師學生選課信息：字段名數(shù)據(jù)類型長度主鍵否描述Sidvarchar16是學號Cidvarchar16課程代號Fscoreint正考成績Sscoreint補考成績課程選修人數(shù)：字段名數(shù)據(jù)類型長度主鍵否描述Cidvarchar16是課程代號Numbersint選修人數(shù)處理要求：用戶需要完成什么處理功能，對處理的響應時間有什么要求〔給出功能模塊圖〕。學籍管理系統(tǒng)主要滿足三類用戶的要求，這三類用戶分別是教務處的系統(tǒng)管理員、教師和學生。系統(tǒng)管理員能對學生信息、教師信息、課程信息等進行有效的管理和維護，包括增加、刪除、修改等根本的維護功能和靈活的查詢功能；教師和學生能夠?qū)€人根本信息、授課、選課所涉及的有關(guān)信息進行查詢、更新等操作。具體的需求分析如下：系統(tǒng)管理員：維護學生的個人根本信息維護教師的個人根本信息維護課程信息新生入學登記學生用戶：查詢和修改個人信息進行選課操作查詢當前所選課程信息和以前所選課程的成績信息教師用戶：查詢和修改個人信息課程結(jié)束后，教師對所教授的學生進行成績登記查詢教學安排功能模塊圖如下所示：圖SEQFigure\*ARABIC1功能模塊圖平安性與完整性要求。數(shù)據(jù)庫的平安性是指保護數(shù)據(jù)庫，防止不合法的使用所造成的數(shù)據(jù)泄露和破壞。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中保證數(shù)據(jù)平安性的主要措施是進行存取控制，即規(guī)定不同用戶對于不同數(shù)據(jù)對象所允許執(zhí)行的操作，并控制各用戶只能存取他有權(quán)〔操作權(quán)力〕存取的數(shù)據(jù)。存取控制機制分為自主存取控制〔DAC〕與強制存取控制〔MAC〕，主要包括兩局部：一是定義用戶權(quán)限，并將用戶權(quán)限登記到數(shù)據(jù)字典中；二是合法權(quán)限檢查。數(shù)據(jù)庫完整性指數(shù)據(jù)的〔邏輯而非物理〕正確性和相容性。為了防止數(shù)據(jù)庫中存在不合語義的數(shù)據(jù)，防止錯誤數(shù)據(jù)的輸入和輸出。數(shù)據(jù)庫完整性技術(shù)包括完整性約束條件與完整性檢查兩局部。完整性約束條件指為維護數(shù)據(jù)庫的完整性，DBMS提供加在數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)之上的語義約束條件，作為數(shù)據(jù)庫模式的一局部存入數(shù)據(jù)庫。完整性檢查意味檢查數(shù)據(jù)庫是否滿足完整性約束條件的機制。完整性約束條件作用的對象可以是關(guān)系、元組、列三種。其中列約束主要是列的類型、取值范圍、精度、排序等的約束條件。元組的約束是元組中各個字段間的聯(lián)系的約束。關(guān)系的約束是假設干元組間、關(guān)系集合上以及關(guān)系之間的聯(lián)系的約束。完整性約束條件涉及這三類對象，其狀態(tài)可以是靜態(tài)的，也可以是動態(tài)的。完整性約束條件一般分為實體完整性、參考完整性自定義完整性。定義實體完整性約束條件要考慮修改關(guān)系中主碼的問題；定義參考完整性約束條件要考慮外碼能否接受空值問題、在被參照關(guān)系中刪除元組的問題〔級聯(lián)刪除或受限刪除〕、在參照關(guān)系中插入元組時的問題。概念結(jié)構(gòu)設計根據(jù)分析，學籍管理系統(tǒng)包含學生、教師、院系及課程4個實體，各個實體的局部E-R圖如下所示，其中學號是學生實體的主碼，工號是教師實體的主碼，系號是院系實體的主碼，課程號是課程實體的主碼，負責人是院系實體的外碼〔參照的是教師實體的工號〕。圖SEQFigure\*ARABIC2學生實體及屬性圖SEQFigure\*ARABIC3教師實體及屬性圖SEQFigure\*ARABIC4院系實體及屬性圖SEQFigure\*ARABIC5課程實體及屬性逐一設計分ER圖，合并分ER圖，生成根本ER圖。根據(jù)需求分析的結(jié)果可以看到，在學籍管理系統(tǒng)中，一個學生可以選擇多門課程，一個教師可以教授多門課程，一門課程可以被多個學生選修，只能由一位教師教授。由此可知，學生、教師、課程三者之間通過選課進行聯(lián)系。教師和學生區(qū)分系別，因此學生與院系，教師與院系均存在聯(lián)系。由以上分析可得各個局部的E-R圖，如下所示〔忽略各個實體的屬性〕：圖SEQFigure\*ARABIC6學生與院系之間的E-R圖圖SEQFigure\*ARABIC7教師與院系之間的E-R圖圖SEQFigure\*ARABIC8學生與課程之間的E-R圖圖SEQFigure\*ARABIC9學生與教師之間的E-R圖圖SEQFigure\*ARABIC10教師與課程之間的E-R圖假設在合并中存在屬性沖突、命名沖突以及結(jié)構(gòu)沖突，給出解決方法，假設存在不必要的冗余，那么消除并給出設計方法。合并分E-R圖并不是單純地將各個分E-R圖畫在一起，而是必須消除各個分E-R圖中的不一致，以形成一個能為全系統(tǒng)中所有用戶共同理解和接受的統(tǒng)一的概念模型。各個分E-R圖之間的沖突包括3種：屬性沖突、命名沖突以及結(jié)構(gòu)沖突。經(jīng)過分析，得到學生、教師、院系和課程3者之間可以通過選課這個聯(lián)系進行關(guān)聯(lián)。因此，合并各個分E-R圖，生成根本E-R圖，如下所示：圖SEQFigure\*ARABIC11學籍管理系統(tǒng)根本E-R圖根本ER圖中要求標明主碼、外碼、聯(lián)系類型。根本E-R圖中，各實體的主碼用下劃線加粗顯示，外碼傾斜加粗表示，聯(lián)系類型說明于連接線上。邏輯結(jié)構(gòu)設計給出由ER得到的關(guān)系模型，并注明轉(zhuǎn)換過程中應用的規(guī)那么。E-R圖向關(guān)系數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換的根本規(guī)那么如下：一個實體轉(zhuǎn)換為一個關(guān)系模式，實體的屬性就是關(guān)系的屬性，實體的鍵就是關(guān)系的鍵；一個聯(lián)系轉(zhuǎn)化為一個關(guān)系模式，與該聯(lián)系相連的各個實體的鍵以及聯(lián)系的屬性為該關(guān)系的屬性，該關(guān)系的鍵分為3種情況：1:1聯(lián)系：任一相連實體的鍵都可以作為該關(guān)系的主鍵。1:n聯(lián)系：n端(多端)實體的鍵作為該關(guān)系的主鍵。m:n聯(lián)系：各端實體的鍵的組合為該關(guān)系的主鍵。其中，1:1聯(lián)系可以和聯(lián)系的任意一端實體的關(guān)系模式合并，將聯(lián)系的屬性和另一端關(guān)系模式的鍵參加該關(guān)系模式即可；1:n聯(lián)系那么需要和多端的關(guān)系模式合并，在多端關(guān)系模式中參加聯(lián)系的屬性和1端關(guān)系模式的鍵即可；m:n聯(lián)系不能與實體合并，必須轉(zhuǎn)換為單獨的關(guān)系模式。根據(jù)E-R圖向關(guān)系數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換的相關(guān)規(guī)那么，將圖11所示的E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系數(shù)據(jù)模型，得到學籍管理系統(tǒng)的關(guān)系模式如下：教師〔工號，系號，姓名，性別，職稱，工齡，出生年月，工資，，身份證〕，應用規(guī)那么2)-②1:n聯(lián)系。學生〔學號，系號，姓名，性別，年齡，，身份證〕，應用規(guī)那么2)-②1:n聯(lián)系。院系〔系號，負責人工號，系名，專業(yè)數(shù)，地址〕，應用規(guī)那么2)-①1:1聯(lián)系。課程〔課程代號，授課教師工號，課程名，課程數(shù)，是否必修，學分〕，應用規(guī)那么2)-②1:n聯(lián)系。選修〔學號，課程號，正考成績，補考成績〕，應用規(guī)那么2)-③m:n聯(lián)系。數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化。數(shù)據(jù)庫的邏輯設計的結(jié)果不是唯一的。為了進一步提高數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)的性能，還應該根據(jù)應用需要適當?shù)匦薷?、調(diào)整數(shù)據(jù)模型的結(jié)構(gòu)，這就是數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化。關(guān)系數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化通常以標準化理論為指導。確定數(shù)據(jù)依賴。分別寫出每個關(guān)系內(nèi)部屬性的以及不同關(guān)系模式屬性間的數(shù)據(jù)依賴。根據(jù)需求分析可知：教師關(guān)系模式的數(shù)據(jù)依賴：{工號->系號，工號->姓名，工號->性別，工號->職稱，工號->工齡，工號->出生年月，工號->工資，工號->，工號->身份證}；學生關(guān)系模式的數(shù)據(jù)依賴：{學號->系號，學號->姓名，學號->性別，學號->年齡，學號->，學號->身份證}；院系關(guān)系模式的數(shù)據(jù)依賴：{系號->負責人工號，系號->系名，系號->專業(yè)數(shù)，系號->地址}；課程關(guān)系模式的數(shù)據(jù)依賴：{課程代號->授課教師工號，課程代號->課程名，課程代號->課程數(shù)，課程代號->是否必修，課程代號->學分}；選修關(guān)系模式的數(shù)據(jù)依賴：{〔學號，課程號〕->正考成績，〔學號，課程號〕->補考成績}；對各個關(guān)系模式之間的數(shù)據(jù)依賴進行極小化處理，消除冗余的聯(lián)系。采用分析方法，根據(jù)數(shù)據(jù)項之間邏輯關(guān)系的說明，已經(jīng)消除了各個關(guān)系模式之間的數(shù)據(jù)冗余聯(lián)系。按照數(shù)據(jù)依賴的理論確定個關(guān)系模式分別屬于第幾范式。根據(jù)各個范式的定義：教師關(guān)系模式屬于BCNF，因為該關(guān)系模式的碼是工號，且每一個決定因素都包含碼，所以∈BCNF；學生關(guān)系模式屬于BCNF，因為該關(guān)系模式的碼是學號，且每一個決定因素都包含碼，所以∈BCNF；院系關(guān)系模式屬于BCNF，因為該關(guān)系模式的碼是系號，且每一個決定因素都包含碼，所以∈BCNF；課程關(guān)系模式屬于BCNF，因為該關(guān)系模式的碼是課程代號，且每一個決定因素都包含碼，所以∈BCNF；選修關(guān)系模式屬于BCNF，因為該關(guān)系模式的碼是〔學號，課程號〕，且每一個決定因素都包含碼，所以∈BCNF；用戶子模式設計。將概念模型轉(zhuǎn)換為全局邏輯模型后，還應該根據(jù)局部應用需求，結(jié)合具體DBMS的特點設，計用戶的外模式。學生查看課程信息，需要知道授課教師的姓名，建立視圖：選修課程〔課程號，課程名，課程數(shù)，是否必修，學分，授課教師姓名〕；學生查看課程成績，建立相應視圖：課程成績〔課程號，課程名，學分，是否必修，正考成績，補考成績〕；教師錄入正考成績，建立相應視圖：正考成績錄入〔學號，學生姓名，正考成績〕；教師錄入補考成績，建立相應視圖：補考成績錄入〔學號，學生姓名，補考成績〕；教師查看教學安排，建立相應視圖：教學安排〔課程號，課程名，課程數(shù)，是否必修，學分，已選人數(shù)〕；教師查看選課名單，建立相應視圖：選課名單〔課程號，課程名，課程數(shù)，是否必修，學分，授課教師姓名，學號，學生姓名，性別，院系〕；對不同級別用戶定義不同的視圖保證系統(tǒng)平安性。學生只能查看個人根本信息，和個人選課及課程成績信息；教師只能查看個人根本信息，和自己的教學安排信息，只能對選自己教授課程的學生進行成績錄入；管理員可以查詢所有學生的信息、所有教師的信息、院系信息及課程信息。數(shù)據(jù)庫與應用系統(tǒng)的實施和維護應用程序的編碼和調(diào)試。給出截圖〔標明圖號〕簡單闡述該模塊的根本功能。給出該模塊的設計思路，針對難點局部進行詳細地闡述。首先是登錄模塊：輸入用戶名和密碼，選擇登錄用戶，點擊登錄。鏈接數(shù)據(jù)庫，檢查數(shù)據(jù)庫中是否存在該用戶，以及密碼是否正確，如果錯誤，提示用戶名或密碼錯誤，否那么進入相應的用戶界面。相關(guān)數(shù)據(jù)庫查詢語句：stringsql=string.Format("selectcount(*)fromUserswhereUsername='{0}'andPassword='{1}'andUserclass='{2}'",name,pwd,type);管理員模塊：登錄管理員賬號，進入管理員界面，管理員首先向數(shù)據(jù)庫中添加相應的數(shù)據(jù)信息。院系信息管理：點擊院系信息管理，可以進行添加院系信息操作?？梢宰詣訉胛募部梢允謩犹砑酉嚓P(guān)信息。以導入文件為例：點擊導入文件按鈕，選擇相應文件，點擊翻開。如果格式不正確，那么給出相應提示，否那么導入相應信息，點擊提交，將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中。同理，學生信息、教師信息、課程信息均可按此方法導入數(shù)據(jù)庫中。導入數(shù)據(jù)庫的相關(guān)Sql語句〔以院系信息為例〕：首先查找數(shù)據(jù)庫中是否已存在即將導入的系號，如果有那么跳過，否那么進行插入操作。sql=string.Format("select*fromDepartmentwhereDid='{0}'",dataGridView1.Rows[i].Cells[0].Value.ToString());sql1=string.Format("insertintoDepartmentvalues('{0}','{1}','{2}','{3}','{4}')",dataGridView1.Rows[i].Cells[0].Value.ToString(),dataGridView1.Rows[i].Cells[1].Value.ToString(),dataGridView1.Rows[i].Cells[2].Value.ToString(),dataGridView1.Rows[i].Cells[3].Value.ToString(),dataGridView1.Rows[i].Cells[4].Value.ToString());此外，管理員可以查詢相關(guān)信息。點擊信息查詢，會彈出相關(guān)子菜單，可以查詢相應的信息。相應查詢Sql語句為：stringsql=string.Format("selectDid,Dname,Tname,Tid,Dmajorcount,DareafromDepartment,TeacherwhereDchief=Tid");stringsql=string.Format("selectTid,Tname,Tsex,Tprotitle,Tworktime,Tbirth,Tsal,Dname,Ttel,TIDcardfromTeacher,DepartmentwhereTdep=Did");stringsql=string.Format("selectSid,Sname,Ssex,Sage,Dname,Stel,SIDcardfromStudent,DepartmentwhereSdep=Did");在導入學生信息和教師信息時，會同時向User表〔即登錄賬號信息表〕中插入用戶名和密碼，以及用戶類型，默認初始密碼和用戶名相同。stringsql2=string.Format("insertintoUsersvalues('{0}','{1}','{2}')",dataGridView1.Rows[i].Cells[0].Value.ToString(),dataGridView1.Rows[i].Cells[0].Value.ToString(),type-1);學生模塊：輸入學號和密碼，登錄系統(tǒng)，進入學生操作界面：點擊個人信息查詢可以查詢個人根本信息：查詢語句為：sql=string.Format("select*fromStudentwhereSid='{0}'",sid);但查詢到的是院系編號，為了防止表的連接操作，先查詢到所屬院系編號，然后根據(jù)院系編號查詢系名：sql=string.Format("selectDnamefromDepartmentwhereDid='{0}'",label12.Text);label12.Text存儲了之前查詢到的系編號。點擊個人信息修改可修改號碼〔其他根本信息默認不可自己修改〕：號修改成功后點擊個人信息查詢，可以發(fā)現(xiàn)已修改成功：修改Sql語句為：stringsql=string.Format("updateStudentsetStel='{0}'whereSid='{1}'",textBox1.Text.ToString(),sid);textBox1.Text是修改后的號，Sid是該學生的學號。選課模塊：點擊選課菜單，再點擊導入所有課程，此時系統(tǒng)會查詢數(shù)據(jù)庫，將數(shù)據(jù)庫中課程信息顯示出來，每一門課程后面都有一個選課按鈕，點擊按鈕即可選課：再次點擊該選課按鈕后會提示已選過改門課程：導入所有課程的Sql語句為：stringsql="selectCid,Cname,Ccount,Ccompulsory,Ccredit,Tname,Teacher.TidfromCourse,TeacherwhereCourse.Tid=Teacher.Tid";選課操作的Sql語句為：stringsql=string.Format("insertintoChooseCoursevalues('{0}','{1}',null,null)",sid,dataGridView1.Rows[e.RowIndex].Cells[0].Value.ToString());選課表中存放了學生的學號，和該課程的課程號，以及正考成績〔初始為null〕和補考成績〔初始為null〕。此外，如果改門課程第一次被選，那么選課人數(shù)置為1，否那么選課人數(shù)+1，相關(guān)Sql語句為：stringsql2=string.Format("insertintoCStunumbervalues('{0}',{1})",dataGridView1.Rows[e.RowIndex].Cells[0].Value.ToString(),1);stringsql3=string.Format("updateCStunumbersetNumbers=Numbers+1whereCid='{0}'",dataGridView1.Rows[e.RowIndex].Cells[0].Value.ToString());點擊成績查詢，老師未登記成績前顯示為空：成績查詢Sql語句：stringsql=string.Format("selectCourse.Cid,Cname,Ccredit,Ccompulsory,Fscore,SscorefromChooseCourse,CoursewhereChooseCourse.Cid=Course.CidandSid='{0}'",sid);教師模塊：輸入教師工號和密碼，點擊登錄即可進入教師界面：教師個人信息查詢以及個人信息修改和學生類似，故不贅述。教師成績錄入：點擊成績錄入，首先進行正考成績錄入。在這之前，系統(tǒng)先查詢數(shù)據(jù)庫，查詢該教師授課信息，該教師只能錄入所授課程的成績：查詢該教師所授課程的Sql語句為：stringsql=string.Format("selectCnam