《数据库原理》实验报告一.docx
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《数据库原理》实验报告一
电子科技大学信息与软件工程学院
标准实验报告
（一）
（实验）课程名称数据库原理
电子科技大学教务处制表
电子科技大学
实验报告
学生姓名：
学号：
指导教师：
实验地点：
实验时间：
年月日
一、实验室名称：
软件专业实验室
二、实验项目名称：
在线考试系统概念数据模型设计
三、实验原理
了解数据库概念模型，利用数据库范式规范实体属性以及对数据库需求的分析，对系统实体与实体之间以及实体与事件的联系进行分析并使用PowerDesigner设计在线考试系统的概念数据模型。
四、实验目的
基于对在线考试系统的基本数据库需求分析，使用PowerDesigner设计工具创建在线考试系统概念数据模型，描述系统的数据需求，为设计数据库提供依据。
对学生的动手能力，概念模型设计能力，数据库需求分析能力，数据库范式理解能力得到提高。
五、实验内容
基于对在线考试系统业务的基本数据库需求分析，使用PowerDesigner设计工具创建在线考试系统概念数据模型，描述系统的数据需求，为设计数据库提供依据。
具体内容如下:
1.PowerDesigner工具基本使用
2.在线考试系统数据实体抽取
3.在线考试系统数据实体联系定义
4.在线考试系统E-R模型图创建
5.在线考试系统E-R模型的关系规范化
6.在线考试系统E-R模型设计验证
7.在线考试系统数据库概念数据模型报告创建
六、实验环境
操作系统：
Windowsxp/Windows7/WindowsServer2003
设计工具：
PowerDesigner15
七、实验步骤
对于概念数据模型的建立，通过使用Sybase公司的PowerDesigner数据库设计工具完成。
下面以PowerDesigner工具创建概念模型方法来设计在线考试系统的数据库概念模型，步骤如下：
（1）进入PowerDesigner环境中，
（2）通过文件（File）中的“新建模型（NewModel）”菜单项，创建在线考试系统的概念数据模型（CMD）。
（3）在概念数据模型工作区中，通过点击E-R模型元素图标，建立相应的对象。
如实体、联系等。
（4）针对模型中每个实体定义属性。
（5）定义实体之间的关系。
（6）概念数据模型的规范化处理。
（7）检查在线考试系统概念数据模型。
八、实验数据及结果分析
（一）PowerDesigner建模过程
步骤一：
进入PowerDesigner环境中，如下图1-1所示：
图1-1初始界面
步骤二：
通过文件（File）中的“新建模型（NewModel）”菜单项，弹出如下对话框。
选取概念数据模型进行创建,并定义模型名称，如图1-2所示：
图1-2概念数据模型创建
步骤三：
在概念数据模型工作区中，通过点击E-R模型元素图标，建立相应的对象。
如实体、联系等。
如图1-3所示：
图1-3模型图对象添加
步骤四：
针对模型中每个实体定义属性，可双击实体图标，弹出属性对话框，输入相应数据信息。
如图1-4所示：
图1-4学生实体属性定义
步骤五：
同样可定义实体之间的关系，可双击关联线，弹出关联对话框，输入相应数据信息。
如图1-5所示：
图1-5实体关联属性设置
步骤六：
概念数据模型的规范化处理。
在模型中，所有关系应满足至少3NF范式。
对其中不规范的实体进行分解处理。
实现模型的部分样本如图1-6所示：
图1-6在线考试系统概念数据模型
步骤七：
检查在线考试系统概念数据模型。
在功能菜单中，点取工具（tools）栏内的检查模型（checkmodel）命令项。
对所设计概念数据模型的正确性进行检查。
如图1-7所示：
图1-7检查概念数据模型
（二）在线考试系统的需求分析并建模
经过对在线考试系统业务处理的需求分析，建立在线考试系统的初始E-R概念数据模型。
1．实体抽取
从在线考试系统中，可以提取出4个实体，分别为：
学生、教师、课程、试卷。
在实体抽象出来之后，考虑每个实体的数据属性。
（1）学生实体
该实体包括如下属性：
学生编号、学生姓名、联系电话、所在学院和注册验证。
（2）教师实体
该实体包括如下属性：
教师编号、教师姓名、教师性别、联系电话和邮箱。
（3）课程实体
该实体包括如下属性：
课程编号、课程名称、课程学时和课程学分。
（4）试卷实体
该实体包括如下属性：
试卷编号、试卷名称、试卷状态、考试日期、考试时长、考试成绩、小题总数和大题总数。
2．实体之间的关联
（1）学生与教师的联系：
一个教师可以对应多个学生，而一个学生只能对应一个教师，因此数量关系教师1:
N学生。
（2）教师和课程之间的联系：
一个教师可以对应一门课程，而一门课程只能对应多个教师，因此数量关系课程1:
N教师。
（3）课程与试卷之间的联系:
一门来访人对应多份试卷，一份试卷只能对应一门课程。
因此数量关系是课程1:
N试卷。
（4）试卷与学生之间的联系：
一份试卷对应多个学生，而一个试卷只能对应一份试卷。
因此数量关系是试卷1:
N学生。
（三）关系规范化
在上述实体关系中，抽象出了4个实体，但是并没有验证规范化。
因此在需要对其进行规范化。
根据规范化过程，除了主键的函数依赖关系之外，还需检查其他的函数依赖关系。
（1）学生实体中生成的表：
学生（学生编号、学生姓名、学生性别、联系电话、所在学院、邮箱、注册验证），其中学生编号是表的主键。
这里存在其他函数依赖关系：
注册验证（角色编号、角色名称、用户管理、能力管理、学生成绩、组卷、试卷列表、答卷列表），
所在院系（教师编号、教师姓名、教师性别、联系电话、邮箱），
该表的候选键只有学生编号，因此该关系需要规范化为：
学生（学生编号，角色权限，所在学院）
角色权限（角色编号、角色名称、用户管理、能力管理、学生成绩、组卷、试卷列表、答卷列表）
教师（教师编号、教师姓名、教师性别、联系电话、邮箱）
根据规范化后的表可以创建出新的E-R图如下：
图1-9规范化后学生E-R图
（2）试卷实体生成的表：
试卷（教师编号、教师姓名、教师性别、联系电话、邮箱），教师编号为主键。
这里存在其他函数依赖关系：
教师姓名（课程编号、课程名称、课程学时、课程学分）。
该表的候选键只有教师编号，因此该关系需要规范化为：
教师（教师编号、教师姓名、教师性别、联系电话、邮箱）
课程（课程编号、课程名称、课程学时、课程学分）
根据以上分析，得出规范化后的E-R图：
图1-10规范化后教师与课程的E-R图
（3）课程实体生成的表：
课程（课程编号、课程名称、课程学时、课程学分），课程编号为主键。
这里存在其他函数依赖关系：
课程名称（试卷编号、试卷名称、试卷状态、考试日期、考试时长、考试成绩、大题总数、小题总数）
该表的候选键只有课程编号，因此该关系需要规范化为：
课程（课程编号、课程名称、课程学时、课程学分）
试卷（试卷编号、试卷名称、试卷状态、考试日期、考试时长、考试成绩、大题总数、小题总数）
根据以上分析，得出规范化后的E-R图：
图1-11规范化后课程与试卷的E-R图
（4）试卷生成的表：
试卷（试卷编号、试卷名称、试卷状态、考试日期、考试时长、考试成绩、大题总数、小题总数），来试卷编号为主键。
这里存在其他函数依赖关系：
试卷名称（课程编号、课程名称、课程学时、课程学分）
考试日期（学生编号、学生姓名、学生性别、联系电话、所在学院、邮箱、注册验证）
该表的候选键只有试卷编号，因此该关系需要规范化为：
试卷（试卷名称、考试日期）
课程（课程编号、课程名称、课程学时、课程学分）
学生（学生编号、学生姓名、学生性别、联系电话、所在学院、邮箱、注册验证）
根据以上分析，得出规范化后的E-R图：
图1-12规范化后E-R图
经过上面的规范化过程后，可以得到完整的在线考试系统E-R图如下：
图1-13规范化后的在线考试系统E-R图
（四）数据库概念模型的验证
验证我们所创建的概念模型，可以让我们查出实体与实体以及实体与事件的关系是否正确，以便能够得到更加准确的物理模型。
概念模型检验通过PowerDesigner的CheckModel功能，如下图所示：
图1-14CheckModel后的结果图
CheckModel结果显示并没有出错。
至此实验一完成。
九、实验结论
通过对在线考试系统的需求分析，提取出了4个实体，分别为：
学生、教师、课程、试卷。
进一步分析每一个实体的属性，得出了每个实体的属性，以及表示符。
最后，得出实体和属性的基础上，得出每个实体之间的关系。
通过PowerDesigner工具，在得出需求分析的基础上，创建出该系统的概念数据库模型（CDM）。
创建好模型以后，通过分析关系规范化规则，分析出该模型已经满足BCNF范式。
最后，通过tools里的checkmodel功能，分析出了模型出错的地方，并且改正。
十、总结及心得体会
通过实验，对概念数据库模型和E-R图有了深刻的理解，学会了对系统的需求分析方法：
提取实体，分析属性和实体关系；学习了CDM模型的特点及应用，理解了实体与关系的具体含义。
通过实际操作PowerDesigner这款工具软件，掌握了如何创建概念数据库的方法。
PowerDesigner功能强大，可以应用于多种模型的创建，还需要继续深入学习它的使用方法。
十一、对本实验过程及方法、手段的改进建议
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指导教师签字：
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