数据库设计案例图书馆管理.docx
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数据库设计案例图书馆管理
．系统内部框架及数据字典
1.1信息分类及相互关系
中国人民大学图书馆信息系统是围绕学校图书馆的各项业务活动而建立的，其中涉及的信息大体上可以分为四类：
业务过程信息、读者信息、费用信息和管理信息。
其中业务过程信息是指完成业务所产生的过程控制信息，如借阅信息、书刊出入库信息等，都是局部信息；读者信息是指在读者整个在校期间需要在整个系统范围内共享的信息，是基本信息；管理信息是由基本信息和业务过程信息加工得到的，如读者流动情况、书刊平均借阅天数、效率分析等，是派生信息。
读者借阅活动和各类信息之间的关系
1.2贯穿系统的两条信息线
集成各局部系统的重要目标是确保整个系统不随着局部系统的改变而改变，不随着新系统的加入而发生大的变化。
找出图书馆信息系统的内在联系，确立好各局部系统之间的接口，是实现这一目标的前提。
贯穿整个图书馆信息系统有两条信息线：
读者信息线和费用信息线。
以此为框架来构造和集成整个系统。
证件信息包括读者主索引、借阅记录等等；费用信息包括在各个环节发生的各类费用及消耗成本等。
这两条信息线在系统中体现为具体的数据结构，它独立于各局部系统而存在。
从整体的、发展的角度来构筑好这一基础框架是本系统数据结构的核心。
2.各子系统的数据流程图及数据字典
2．1财务管理子系统
证件调整
功能：
负责全馆财务、物资采购及发放、安全保卫及卫生清洁等工作。
其中财务管理包括：
全馆人员工资、奖金发放及经费管理。
流程：
罚款收据
支付
罚款
证件
检查
读者
读者ID结算数据
罚单罚收财调
单据处理
单据务整
行政科
应收款项
工资报表会计凭证
采购计划预算数据会计凭证
应付款项
支付工资
职工
现金额财务调整财务调整
支付款项
采访科
资金
送进计划
采购资料
批准/不批准
审批准
/
查不批准
主管部门
需配置及初始化的表：
账务登记表
字段中文名称
字段名
类型
长度
说明
业务号
TRAD_NO
I
20
发生业务的统一编号
日期
TRAD_DATE
D
业务发生的日期
收入
INCOME
I
30
业务收入的金额
支出
OUTCOME
I
30
业务的支出
凭证号
PROOF_NO
C
10
本项业务涉及的凭证的编号
摘要
CHIEF_INTR
C
50
业务内容的摘要
2．2书刊管理子系统
功能：
组织和管理藏书。
组织和管理藏书：
根据藏书的不同类型、内容、性质和使用价值进行合理的组织编目、科学的分类，根据借阅的需求拟更新藏书建议目录，负责馆藏剔旧处理，根据实际情况及时更新书刊信息；
清理核算
流程：
现金
审批通过的项目拨款额
预算项目财务状况
预
支
预额
算工
作财务
报数量
表
财务
调整
采计图书处理更新计划
购划
领款通知
采购图书
会计凭证
图书处理
发票
开支费用
各类图书分类
图书处理更新
旧图书资料财务状况
需配置及初始化的表：
在库书刊字典
字段中文名称
字段名
类型
长度
说明
编号
BOOK_NO
C
16
全馆书刊的统一编号，可作为识别标志
书名
BOOK_NAME
C
50
书刊名称
作者
WRI_NAME
C
10
作者的姓名
出版社
PUB_HOUSE
C
50
出版社的名称
出版日期
PUB_DATE
D
本版的出版日期
版次
PUB_TIMES
I
4
类别
BOOK_VAR
C
20
按本馆图书的分类方法分类
借阅者
REA_NO
C
8
读者的标志号
库存地点
SAVE_PLACE
I
16
用户定义的完整性约束要求类别和借阅者的填入值必须有效，即必须是存在的值。
2．3读者管理子系统
功能：
更新和查询读者信息、办理借阅证件。
流程：
证件管理子系统:
支付
账单
账户调整
综合
反馈
收款服务通知服务结果
帐单
返回
各种
分析
核实
费用图书调整
图书库
读者
收据服务请求有效ID服务细则
退役
罚款无效号码
注销
核对
帐单ID
借阅部
结算
违章退役ID无欠款ID
细则
罚款尚有欠款
收据
帐务核对
证件库
证件调整证件调整
需配置及初始化的表：
读者信息字典
字段中文名称
字段名
类型
长度
说明
姓名
NAME
C
8
读者姓名
ID
REA_NO
C
8
读者ID号
性别
SEX
C
2
年龄
AGE
I
2
系别
DEPART
C
20
读者所属系别
证件信息字典
字段中文名称
字段名
类型
长度
说明
ID
REA_NO
C
8
读者ID号
借书本数
Book_num
I
8
借书总册数
借书信息
书编号
Book_no
C
16
书的编号
借书日期
BOOK_DATE
C
16
注:
上表中有用户定义的完整性约束条件的字段如下:
性别要求只能取”男”或”女”两者之一;
年龄取值域为1～55;
系别的取值要求必须是本校存在的系;
借书本数的最大值是3.
2．4人事管理子系统
功能：
全馆人员调动、组织管理、考勤以及工资报表的制定。
流程：
调整
职工
资金
收据
单据
归记
财务科
上报
人事调动申请变动名单
人职工品评
综合整理
员变
人事档案表
调动
各部
调整
动情人员
行政科
人员调令况调整
人变情
员动况
上报
调
采访部
动人事调动申请变动名单
整理说明
人事档案人事变动结果
需配置及初始化的表：
工作人员字典
字段中文名称
字段名
类型
长度
说明
科室代码
DEPT_CODE
C
8
工作人员所在科室
姓名
NAME
C
8
工作人员姓名
人员编号
EMP_NO
C
6
每个人分配一个唯一的标识号
工作类别
JOB
C
8
职称
TITLE
C
10
工作人员的职称，
本系统用户名
USER_NAME
C
16
如果是本系统用户，则为用户名，否则为空
本月出勤情况
WORKDAY
I
2
本月出勤天数
概念设计阶段
一任务:
根据需求分析的结果:
数据流图和数据字典来设计出图书馆得分E-R图和基本E-R图,为下一步的逻辑设计阶段提供素材.
二各个具体的实体:
系别
名字
年龄
标志
性别
读者
罚款单据
金额
书号信息
证号
日期
编号
借阅
书号
日期
借书证号
职工号
编号
金额
工资清单
名字
日期
读2
金额
日期
收支
编号
普通收据
职称号
工作
科室
编号
管理人员
系统用户名
名字
图书
藏处
作者
状态
类别
版次
出版日期
书价
出版社
书名
书号
工资
姓名
编号
系统用户名
职工
职称号
职务
科室
三四个子系统分E-R图:
1．财务管理
初步E-R图：
人事行政科
普通收据
读者
罚款单据
被罚
1
11
递交
读者
递交2
n
n
工资清单
n
p1
包含1
管理人员
改进后的E-R图：
n
工资清单
采购计划
罚款单据
罚款
结算1
结算2
m
11
预算
读者
11
应付工资
n
业务额
nnn
调整
m
会计账务
2．图书管理子系统:
初步E-R图：
借阅
读者
图书
n1
n1
包含1
被罚
n
包含2
罚款单据
11n
更新书目
n
递送
编目部
1
改进后的E-R图：
涉及1
借阅
图书
n1
nn
涉及2
对应
11
处理细则
采购细则
3人事管理子系统:
初步E-R图：
工资清单
人事行政科
递送
1n
n
包含
包含
m
管理人员
改进后的E-R图：
记录
领取
职工
1
n1
1
属于
11n
领导
工资清单
出勤记录
选评
1
部门
1
职称
4读者管理子系统:
初步E-R图：
借书证
持有
11
读者
nn
更新
交费
11
财务部门
管理部门
经讨论，“读者管理”并不是管理学生办理借书证的问题，而是管理读者罚款的情况，所以更改如下：
改进后的E-R图：
进行
借阅
借书证
1n
11
待付
涉及
nn
图书
罚款单据
四图书馆数据库管理系统基本E-R图:
经过分析,知道分E—R图中的“认识行政科”实体实际上是”管理人员”，所以在设计总的E—R图时将其改为“管理人员”实体.
递交3
含有
普通收据
递交2
管理人员
包含3
工资清单
递交
包含2
更新书目
包含
被罚
罚款单据
读者
递交
借阅
图书
（一）基本E-R图草图
（二）修改过程
1．合并分E-R图，生成总E-R图
各个子系统的局部应用面向问题不同，导致各个实体和实体的属性之间的冲突，因此合并时必须消除这些冲突：
（1）属性冲突：
因为设计分E-R图前有过充分讨论，所以没有属性冲突
（2）命名冲突：
财务管理子系统E-R图里的“读者”和读者管理子系统E-R图里的“借书证”两个实体代表同一概念，二者都用“读者”来表示
（3）结构冲突：
“读者”是一个实体，但是在实体“借阅”中却变成了一个属性，所以在合并E-R图时，把读者单独作为一个属性，而在“借阅”中用一个属性“读者号”来标示
2．消除不必要的冗余
由于某些联系可以导出其它的联系，这种联系可以被消除。
如图书管理子系统中的实体“更新书目”，其可以由实体“图书”和“采购计划”导出，其可以在总E-R图中消除。
实体“编目部”可以由“图书”即“处理细则”导出。
在总E-R图中，实体之间具有明确完整的关系，多余的关系将导致维护的困难和破坏数据库的完整性。
（三）总E-R图草图
领导
借阅
部门
读者
1n
属于
进行
图书
涉及
1
涉及2
罚款单据
待付
1
1
选评
1nn
职工
n1
n
1
1
职称
nn1
领取
递交3
记录
1
11
1
工资清单
采购计划
结算1
1
处理细则
1
出勤记录
1
结算2
1
预算
罚款
1
1
应付工资
业务额
读者
mmm
调整
n
财务记录
三.逻辑设计部分:
（一）概念模型向关系模型转换及依赖关系分析：
根据总E-R图中的实体与实体之间的联系以及转换的一般原则，得到如下的关系：
持有
1．
读者
读者证件
11
根据以上1:
1关系得可到关于读者关系：
读者（读者编号,姓名,性别,年龄,系别,借书编号,奖惩记录,学号,奖惩资金,日期,续借,预约）;
但考虑到存储时的冗余,及实际运行时的效率,故将读者的借阅信息拿出来作为单独的实体,作为借阅记录。
读者（证件号,姓名,性别,年龄,系别,学号）;
该关系的函数依赖图：
系别
从函数依赖图可以看出，该关系中不存在部分函数依赖、传递函数依赖，且只有学号能够确定其它各项。
所以该关系是BCNF范式。
2．
证件（证件号,证件类别）;
证件注册
该关系来源于证件实体，该关系的函数依赖图如下：
该关系仍然是BCNF范式。
3．
图书（图书编号,书名,作者,出版社,出版日期,版次,库存点，简介）;
该关系来源于图书实体，它的函数依赖图如下：
借阅编号
书名
图
书
编
号
作者
出版社
出版日期
版次
库存点
简介
该关系仍然是BCNF范式。
罚款记录
待付
读者
4．
罚款记录（罚款记录号,证件号,罚款日期,罚款金额,原因说明）;
原因说明
该关系是BCNF范式。
5．
借阅纪录（证件号,图书编号,图借阅日期,还书日期,续借标志,预约标志,罚款记录号）;
续借标志
还书日期
续借标志
同上的分析可知:
为提高查找效率,消除冗余,消除插入删除等的冗余,将人事管理系统中的职工
的职称,部门,出勤状况等分别作为实体,记录不同情况下的情况。
6．
职员（职员编号,姓名,性别,年龄,职务号,领导编号,部门号）;
部门号
7．
职称（月薪,职称名,科室名,职称号）;
职称号
8．
部门（部门号,部门名,部门负责人）
部门负责人
9．
出勤记录（职员编号,出勤纪录号，出勤次数,奖励编号,惩罚编号）;
出勤号
出勤次数
奖励编号
10．
奖励记录（奖励编号,奖金,日期,奖励等级）;
日期
同上的分析可知:
为提高查找效率,消除冗余,消除插入删除等的冗余,将财务管理系统中的财务纪录的职称,部门,出勤状况等分别作为实体,记录不同情况下的情况
11．
财务记录（财务号,业务编号,日期）;
日期
12．
业务记录（业务编号,收入,支出,日期,会计凭证,业务类型,乙方）;
收入
13．
惩罚记录（惩罚记录编号,罚金,日期,处分名）;
日期
（二）优化分析：
1在图书馆中，由于图书数量上百万册，所以为了提高检索效率，应根据图书类别把图书进行水平分类，即按照图书的种类不同将图书分成不同类型的图书，如:
文史图书、自然科学图书、工具图书、古籍等。
这样相同类型的图书存放在一起，便于提高查找效率。
2根据同上的原因，还应将图书进行水平分类，即按照图书的著者不同将图书大关系分成几个更细的关系，即将著者，简介，借阅编号等分离出来作为一个关系，便于提高查找效率。
简介
3证件与读者是紧密联系的，二者同时产生，同时离开，并且日常查询中二者常常同时被
要求，因此，应把这两个关系合二为一。
即:
读者（证件号,姓名,性别,年龄,系别,学号，证件类别）;
该关系的函数依赖图如下:
学号
姓名
年龄
证件号
系别
性别
证件类别
从函数依赖图可以看出该关系存在非码决定因素，没有传递依赖和部分依赖，
所以是3NF范式。
三.用户子模式设计部分:
在图书馆数据库系统中，从效率、安全、方便角度考虑，应设计用户自模式。
1对不同级别的用户定义不同的视图：
对普通读者
借阅记录（证件号,图书编号,图书借阅日期,还书日期）;
管理人员可以直接访问借阅记录关系。
对一般职工
出勤记录（职工编号,出勤纪录号，出勤次数，职务编号）；
主管部门领导可以直接访问到职工月薪，年龄等保密信息，财务部中也类似的有不同级别的职工定义不同的视图，使得不同的用户可以看到不同的信息。
2定义一般的读者对数据库的应用只包括对书的借出信息，著者，还书日期，和简介等信息的查找，不能对以上的信息的删除和更改，更新信息只能由图书馆类的服务人员作相应的操作。
四．物理设计部分：
图书关系存取方式的分析与选取:
对图书关系最经常的操作是查找，则为提高查找效率,建立B+树索引，则平均查找次数为B+树的层数，故对数据库设计到有索引的物理存储;另外,由于对书进行分类存储,则还理论上应该对书进行聚簇存储,但由于书的增删变动较大,更新的频率较高,故不能进行聚簇存储.
人事关系存储方式的分析与选择:
人事关系由于变动不大,职员的更新速度相对较慢,所以考虑到查找的方便性,进行聚簇存储,而对出勤记录可以按照用户编号进行索引存储.
财务关系存储方式的分析与选择:
由于财务关系和图书馆有相同的查找和更新特点,所以对财务的分析级存储的选择都和图书相同,也是按照类型建立不同的索引.
五．总结部分：
通过对图书馆的系统的了解和日常我们所熟悉的对图书馆的数据库的应用，我们对数据库的各部分的设计有了感性的认识，对需求分析的重要性和对一个系统的各部门的工作流程细节有了更深入的了解,对概念设计的步骤掌握的更加清晰,促进了对分析过程中的原则要求及所得到的数据结果的原因认识,大体上知道如何对一个系统从那几个方面的进行分析得到我们需要的信息;逻辑设计阶段中,由于整个系统的数据的复杂性和实际应用中的交叉性,在理论上和实际的操作中无论是设计关系模型还是最后选择存储方法时都觉得时间和空间之间有较多的矛盾性,最后的分析选择也存在很多的不足,对数据库的设计的难度有了更深的认识,深感一个高效,简便的数据库的设计实乃非吾辈现在能力所能及也.
总之,在通过真正动手之后,我们对数据库的设计无论是概念,理论,原理的理解还是实际对数据库的操作能力都获益匪浅,但离真正设计还有相当的距离.
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