任务1 设计数据库
任务描述
设计数据库是开发数据库应用系统过程中的一个关键步骤。换而言之合理的数据库设计对实现数据库的应用目标至关重要。通过合理设计数据库来建立业务模型，可以让用户访问最新的、最准确的信息。一旦实现数据库的应用后，再对数据库设计进行重新修改将会花费大量时间。在本任务中，将学习设计数据库的相关原则并对成绩管理数据库进行设计。例如，通过系统需求分析确定数据库中需要哪些表，每个表需要包含哪些字段，每个字段使用何种数据类型，在表中通过哪个字段来唯一地标识每一条记录，此外还将确定如何通过公共字段在表之间建立关系，最终获得一个既能满足实际需要，又能轻松适应变化的数据库。
实现步骤
1. 明确数据库的用途
在创建数据库前，通过与成绩管理人员交流，可以知道要开发的成绩管理系统应具有以下主要功能。
（1）系别信息管理：可以对系别基本信息进行添加、修改、删除和查询。
（2）教师信息管理：可以对教师基本信息进行添加、修改、删除和查询。
（3）班级信息管理：可以对班级信息进行添加、修改、删除和查询。
（4）课程信息管理：可以对课程信息进行添加、修改、删除和查询。
（5）授课信息管理：可以对教师的授课信息进行添加、修改、删除和查询。
（6）学生信息管理：可以对学生基本信息进行添加、修改、删除和查询。
（7）选课信息管理：可以对学生选课信息进行添加、修改、删除和查询。
（8）学生成绩管理：可以对学生成绩信息进行添加、修改、删除和查询。
2. 明确数据库中需要的表
在数据库设计过程中，收集希望在数据库中记录的各种信息（如学号、课程和成绩），将这些信息项划分到主要的实体或主题（如学生、课程和成绩）中，每个主题构成一个表。在成绩管理数据库中，涉及的主题主要包括系别教师、班级、学生、课程、授课、选课，以及成绩。这样，成绩管理数据库需要使用8个表来存储相关数据，即系别表、教师表、班级表、课程表、授课表、学生表、选课表及成绩表。
3. 明确表中需要的字段
确定了数据库中的表后，还需要确定在每个表中存储哪些信息，每个信息项将成为一个字段，并作为列显示在表中。例如，学生表中包含学号和姓名等字段。
确定每个表中需要哪些字段后，还需要进一步确定每个字段存储什么类型的数据，对于某些字段还要明确数据的长度。例如，“姓名”字段应该使用“文本”数据类型，且限定存储中文姓名，字段长度为4，“性别”字段也使用“文本”数据类型，但字段长度为1；“出生日期”、“入学时间”及“参加工作时间”等字段应该使用“日期/时间”数据类型；“成绩”字段应该使用“数字”数据类型；“照片”和“个人简历”应该使用“附件”数据类型。
下面列出成绩管理数据库中各个表包含的字段及其数据类型。
（1）系别表：系别编号（数字），系别名称（文本）。
（2）教师表：教师编号（数字），系别编号（数字），姓名（文本），性别（文本），出生日期（日期/时间），参加工作时间（日期/时间），政治面貌（文本），学历（文本），职称（文本），联系电话（文本），电子信箱（文本），个人简历（附件）。
（3）班级表：班级编号（文本），系别编号（数字），专业名称（文本）。
（4）课程表：课程编号（数字），课程名称（文本），课程类别（文本），课程性质（文本），考试类别（文本），学分（数字）。
（5）授课表：教师编号（数字），班级编号（文本），课程编号（数字），学年（文本），学期（数字），学时（数字）。
（6）学生表：学号（文本），班级编号（文本），姓名（文本），性别（文本），出生日期（日期/时间），是否团员（是/否），入学时间（日期/时间），入学成绩（数字），照片（附件），备注（文本）。
（7）选课表：ID（数字），学号（文本），课程编号（数字）。
（8）成绩表：学号（文本），课程编号（数字），成绩（数字）。
4. 明确表中的主键
每个表应包含一个或多个字段，用于对存储在该表中的每条记录进行唯一标识。这通常是一个唯一的标识号，例如学号或教师编号。在数据库专业术语中，这个信息称为表的主键。在Access中，可以使用主键字段将多个表中的数据关联起来，从而将数据组合在一起。
在成绩管理数据库中，各个表的主键由一个或两个以上的字段组成。教师表的主键为教师编号；班级表的主键为班级编号；课程表中的主键为课程编号；学生表的主键为学号；授课表的主键由教师编号、班级编号和课程编号字段组成；对于成绩表而言，主键均由学号和课程编号两个字段组成。
5. 创建表关系
Access是关系数据库管理系统。在关系数据库中，可以将信息划分到基于主题的不同表中，然后使用表关系根据需要将信息组合在一起。例如，在成绩表和学生表中都有学号字段，在成绩表和课程表中都有课程编号字段，通过这些公共字段分别在成绩表和学生表、成绩表和课程表之间建立关系，这在查询学生成绩时是十分有用的。
为了在数据库设计中表示一对多关系，可以获取关系“一”方的主键，并将其作为附加的一个或多个字段添加到关系“多”方的表中。
例如，在本任务中，将学生表中的学号字段添加到成绩表中。Access可以随后使用成绩表中的学号来查找每条成绩记录所对应的学号。这时，成绩表中的学号字段称为外键。外键是另一个表的主键。例如，成绩表中的学号字段之所以是外键，因为同时它也是学生表中的主键。在这种情况下，学生表也称为父表，成绩表也称为子表。其他表之间的对应关系及主键关系如下所示。
（1）在系别表与教师表之间通过系别编号字段建立关系。
（2）在系别表与班级表之间通过系别编号字段建立关系。
（3）在教师表与授课表之间通过教师编号字段建立关系。
（4）在课程表与授课表之间通过课程编号字段建立关系。
（5）在班级表与学生表之间通过班级编号字段建立关系。
（6）在班级表与授课表之间通过班级编号字段建立关系。
（7）在学生表与选课表之间通过学号字段建立关系。
（8）在学生表与成绩表之间通过学号字段建立关系。
（9）在授课表与选课表之间通过课程编号字段建立关系。
（10）在授课表与成绩表之间通过课程编号字段建立关系。
6. 绘制数据库模型图
完成数据库设计后，可以使用Microsoft Office Visio软件将设计结果绘制成一张数据库模型图，用来描述数据库的结构，表示数据库中包含哪些表，每个表中包含哪些字段，每个字段使用什么数据类型，哪些表之间通过主键和外键建立了关系。关于如何使用Microsoft Office Visio软件来绘制数据库模型图已超出了本书讲解的范围，有兴趣的读者可参阅有关专籍。
成绩管理数据库设计完成后，在Visio软件中所绘制的数据库模型图如图2.1 所示。在这个数据库模型图中，一共包含8 个实体，每个实体对应于数据库中的一个表。实体图的标题行标出了表的名称，例如“班级”、“课程”及“授课”等。各表中均采用以下3 列来表示。
图2.1 Visio软件中的“成绩管理”数据库模型图
（1）左边的列，表示该字段是否为表中的主键（PK）或外键（FK）。
（2）中间的列，列出字段名称（其中表的主键字段名称下方还带有下画线）。
（3）右边的列，列出字段的数据类型和字段大小。
表之间建立的关系使用一条带箭头的线段或折线来表示，带箭头的一端指向父表（公共字段在该表中为主键），不带箭头的一端指向子表（公共字段在该表中为外键）。
从图2.1 可以看出，某些表中的主键同时也是外键。例如，成绩表中的主键由学号和课程编号两个字段组成，这些字段同时又是其他表在该表中的外键，其中学号字段是学生表中的主键，课程编号字段是课程表中的主键。授课表中的主键由教师编号、班级编号和课程编号3个字段组成，这些字段同时又是其他表在该表中的外键，因为学号字段是学生表中的主键，班级编号字段是班级表中的主键，课程编号字段则是课程表中的主键。
知识与技能
1. 数据库设计原则
在数据库设计过程中，应当遵循的原则：尽量不要包含冗余数据，因为这种重复信息不仅会浪费内存空间，还会增大出错和不一致的可能性。此外，信息的正确性和完整性也很重要，如果在数据库中包含不正确的信息，则任何从数据库中提取信息的报表也将包含不正确的信息。因此，基于这些报表所做的任何决策都将提供错误信息。
因此，良好的数据库设计应该满足以下几个标准。
（1）将信息划分到基于主题的表中，以减少冗余数据。
（2）向Access提供根据需要连接表中信息时所需的信息。
（3）可以支持和确保信息的准确性与完整性。
（4）可以满足数据处理和报表设计的需求。
2. 数据库设计步骤
数据库设计主要包括以下步骤。
（1）确定数据库的用途。这一步可以帮助其他步骤进行准备工作。
（2）查找和组织所需的信息。收集希望在数据库中记录的各种信息，如学号、成绩、产品名称和订单编号等。
（3）将信息划分到表中。将信息项划分到主要的实体或主题中，如学生、课程或成绩表。其中，每个主题即构成一个表。
（4）将信息项转换为列。确定希望在每个表中存储哪些信息，每个项被称为一个字段，并作为列显示在表中。例如，“学生”表中可以包含“学号”和“姓名”等字段。
（5）指定主键。在这一步中，选择每个表的主键。主键是一个用于唯一标识每个行的字段。例如，主键可以是学号或课程编号，也可以是“学号”和“课程编号”的组合。
（6）建立表关系。查看每个表，并确定各个表中的数据如何彼此关联。根据需要，将字段添加到表中或创建新表，以便清楚地表达这些关系。
（7）优化设计。分析设计中是否存在错误；创建表并添加一些示例数据记录；确定是否可以从表中获得期望的结果。根据需要，对设计进行调整。
（8）应用规范化规则。应用数据规范化规则，以确定表的结构是否正确。根据需要，对表进行调整。
（9）在Word文档中将数据库设计的结果画成表格，或者使用Visio软件绘制成数据库模型图。这些表格或图形可以为实现数据库提供依据。