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1、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Power Designer设计工具创建在线考试系统概念数据模
2、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Power Designer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：Wi
3、ndows xp/Windows7/Windows Server2003设计工具：Power Designer15七、实验步骤对于概念数据模型的建立，通过使用Sybase公司的Power Designer数据库设计工具完成。 下面以Power Designer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Power Designer环境中，（2）通过文件（File）中的“新建模型（New Model）”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
4、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Power Designer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（New Model）”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，
5、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（check model）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
6、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（
7、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
8、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
9、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
10、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：
11、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Check Model功能，如下图所示：图1-14 Check Model后的结果图Check Mo
12、del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check model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 报告评分： 指导教师签字：