第二章 数据库设计

物联网环境下的智能家居数据库设计与管理第一章引言随着物联网技术的发展和普及，智能家居在人们的生活中扮演着越来越重要的角色。

智能家居的核心是通过互联设备实现家庭设施的远程操控和智能化管理。

为了实现智能家居的正常运行和数据的高效管理，数据库设计与管理显得尤为关键。

本文将探讨在物联网环境下的智能家居数据库设计与管理的问题。

第二章智能家居数据库设计2.1 数据库需求分析在设计智能家居数据库之前，首先需要进行数据库需求分析，明确数据库的功能和需求。

这包括记录家庭设施的基本信息、管理用户的权限和功能、存储设备状态和操作日志等。

2.2 数据库模型设计在数据库设计中，选择合适的数据库模型也是至关重要的。

常用的数据库模型包括层次模型、关系模型和面向对象模型。

根据智能家居的特点和需求，选择适合的关系模型作为数据库的基础架构，以方便数据的管理和查询。

2.3 数据表设计在数据库设计过程中，需要根据需求将数据划分为不同的表，并设计合适的表结构。

充分考虑不同数据间的关联关系和依赖关系，确保数据的完整性和一致性。

2.4 数据库索引与优化针对智能家居数据库中常见的数据查询需求，设计合理的索引以提高查询效率。

此外，为了提升整体数据库性能，还需要进行数据库的优化，如合理划分数据表、定期清理过期数据等。

第三章智能家居数据库管理3.1 数据库备份与恢复智能家居数据库中包含了大量的关键数据，为了防止数据丢失和数据库故障带来的影响，需要定期进行数据库的备份。

同时，也需要建立恰当的恢复机制，以便在数据库出现问题时能够及时恢复数据。

3.2 权限管理与安全性智能家居涉及到用户的隐私信息和家庭设施的安全问题，因此数据库的权限管理和安全性非常重要。

通过合理的权限设置和严格的访问控制，确保只有授权用户能够访问和修改相应的数据。

3.3 数据库监测与优化智能家居数据库需要进行常规的监测和性能优化，以保证数据库的稳定性和高效性。

通过监测数据库的运行状态和性能指标，及时发现并解决潜在的问题，提升整体数据库的性能和稳定性。

数据库课程设计课程任务书一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握数据库的基本概念，包括数据模型、关系运算和SQL语言；2. 培养学生运用数据库设计方法，学会创建、查询和管理数据库；3. 使学生了解数据库的安全性和一致性，并能在实际操作中加以运用。

技能目标：1. 培养学生运用数据库管理系统（DBMS）进行数据存储、查询和更新的能力；2. 培养学生运用数据库设计工具，如ER图，进行数据库设计的能力；3. 培养学生运用SQL语言进行数据库操作的能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生认真负责、严谨细致的学习态度，对待数据库设计和操作能够遵循规范和标准；2. 培养学生团队协作意识，能够在小组合作中发挥各自优势，共同完成数据库设计和实施；3. 培养学生对数据库技术的兴趣，激发他们探索新技术、新方法的热情。

课程性质：本课程为实践性较强的学科，注重理论知识与实际应用的结合。

学生特点：学生具备一定的计算机操作能力，对数据库知识有一定了解，但缺乏实际设计和操作经验。

教学要求：结合学生特点，注重启发式教学，引导学生通过实际操作掌握数据库设计方法，提高解决问题的能力。

在教学过程中，将目标分解为具体的学习成果，以便进行有效的教学设计和评估。

二、教学内容1. 数据库基本概念：介绍数据模型、关系数据库的基本理论，包括实体关系模型、关系模型等。

- 教材章节：第一章 数据库基础2. 数据库设计：讲解数据库设计方法，如ER图设计、关系规范化理论，以及数据库设计步骤。

- 教材章节：第二章 数据库设计3. SQL语言：介绍SQL语言的基本语法，包括数据定义、数据查询、数据更新和数据控制。

- 教材章节：第三章 SQL语言4. 数据库管理系统（DBMS）：介绍DBMS的原理和功能，以及常见数据库管理系统的使用方法。

- 教材章节：第四章 数据库管理系统5. 数据库安全性与一致性：讲解数据库的安全控制、事务管理、并发控制和备份恢复等。

- 教材章节：第五章 数据库安全性与一致性6. 数据库应用实例：通过实际案例，展示数据库在不同场景下的应用，提高学生解决实际问题的能力。

第二章数据库的概念结构设计将需求分析得到的用户需求抽象为信息结构（即概念模型）的过程就是概念结构设计。

它是整个数据库设计的关键步骤。

本章主要介绍以下内容：•数据模型。

•概念模型。

•概念结构设计的方法与步骤。

第一节数据模型一、数据数据是数据库中存储的基本对象，也是数据模型的基本元素。

1．数据在数据库中描述事物的符号记录称为数据，是存储的基本对象。

计算机是人们解决问题的辅助工具，而解决问题的前提是对问题存在条件及环境参数的正确描述，在现实世界中人们可以直接用自然语言来描述世界，为了把这些描述传达给计算机，就要将其抽象为机器世界所能识别的形式。

例如，我们在现实世界中用以下语言来描述一块主板：编号为0001的产品为“技嘉主板”，其型号为GA-8IPE1000-G，前端总线800MHz。

如果将其转换为机器世界中数据的一种形式则为：0001，技嘉主板，GA-8IPE1000-G，800MHz。

因此从现实世界中的数据到机器世界中的符号记录形式的数据，还需要一定的转换工作。

2．数据描述在数据库设计的不同阶段都需要对数据进行不同程度的描述。

在从现实世界到计算机世界的转换过程中，经历了概念层描述、逻辑层描述及存储介质层描述三个阶段。

在数据库的概念设计中，数据描述体现为“实体”、“实体集”、“属性”等形式，用来描述数据库的概念层次；在数据库的逻辑设计中，数据描述体现为“字段”、“记录”、“文件”、“关键码”等形式，用来描述数据库的逻辑层次；在数据库的具体物理实现中，数据描述体现为“位”、“字节”、“字”、“块”、“桶”、“卷”等形式，用来描述数据库的物理存储介质层次。

二、数据模型模型是对现实世界中的事物、对象、过程等客观系统中感兴趣的内容的模拟和抽象表达。

如一座大楼模型、一架飞机模型就是对实际大楼、飞机的模拟和抽象表达，人们从模型可以联想到现实生活中的事物。

数据模型也是一种模型，它是对现实世界数据特征的抽象。

数据模型一般应满足三个要求：一是能比较真实地模拟现实世界；二是容易被人们理解；三是便于在计算机上实现。

《数据库原理与应用》课程设计项目名称：学生成绩管理系统目录第一章实训目的、要求及步骤实训目的实训要求实训步骤第二章数据库设计需求分析数据库概念分析数据库逻辑设计第三章系统操作说明及运行结果数据定义数据查询操作数据更新操作第四章程序设计创建数据库输入数据第五章总结及人员分工第一章实训目的、要求及步骤一、实训目的1．通过课程设计，使学生进一步巩固所学的知识，考查学生对数据库理论及知识的理解能力和综合运用能力2．培养学生自主学习、独立思考的能力，学会查找资料并善于分析资料的能力3. 通过对学校日常教学管理中的课程、选课、学生、教师、成绩等相关内容进行分析，完成具有学生管理、成绩管理、课程管理等相关功能的小型数据库管理应用系统二、实训要求1、完成进学生、班级、课程表的维护2、完成成绩表的浏览查找3、完成成绩表的维护4、按班级、按课程计算平均成绩、最高成绩、最低成绩、及格率5、统计某学生、某学期的所有课程的平均成绩。

6、完成用户管理功能7、完成数据备份与恢复功能所需的知识点：E-R关系图；数据库表设计，数据库表维护等。

三、实训步骤遵循“自顶向下、逐步细化”的设计方法，认真分析并理解课程设计题目的要求，进行相应功能分析、算法分析，数据流程分析，E-R关系图分析，进行概要设计；1、需求分析界定系统范围，描述系统需求（包括数据需求和功能需求）2、概念结构设计画出系统各部分（子系统）E-R模型图3、逻辑结构设计（1）完成E－R模型向关系模型的转换（2）对关系模型进行优化（如果需要）4、物理结构设计（针对SQL Sever 2000）（1）存储结构设计（如数据表的构成，字段名称，字段数据类型，字段长度），选择合适的数据库表结构（2）完整性约束设计（如主键约束、非空约束、默认值约束、检查约束、唯一约束）5、将所设计表的结构在SQL Sever上实现，要求单独建立数据库并生成备份文件（备份数据库或导出数据库表到文本文件）。

目录第一章引言 (1)1.1 编写目的 (1)1.2 背景 (1)1.3 参考资料 (2)第二章外部设计 (3)2.1 标识符和状态 (3)2.2 命名约定 (3)2.3 设计约定 (3)第三章结构设计 (4)3.1 概念结构设计 (4)3.1.1 实体和属性的定义 (4)3.1.2 设计局部ER模式 (13)3.1.3 设计全局ER模式 (20)3.2 逻辑结构设计 (21)3.2.1 模式 (21)3.2.2 外模式 (32)3.3 物理结构设计 (33)第四章运用设计 (34)4.1 数据字典设计 (34)4.2 安全保密设计 (34)4.3 数据库实施 (34)4.3.1 创建数据库 (34)4.3.2 创建表 (34)第一章引言1.1编写目的1、本数据库设计说明书是关于寝室管理系统数据库设计，主要包括数据逻辑结构设计、数据字典以及运行环境、安全设计等。

2、本数据库设计说明书读者：用户、系统设计人员、系统测试人员、系统维护人员。

3、本数据库设计说明书是根据系统需求分析设计所编写的。

4、本系统说明书为开发软件提供了一定基础。

1.2背景随着科学技术的不断提高，计算机科学日渐成熟，其强大的功能已为人们深刻认识，它已经进入人类社会的各个领域并发挥着越来越重要的作用，然而在计算机应用普及以前我国大部分高校的学生信息管理仅靠人工进行管理和操作，这种管理方式存在着许多缺点，如：效率低，密保性差，另外时间一长，将产生大量的文件和数据，其中有些是冗余或者针对同一目的的数据不相吻合，这对于查找、更新和维护文件等管理工作带来了不少困难，同时也跟不上信息时代高速、快捷的要求，严重影响了消息的传播速度。

然而现今学校的规模不断扩大，学生数量急剧增加，有关学生的各种信息也成倍增长，人工管理信息的缺点日渐突出，面对庞大的学生信息量，如何利用现代信息技术使其拥有快捷、高效的适应能力已成为当务之急。

正因为如此，学生宿舍管理系统成为了学生管理不可缺少的部分，它的内容对于学校的管理者来说都至关重要，所以学生宿舍管理系统应该能够为用户提供充足的信息和快捷的查询手段。

电子工业出版社《数据库原理与设计》第二章部分课后习题答案p24 1.简述数据模型的三要素。

答：数据模型的三要素包括：数据结构、数据操作、数据模型的完整性约束。

数据结构是所研究的对象类型的集合。

刻画对象和对象之间的关系，是对数据库系统静态特性的描述。

如对象的类型、性质、对象之间的参照，所属关系等。

数据操作是指对数据库中各种对象的值允许执行的操作的集合，包括有关的操作要求，是对数据库系统动态特性的描述。

数据库只要有查询和更新（增加、删除和修改）操作。

数据模型中需要定义这些操作的具体含义、操作符号、操作规则和实现操作的语句。

数据模型的完整性约束即数据和数据间应该满足的条件，是一组完整性规则的集合，用以限定符合数据模型的数据库状态以及状态的变化，以保证数据的正确性、有效性、和相容性。

6.现有某应用，涉及两个实体集，两实体间的联系及相关的属性如下所述。

请画出该应用的E-R图。

实体集Enitity1(A#,A1,A2,A3) 其中，A#为码实体集Enitity2(B#,B1,B2) 其中，B#为码答：E-R 图如下：7.要开发连锁百货数据库管理系统，在该系统中有3个实体：商店，其属性有商店编号，商店名及地址等；商品，其属性有商品号、商品名、规格及单价等；职工，其属性有职工编号、姓名、性别以及业绩等。

商店与商品存在“销售”联系，每个商店可以销售多种商品，每种商品也可放在多个商店销售，每个商店销售的每种商品有月销售量；商店与职工间存在着“聘用关系”，每个商店有多名职工，每个职工只能在一个商店工作，商店聘用职工有月薪。

答：实体间联系的属性及其E-R图表示：实体间联系的属性及其E-R图表示：商店实体及属性的E-R图表示：商品实体及属性的E-R图表示：职工实体及属性的E-R图表示：8.（1991年高级程序员考试试题）从供选择的答案中选出应填入下列叙述中的正确答案，把编号依次写出来。

一个数据库系统必须能表示试题和关系。

数据库原理及应用实验教案第一章：数据库基础1.1 实验目的了解数据库的基本概念掌握数据库的基本操作1.2 实验环境安装有数据库管理系统（如MySQL、Oracle或SQL Server）的计算机数据库管理系统的客户端工具1.3 实验内容实验一：创建数据库和表学习使用数据库管理系统的命令行工具或图形界面工具创建数据库学习使用SQL语句创建表实验二：数据库的简单操作学习使用SQL语句进行数据的插入、查询、更新和删除操作第二章：数据库设计2.1 实验目的掌握数据库设计的基本步骤和方法学会使用实体-关系模型设计数据库2.2 实验环境安装有数据库管理系统（如MySQL、Oracle或SQL Server）的计算机数据库管理系统的客户端工具2.3 实验内容实验三：实体-关系模型设计学习实体-关系模型的基本概念和表示方法根据给定的需求设计实体-关系模型实验四：将实体-关系模型转换为数据库模式学习将实体-关系模型转换为数据库模式的方法将设计的实体-关系模型转换为数据库模式第三章：SQL语言3.1 实验目的掌握SQL语言的基本操作学会使用SQL语言进行数据库的创建、查询和更新操作3.2 实验环境安装有数据库管理系统（如MySQL、Oracle或SQL Server）的计算机数据库管理系统的客户端工具3.3 实验内容实验五：SQL语言的基本操作学习使用SQL语言创建数据库、表、视图和索引学习使用SQL语言进行数据的插入、查询、更新和删除操作第四章：数据库的安全与保护4.1 实验目的了解数据库的安全与保护的基本概念和方法学会使用数据库管理系统的权限管理和备份恢复功能4.2 实验环境安装有数据库管理系统（如MySQL、Oracle或SQL Server）的计算机数据库管理系统的客户端工具4.3 实验内容实验六：数据库的权限管理学习使用数据库管理系统的权限管理功能，创建用户和角色，分配权限实验七：数据库的备份与恢复学习使用数据库管理系统的备份与恢复功能，进行数据库的备份和恢复操作第五章：数据库应用系统设计与实现5.1 实验目的掌握数据库应用系统的设计与实现的基本步骤和方法学会使用数据库管理系统进行应用程序的开发5.2 实验环境安装有数据库管理系统（如MySQL、Oracle或SQL Server）的计算机数据库管理系统的客户端工具编程语言环境和开发工具（如Java、Python或C等）5.3 实验内容实验八：数据库应用系统的设计与实现学习使用数据库管理系统进行应用程序的连接、查询和更新操作实验九：实现简单的数据库应用功能使用编程语言环境和开发工具，实现用户登录、数据查询和数据增删改等功能实验十：测试与优化数据库应用系统对实现的数据库应用系统进行测试和优化，确保系统的稳定性和性能第六章：数据库性能优化6.1 实验目的学习数据库性能优化的基本策略和方法。

数据库管理的基础知识和技巧第一章：数据库管理概述数据库管理是指管理和维护数据库系统的各种操作和任务的过程。

它包括数据库设计、数据库安装、数据备份与恢复、性能优化等方面的工作。

数据库管理旨在确保数据库系统的高效运行和数据的完整性、一致性和安全性。

第二章：数据库设计数据库设计是数据库管理的第一步，它涉及到对数据的组织、存储结构、数据关系的建立和优化等问题。

在数据库设计中，需要分析需求，选择适当的数据模型（如关系型模型、面向对象模型等），设计数据表结构、建立关系和定义约束等。

第三章：数据库安装数据库管理的另一个重要方面是数据库的安装。

在数据库安装中，需要选择适用的数据库系统（如MySQL、Oracle等），按照相应的安装指南进行安装和配置。

安装过程中需要设置数据库的参数、权限，确保数据库可以正常运行。

第四章：数据备份与恢复数据备份与恢复是数据库管理中必不可少的环节。

通过合理的数据备份策略，可以保证在数据库发生故障、数据丢失或被破坏时能够快速进行数据恢复。

常用的数据备份方法包括完全备份、增量备份和差异备份等，通过定期备份数据库，可以最大程度地减少数据损失。

第五章：性能优化性能优化是数据库管理的重要任务之一。

通过合理的性能优化策略，可以提高数据库系统的响应速度和并发处理能力。

性能优化的方法包括索引优化、查询优化、服务器参数调整、数据分区等。

通过对数据库的监控和调优，可以减少系统崩溃和性能瓶颈等问题的发生。

第六章：安全管理安全管理是数据库管理不可忽视的方面。

数据库系统存储着重要的数据，对数据的安全性进行保护至关重要。

在安全管理中，可以采取加密、访问控制、审计等手段来确保数据库的安全。

此外，定期更新数据库系统补丁和加强数据库系统的防火墙等措施也是安全管理的一部分。

第七章：故障排除与监控数据库管理还包括故障排除与监控。

通过监控数据库的运行状态，可以及时发现和解决潜在的故障。

故障排除和监控可以通过日志查看、性能监控工具、系统报警等方法进行。