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  第3题      
  知识点：   实体   事务   需求分析   培训   实体联系图   数据库   数据库系统

 
【试题说明】
某集团公司拥有多个大型连锁商场，公司需要构建一个数据库系统便于管理其业务运作活动。
【需求分析结果】
1.商场需要记录的信息包括商场编号（商场编号不重复)、商场名称、地址和联系电话。某商场信息如下表1所示。

2.每个商场包含不同的部门，部门需要记录的信息包括部门编号（不同商场的部门编号不同)、部门名称、位置分布和联系电话。某商场的部门信息如表2所示。

3.每个部门雇用了多名员工处理日常事务，每名员工只能属于一个部门（新进员工在培训期不隶属于任何部门）。员工需要记录的信息包括员工编号、姓名、岗位、电话号 码和工资。员工信息如下表3所示。

4.每个部门的员工中有一个是经理，每个经理只能管理一个部门。系统要记录每个经理的任职时间。
【概念模型设计】
根据需求阶段收集的信息，设计的实体联系图和关系模式（不完整）如下：


【关系模式设计】
 
问题：3.1   根据问题描述，补充四个联系，完善图3-1的实体联系图。
 
问题：3.2   根据实体联系图，将关系模式中的空(a)〜(c)补充完整，并分别给出部门、员工和经理关系模式的主键和外键。
 
问题：3.3   为了使商场有紧急事务时能联系到轮休的员工，要求每位员工必须且只能登记一位紧急联系人的姓名和联系电话（假设不同员工可以登记相同的紧急联系人）。则在图3-1中还需添加的实体是(d),该实体与图3-1中的员工关系存在(e) 联系。给出该实体的关系模式。
 
 
 

   知识点讲解    
   · 实体    · 事务    · 需求分析    · 培训    · 实体联系图    · 数据库    · 数据库系统
 
       实体
        从上表中可见，在E-R模型中实体用矩形表示，通常矩形框内写明实体名。实体是现实世界中可以区别于其他对象的“事件”或“物体”。例如，企业中的每个人都是一个实体。每个实体由一组特性（属性）来表示，其中的某一部分属性可以唯一标识实体，如职工号。实体集是具有相同属性的实体集合，例如，学校所有教师具有相同的属性，因此教师的集合可以定义为一个实体集；学生具有相同的属性，因此学生的集合可以定义为另一个实体集。
 
       事务
               概述
               事务（Transaction）是一系列的数据库操作，是数据库应用程序的基本逻辑单位，即应用程序对数据库的操作都应该以事务的方式进行。
               事务是一个操作序列，这些操作“要么都做，要么都不做”，是数据库环境中不可分割的逻辑工作单位。事务和程序是两个不同的概念，一般一个程序可包含多个事务。
               事务通常由数据库操纵语言或其他高级语言（如SQL、CoBOL、C、C++、Java等）书写的用户程序来实现。一个事务由应用程序的一组操作序列组成，它以BEGIN TRANSACTION语句开始，以END TRANSACTION结束语句。
               事务定义的语句如下：
               （1）BEGIN TRANSACTION：事务开始。
               （2）END TRANSACTION：事务结束。
               （3）COMMIT：事务提交。该操作表示事务成功地结束，它将通知事务管理器该事务的所有更新操作现在可以被提交或永久地保留。
               （4）ROLLBACK：事务回滚。该操作表示事务非成功地结束，它将通知事务管理器出故障了，数据库可能处于不一致状态，该事务的所有更新操作必须回滚或撤销。
               典型的例子是银行转账业务。对“从账户A转入账户B金额x元”业务，站在顾客角度来看，转账是一次单独操作；而站在数据库系统的角度它至少是由两个操作组成的，第一步从账户A减去x元，第二步给账户B加上x元。下面是银行转账事务的伪代码：
               
               SQL中事务的开始与结束
               SQL标准规定当一条SQL语句被执行，就隐式地开始了一个事务，SQL中的Commit work和Rollback work语句之一会结束一个事务。
               （1）Commit work：提交当前事务。这意味着将该事务所做的更新在数据库中永久保存。一旦事务被提交后，一个新的事务自动开始。
               （2）Rollback work：回滚当前事务。这意味着将撤销该事务对数据库的更新。这样，数据库恢复到该事务执行第一条语句之前的状态。
               需要注意的是，若事务已执行了Commit work，就不能用Rollback work来撤销。数据库系统能保证在发生诸如某条SQL语句错误、断电、系统崩溃的情况下，若事务还没有执行Commit work，则所造成的影响将被回滚。对断电、系统崩溃的情况，回滚是在系统重新启动时进行。
 
       需求分析
        需求分析是软件生存周期中相当重要的一个阶段。由于开发人员熟悉计算机但不熟悉应用领域的业务，用户熟悉应用领域的业务但不熟悉计算机，因此对于同一个问题，开发人员和用户之间可能存在认识上的差异。在需求分析阶段，通过开发人员与用户之间的广泛交流，不断澄清一些模糊的概念，最终形成一个完整的、清晰的、一致的需求说明。可以说，需求分析的好坏将直接影响到所开发的软件的成败。
               需求分析的任务
               需求分析主要是确定待开发软件的功能、性能、数据和界面等要求。具体来说，可有以下五个方面：
               （1）确定软件系统的综合要求。主要包括系统界面要求、系统的功能要求、系统的性能要求、系统的安全和保密性要求、系统的可靠性要求、系统的运行要求、异常处理要求和将来可能提出的要求。其中，系统界面要求是指描述软件系统的外部特性，即系统从外部输入哪些数据，系统向外部输出哪些数据；系统的功能要求是要列出软件系统必须完成的所有功能；系统的性能要求是指系统对响应时间、吞吐量、处理时间、对主存和外存的限制等方面的要求；系统的运行要求是指对硬件、支撑软件和数据通信接口等方面的要求；异常处理要求通常是指在运行过程中出现异常情况时应采取的行动以及希望显示的信息，例如临时性或永久性的资源故障，不合法或超出范围的输入数据、非法操作和数组越界等异常情况的处理要求；将来可能提出的要求主要是为将来可能的扩充和修改做准备。
               （2）分析软件系统的数据要求。包括基本数据元素、数据元素之间的逻辑关系、数据量和峰值等。常用的数据描述方法是实体-关系模型（E-R模型）。
               （3）导出系统的逻辑模型。在结构化分析方法中可用数据流图来描述；在面向对象分析方法中可用类模型来描述。
               （4）修正项目开发计划。在明确了用户的真正需求后，可以更准确地估算软件的成本和进度，从而修正项目开发计划。
               （5）如有必要，可开发一个原型系统。对一些需求不够明确的软件，可以先开发一个原型系统，以验证用户的需求。
               在此需要强调的是，需求分析阶段主要解决“做什么”的问题，而“怎么做”则是由设计阶段来完成。
               需求的分类
               软件需求就是系统必须完成的事以及必须具备的品质。软件需求包括功能需求、非功能需求和设计约束三方面的内容。
               （1）功能需求：所开发的软件必须具备什么样的功能。
               （2）非功能需求：是指产品必须具备的属性或品质，如可靠性、性能、响应时间、容错性和扩展性等。
               （3）设计约束：也称为限制条件、补充规约，这通常是对解决方案的一些约束说明。
 
       培训
        培训包括旨在提高项目团队成员能力的全部活动。
        培训可以是正式或非正式的。培训方式包括课堂培训、在线培训、计算机辅助培训、在岗培训（由其他项目团队成员提供）、辅导及训练。
        应按人力资源管理计划中的安排来实施预定的培训。也应根据管理项目团队过程中的观察、交谈和项目绩效评估的结果，来开展必要的计划外培训，培训成本通常应该包括在项目预算中，或者由执行组织承担（如果增加的技能有利于未来的项目）。培训可以由内部或外部培训师来执行。
 
       实体联系图
        数据流图描述了系统的逻辑结构，数据流图中的有关处理逻辑及数据流的含义可用数据字典具体定义说明，但是对于比较复杂的数据及其之间的关系，用它们是难以描述的，在这种情况下一般采用实体联系图进行描述。
        实体联系图（Entity-Relationship Diagram, ER图），可用于描述数据流图中数据存储及其之间的关系，最初用于数据库概念设计。
        下图是大学教务管理问题中对教务处进行分析调查后得到的实体联系图。其中，学生档案是有关学生情况的集合，课程档案是有关开设的课程情况集合，注册记录、选课单则分别是学生注册和选课情况的集合。它用简单的图形方式描述了学生和课程等这些教学活动中的数据之间的关系。
        
        大学教务处教务管理问题实体联系图
        在实体联系图中，有实体、联系和属性三个基本成分，如下图所示。
        （1）实体。实体是现实中存在的对象，有具体的，也有抽象的；有物理上存在的，也有概念性的；例如，学生、课程，等等。它们的特征是可以互相区别，否则就会被认为是同一对象。凡是可以互相区别、又可以被人们识别的事、物、概念等统统可以被抽象为实体。数据流图中的数据存储就是一种实体。实体可以分为独立实体和从属实体或弱实体，独立实体是不依赖于其他实体和联系而可以独立存在的实体，如上图中的“学生档案”、“课程档案”等，独立实体常常被直接简称为实体；从属实体是这样一类实体，其存在依赖于其他实体和联系，在实体联系图中用带圆角的矩形框表示，例如上图中的“注册记录”是从属实体，它的存在依赖于实体“学生档案”，“课程档案”和联系“注册”，“选课单”也是从属实体，它的存在依赖于实体“学生档案”，“课程档案“和联系”选课”。
        在以下述说中，为简便起见，将上图中的实体“学生档案”和“课程档案”直接称为“学生”和“课程”。
        （2）联系。实体之间可能会有各种关系。例如，“学生”与“课程”之间有“选课”的关系。这种实体和实体之间的关系被抽象为联系。在实体联系图中，联系用联结有关实体的菱形框表示，如上图所示。联系可以是一对一（1:1），一对多（1:N）或多对多（M:N）的，这一点在实体联系图中也应说明。例如在大学教务管理问题中，“学生”与“课程”是多对多的“选课”联系。
        （3）属性。实体一般具有若干特征，这些特征就被称为实体的属性，例如上图中的实体“学生”，具有学号、姓名、性别、出生日期和系别等特征，这些就是它的属性。
        联系也可以有属性，例如学生选修某门课程，它既不是学生的属性，也不是课程的属性，因为它依赖于某个特定的学生，又依赖于某门特定的课程，所以它是学生与课程之间的联系“选课”的属性。在上图中，联系“选课”的属性被概括在从属实体“选课单”中。联系具有属性这一概念对于理解数据的语义是非常重要的。
        在实体联系图中，还有如下关于属性的几个重要概念。
        .主键，如果实体的某一属性或某几个属性组成的属性组的值能唯一地决定该实体其他所有属性的值，也就是能唯一地标识该实体，而其任何真子集无此性质，则这个属性或属性组被称为实体键。如果一个实体有多个实体键存在，则可从其中选一个最常用到的作为实体的主键。例如实体“学生”的主键是学号，一个学生的学号确定了，那么他的姓名、性别、出生日期和系别等属性也就确定了。在实体联系图中，常在作为主键的属性或属性组与相应实体的连线上加一短垂线表示，如上图所示的“学号”。
        
        实体联系图的基本成分
        .外键，如果实体的主键或属性（组）的取值依赖于其他实体的主键，那么该主键或属性（组）被称为外键。例如，从属实体“注册记录”的主键“学号”的取值依赖于实体“学生”的主键“学号”，“选课单”的主键“学号”和“课程号”的取值依赖于实体“学生”的主键“学号”和实体“课程”的主键“课程号”，这些主键和属性就是外键。
        .属性域，属性可以是单域的简单属性，也可以是多域的组合属性。组合属性由简单属性和其他组合属性组成。组合属性中允许包括其他组合属性意味着属性可以是一个层次结构，如下图所示通信地址就是一种具有层次结构的属性。
        
        通信地址属性
        .属性值，属性可以是单值的，也可以是多值的。例如一个人所获得的学位可能是多值的。当某个属性对某个实体不适应或属性值未知时，可用空缺符NULL表示。
        在画实体联系图时，为了使得图形更加清晰、易读易懂，可以将实体和实体的属性分开画，并且对实体进行编号，如下图一和下图二所示。
        
        实体联系图
        
        实体属性图
        由于人们通常就是用实体、联系和属性这三个概念来理解和描述现实问题的，所以实体联系图非常接近人的思维方式。又因为实体联系图采用简单的图形来表达人们对现实的理解，所以不熟悉计算机技术的用户也都能够接受它，因此实体联系图成为了系统分析员和用户之间沟通的工具。
 
       数据库
        数据库（DataBase，DB）是指长期存储在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和存储，具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共享。
        系统使用的所有数据存储在一个或几个数据库中。
 
       数据库系统
        简单地说，数据库系统就是基于数据库的计算机应用系统。这样一个系统包括以下内容。
        ①以数据为主体的数据库。
        ②管理数据库的系统（DBMS）。
        ③支持数据库系统的计算机硬件环境和操作系统环境。
        ④管理和使用数据库系统的人——数据库管理员。
        1）数据库的定义和特征
        数据库，顾名思义就是存放数据的仓库，这种想当然的理解是不准确的。数据库对应的英文单词是DataBase，如果直译则是数据基地；而数据仓库则另有其词DataWarehouse。所以数据库和数据仓库不是同义词，数据仓库是在数据库技术的基础上发展起来的又一新的应用领域。
        数据库技术发展到今天已经是一门成熟的技术，但却没有一个被普遍接受的、严格的定义。数据库是相互关联数据的集合，这是大家公认的数据库的基本特征之一。下面一段话概括了数据库应该具备的一些特征，也可以把它作为数据库的定义。
        数据库是相互关联数据的集合，它用综合的方法组织数据，具有较小的数据冗余，可供多个用户共享，具有较高的数据独立性，具有安全控制机制，能够保证数据的安全、可靠，允许并发地使用数据库，能有效、及时地处理数据，并能保证数据的一致性和完整性。
        （1）相互关联的数据集合。数据库中的数据不是孤立的，数据与数据之间是相互关联的。也就是说，在数据库中不仅要能够表示数据本身，还要能够表示数据与数据之间的联系。比如在学籍管理中，有学生和课程两类数据，在数据库中除了要存放这两类数据之外，还要存放哪些学生选修了哪些课程或哪些课程由哪些学生选修这样的信息，这就反映了学生数据和课程数据之间的联系。
        （2）用综合的方法组织数据。数据库能够根据不同的需要按不同的方法组织数据，如可以用顺序组织方法、索引组织方法、聚集（Cluster）组织方法等。
        （3）低冗余与数据共享。由于在数据库技术之前，数据文件都是独立的，所以任何数据文件都必须含有满足某应用的全部数据。比如，人事部门有一个职工文件，教育部门也有一个职工文件，两个部门的职工文件中都有"职工基本情况"的数据，也就是说这一部分数据是重复存储的，如果还有第三、第四个部门也有类似的职工文件，那么重复存储所造成的空间浪费是很大的。在数据库中，可以共享类似"职工基本情况"这样的共用数据，从而降低数据的冗余度。
        （4）数据具有较高的独立性。数据独立性是指数据的组织和存储方式与应用程序互不依赖、彼此独立的特性。在数据库技术之前，数据文件的组织方式和应用程序是密切相关的，当改变数据结构时，相应的应用程序也必须随之修改，这样就大大增加了应用程序的开发代价和维护代价。而数据库技术却可以使数据的组织和存储方法与应用程序互不依赖，从而大大降低应用程序的开发代价和维护代价。
        （5）保证数据的安全、可靠。数据库技术要能够保证数据库中的数据是安全、可靠的。数据库要有一套安全机制，以便可以有效地防止数据库中的数据被非法使用或非法修改；数据库还要有一套完整的备份和恢复机制，以便保证当数据遭到破坏时（软件或硬件故障引起的），能立刻将数据完全恢复，从而保证系统能够连续、可靠地运行。
        （6）最大限度地保证数据的正确性。保证数据正确的特性在数据库中称为数据完整性。在数据库中可以通过建立一些约束条件保证数据库中的数据是正确的。比如输入年龄小于0或者大于200时，数据库能够主动拒绝这类错误。
        （7）数据可以并发使用并能同时保证数据的一致性。数据库中的数据是共享的，并且允许多个用户同时使用同一数据，这就要求数据库能够协调一致，保证各个用户之间对数据的操作不发生矛盾和冲突，即在多个用户同时使用数据库的情况下，能够保证数据的一致性和正确性。
        2）数据库管理系统
        数据库的各种功能和特性，并不是数据库中的数据所固有的，而是靠管理或支持数据库的系统软件——数据库管理系统（DataBase Management System, DBMS）提供的。一个完备的数据库管理系统应该具备上一节提到的各种功能，其任务就是对数据资源进行管理，并且使之能为多个用户共享，同时还能保证数据的安全性、可靠性、完整性、一致性，并要保证数据的高度独立性。一个数据库管理系统应该具备以下功能。
        （1）数据库定义功能。可以定义数据库的结构和数据库的存储结构，可以定义数据库中数据之间的联系，可以定义数据的完整性约束条件和保证完整性的触发机制等。
        （2）数据库操纵功能。可以完成对数据库中数据的操纵，可以装入、删除、修改数据，可以重新组织数据库的存储结构，可以完成数据库的备份和恢复等操作。
        （3）数据库查询功能。可以以各种方式提供灵活的查询功能，可以使用户方便地使用数据库中的数据。
        （4）数据库控制功能。可以完成对数据库的安全性控制、完整性控制、多用户环境下的并发控制等各方面的控制。
        （5）数据库通信功能。在分布式数据库或提供网络操作功能的数据库中还必须提供数据库的通信功能。
        3）数据库管理员
        从事数据库管理工作的人员称为数据库管理员（DataBase Administrator, DBA）。DBA有大量的工作要做，既有技术方面的工作，又有管理方面的工作，要参加数据库开发和使用的全部工作。总体来说，DBA的工作可以概括如下。
        （1）在数据库规划阶段要参与选择和评价与数据库有关的计算机软件和硬件，要与数据库用户共同确定数据库系统的目标和数据库应用需求，要确定数据库的开发计划。
        （2）在数据库设计阶段要负责数据库标准的制定和共用数据字典的研制，要负责各级数据库模式的设计，要负责数据库安全、可靠方面的设计。
        （3）在数据库运行阶段首先要负责对用户进行数据库方面的培训；要负责数据库的转储和恢复；要负责对数据库中的数据进行维护；要负责监视数据库的性能，并调整、改善数据库的性能，提高系统的效率；要继续负责数据库安全系统的管理；要在运行过程中发现问题、解决问题。
        4）数据库的发展
        数据库的核心任务是数据管理，它包括数据的分类、组织、编码、存储、检索和维护等。数据管理经历了以下3个阶段。
        （1）人工管理阶段。人工管理阶段是指计算机诞生的初期（20世纪50年代中期以前）。这个时期的计算机技术，从硬件看还没有磁盘这样的可直接存取的存储设备，从软件看没有操作系统，更没有管理数据的软件。这个时期数据管理的特点如下。
        ①数据不保存。因为计算机主要用于科学计算，一般也不需要长期保存数据，只是在完成某一个计算或课题时才将数据输入，然后不仅原始数据不保存，计算结果也不保存。
        ②没有文件的概念。这个时期的数据组织必须由每个程序的程序员自行组织和安排。
        ③一组数据对应一个程序。每组数据只对应一个应用，即使两个程序用到相同的数据，也必须各自定义、各自组织，数据无法共享、无法相互利用和互相参照。因此，程序和程序之间有大量的数据重复。
        ④没有形成完整的数据管理的概念。由于以上几个特点及没有对数据进行管理的软件系统，所以这个时期的每个程序都要包括数据存取方法、输入输出方法和数据组织方法等。因为程序是直接面向存储结构的，所以存储结构的任何一点修改，都会导致程序的修改，程序与数据不具有独立性。
        （2）文件系统阶段。文件系统阶段是指20世纪50年代后期到60年代中期这一阶段。从那时起，计算机不仅大量用于科学计算，也开始大量用于信息管理。像磁盘这样的直接存取存储设备也已经出现，在软件方面也有了操作系统和高级语言，还有了专门用于数据管理的软件，即文件系统（或操作系统的文件管理部分）。这个阶段的数据管理具有以下特点。
        ①数据可以长期保存在磁盘上，也可以反复使用，即可以经常对文件进行查询、修改、插入和删除等操作。
        ②操作系统提供了文件管理功能和访问文件的存取方法，程序和数据之间有了数据存取的接口，程序开始通过文件名和数据打交道，可以不再关心数据的物理存放位置。因此，这时也有了数据的物理结构和数据的逻辑结构的区别。程序和数据之间有了一定的独立性。
        ③文件的形式已经多样化。由于有了磁盘这样的直接存取存储设备，文件也就不再局限于顺序文件，也有了索引文件、链表文件等。因而，对文件的访问可以是顺序访问，也可以是直接访问。但文件之间是独立的，它们之间的联系要通过程序去构造，文件的共享性还比较差。
        ④有了存储文件以后，数据就不再仅仅属于某个特定的程序，而是可以由多个程序反复使用。但文件结构的设计仍然是基于特定的用途，程序仍然是基于特定的物理结构和存取方法编制的。因此，数据的存储结构和程序之间的依赖关系并未根本改变。
        ⑤数据的存取基本上以记录为单位。
        （3）数据库系统阶段。数据库系统阶段从20世纪60年代后期开始，数据库技术的诞生既有计算机技术的发展做依托，又有数据管理的需求做动力。数据库的数据不再是面向某个应用或某个程序，而是面向整个企业（组织）或整个应用。
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第3题    在手机中做本题