4.10 利用PowerDesigner设计数据库系统实验
一、实验目的
1）了解数据库设计的过程。
2）学会用PowerDesigner等数据库设计工具进行数据库设计。
3）学会从实际需求进行数据库的设计。
二、验证性实验
1.根据详细步骤完成奖学金模块数据库设计
用PowerDesigner软件设计奖学金模块。该模块的功能设计中有四个实体，具体信息如表4-1至表4-4所示。
表4-1 班级表（t_class）
表4-2 学生表（t_stu）
表4-3 成绩表（t_grade）
表4-4 奖学金表（t_scholarship）
（1）利用PowerDesigner软件设计概念模型
概念模型也称为信息模型，以E-R图理论为基础，并对其进行了扩充。该模型是从用户的观点对信息进行建模，主要用于数据库的概念数据模型设计。利用PowerDesigner软件设计概念模型时，一般会经过创建实体，添加实体之间的关系两个阶段。
1）创建实体。创建实体的操作如下：
打开PowerDesigner软件，选择“File”→“New Model”命令，打开“New Model”对话框，在该对话框中选择“Conceptual Data Model”模型类型，同时设置“Model name”模型名称的信息，如图4-12所示。
图4-12 选择设计概念数据模型选项
单击“OK”按钮，进入概念数据模型主界面，为了保证概念数据模型图能绘制到一个表格中，通过选择“View”→“Zoom In”命令，对图标窗口中的表格进行放大，如图4-13所示。
图4-13 在图表窗口中设置工作区
为便于查看，对中间的表格进行标注，方法是通过选择“Toolbox”面板中的Free Sym-bols中的“Text”工具按钮，对其标注为奖学金模块，如图4-14所示。如果没找到“Tool-box”面板，可以通过选择菜单View-＞Toolbox来调出Toolbox面板。
图4-14 利用Text工具进行标注
接着选择“Toolbox”中的“Entity”工具按钮
，添加班级实体，如图4-15所示。
图4-15 添加班级实体
双击实体，弹出实体属性设置窗口。在“General”选项卡中设置用于标识实体名称的“Name”选项为“班级表”，设置用于标识实体代码的“Code”选项为“t_class”，设置用于对实体注释的“Comment”选项为“关于班级的表格”，如图4-16所示。
图4-16 “General”选项卡
切换到用来设置实体属性的“Attributes”选项卡，其中，“Name”字段用于标识字段名称，“Code”字段用于标识字段代码，“Data Type”字段、“Length”字段和“Precision”字段用于设置字段的类型。对班级表实体属性设置如图4-17所示。
图4-17 “Attributes”选项卡
单击“确定”按钮，得到最终的关于班级的实体信息，如图4-18所示。
图4-18 最终的班级实体
下面以同样的方式设计“奖学金模块”中的学生、成绩、奖学金实体，如图4-19至图4-24所示。
图4-19 学生实体普通属性
图4-20 学生实体所具有的属性
图4-21 成绩实体普通属性
图4-22 成绩实体所具有的属性
图4-23 奖学金实体普通属性
图4-24 奖学金实体所具有的属性
最终，关于奖学金模块的四个实体对象具体信息，如图4-25所示。
图4-25 奖学金模块的实体
2）添加实体之间的关系。具体操作如下：
在数据库设计中，实体之间存在三种关系，分别是“一对一关系”“一对多关系”“多对多关系”。在此次设计中，先添加班级与学生之间的关系。选择“Toolbox”中的“Rela-tionship”工具按钮
，为创建好的班级实体和学生实体添加联系，如图4-26所示。
添加成功后，双击关系图标，弹出“Relationship Properties”窗口，设置班级实体与学生实体之间的属性信息。在“General”选项卡中设置用来标识实体间关系名称的“Name”选项为“班级学生关系”，设置用来标识实体间关系代码的“Code”选项为“class_stu_r”，设置对实体经行注释的“Comment”选项为“班级与学生的关系”，如图4-27所示。
在“Cardinalities”选项卡中存在一个“Cardinalities”选项组，可用来设置实体间的各种关系。班级与学生是一对多关系，选择“One-many”单选按钮，如图4-28所示。
图4-26 为班级实体和学生实体添加联系
图4-27 关系普通属性
图4-28 设置实体之间的关系
单击“确定”按钮，就设置好了班级与学生实体之间的关系，如图4-29所示。
图4-29 班级与学生实体之间的关系
以同样的方式创建并设置其他的实体之间的关系。学生实体与成绩实体是一对一关系（One-One），学生实体与奖学金实体是多对多关系（Many-Many），设置如图4-30至图4-33所示。
图4-30 关系普通属性
图4-31 设置实体之间的关系
图4-32 关系普通属性
图4-33 设置实体之间的关系
至此，关于奖学金模块的概念模型设计完成，如图4-34所示。
（2）利用PowerDesigner软件转换生成物理数据模型
物理数据模型，就是根据计算机系统的特点，为给定的概念数据模型确定合理的存储结构和存取方法。其中合理主要是指设计出的物理数据库占用的存储空间少，对数据库上数据的操作能有更高的效率。
图4-34 奖学金模块的概念模型
当概念数据模型设计完成后，选择“Tool”→“Gen-erate Physical Data Model”命令，弹出“PDM Generation Option”窗口，然后在该窗口中设置“DBMS”为“MySQL 5.0”，同时设置“Name”、“Code”都为“schol-arshipPDM”，如图4-35所示。
图4-35 选择设计物理数据模型选项
单击“确定”按钮，在物理模型主界面中会根据概念模型，结合所给出的数据库管理系统设计出合理的表和表之间的关系，具体信息如图4-36所示。
图4-36 奖学金模块的物理数据模型
至此，即完成了订单管理模块的物理数据模型。
（3）生成数据库创建脚本
生成物理数据模型后，就可以利用PowerDesigner软件将其转换为数据库脚本。打开物理数据模型scholarshipPDM，选择“Database”→“Generate Database”命令，打开图4-37所示的窗口，然后在窗口中设置数据库脚本的名称和位置。
图4-37 设置数据库的脚本信息
打开数据库脚本文件，具体内容如下：
三、设计性实验
1.用PowerDesigner软件为在线图书销售系统中的订单管理模块设计数据库。
该模块的功能设计中有四个实体，具体信息如表4-5至表4-8所示。
表4-5 用户表（t_user）
表4-6 书籍表（t_book）
表4-7 订单表（t_order）
表4-8 订单明细表（t_item）
1）利用PowerDesigner软件设计概念模型。
①创建实体。
②添加属性。
③设置每个实体的主码。
④添加实体之间的联系。
2）利用PowerDesigner软件转换成物理数据模型。
3）利用PowerDesigner软件生成创建数据库表的SQL脚本，并在MySQL中生成数据库。
2.根据图4-38所示的“交通违章处罚通知书”设计数据库。
图中显示一张交通违章处罚通知单，根据这张通知单所提供的信息，设计一个存储相关信息的E-R模型，并将E-R模型转换成关系数据模型，要求标注各关系模式的主键和外键（其中：一张违章通知书可能有多项处罚，例如，警告+罚款）。
图4-38 交通违章处罚通知书
1）找出实体、实体的属性、实体的主码。
2）找出实体间的联系及联系类型。
3）用PowerDesigner画出E-R图。
4）选择MySQL作为DBMS，把E-R图转换成物理模型，根据日常生活中的情况合理设置数据类型，其中通知书编号长度请参照示例“TZ11719”，警察编号长度是三个字符。在MySQL中创建违章数据库（wzdb），并利用PowerDesigner生成所有的数据表。
3.根据提供的网页，设计数据库（另外上交打印的报告）。
下面所提供的网页是关于图书检索的。图4-39中下拉列表框中的数据要求从数据库中读取。根据图4-39中的检索条件，在图4-40中得到符合条件的图书列表。
图4-39 检索条件选择
图4-40 图书列表
1）用PowerDesigner画出E-R图，要求包含网页中所需的所有属性，设置每个实体的主码。
2）选择MySQL作为DBMS，转换成物理模型，设置合理的数据类型。
3）生成建表SQL脚本，并在MySQL中创建readbook数据库，并生成相应数据表。
四、观察与思考
1）使用PowerDesigner将概念模型转换成物理模型后，实体、属性、联系有哪些变化？
2）PowerDesigner工具中的自动模型转换是否符合模型转换的理论规则？
3）尝试设计一个一对一的实体联系，看看PowerDesigner工具将如何处理。结合模型转换的理论规则，说说PowerDesigner工具这样处理是否妥当？你是否能想出更有创新的处理办法？