3.1 数据库设计步骤

数据库设计乃一项系统性工程，通常涵盖如下阶段：

1. 需求分析 明晰任务目标。 厘定数据对象及属性。 界定对象间的关系。
2. 概念结构设计 绘制实体 - 关系图（E-R 图）。 对现实世界中的实体和关系予以抽象。
3. 逻辑结构设计 将 E-R 图转化为数据库表结构。 规划表、字段、主键和外键。
4. 物理设计 创建数据库和表。 优化读写性能。
5. 性能优化 增进查询效率。

3.2 需求分析（以学生选课系统为例）

3.2.1 任务目标

设计一个学生选课数据库，需达成以下功能：

1. 维系学生基本信息（学号、姓名、性别等）。
2. 维护课程基本信息（课程编号、名称、学分等）。
3. 记载学生选课信息。
4. 存储课程成绩。

3.2.2 数据对象及属性

3.2.3 对象间关系

• 学生与课程：多对多关系（一名学生可选择多门课程，一门课程可被多名学生选取）。
• 学生与选课信息：一对多关系（一个学生对应多条选课记录）。
• 课程与选课信息：一对多关系（一门课程对应多条选课记录）。

3.3 实体 - 关系模型（E - R 图）

3.3.1 E - R 图基本元素

• 实体关系图（E - R 图）：自现实世界中抽取出实体类型以及实体之间的联络，阐释现实世界中实体对象彼此间的关系。
• 实体：以矩形作为表征，标注实体的名称（例如“学生”“课程”）。
• 属性：通过椭圆形加以展现，经由无向边连接至实体（诸如“学号”“课程名称”）。
• 关系：运用菱形来表示，标注关系的类别（比如“选课”），并且通过无向边连接实体，标注关系的类型（如1：1、1：n、m：n）。

3.3.2 学生选课系统 E - R 图

3.4 表设计原则与实现

3.4.1 表设计原则

• 一表一实体：每一个表描绘一个实体或者实体之间的关系。
• 避免重复字段：凭借外键关联降低冗余程度。
• 字段原子性：存储原始的数据（例如“出生日期”而非“年龄”）。
• 主键唯一性：每张表都必须具备主键以对表中的记录进行唯一标识。
• 外键关联性：利用外键确保表间的关系。

3.4.2 表结构设计

学生表（student）

课程表（course）

选课表（selection）

3.5 SQL 实现示例

3.5.1 创建数据库与表

-- 创建数据库
CREATE DATABASE StudentCourseDB;
USE StudentCourseDB;

-- 创建学生表
CREATE TABLE student (
    student_id VARCHAR(20) PRIMARY KEY,
    student_no VARCHAR(20) UNIQUE,
    name VARCHAR(50),
    gender CHAR(1),
    birthday DATE,
    class VARCHAR(50)
);

-- 创建课程表
CREATE TABLE course (
    course_id VARCHAR(20) PRIMARY KEY,
    course_name VARCHAR(100),
    credit INT
);

-- 创建选课表
CREATE TABLE selection (
    student_id VARCHAR(20),
    course_id VARCHAR(20),
    grade DECIMAL(5, 2),
    PRIMARY KEY (student_id, course_id),
    FOREIGN KEY (student_id) REFERENCES student(student_id),
    FOREIGN KEY (course_id) REFERENCES course(course_id)
);

3.5.2 数据关联示例

-- 查询某学生的所有课程及成绩：
SELECT c.course_name, s.grade
FROM selection s
JOIN course c ON s.course_id = c.course_id
WHERE s.student_id = '1308013101';

-- 查询某课程的所有学生及成绩：
SELECT st.name, s.grade
FROM selection s
JOIN student st ON s.student_id = st.student_id
WHERE s.course_id = 'D1';