知乎后台管理系统：数据库系统原理实验1——数据库基础概念

news2025/4/22 0:01:58

实验背景

  1. 通过练习绘制语义网络，加深对于基本概念之间关系的理解和掌握。
  2. 掌握在VISIO中绘制能准确表达基本概念之间关系的语义网络的技能。
  3. 了解并比较数据模型的Chen’s表示法和UML表示法。
  4. 理解关系模型设计中的完整性约束的重要性。
  5. 掌握在Linux操作系统下远程访问虚拟机的方法，以及常见的Linux平台控制台命令。
  6. 熟练掌握在数据库服务器上安装、连接、卸载数据库管理系统的过程。
  7. 熟悉在数据库管理系统中建立数据库、创建数据表、插入数据的方法。

实验要求

概念要求

语义网络是用于描述概念间关系的一种工具，请准确掌握如下两组基本概念，并用VISIO画出能准确表达这些概念之间关系的语义网络。

（1）数据、数据库、数据模型、数据库管理系统、软件、模型、数据库系统
（2）实体、实体集、属性、实体标识符、实体型、域、联系

概念模型设计要求

  • 请在VISIO中观察数据模型的Chen’s表示法和UML表示法。请从如下现实业务背景任选一个，分别用这两种表示法在VISIO中画出简化的概念模型（10个实体集以内，不必穷尽）。
    • 12306网站余票查询业务模型
    • 航空公司航班查询业务模型
    • 支付宝或微信支付业务模型
    • 银行账户与转账业务模型
    • 微信朋友圈业务模型
    • 微信用户及聊天群聊天业务模型
    • 短视频平台业务模型
    • 知乎等论坛业务模型
    • 互联网点餐业务模型
    • 快餐店点餐业务模型（门店或网络点餐）

注：因本学期所有实验题将围绕上述业务背景之一开展，建议尽早选定一个业务模型，尽早理解与分析业务，圈定你将实现的系统的功能范围（不建议范围过大）。

  • 关系模型设计时经常会涉及完整性约束，数据模型中的完整性约束来源于业务背景中完整性约束要求。请观察并分析第2题中你选定的业务场景中，举出至少3个以上的完整性约束例子。

虚拟机安装要求

为每位同学提供教学云平台的两台虚拟机已预装Linux操作系统。请自己寻找或根据虚拟机提供的部分安装包，寻找安装和卸载向导，自学建库、卸载及建表方法，完成如下任务：

  1. 将云平台的两台虚拟机分别当作数据库服务器和Web服务器，掌握通过个人电脑（后续简称终端）远程访问云端虚拟机的方法，掌握Linux平台常见控制台命令。
  2. 在数据库服务器上安装好MySQL数据库管理系统（也可以安装Oracle或SQLServer），安装完毕，连接测试试通，之后卸载数据库，反复若干次，确保熟练掌握这个过程。
  3. 在安装好的数据库管理系统中建立一个数据库，随意建立一些数据表，比如通讯录，往表中手动增加一些信息。
  4. 在终端安装数据库访问可视化工具或控制台工具，以访问数据库中数据。本次实验后续操作建议主要通过控制台命令行完成。
  5. 在Web服务器上安装必要软件使其支持Web访问，尝试通过终端远程登录Web服务器，并能访问数据库服务器中的数据库。

语义网络

数据、数据库、数据模型、数据库管理系统、软件、模型、数据库系统

在这里插入图片描述

实体、实体集、属性、实体标识符、实体型、域、联系

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概念模型

知乎业务概念模型

Chen’s表示法

Version1.0：

实体有：用户、文章、点赞、评论、标签和分区

其中，

  • 用户属性有用户ID、用户名、注册时间；
  • 文章属性有文章ID、标题、阅读量、上传时间；
  • 点赞属性有点赞ID、点赞时间、用户ID、文章ID；
  • 评论属性有评论ID、评论内容、评论时间；
  • 标签属性有标签ID、标签名称；
  • 分区属性有分区ID、分区描述、分区名称；

联系有：

  • 每个用户可以发布多个文章，点1个赞，评论多次，每个文章属于一个用户，每个点赞属于一个用户，每个评论属于一个用户；
  • 一个文章有多个点赞，多个评论，多个标签，属于一个分区；
  • 一个点赞属于一个文章，一个评论属于一个文章，一个标签对应一个文章；
  • 一个分区有多个文章

在这里插入图片描述

Version2.0

优化如下：

  • 点赞数可以简化为文章的一个属性，文章和用户的属性应该更加完善，点赞量、收藏量、粉丝量属于派生属性
  • 对用户进行ISA建模完全特化，用户要么是内容创作者，要么是内容消费者（也可以都是），内容创作者发布文章，内容消费者点赞/收藏/投币文章，投币数表示某个内容消费者给某个文章投币的数量
  • 用户实体之间还有关注联系，用关注ID表示某个用户被某个粉丝关注
  • 评论实体之间还有回复联系，回复ID表示某条评论被某条评论回复
  • 对每个联系进行基数约束：
  • 每个用户可以被0到n个用户关注，也可以关注0到n个用户
  • 用户可以发表0到n条评论，一个文章下有0到n条评论，一个评论唯一对应一个用户，唯一对应一个文章
  • 每条评论可以有0到n条回复，每个回复对应1条评论
  • 内容创作者可以发布0到n个文章，内容消费者可以打赏0到n个文章频
  • 每个文章由1个内容创作者发布，受到0到n个内容消费者点赞/收藏/投币，每个内容创作者可以发布0到n条文章，每个内容消费者可以点赞/收藏0到n个文章，可以投0到n个币
  • 一个文章有0到n个标签，每个标签对应1到n个文章
  • 每个文章属于1到n个分区，每个分区有0到n个文章
  • 标签实体属于弱实体，依赖于文章实体，其联系为弱联系

优化后的ER图如下：

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UML表示法

将ER图转化为UML对象图如下：

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完整性约束例子

  1. 实体完整体：

举例：用户作为实体，他的主码用户ID不能为空值，否则我们将无法识别这一用户。

  1. 参照完整性：

举例：用户和文章都是实体，其中文章的属性“发布者ID”是用户的主码，用户ID是发布关系的外码。因此发布者ID只能取用户ID里面的数值，即我们不能注册一个不是用户的ID成为发布者。

  1. 用户定义的完整性：

举例：用户的粉丝量不能为负数。

数据库安装与实践

远程访问云端虚拟机

首先进入实验云平台，将虚拟机开机，然后绑定外部IP：

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绑定的IP地址如下：

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选择⽹页链接功能，进⼊图形化界⾯操作系统：

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配置DNS使其能够访问外部网络：

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配置完毕后重启服务，在网页输入校园网地址进行验证，能够成功访问：

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然后更新软件源：
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之后便可以安装Mysql:

  1. 在Terminal中输⼊，等待下载安装MySQL-server，过程中需要选择的地⽅都yes：
sudo apt install mysql-server

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  1. 安装后可以登录测试，在Terminal中输⼊（输入后便进入数据库管理系统了）：
sudo mysql -u root -p

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  1. 接下来为远程连接MySQL做准备，⾸先需要赋予root⽤户权限。
GRANT ALL PRIVILEGES ON *.* TO 'root'@'%' IDENTIFIED BY '123456' WITH GRANT OPTION;

然后刷新权限：

FLUSH PRIVILEGES;

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  1. 修改配置⽂件，将localhost绑定去掉，在Terminal中输⼊（此时已退出DBMS）：
sudo nano /etc/mysql/mysql.conf.d/mysqld.cnf

修改内容如下（⽂件其他部分不修改）：

#注释掉bind-address这一行 
#bind-address=127.0.0.1

修改后， ctrl+x退出， y保存，回车确认⽂件名。

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  1. 重启MySQL，在Terminal中输⼊：
service mysql restart

Web服务器（IDEA数据库插件）访问数据库（需先安装IDEA）

通过IDEA的数据库插件进行远程连接访问：

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成功连接：

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创建zhihu数据库，并导入建库脚本（脚本在实验3中）：

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此时便完成建库、连接数据库的过程！

Windows下Mysql卸载

第一步，进入…控制面板\程序\程序和功能，卸载下图中的MySQL三个软件。

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第二步，删除上次安装目录的MySQL残留文件，删除数据库data文件夹（由安装路径决定），如下图所示

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第三步，Win+R 输入 regedit 运行，进入注册表编辑器，按下图路径，找到MySQL，进而删除MySQL注册表信息。

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第四步，做完前三步，打开服务，会发现MySQL服务依然存在，如下图所示。这就是导致安装失败的重要原因，所以需要删除MySQL服务。方法：以管理员的权限运行dos命令，然后输入 sc delete MySQL。打开命令框，记得管理员身份运行，输入这行代码然后回车：

sc delete MySQL

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删除成功，可以重新安装MySQL了

Windows下安装MySQL

首先在官网下载最新版本的MySQL Installer的msi文件（容易配置）：

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这里让我们登账号，忽略，直接下载

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双击安装包开始安装

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我们选择自定义安装, 因为有些应用我们可能用不到：

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选择要安装的服务, 并点击箭头 将其添加到右边

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通过以下选项修改安装路径

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改成想要保存的路径
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点击 execute
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接下来开始配置，第一步和第二步配置默认不改
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设置密码
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这里可以改成MySQL, 在启动服务的时候方便些：
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选最后一个，继续
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接着继续安装
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安装完成，点FINISH
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然后进行环境变量配置（在环境变量中添加以下路径）
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验证安装
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再输入密码，成功进入
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创建数据库

我们可以在登陆 MySQL 服务后，使用 create 命令创建数据库，语法如下:

CREATE DATABASE [IF NOT EXISTS] database_name
  [CHARACTER SET charset_name]
  [COLLATE collation_name];

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创建数据库，该命令的作用：

  1. 如果数据库不存在则创建，存在则不创建。
  2. 创建mydatabase数据库，并设定编码集为utf8及其排序规则

在这里插入图片描述

删除数据库

在删除数据库过程中，务必要十分谨慎，因为在执行删除命令后，所有数据将会消失，格式如下：

DROP DATABASE <database_name>;        -- 直接删除数据库，不检查是否存在

或

DROP DATABASE [IF EXISTS] <database_name>;

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选择数据库

在连接到 MySQL 数据库后，可能有多个可以操作的数据库，所以需要选择要操作的数据库，语法如下：

USE database_name;

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5.8创建数据表
创建 MySQL 数据表需要以下信息：

  • 表名
  • 表字段名
  • 定义每个表字段的数据类型

语法如下：

CREATE TABLE table_name (
    column1 datatype,
    column2 datatype,
    ...
);

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实例解析：

  • id: 用户 id，整数类型，自增长，作为主键
  • username: 用户名，变长字符串，不允许为空
  • email: 用户邮箱，变长字符串，不允许为空
  • birthdate: 用户的生日，日期类型
  • is_active: 用户是否已经激活，布尔类型，默认值为 true

删除数据表

以下为删除 MySQL 数据表的通用语法：

DROP TABLE table_name ;    -- 直接删除表，不检查是否存在

或

DROP TABLE [IF EXISTS] table_name;

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插入数据

以下为向MySQL数据表插入数据通用的 INSERT INTO SQL语法：

INSERT INTO table_name (column1, column2, column3, ...)
VALUES (value1, value2, value3, ...);

在这里插入图片描述

查询数据

以下为在 MySQL 数据库中查询数据通用的 SELECT 语法：

SELECT column1, column2, ...
FROM table_name
[WHERE condition]
[ORDER BY column_name [ASC | DESC]]
[LIMIT number];

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更新数据

以下是 UPDATE 命令修改 MySQL 数据表数据的通用 SQL 语法：

UPDATE table_name
SET column1 = value1, column2 = value2, ...
WHERE condition;

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删除数据

以下是 DELETE 语句从 MySQL 数据表中删除数据的通用语法：

DELETE FROM table_name
WHERE condition;

在这里插入图片描述

实验感悟

在本次实验中，通过学习语义网络和概念模型，我深刻理解了数据库设计的重要性。概念模型的建立不仅仅是对现实世界的抽象，更是对数据之间关系的逻辑化表示，是数据库设计的基石。特别是在Chen’s表示法和UML表示法中，对实体、属性、联系等的具体表达方式让我有了更清晰的认识，对数据库设计有了更加系统的思考。

在数据库安装与实践环节，我通过实际操作了解了MySQL数据库的安装、配置以及基本的操作命令。特别是在卸载MySQL的过程中，我注意到了删除残留文件、注册表信息以及服务的重要性，这些步骤在安装过程中常常容易被忽视，但却是保证软件安装顺利进行的关键。

此外，通过实际操作数据库的过程，我深刻体会到了数据库的强大功能和灵活性。从创建数据库、数据表，到插入、查询、更新和删除数据，每一个步骤都是数据库管理的重要组成部分。尤其是在制定完整性约束的过程中，我意识到了数据的安全性和一致性对数据库管理的重要性，只有确保数据的完整性，才能保证数据库系统的稳定运行。

总的来说，本次实验让我对数据库管理系统有了更深入的了解，不仅学到了理论知识，更通过实际操作提升了自己的实践能力。我相信这些知识和技能在今后的学习和工作中都会起到重要的作用，我会继续深入学习数据库相关知识，不断提升自己的能力。

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