《数据库原理》- 城市天气查询系统

《数据库原理》课程设计报告

设计题目：城市天气查询系统

专业：信息管理与信息系统

计算机与数据科学学院

2019 年01月06日

前言

当代社会，人们在出行前往往要了解当天或者随后几天的天气情况，然后根据天气情况推断自己的出行状态以及该携带何种物品，于是，天气预报就成为了他们判断并了解这些信息的手段。随着现代社会信息化的发展，天气预报系统及天气查询系统也在不断演变。及时，准确地向人们发布最新的天气情况是气象信息系统的首要任务，但同时也要确保人们能够通过天气查询系统及时获得准确的天气情况。

这次课程设计，主要采用了SQL语言，设计者通过完善天气管理及查询系统的功能，其中包括查询，修改，增加，删除等，并利用需求分析，E-R图及相关结构设计对天气情况进行分析，为使用者及时，准确的提供当地最新及未来数天的天气情况预报，其中包括时间，温度，空气质量，相对湿度，风向，风力，气压等内容。使用者可以使用查询功能，按照地域或者时间查找相关的信息以及实现简单的统计功能。管理员可以凭借其身份认证在网络上完成修改，增加，删除等功能。从整体上看，此次设计的查询系统从某些方面来说还是可以满足人们的简单需求的，而且操作简单，布局容易，方便易懂。

目录

1 概述 (1)

1.1选题的背景与意义 (1)

1.2相关技术分析 (1)

2 系统功能设计 (2)

2.1系统总体结构设计图 (2)

2.2系统功能模块 (2)

2.2.1员工管理模块 (2)

2.2.2城市管理模块 (2)

2.2.3天气管理模块 (3)

2.2.4用户查询模块 (3)

3数据库设计 (5)

3.1需求分析 (5)

3.1.1数据流图 (5)

3.1.2顶层数据流图 (5)

3.1.3数据字典 (6)

3.2概念结构设计 (7)

3.2.1 局部E-R图 (7)

3. 2. 2全局E-R图 (10)

3.3逻辑结构设计 (11)

3.3.1 E-R图向关系模式的转换 (11)

3.3.2子模式的设计 (11)

3.4物理结构设计 (12)

3.5数据库实施 (13)

3.5.1数据库，表建立的代码 (13)

3.5.2查询语句 (16)

3.5.3建立视图 (17)

3.5.4触发器 (19)

3.6数据库运行与维护 (21)

3.6.1备份与还原的原则 (21)

3.6.2 注意事项 (21)

3.6.3 数据库的备份计划 (21)

3.6.4 数据库的还原计划 (21)

4 结束语 (22)

参考文献 (23)

1 概述

1.1 选题的背景与意义

随着网络的日益发展，利用网页实现天气预报功能已将相当普遍。信息化的时代，人们出门前不必再去电视机前等待着观看实时天气预报，而是利用手机，电脑等现代化设备，通过网络连接随时随地掌握当地的天气变化情况。

在众多天气预报查询系统中，此次课程设计旨在开发一个功能完善，界面友好，操作简单，信息齐全，部署方便的天气查询系统。使用者可以通过查询的方式获得所需的天气信息情况，管理员可以通过其身份认证实现对天气数据的修改，增加，删除等功能。此次设计其优点就是人们可以通过较为简单的操作就可以获得自己所需的天气信息情况，不足之处就是查询，修改等功能必须在有网络连接的情况下实现。

1.2相关技术分析

操作系统Windows10

数据库软件SQLsever2012

操作语言SQL语言

2 系统功能设计

2.1系统总体结构设计图

城市天气查询系统包括员工，城市，天气管理模块及用户查询四个模块，其结构图如下图所示：

图2.1系统总体结构设计图

2.2 系统功能模块

2.2.1员工管理模块

此模块包含对员工基本信息的添加，修改，删除和查询。员工输入自己的编号和密码就可以进入管理系统的主界面，员工基本上可以对主界面的所有信息进行操作。

2.2.2城市管理模块

此模块包含城市的添加，查找和删除。用户可以通过手动输入，自动定位和

选择系统内置的热门城市等方式选择目标城市。也可以在城市管理界面完成对城市的切换。通过对各个城市进行搜索查询，准确定位到每一个城市，然后再通过查询天气功能准确的显示每个每个城市的准确情况。

2.2.3天气管理模块

此模块主要完成对用户所选城市的天气基本信息，如温度，相对湿度，风力，风向，降水量，紫外线等的添加，修改，删除和查询。员工可以通过其管理员身份认证进入系统主界面，对相关天气信息进行添加，修改，删除和查询。

2.2.4用户查询模块

此模块主要用于用户通过注册或者登陆的方式进入天气查询系统，通过输入时间和地点获得所需的天气信息。

系统功能模块如图所示：

图2.2员工管理流程图

图2.3用户查询流程图

3数据库设计3.1 需求分析

3.1.1数据流图

图3.1数据流图3.1.2顶层数据流图

图3.2顶层数据流图

3.1.3数据字典

（1）数据项

表3.3 数据流列表

（3）数据存储

表3.4 数据存储列表

（4）处理过程

3.2 概念结构设计

3.2.1 局部E-R图

数据抽象后得到了实体和属性，实际上实体和属性是相对而言的，往往要根据实际情况进行必要的整理。在调整过程中要遵循以下两条原则：

1.实体具有描述信息，而属性没有。即属性必须是不可分的数据项，不能再由另一些属性组成。

2.属性不能与其他实体具有联系，联系只能发生在实体之间。

（1）员工与天气信息E-R图

图3.3员工与天气信息E-R图（2）员工与城市信息E-R图

图3.4员工与城市信息E-R图

（3）用户与天气信息E-R图

图3.5用户与天气信息E-R图

3.2.2全局E-R图

合并各分Ｅ－Ｒ图,消除属性冲突、命名冲突、结构冲突等三类冲突，得到初步E-R图，再消除不必要冗余，得到的基本E-R图如下所示:

3.3逻辑结构设计

逻辑结构设计一般分为三步：

1初始关系模式设计；

2关系模式规范化；

3模式的评价与改进

3.3.1 E-R图向关系模式的转换

转换原则：一个实体转换为一个关系模式，实体的属性就是关系的属性，实体的码就是关系的主码；一个联系转换为一个关系模式，与该联系相连的各实体的主码以及联系的属性均转换为该关系的属性。该关系的主码有三种情况。

①如果联系为1:，则每个实体的主码都可以是关系的候选码。

②如果联系为1:n,则n端实体的主码是关系的主码。

③如果联系为n:m,则每个实体的主码的组合是关系的主码。

将四个实体转化成关系模式：

员工（员工编号，姓名，密码）；

城市（城市名称）；

天气（日期，城市名称，温度，相对湿度，气压，风向，风力，空气质量，体感温度，紫外线）；

用户（用户账号，登录名，登录密码）

将两个联系转化成关系模式：

管理（员工编号，日期，城市名称）；

查询（用户账号，日期，城市名称）

由于上述转换基于的是全局E-R模型，因此，上述转换得到的模式满足3NF。

3.3.2子模式的设计

表3.6 员工基本信息表

3.4 物理结构设计

不同的数据库产品所提供的物理环境、存取方法和存储结构有很大差别，能供设计人员使用的设计变量、参数范围也很不相同，隐藏没有通用的物理设计方法可遵循，只能给出一般的设计内容和原则。数据库上运行的各种事务响应时间小、存储空间利用率高、事务吞吐率大，首先对要进行的事务进行详细分析，获得选择物理数据库设计所需要的参数；其次，要充分了解所用关系数据库管理系统的内部特征，特别是系统所提供的存取方法和存取结构。

以下是确定关系的存取方法的依据：

1. 对于数据库查询事务，需要得到：查询的关系，查询条件所涉及的属性，连接条件所涉及的属性，查询的投影属性。

2. 对于数据更新事务，需要得到：被更新的关系，每个关系上的更新操作条件所涉及的属性，修改操作要改变的属性值。

3. 除此之外，还需要制定每个事务在各关系上运行的频率和性能要求。

所谓选择索引存取方法，实际上就是根据应用要求确定对关系的那些属性列建立索引、哪些属性列建立组合索引、哪些索引要设计唯一索引。

1）如果一个（或一组）属性经常在查询条件中出现，则考虑在这个（或这组）属性上建立索引（或组合索引）。

2）如果一个属性经常作为最大值和最小值等聚集函数的参数，则考虑在这个属性上建立索引。

3）如果一个（或一组）属性经常在连接操作的连接条件中出现，则考虑在这个（或这组）属性上建立索引。

而确定数据库存储结构时要综合考虑存取时间、存储空间利用率和维护代价三方面的因素.这三个方面常常是相互矛盾的,例如消除一切冗余数据虽然能够节约存储空间,但往往会导致检索代价的增加,因此必须进行权衡,选择一个折中方案

因此，对于此天气查询系统，我将选择B+树索引。在此查询系统中，员工信息表，城市信息表，天气信息表，用户信息表中的主键分别为员工编号，城市名称，日期，用户账号，而当用户查询天气信息时，需要对此四个表进行连接才可查询所需信息。

在员工信息表中的员工编号和姓名上创建唯一索引；在城市信息表中的城市名称上创建唯一索引；在天气信息表中的日期，和城市名称上创建唯一索引；在用户信息表中的用户账号和登录名上创建唯一索引，如下图所示：

图3.7创建索引

3.5 数据库实施

3.5.1数据库，表建立的代码

（1）创建一个数据库，数据库名为KSM

create database KSM

（2）创建一个员工信息表，并输入相关的员工编号，姓名，密码信息create table employees

(

eno int primary key,--员工编号

ename varchar(10),--员工姓名

epassword char(12) not null,--员工的密码

uno int ,

dates datetime

)

insert into employees values(001,'ksm','123456',101,2018-2-22); insert into employees values(002,'zhw','532265',102,2018-3-27); insert into employees values(003,'wj','58721YN',103,2018-5-2); insert into employees values(004,'lzp','5498oiw',104,2018-6-26);

图3.8员工信息表

（3）创建一个城市信息表，输入城市的名称

create table city(

cityname varchar(10) primary key--城市的名称

)

insert into city values('杭州');

insert into city values('平顶山');

insert into city values('郑州');

insert into city values('上海');

图3.9城市信息表

（4）创建一个天气信息表，输入相关的天气信息。

create table weather(

dates datetime primary key,--日期

cityname varchar(10) foreign key references city,--外键城市名称temperature float(10),--温度

relHumidity char(10) ,--相对湿度

windDir varchar(8),--风向

wind int,--风力

bodyTemp float(10),--体感温度

airPre char(8),--气压

airQua varchar(8),--空气质量

Uitra varchar(10),--紫外线

)

insert into weather values(‘2018-2-22’,'杭州',20.0,'57%','南风',3,21.5,'1kgw/cm2','良好','良好');

insert into weather values(‘2018-3-27’,'平顶山',25.0,'35%','东北风',2,26.5,'1kgw/cm2','严重污染','良好');

insert into weather values(‘2018-5-2’,'郑州',23.0,'40%','东南风',1,23.5,'1kgw/cm2','好','差');

insert into weather values(‘2018-6-26’,'上海',24.0,'56%','西北风',3,21.5,'1kgw/cm2','良好','好');

图3.10天气信息表

（5）创建一个用户表，输入用户的账号，用户密码，登录名

create table users(

uno int primary key,--用户的账号

upassword char(12),--用户密码

uname varchar(10)--登录名

)

insert into users values(101,'12356','小白'); insert into users values(102,'148ox','小话'); insert into users values(103,'1235wox','小绿'); insert into users values(104,'5621wlk','小黑');

图3.11用户信息表

3.5.2查询语句

（1）查询用户信息

select *from users

图3.12查询用户信息

（2）查询天气信息

select *from weather