开放式学籍管理系统（学籍管理系统+数据库）

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第一章绪论

1.1引言

1. 数据管理的诞生

　　数据库的历史可以追溯到五十年前，那时的数据管理非常简单。通过大量的分类、比

较和表格绘制的机器运行数百万穿孔卡片来进行数据的处理，其运行结果在纸上打印出来

或者制成新的穿孔卡片。而数据管理就是对所有这些穿孔卡片进行物理的储存和处理。然

而，1 9 5 1 年雷明顿兰德公司（Remington Rand Inc.）的一种叫做 Univac I 的计算机推

出了一种一秒钟可以输入数百条记录的磁带驱动器，从而引发了数据管理的革命。1956 年

IBM 生产出第一个磁盘驱动器—— the Model 305 RAMAC。此驱动器有 50 个盘片，每个

盘片直径是 2 英尺，可以储存 5MB 的数据。使用磁盘最大的好处是可以随机地存取数据，

而穿孔卡片和磁带只能顺序存取数据。

　　1951： Univac 系统使用磁带和穿孔卡片作为数据存储。

　　数据库系统的萌芽出现于 60 年代。当时计算机开始广泛地应用于数据管理，对数据

的共享提出了越来越高的要求。传统的文件系统已经不能满足人们的需要。能够统一管理

和共享数据的数据库管理系统（DBMS）应运而生。数据模型是数据库系统的核心和基础，

各种 DBMS 软件都是基于某种数据模型的。所以通常也按照数据模型的特点将传统数据库

系统分成网状数据库、层次数据库和关系数据库三类。

　　最早出现的是网状 DBMS，是美国通用电气公司 Bachman 等人在 1961 年开发成功的

IDS（Integrated DataStore）。 1961 年通用电气公司（General ElectricCo.）的 Charles

Bachman 成功地开发出世界上第一个网状 DBMS 也是第一个数据库管理系统—— 集成数

据存储（Integrated DataStore IDS），奠定了网状数据库的基础，并在当时得到了广泛的

发行和应用。IDS 具有数据模式和日志的特征。但它只能在 GE 主机上运行，并且数据库

只有一个文件，数据库所有的表必须通过手工编码来生成。之后，通用电气公司一个客户

——BF Goodrich Chemical 公司最终不得不重写了整个系统。并将重写后的系统命名为集

成数据管理系统（IDMS）。

　　网状数据库模型对于层次和非层次结构的事物都能比较自然的模拟，在关系数据库出

现之前网状 DBMS 要比层次 DBMS 用得普遍。在数据库发展史上，网状数据库占有重要

地位。

　　层次型 DBMS 是紧随网络型数据库而出现的。最著名最典型的层次数据库系统是 IBM

公司在 1968 年开发的 IMS

　　（Information Management System），一种适合其主机的层次数据库。这是 IBM 公

司研制的最早的大型数据库系统程序产品。从 60 年代末产生起，如今已经发展到

IMSV6，提供群集、N 路数据共享、消息队列共享等先进特性的支持。这个具有 3 0 年历

史的数据库产品在如今的 WWW 应用连接、商务智能应用中扮演着新的角色。

　　1973 年 Cullinane 公司（也就是后来的 Cullinet 软件公司），开始出售 Goodrich 公司

的 IDMS 改进版本，并且逐渐成为当时世界上最大的软件公司。

　　2. 关系数据库的由来

　　网状数据库和层次数据库已经很好地解决了数据的集中和共享问题，但是在数据独立

性和抽象级别上仍有很大欠缺。用户在对这两种数据库进行存取时，仍然需要明确数据的

存储结构，指出存取路径。而后来出现的关系数据库较好地解决了这些问题。

　　1970 年，IBM 的研究员 E.F.Codd 博士在刊物《Communication of the ACM》上发表

了一篇名为“A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks”的论文，提出了关

系模型的概念，奠定了关系模型的理论基础。尽管之前在 1968 年 Childs 已经提出了面向

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集合的模型，然而这篇论文被普遍认为是数据库系统历史上具有划时代意义的里程碑。

Codd 的心愿是为数据库建立一个优美的数据模型。后来 Codd 又陆续发表多篇文章，论述

了范式理论和衡量关系系统的 12 条标准，用数学理论奠定了关系数据库的基础。关系模型

有严格的数学基础，抽象级别比较高，而且简单清晰，便于理解和使用。但是当时也有人

认为关系模型是理想化的数据模型，用来实现 DBMS 是不现实的，尤其担心关系数据库的

性能难以接受，更有人视其为当时正在进行中的网状数据库规范化工作的严重威胁。为了

促进对问题的理解，1974 年 ACM 牵头组织了一次研讨会，会上开展了一场分别以 Codd

和 Bachman 为首的支持和反对关系数据库两派之间的辩论。这次著名的辩论推动了关系

数据库的发展，使其最终成为现代数据库产品的主流。

　　 1969： Edgar F。“ Ted” Codd 发明了关系数据库

　　1970 年关系模型建立之后，IBM 公司在 San Jose 实验室增加了更多的研究人员研究

这个项目，这个项目就是著名的 System R。其目标是论证一个全功能关系 DBMS 的可行

性。该项目结束于 1979 年，完成了第一个实现 SQL 的 DBMS。然而 IBM 对 IMS 的承诺阻

止了 System R 的投产，一直到 1980 年 System R 才作为一个产品正式推向市场。IBM 产

品化步伐缓慢的三个原因：IBM 重视信誉，重视质量，尽量减少故障；IBM 是个大公司，

官僚体系庞大；IBM 内部已经有层次数据库产品，相关人员不积极，甚至反对。

　　然而同时，1973 年加州大学伯克利分校的 Michael Stonebraker 和 Eugene Wong 利

用 System R 已发布的信息开始开发自己的关系数据库系统 Ingres。他们开发的 Ingres 项

目最后由 Oracle 公司、Ingres 公司以及硅谷的其他厂商所商品化。后来， System R 和

Ingres 系统双双获得 ACM 的 1988 年“软件系统奖”。

　　1976 年霍尼韦尔公司(Honeywell)开发了第一个商用关系数据库系统—— Multics

Relational Data Store。关系型数据库系统以关系代数为坚实的理论基础，经过几十年的发

展和实际应用，技术越来越成熟和完善。其代表产品有 Oracle、IBM 公司的 DB2、微软公

司的 MS SQL Server 以及 Informix、ADABASD 等等。

　　3. 结构化查询语言 (SQL)

　　1974 年，IBM 的 Ray Boyce 和 Don Chamberlin 将 Codd 关系数据库的 12 条准则的

数学定义以简单的关键字语法表现出来，里程碑式地提出了 SQL(Structured Query

Language)语言。SQL 语言的功能包括查询、操纵、定义和控制，是一个综合的、通用的

关系数据库语言，同时又是一种高度非过程化的语言，只要求用户指出做什么而不需要指

出怎么做。SQL 集成实现了数据库生命周期中的全部操作。SQL 提供了与关系数据库进行

交互的方法，它可以与标准的编程语言一起工作。自产生之日起，SQL 语言便成了检验关

系数据库的试金石，而 SQL 语言标准的每一次变更都指导着关系数据库产品的发展方向。

然而，直到二十世纪七十年代中期，关系理论才通过 SQL 在商业数据库 Oracle 和 DB2 中

使用。

　　1986 年，ANSI 把 SQL 作为关系数据库语言的美国标准，同年公布了标准 SQL 文本。

目前 SQL 标准有 3 个版本。基本 SQL 定义是 ANSIX3135-89，“ Database Language -

SQL with Integrity Enhancement”[ANS89]，一般叫做 SQL-89。SQL-89 定义了模式定义、

数据操作和事务处理。

　　SQL- 89 和随后的 ANSIX3168-1989，“ Database Language-Embedded SQL”构成了

第一代 SQL 标准。ANSIX3135-1992[ANS92] 描述了一种增强功能的 SQL，现在叫做

SQL-92 标准。SQL-92 包括模式操作，动态创建和 SQL 语句动态执行、网络环境支持等

增强特性。在完成 SQL-92 标准后，ANSI 和 ISO 即开始合作开发 SQL3 标准。SQL3 的主

要特点在于抽象数据类型的支持，为新一代对象关系数据库提供了标准。

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　　1969：Edgar F. Codd 发明了关系数据库

　　1976 年 IBM E.F.Codd 发表了一篇里程碑的论文“R 系统:数据库关系理论”，介绍了关

系数据库理论和查询语言 SQL。Oracle 的创始人 Ellison 非常仔细地阅读了这篇文章，被

其内容震惊，这是第一次有人用全面一致的方案管理数据信息。作者 E.F.Codd 十年前就发

表了关系数据库理论，并在 IBM 研究机构开发原型，这个项目就是 R 系统，存取数据表的

语言就是 SQL。Ellison 看完后，敏锐意识到在这个研究基础上可以开发商用软件系统。而

当时大多数人认为关系数据库不会有商业价值。Ellison 认为这是他们的机会:他们决定开发

通用商用数据库系统 Oracle，这个名字来源于他们曾给中央情报局做过的项目名。几个月

后，他们就开发了 Oracle 1.0 。但这只不过是个玩具，除了完成简单关系查询不能做任何

事情，他们花相当长的时间才使 Oracle 变得可用，维持公司运转主要靠承接一些数据库管

理项目和做顾问咨询工作。而 IBM 却没有计划开发，为什么蓝色巨人放弃了这个价值上百

亿的产品，原因有很多：IBM 的研究人员大多是学术出身，他们最感兴趣的是理论，而非

推向市场的产品，从学术上看，研究成果应公开，发表论文和演讲能使他们成名，为什么

不呢？还有一个很主要的原因就是 IBM 当时有一个销售得还不错的层次数据库产品 IMS。

直到 1985 年 I B M 才发布了关系数据库 D B 2 ,Ellision 那时已经成了千万富翁。Ellison 曾

将 IBM 选择 Microsoft 的 MS-DOS 作为 IBM-PC 机的操作系统比为：“世界企业经营历史上

最严重的错误，价值超过了上千亿美元。”IBM 发表 R 系统论文，而且没有很快推出关系数

据库产品的错误可能仅仅次之。Oracle 的市值在 1996 年就达到了 280 亿美元。

　　目前 SQL 标准有 3 个版本。基本 SQL 定义是 ANSIX3135-89，“ DatabaseLan guage

—— SQL with IntegrityEnhancement”[ANS89]，一般叫做 SQL-89。SQL-89 定义了模式

定义、数据操作和事务处理。 S Q L - 8 9 和随后的 ANSIX3168-1989 ，“ Database

Language——Embedded SQL”构成了第一代 SQL 标准。ANSIX3135-1992[ANS92]描述

了一种增强功能的 SQL，现在叫做 SQL-92 标准。SQL-92 包括模式操作，动态创建和

SQL 语句动态执行、网络环境支持等增强特性。在完成 SQL-92 标准后，ANSI 和 ISO 即

开始合作开发 SQL3 标准。 SQL3 的主要特点在于抽象数据类型的支持，为新一代对象关

系数据库提供了标准。

　　4. 面向对象数据库

　　随着信息技术和市场的发展，人们发现关系型数据库系统虽然技术很成熟，但其局限

性也是显而易见的：它能很好地处理所谓的“表格型数据”，却对技术界出现的越来越多的

复杂类型的数据无能为力。九十年代以后，技术界一直在研究和寻求新型数据库系统。但

在什么是新型数据库系统的发展方向的问题上，产业界一度是相当困惑的。受当时技术风

潮的影响，在相当一段时间内，人们把大量的精力花在研究“面向对象的数据库系统(object

oriented database)”或简称“OO 数据库系统”。值得一提的是，美国 Stonebraker 教授提出

的面向对象的关系型数据库理论曾一度受到产业界的青睐。而 Stonebraker 本人也在当时

被 Informix 花大价钱聘为技术总负责人。

　　然而，数年的发展表明，面向对象的关系型数据库系统产品的市场发展的情况并不理

想。理论上的完美性并没有带来市场的热烈反应。其不成功的主要原因在于，这种数据库

产品的主要设计思想是企图用新型数据库系统来取代现有的数据库系统。这对许多已经运

用数据库系统多年并积累了大量工作数据的客户，尤其是大客户来说，是无法承受新旧数

据间的转换而带来的巨大工作量及巨额开支的。另外，面向对象的关系型数据库系统使查

询语言变得极其复杂，从而使得无论是数据库的开发商家还是应用客户都视其复杂的应用

技术为畏途。

　　5. 数据管理的变革

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1.2 学籍管理系统

21 世纪以来，人类经济高速发展，人们发生了日新月异的变化，特别是计算机的应用

及普及到经济和社会生活的各个领域。使原本的旧的管理方法越来越不适应现在社会的发

展。许多人还停留在以前的手工操作。这大大地阻碍了人类经济的发展。为了适应现代社

会人们高度强烈的时间观念，学校信息管理系统软件为学校办公室带来了极大的方便。现

在我国的大中专校中学籍的管理水平还停留在纸介质的基础上，这样的机制已经不能适应

时代的发展，因为它浪费了许多人力和物力，在信息时代这种传统的管理方法必然被计算

机为基础的信息管理所取代。计算机虽然与人类的关系愈来愈密切，还有人由于计算机操

作不方便继续用手工劳动。为了适应现代社会人们高度强烈的时间观念，学籍管理系统软

件为教学办公室带来了极大的方便。

学生学籍管理系统是一个教育单位不可缺少的部分,它的内容对于学校的决策者和管理

者来说都至关重要,所以学生学籍管理系统应该能够为用户提供充足的信息和快捷的查询手

段。但一直以来人们使用传统人工的方式管理文件学籍，这种管理方式存在着许多缺点,如:

效率低、保密性差,另外时间一长,将产生大量的文件和数据,这对于查找、更新和维护都带

来了不少的困难。

随着科学技术的不断提高,计算机科学日渐成熟,其强大的功能已为人们深刻认识,它已

进入人类社会的各个领域并发挥着越来越重要的作用。

作为计算机应用的一部分,使用计算机对学生学籍信息进行管理,具有着手工管理所无法比拟

的优点.例如:检索迅速、查找方便、可靠性高、存储量大、保密性好、寿命长、成本低等。

这些优点能够极大地提高学生学籍管理的效率,也是企业的科学化、正规化管理,与世界接轨

的重要条件。

1.3 本文涉及的关键技术

1、学籍管理数据库的数据结构动态维护

公路数据库的数据结构不是固定不变的，要能够对数据结构进行动态维护，必须采取某种

手段进行控制，本系统是通过设计描述表来管理数据库及其字段信息。

2、空间数据和属性数据的组织

空间数据和属性数据的组织方式非常灵活，由于学籍信息的多边形，必须设计合适的数据

结构来组织数据。

3、数据接口设计技术

数据接口实现学籍管理数据库与外部应用系统数据库之间数据的导入和导出。

4、组合表的动态创建技术

给予路网参照系统和动态分段技术动态创建组合表，然后将组合表用于查询统计分析、地

理化以及网络发布。这可以极大的增强数据的表现能力。

5、数据库的集成

数据库是基础平台，各种应用系统的运行都要它来提供数据支持。

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