甘一鳴 李東鑫 周航

（中國人民解放軍海軍潛艇學(xué)院 山東省青島市 266000）

信息是管理上的一項(xiàng)重要資源，管理工作的成敗取決于是否能夠作出有效的決策，而決策的正確程度則在很大程度上取決于信息的質(zhì)量。因此，有效的數(shù)據(jù)管理成為需要關(guān)心的首要問題。部隊(duì)訓(xùn)練信息管理系統(tǒng)也不例外。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，管理信息系統(tǒng)(Management Information System,簡稱MIS)得到了迅速發(fā)展，并被廣泛應(yīng)用的各個領(lǐng)域。管理信息系統(tǒng)處理方式一般是通過整合現(xiàn)有的資源，然后將其數(shù)據(jù)化，建立數(shù)據(jù)庫，再依據(jù)需求對數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理，最終形成各種資料信息，以數(shù)據(jù)的形式儲存在信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中。管理信息系統(tǒng)為人們的工作和生活帶來了便利，提高各行各業(yè)的生產(chǎn)效率，加快了我國的信息化，現(xiàn)代化進(jìn)程。將管理信息系統(tǒng)引入到部隊(duì)訓(xùn)練信息管理對提高部隊(duì)訓(xùn)練信息管理的信息化水平具有十分重要的意義。

部隊(duì)訓(xùn)練信息管理系統(tǒng)涉及到大量數(shù)據(jù)的儲存，數(shù)據(jù)庫是進(jìn)行數(shù)據(jù)組織管理的重要手段，數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理與否關(guān)系到整個系統(tǒng)的運(yùn)行效果和運(yùn)行效率，數(shù)據(jù)庫的安全與穩(wěn)定關(guān)系關(guān)系到整個系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。合理的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)可以減少軟件開發(fā)和維護(hù)的成本，有利于節(jié)約資源，提高軟件的運(yùn)行速度，減少軟件故障。因此，加強(qiáng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)可有效減少軟件故障的發(fā)生幾率，推動計(jì)算機(jī)軟件功能的實(shí)現(xiàn)。本文將數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)貫穿于軟件從需求分析到設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的全流程，并通過數(shù)據(jù)庫模型優(yōu)化減少了數(shù)據(jù)冗余，降低了系統(tǒng)的空間占用率。

1 開發(fā)工具

1.1 開發(fā)語言

系統(tǒng)開發(fā)語言為JAVA。JAVA 語言是Sun 公司在1995年突出的面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語言。JAVA 技術(shù)具有卓越的通用性、高效性和平臺移植性和安全性，已廣泛應(yīng)用在很多領(lǐng)域。Java 可以編寫桌面應(yīng)用程序、Web 應(yīng)用程序、分布式系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用程序等。本系統(tǒng)主要采用的開發(fā)框架為SpringMVC，使用框架可以簡化開發(fā)，提高開發(fā)效率。SpringMVC 是基于Java 語言實(shí)現(xiàn)MVC 設(shè)計(jì)模式的請求驅(qū)動類型的輕量級Web 框架，它提供了構(gòu)建 Web 應(yīng)用程序的全功能 MVC 模塊。SpringMVC 以Spring 容器為基礎(chǔ)框架，可以有效的提高代碼的重用性和可擴(kuò)展性，使Web 開發(fā)模塊化及代碼簡化。

1.2 Oracle概述

系統(tǒng)采用的數(shù)據(jù)庫為Oracle 數(shù)據(jù)庫。Oracle 數(shù)據(jù)庫作為一種關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，是Oracle（甲骨文）公司的核心產(chǎn)品，適合于大型項(xiàng)目的開發(fā)，其作為一種性能數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，系統(tǒng)適應(yīng)性極強(qiáng)，可應(yīng)用于多種微機(jī)環(huán)境中，系統(tǒng)本身可移植性相對較好，功能較強(qiáng)大，操作便捷。除此之外，Oracle 數(shù)據(jù)庫還具有處理速度快，安全級別高等特點(diǎn)。因此，本系統(tǒng)選用Oracle 數(shù)據(jù)庫來存儲數(shù)據(jù)。

1.3 開發(fā)架構(gòu)

系統(tǒng)采用的開發(fā)架構(gòu)為B/S（Browser/Server）架構(gòu)，即瀏覽器和服務(wù)器架構(gòu)模式，該架構(gòu)是對C/S 架構(gòu)的一種變化和改進(jìn)的架構(gòu)。這種模式統(tǒng)一了客戶端，將系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的核心部分集中到服務(wù)器上，簡化了系統(tǒng)的開發(fā)、維護(hù)和使用。客戶機(jī)上只要安裝一個瀏覽器，服務(wù)器安裝Oracle 數(shù)據(jù)庫。瀏覽器通過Web Server 同數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。B/S 架構(gòu)主要有三層：瀏覽器、WEB 服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。瀏覽器，即客戶端主要負(fù)責(zé)與用戶進(jìn)行信息交換，進(jìn)行簡單的輸入輸出；WEB 服務(wù)器作為瀏覽器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器溝通的媒介，WEB 服務(wù)器可以將瀏覽器的請求發(fā)送給數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，同時將數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成HTML 格式發(fā)送給瀏覽器；數(shù)據(jù)庫服務(wù)器主要負(fù)責(zé)儲存數(shù)據(jù)，并響應(yīng)WE 服務(wù)器的請求。B/S 架構(gòu)具有分布性特點(diǎn)，可以通過網(wǎng)絡(luò)查詢和處理業(yè)務(wù)，而且因?yàn)樗腔跒g覽器的架構(gòu)，因此它的跨平臺性較好。同時，它維護(hù)相對簡單方便，只需要更改網(wǎng)頁，就能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的同步更新。

2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的需求分析

需求分析對計(jì)算機(jī)軟件尤為重要。軟件需求分析對軟件的后期開發(fā)具有一定的指導(dǎo)作用，合理的軟件需求分析可以將軟件的功能、性能總體概括出來成為具體的規(guī)格說明，為軟件開發(fā)指明方向。系統(tǒng)在開發(fā)前對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進(jìn)行全面的需求分析，能夠有效的減少數(shù)據(jù)庫在系統(tǒng)運(yùn)行過程中產(chǎn)生問題，和后續(xù)系統(tǒng)維護(hù)和升級的代價。數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)是為訓(xùn)練管理系統(tǒng)服務(wù)的，需要對系統(tǒng)的功能、性能和運(yùn)行環(huán)境等進(jìn)行充分的分析，要滿足系統(tǒng)的整體需求，并且需要定位其自身的規(guī)范及要求。準(zhǔn)確、完整的儲存，同時科學(xué)合理的管理數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性是設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫的最終目標(biāo)。

部隊(duì)訓(xùn)練信息管理系統(tǒng)主要功能包括三個部分：個人訓(xùn)練管理模塊、部門訓(xùn)練管理模塊和訓(xùn)練標(biāo)準(zhǔn)管理模塊。其中，個人訓(xùn)練管理模塊主要用來管理個人基本信息和個人訓(xùn)練的相關(guān)信息；部門訓(xùn)練管理模塊主要用來給管理整個部門的訓(xùn)練信息；訓(xùn)練標(biāo)準(zhǔn)管理模塊主要用于對專業(yè)和部門的訓(xùn)練標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行管理。各個模塊之間雖然功能相對獨(dú)立，但是各個模塊之間的數(shù)據(jù)是相互關(guān)聯(lián)的，耦合度很高，一項(xiàng)數(shù)據(jù)的更新可能會引起多項(xiàng)數(shù)據(jù)的更新。例如：個人訓(xùn)練的有關(guān)信息不僅僅要更新個人訓(xùn)練信息，也會更新所在部門的訓(xùn)練信息；部門訓(xùn)練信息也會更新個人的訓(xùn)練信息；訓(xùn)練標(biāo)準(zhǔn)的信息更新也會影響到對應(yīng)的部門以及個人的訓(xùn)練信息。

系統(tǒng)需要儲存的數(shù)據(jù)主要包括：個人信息、部門訓(xùn)練信息、以及訓(xùn)練標(biāo)準(zhǔn)信息。其中，人員信息主要包括基礎(chǔ)信息和訓(xùn)練信息。基礎(chǔ)信息記錄的數(shù)據(jù)項(xiàng)主要包括：姓名、性別、民族、出生日期、部門、專業(yè)、身份證號碼等。訓(xùn)練信息記錄的數(shù)據(jù)項(xiàng)主要包括：訓(xùn)練時間、訓(xùn)練科目、訓(xùn)練成績等。部門訓(xùn)練包括部門人員情況、訓(xùn)練任務(wù)、部門訓(xùn)練情況、訓(xùn)練情況統(tǒng)計(jì)等。訓(xùn)練標(biāo)準(zhǔn)則包括各個專業(yè)和部門所有的訓(xùn)練指標(biāo)和要求。

3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

3.1 數(shù)據(jù)庫外部結(jié)構(gòu)

本文設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫是部隊(duì)訓(xùn)練信息管理系統(tǒng)的核心部分，數(shù)據(jù)庫本身保持相對獨(dú)立，數(shù)據(jù)庫的穩(wěn)定與否關(guān)系到整個系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。

數(shù)據(jù)庫在該系統(tǒng)的主要功能為：用戶將部隊(duì)日常訓(xùn)練數(shù)據(jù)通過客戶端錄入到服務(wù)器中，服務(wù)器再將數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫中；數(shù)據(jù)庫通過Web 服務(wù)器與客戶端建立聯(lián)系，按照用戶的權(quán)限將用戶需要的數(shù)據(jù)通過Web 服務(wù)器傳輸?shù)娇蛻舳?，并最終通過網(wǎng)頁的形式向用戶展示，用戶也可以將需要的數(shù)據(jù)以word 和excel 的形式導(dǎo)出?？蛻舳恕eb 服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫的關(guān)系如圖1 所示。

圖1：數(shù)據(jù)庫外部關(guān)系圖

3.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

依據(jù)需求分析階段的需求分析和數(shù)據(jù)庫外部結(jié)構(gòu)相關(guān)需求，本文采用自下而上逐步細(xì)化的設(shè)計(jì)方式，將用戶、數(shù)據(jù)以及相關(guān)關(guān)系抽象成概念模型的實(shí)體、關(guān)系等概念結(jié)構(gòu)模型，其整體關(guān)系E-R 圖如圖2 所示。

圖2：整體關(guān)系E-R 圖

其中，個人用戶、個人訓(xùn)練、部門訓(xùn)練以及訓(xùn)練標(biāo)準(zhǔn)的具體信息如圖3-圖6 所示。

圖3：個人用戶信息圖

圖4：個人訓(xùn)練信息圖

圖5：部門訓(xùn)練情況圖

圖6：訓(xùn)練標(biāo)準(zhǔn)信息圖

在圖2-圖6 中，將個人用戶、個人訓(xùn)練、部門訓(xùn)練以及訓(xùn)練標(biāo)準(zhǔn)作為實(shí)體，用矩形框標(biāo)識。每個實(shí)體都有其具體的屬性，例如個人基礎(chǔ)信息實(shí)體有姓名、性別、民族、出生年月、身份號碼、部門以及專業(yè)等屬性，個人訓(xùn)練信息實(shí)體有訓(xùn)練時間、訓(xùn)練項(xiàng)目、訓(xùn)練成績等屬性，部門訓(xùn)練信息實(shí)體有部門人員、部門訓(xùn)練任務(wù)、部門訓(xùn)練情況、部門訓(xùn)練統(tǒng)計(jì)等屬性，訓(xùn)練標(biāo)準(zhǔn)信息實(shí)體有專業(yè)訓(xùn)練任務(wù)、專業(yè)訓(xùn)練要求、部門訓(xùn)練任務(wù)、部門訓(xùn)練要求等屬性，這些屬性用橢圓標(biāo)識。兩個有關(guān)聯(lián)的實(shí)體之間聯(lián)系使用菱形進(jìn)行連接。每個用戶依據(jù)相關(guān)專業(yè)都需要訓(xùn)練多個科目，因此用戶基本信息和個人訓(xùn)練信息形成1：n 的關(guān)系。同理，每個部門都是由若干個人組成。因此，部門訓(xùn)練情況和個人訓(xùn)練情況形成1：n 的關(guān)系。而訓(xùn)練標(biāo)準(zhǔn)信息是個人訓(xùn)練和部門訓(xùn)練的依據(jù)，指導(dǎo)若干個部門和若干個人訓(xùn)練，因此訓(xùn)練標(biāo)準(zhǔn)和部門訓(xùn)練以及個人訓(xùn)練均形成1：n 的關(guān)系。

部隊(duì)訓(xùn)練信息管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫采用甲骨文公司的Oracle 數(shù)據(jù)庫，版本號11.2.0.1.0。它是一種廣泛用于的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)存儲和管理能力。根據(jù)E-R圖，我們提取出五個實(shí)體分別是TRAIN_USER,TRAIN_INFO,TRAIN_DEP,TRAIN_ST。根據(jù)實(shí)體之間的關(guān)系，利用唯一標(biāo)識ID 將實(shí)體與實(shí)體之間關(guān)聯(lián)起來，根據(jù)前文分析，設(shè)計(jì)了個人用戶信息表、個人訓(xùn)練信息表、部門訓(xùn)練信息表以及訓(xùn)練標(biāo)準(zhǔn)表，如圖7 所示。

圖7：數(shù)據(jù)庫模型圖

其中，個人用戶信息表：保存?zhèn)€人用戶的基本信息，包括屬性：個人編號、姓名、性別、民族、部門編號、專業(yè)編號、崗位等，其中個人編號是主鍵；個人訓(xùn)練信息表：保存?zhèn)€人訓(xùn)練相關(guān)信息，包括：個人訓(xùn)練信息編號、訓(xùn)練項(xiàng)目、訓(xùn)練時間、訓(xùn)練成績、個人用戶編號等，其中個人訓(xùn)練編號是主鍵；部門訓(xùn)練信息表：保存部門訓(xùn)練相關(guān)信息，包括：部門訓(xùn)練編號、部門編號、部門人員信息、部門訓(xùn)練任務(wù)、訓(xùn)練情況、訓(xùn)練情況統(tǒng)計(jì)等，其中部門編號為主鍵；訓(xùn)練標(biāo)準(zhǔn)信息表：保存訓(xùn)練標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)信息，包括訓(xùn)練標(biāo)準(zhǔn)編號、部門編號、部門訓(xùn)練任務(wù)、部門訓(xùn)練標(biāo)準(zhǔn)、專業(yè)編號、專業(yè)訓(xùn)練任務(wù)和專業(yè)訓(xùn)練標(biāo)準(zhǔn)，其中訓(xùn)練標(biāo)準(zhǔn)編號為主鍵。其中，個人編號作為訓(xùn)練信息表的外鍵，訓(xùn)練信息編號作為部門訓(xùn)練信息的外鍵，訓(xùn)練標(biāo)準(zhǔn)信息通過部門編號和部門訓(xùn)練信息相關(guān)聯(lián)，通過專業(yè)編號和個人訓(xùn)練信息相關(guān)聯(lián)。

4 數(shù)據(jù)庫模型優(yōu)化

為了使數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的方法走向完備，數(shù)據(jù)庫專家提出數(shù)據(jù)庫規(guī)范化理論，按照屬性間的依賴情況區(qū)分關(guān)系規(guī)范化的程度，根據(jù)不同程度的要求提出了六種范式。在進(jìn)行數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)時，使用范式，可以用來減少數(shù)據(jù)冗余，同時可以保證數(shù)據(jù)的一致性和完整性。一般情況下，范式級別越高，數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)就會越清晰合理。但是，使用范式也會增加不同數(shù)據(jù)表之間的關(guān)聯(lián)，如果關(guān)聯(lián)過多，在數(shù)據(jù)的增加、刪除、查詢、更新會占用系統(tǒng)資源的開銷，影響系統(tǒng)工作效率。因此，可以根據(jù)具體的需要增加一些必要的冗余，通過增大冗余的方式，減小系統(tǒng)開銷，提高系統(tǒng)的工作效率。在實(shí)際的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用中，可以根據(jù)具體的需要，靈活地運(yùn)用數(shù)據(jù)庫的范式。本文按照第三范式對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行設(shè)計(jì)，規(guī)定每個非關(guān)鍵字的列都獨(dú)立于其他分關(guān)鍵字列同時要依賴于關(guān)鍵字列，且數(shù)據(jù)庫中不能存在函數(shù)依賴關(guān)系。例如，圖7 所示中，表TRAIN_USER 存在USER_MAJORID和USER_MAJORNAME， 在TRAIN_ST 表中存在ST_MAJORID、ST_MAJORTASK 和ST_MAJORTOTAL。其中USER_MAJORNAME 依賴與USER_MAJORID，而不依賴于USER_ID， ST_MAJORTASK 和ST_MAJORTOTAL 依賴與ST_MAJORID 而不依賴于ST_ID。因此，根據(jù)相關(guān)的范式要求將屬性USER_MAJORNAME、ST_MAJORTASK和ST_MAJORTOTAL 移除出來， 增加新表TRAIN_MAJOR， 表內(nèi)存儲ST_MAJORID、ST_MAJORTASK 和ST_MAJORTOTAL。原表中只存放對應(yīng)的MAJOR_ID。同理，表TRANIN_ST 表中存在ST_DEP、ST_DEPTASK、ST_DEPTOTAL。 其 中，ST_DEPTASK、ST_DEPTOTAL依賴與ST_DEP 而不依賴于ST_ID。因此根據(jù)相關(guān)范式增加新表TRAIN_DEPTME，表內(nèi)存儲ST_DEPTASK、ST_DEPTOTAL 以及ST_DEP，原表中只存對一個對應(yīng)的DEPTME_ID。通過以上優(yōu)化，可以有效的減少數(shù)據(jù)冗余，降低空間占用率。同時經(jīng)過測試和實(shí)際應(yīng)用，基于本文設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫模型的部隊(duì)訓(xùn)練信息管理系統(tǒng)運(yùn)行效率能夠滿足客戶的需求。

5 結(jié)語

管理信息系統(tǒng)是運(yùn)用計(jì)算機(jī)和實(shí)際業(yè)務(wù)結(jié)合的典型系統(tǒng)，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，信息管理的網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化作為計(jì)算機(jī)管理信息系統(tǒng)未來的發(fā)展的趨勢和方向，已引起了社會各界的廣泛的關(guān)注。使用管理信息系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)管理已成為數(shù)據(jù)管理的主要手段。數(shù)據(jù)庫作為管理信息系統(tǒng)的核心，在其中起著至關(guān)重要的作用。良好的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)可以節(jié)省數(shù)據(jù)的儲存空間、保證數(shù)據(jù)的完整性和方便進(jìn)行數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)。反之，則會造成數(shù)據(jù)冗余、存儲空間的浪費(fèi)以及可能會帶來數(shù)據(jù)更新和插入的異常。

本文以部隊(duì)訓(xùn)練信息管理系統(tǒng)為例，從部隊(duì)訓(xùn)練信息管理的實(shí)際需求出發(fā)，結(jié)合數(shù)據(jù)庫的外部結(jié)構(gòu)，對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行了設(shè)計(jì)，同時結(jié)合第三范式的要求對數(shù)據(jù)庫模型進(jìn)行優(yōu)化，減少了數(shù)據(jù)冗余，降低了空間占用率。經(jīng)過測試和實(shí)際應(yīng)用，基于本文設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫的開發(fā)的部隊(duì)訓(xùn)練信息管理系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行的增加、刪除、查詢、更新操作的運(yùn)行效率和運(yùn)行效果能夠滿足部隊(duì)訓(xùn)練信息管理的需求。