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

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。

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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。

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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

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

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：

UML表示法

将ER图转化为UML对象图如下：

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。

2. 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。

3. 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：

绑定的IP地址如下：

选择⽹页链接功能，进⼊图形化界⾯操作系统：

配置DNS使其能够访问外部网络：

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：

然后更新软件源：

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

2. 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 

3. 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; 

4. 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。

5. 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：

成功连接：

创建zhihu数据库，并导入建库脚本（脚本在实验3中）：

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。

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

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。

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

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）：

这里让我们登账号，忽略，直接下载

双击安装包开始安装

我们选择自定义安装, 因为有些应用我们可能用不到：

选择要安装的服务, 并点击箭头 将其添加到右边

通过以下选项修改安装路径

改成想要保存的路径


点击 execute

接下来开始配置，第一步和第二步配置默认不改

设置密码

这里可以改成MySQL, 在启动服务的时候方便些：

选最后一个，继续

接着继续安装

安装完成，点FINISH

然后进行环境变量配置（在环境变量中添加以下路径）

验证安装

再输入密码，成功进入

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];

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

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>;

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;

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,...
);

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;

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, ...);

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];

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;

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;

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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。