《数据库系统原理》实验一 图书借阅管理系统设计与实现

于 2025-04-11 22:18:59 发布
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分类专栏： 数据库 文章标签： 数据库 mysql php database
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实验一：图书借阅管理系统设计与实现

原题

依据《图书借阅管理系统》的概念模型，运用数据库系统原理知识进行逻辑设计，并通过SQL命令完成数据库和表创建，对表进行数据的增加、修改、删除和查询操作，施加必要的完整性约束和访问控制，编写存储过程、存储函数和触发器（视需要）。

《图书借阅管理系统》的实体关系如图1-1：

在这里插入图片描述
图1-1 图书借阅管理系统E-R图

1．运用SQL命令创建数据表

请依据《图书借阅管理系统》的实体关系，完成数据模型的逻辑设计，并在数据库管理系统完成物理设计：

（1）图书表：T_book

（2）借书表：T_borrow

（3）借书卡表：T_card

2．创建完整性约束关系（含实体完整性、参照完整性和用户自定义完整性）

例：（1）根据物理数据模型，创建数据表间关系。且均为“级联”关系方式。

l T_borrow与T_book的外键约束名为fk_borrow_book。

l T_borrow与T_card的外键约束名为fk_borrow_card

（2）图书信息表中的字段库存册数的默认值为20。

（3）借书卡表T_card中的字段手机号码必须为11位数字组成。(约束名为：t_card_chk_1)。

3．运用SQL命令向数据表中插入数据

向数据表中插入模拟数据（插入的数据内容可行自定义，但需要考虑表间的完整性约束）。

4．运用SQL命令修改数据表中的数据值

例：（1）修改某一图书信息的【单价】。

（2）修改某一借书信息的【还书日期】。

5．运用SQL命令查询数据

例：（1）查询出库存数量小于2册的图书信息。

（2）查询没有还书的借书人的卡号、姓名、所借书名、借书日期。

6．编写存储过程

例：编写存储过程prc_CountBorrow，用于显示某一图书的借阅次数。

7．数据库应用开发

运用PHP脚本语言设计、开发一套《图书借阅管理系统》，实现对数据的增、删、改、查、排序、权限管理以及报表等功能。

一、数据库设计

1. 数据表结构

T_book（图书表）

  • 主键：book_id

  • 字段：

    CREATE TABLE T_book (
    book_id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
    title VARCHAR(100) NOT NULL,
    author VARCHAR(50),
    price DECIMAL(10,2),
    stock INT DEFAULT 20,  -- 默认库存20
    CONSTRAINT chk_stock CHECK (stock >= 0)
);

T_card（借书卡表）

  • 主键：card_id

  • 字段：

    CREATE TABLE T_card (
    card_id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
    name VARCHAR(50) NOT NULL,
    phone CHAR(11),  -- 固定11位
    reg_date DATE,
    CONSTRAINT t_card_chk_1 CHECK (phone REGEXP '^[0-9]{11}$')
);

T_borrow（借书表）

  • 主键：borrow_id

  • 外键约束：

    CREATE TABLE T_borrow (
    borrow_id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
    book_id INT,
    card_id INT,
    borrow_date DATE NOT NULL,
    return_date DATE,
    CONSTRAINT fk_borrow_book 
        FOREIGN KEY (book_id) REFERENCES T_book(book_id) 
        ON DELETE CASCADE ON UPDATE CASCADE,
    CONSTRAINT fk_borrow_card 
        FOREIGN KEY (card_id) REFERENCES T_card(card_id) 
        ON DELETE CASCADE ON UPDATE CASCADE
);

二、完整性约束实现

  1. 外键级联关系
    • 已在表创建时通过ON DELETE CASCADE和ON UPDATE CASCADE实现。
  2. 库存默认值
    • stock INT DEFAULT 20。
  3. 手机号11位约束
    • 使用CHECK约束结合正则表达式：phone REGEXP '^[0-9]{11}$'。

三、数据操快速实现作示例

1. 插入数据

-- 先插入T_card和T_book
INSERT INTO T_card (name, phone, reg_date) 
VALUES ('张三', '13812345678', '2023-10-01');

INSERT INTO T_book (title, author, price) 
VALUES ('数据库系统概论', '王珊', 59.99);

-- 再插入T_borrow
INSERT INTO T_borrow (book_id, card_id, borrow_date) 
VALUES (1, 1, '2023-10-05');

2. 修改数据

-- 修改图书单价
UPDATE T_book SET price = 69.99 WHERE book_id = 1;

-- 修改还书日期
UPDATE T_borrow SET return_date = '2023-11-01' WHERE borrow_id = 1;

四、查询示例

  1. 查询库存小于2的图书

    SELECT * FROM T_book WHERE stock < 2;

  2. 查询未还书的借阅信息

    SELECT c.card_id, c.name, b.title, br.borrow_date 
FROM T_borrow br
JOIN T_card c ON br.card_id = c.card_id
JOIN T_book b ON br.book_id = b.book_id
WHERE br.return_date IS NULL;

五、存储过程实现

DELIMITER $$
CREATE PROCEDURE prc_CountBorrow(IN book_id INT, OUT borrow_count INT)
BEGIN
    SELECT COUNT(*) INTO borrow_count 
    FROM T_borrow 
    WHERE book_id = book_id;
END$$
DELIMITER ;

-- 调用示例
CALL prc_CountBorrow(1, @count);
SELECT @count AS '借阅次数';

六、PHP开发要点

  1. 功能模块

    • 增删改查：通过表单和PHP脚本操作数据库。
    • 权限管理：使用会话（session）区分管理员和用户。
    • 报表生成：结合SQL查询和HTML表格展示数据。

  2. 安全措施

    • 使用预处理语句防止SQL注入：

      $stmt = $conn->prepare("INSERT INTO T_book (title, author, price) VALUES (?, ?, ?)");
$stmt->bind_param("ssd", $title, $author, $price);
$stmt->execute();

  3. 代码参考【补充：PHP命令行版《图书借阅管理系统》实现】

七、难点与解决方案

  1. 外键约束失效

    • 确保存储引擎为InnoDB，并检查外键字段类型一致。

  2. 手机号校验兼容性

    • 若MySQL版本不支持CHECK约束，改用触发器：

      CREATE TRIGGER t_card_phone_check 
BEFORE INSERT ON T_card 
FOR EACH ROW 
BEGIN
    IF NEW.phone NOT REGEXP '^[0-9]{11}$' THEN
        SIGNAL SQLSTATE '45000' SET MESSAGE_TEXT = '手机号必须为11位数字';
    END IF;
END;

八、实验总结

通过本次实验，掌握了以下技能：

  1. 数据库逻辑设计与物理实现，包括表结构、约束和关系。
  2. 复杂SQL操作（存储过程、级联约束）。
  3. PHP与MySQL的交互开发，注重安全性和功能模块化。

改进方向：

  • 增加事务处理保证数据一致性。
  • 前端优化（如AJAX异步加载数据）。
  • 扩展报表功能（支持导出Excel）。

补充：PHP命令行版《图书借阅管理系统》实现

<?php
// 数据库配置
$servername = "localhost";
$username = "root";
$password = "";
$dbname = "library";

// 创建数据库连接
$conn = new mysqli($servername, $username, $password, $dbname);
if ($conn->connect_error) {
    die("数据库连接失败: " . $conn->connect_error);
}

// 主菜单
function showMenu() {
    echo "\n====== 图书借阅管理系统 ======\n";
    echo "1. 插入测试数据\n";
    echo "2. 删除所有数据\n";
    echo "3. 修改图书价格\n";
    echo "4. 查询所有图书\n";
    echo "5. 生成未还书报表\n";
    echo "0. 退出系统\n";
    echo "请输入选项数字: ";
}

// 插入硬编码数据
function insertData($conn) {
    $sql = "INSERT INTO T_book (title, author, price) 
            VALUES ('PHP入门教程', '李四', 49.99)";
    if ($conn->query($sql)) {
        echo "[成功] 插入测试数据完成！\n";
    } else {
        echo "[错误] 插入失败: " . $conn->error . "\n";
    }
}

// 删除所有数据（简单权限校验）
function deleteData($conn) {
    // 检查是否有数据可删
    $result = $conn->query("SELECT COUNT(*) AS total FROM T_book");
    $row = $result->fetch_assoc();
    if ($row['total'] == 0) {
        echo "[提示] 暂无内容，请先添加数据！\n";
        return;
    }

    $sql = "DELETE FROM T_book";
    if ($conn->query($sql)) {
        echo "[成功] 已删除所有图书数据！\n";
    } else {
        echo "[错误] 删除失败: " . $conn->error . "\n";
    }
}

// 修改价格（硬编码修改）
function updatePrice($conn) {
    $sql = "UPDATE T_book SET price = 59.99 WHERE book_id = 1";
    if ($conn->query($sql)) {
        echo "[成功] 已修改ID为1的图书价格！\n";
    } else {
        echo "[错误] 修改失败: " . $conn->error . "\n";
    }
}

// 查询所有图书
function queryData($conn) {
    $sql = "SELECT * FROM T_book";
    $result = $conn->query($sql);
    
    if ($result->num_rows > 0) {
        echo "\n====== 图书列表 ======\n";
        echo sprintf("%-5s | %-20s | %-10s | %-6s\n", "ID", "书名", "作者", "价格");
        while ($row = $result->fetch_assoc()) {
            echo sprintf("%-5d | %-20s | %-10s | %-6.2f\n", 
                $row['book_id'], $row['title'], $row['author'], $row['price']);
        }
    } else {
        echo "[提示] 暂无图书数据！\n";
    }
}

// 生成未还书报表
function generateReport($conn) {
    $sql = "SELECT c.card_id, c.name, b.title, br.borrow_date 
            FROM T_borrow br
            JOIN T_card c ON br.card_id = c.card_id
            JOIN T_book b ON br.book_id = b.book_id
            WHERE br.return_date IS NULL";
    $result = $conn->query($sql);
    
    if ($result->num_rows > 0) {
        echo "\n====== 未还书记录 ======\n";
        echo sprintf("%-8s | %-10s | %-20s | %-12s\n", "卡号", "姓名", "书名", "借书日期");
        while ($row = $result->fetch_assoc()) {
            echo sprintf("%-8d | %-10s | %-20s | %-12s\n", 
                $row['card_id'], $row['name'], $row['title'], $row['borrow_date']);
        }
    } else {
        echo "[提示] 所有书均已归还！\n";
    }
}

// 主循环
while (true) {
    showMenu();
    $input = trim(fgets(STDIN));
    
    switch ($input) {
        case '1':
            insertData($conn);
            break;
        case '2':
            deleteData($conn);
            break;
        case '3':
            updatePrice($conn);
            break;
        case '4':
            queryData($conn);
            break;
        case '5':
            generateReport($conn);
            break;
        case '0':
            echo "感谢使用，再见！\n";
            exit;
        default:
            echo "无效选项，请重新输入！\n";
    }
}

$conn->close();
?>

使用说明

  1. 环境要求：

    • 安装PHP CLI环境（WampServer已内置，需配置环境变量）。
    • 确保MySQL服务已启动。

  2. 运行命令：

    php library_cli.php

  3. 操作示例：

    ====== 图书借阅管理系统 ======
1. 插入测试数据
2. 删除所有数据
3. 修改图书价格
4. 查询所有图书
5. 生成未还书报表
0. 退出系统
请输入选项数字: 1
[成功] 插入测试数据完成！

请输入选项数字: 4

====== 图书列表 ======
ID   | 书名                | 作者      | 价格  
1    | PHP入门教程        | 李四      | 49.99

功能特点

  1. 一体化命令行交互：所有操作通过命令行菜单完成，无需浏览器。
  2. 边界条件处理：
    • 删除数据前检查表中是否有记录。
    • 查询结果为空的友好提示。
  3. 硬编码数据操作：
    • 插入固定测试数据（PHP入门教程）。
    • 修改操作固定修改ID为1的图书价格。
  4. 轻量级实现：代码量少，适合快速演示核心功能。
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