数据库系统原理
课程设计文档
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一、 DBMS的实现方式 
     
（一）文件存储的设计思想如下:
本数据库管理系统（DBMS）主要有一下文件: 
database.ini：用于存储本数据库管理系统（DBMS）的关系数据库、数据
库表信息；
[tablename].ini：以关系数据库表名(tablename)命名的 .ini文件主要用于存储数据库表的配置信息，如完整性约束，关系表属性名、属性类型、主
键等信息；
[Tablename]_info.ini：以关系数据库表名(tablename)命名的 _info.ini文件
主要用于存储数据库表的数据信息（Data information），所有的数据库表
数据信息全部存储在此类文件中；
[Tablename]_index.ini：以关系数据库表名(tablename)命名的 _index.ini文
件主要用于存储数据库表的索引文件。
此数据库管理系统（DBMS）中,除数据文件_info.ini、索引文件_ index.ini外其余的均采用节点名、键名、键值之间的对应关系存储本DBMS系统
的关系数据库、数据库表信息和数据库表的配置信息；
数据文件的存储，数据文件采用流式文件，字段之间采用Tab间隔开，
从左到右根据数据库表的配置信息依次存储关系表数据；在最前端设置
一删除标志，为0表示次元组已经被删除，为1表示次元组未被删除；
索引文件的建立采用稠密索引方式，每条记录对应于一条索引记录，在
索引文件中存放了每条数据元组在数据文件中具体的位置。这样，由于
索引文件较数据文件小很多，故大大加快了数据元组查询速度；
图1：文件存储的设计思想
（二）DBMS系统流程控制设计思想如下：
鉴于此数据库管理系统（DBMS）采用SQL执行，故设计如下程序控制流程：
（1） 超级管理员、一般管理员、普通用户通过各自的用户名、密码口令登陆系统；
（2） 对SQL进行编译，本DBMS中采用CCompiler类进行编译，编译过程当中可以对要执行的SQL操作进行信息收集并保存在相应的数据结构（或类）当中。假如编译通过，则可以继续后续SQL语句的执行，否则提示错误，并不终止后续SQL语句的执行；
注：用户每次的SQL操作均存储在初始目录下的Sql.log日志文件中。
（3） 程序编译通过后，操作执行时，首先根据收集而来的SQL语句信息，执行相应的命令操作函数，如建库、建表，查询等；若执行成功这提示信息，否则数据库管理系统（DBMS）报错！
在权限控制方面，根据用户权限进行相应的SQL操作控制，如普通用户不可以修改用户权
限等。
(三) 系统总体结构图如下：
数据库优化sql语句   
图2: 系统总体结构图
二、DBMS的功能介绍
本数据库管理系统（DBMS）主要有如下功能：
1、创建关系数据库、关系数据库表；
2、对关系数据库表的插入、删除、查询；
3、对某确定数据库中表的相容关系进行关系代数的集合运算（交并差）；4、对某确定数据库中表的进行关系代数的专门运算（投影、选择、连接）；
5、对某确定数据库中表进行关系演算（exists语句的实现）；
6、对数据库表的查询优化；
7、DBMS系统用户密码、权限的管理。
三、DBMS算法实现
算法描述及其流程图如下：
插入（insert）：对于每次执行的一条元组插入操作，对其根据数据库表的配置选项，组
织从编译过程中保存的信息。进行数据保存；同时设置删除项用于标示元组是否已经被删除；
删除（delete）：对关系数据库表进行删除操作，采用元组累计法进行。在每次删除操作结束的时，判断数据库表中共有多少条记录已经被删除（此删除数据信息保存在数据库表的配置信息文件中），当超过删除记录达到2000条时，更新相应数据库表的数据文件，同时在有索引文件的情况下得更新数据库的索引文件；
查询（select）：对关系数据库表进行查询操作，采用索引判断法。比如，在索引文件已经建立的情况下，则优先考虑索引文件查询数据库表相应的元组，否则顺序查数据文件搜索满足查询条件的元组；
建立索引（index）：本数据库管理系统（DBMS）主要是在主键上建立索引文件，索引文件的建立采用稠密索引方式，每条记录对应于一条索引记录，在索引文件中存放了每条数据元组在数据文件中具体的位置。这样，由于索引文件较数据文件小很多，故大大加快了数据元组查询速度。
注：关系代数语言的集合运算及专门运算均封装在CRelation类中
交并差集合运算：此类运算在建立索引的情况下，采用相应的算法进行相容关系数据库表的“交并差”集合运算。具体的实现算法见程序或相应的实验文档（算法，略）。
程序的自定义集合运算SQL如下：
交运算：Table1 and Table2;
并运算：Table1 or Table2;
交运算：Table1 minus Table2;
投影选择连接专门运算：此类运算鉴于大多是对非主键的运算操作，故在本数据库管理系统（DBMS）当中不采用索引方式进行，而是直接对数据库表的数据文件进行运算操作。采用相应的算法进行相应关系数据库表的“投影选择连接”专门运算。具体的实现算法见程序或相应的实验文档（算法，略）。
程序的自定义专门运算SQL如下：
投影运算：如：select Sno,Sname,Sage from Stu1;
选择运算：如：select Sno,Sname,Sage,Ssex from Stu1 where Sno != 1006;
自然连接运算：Table1 & Table2;
等值连接运算：Table1 & Table2 where Table1.propertite = Table2.propertite;
关系演算功能模拟：在含有exists的SQL语句中，采用如下算法：
在SQL(select * from topic where exists(select * from user where topicowner = username);)语句通过编译后执行时, 若没有索引文件的情况，则采用逐条语句判断,假如取出的元组记录满足exists后的条件时, 则将关系元组进行存储,若存在索引文件, 则可以按照索引文件进行条件的匹配(从外向内的匹配)。满足条件则进行元组信息保存，否则跳过继续查；

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