数据库课程设计物联网.doc

课程设计说明书课程名称： 数据库系统课程设计 专 业： 物联网 班级： 2014-2 设 计 人： 刘玉昊 学 号： 201401061421 山 东 科 技 大 学2016年 6 月 24 日山 东 科 技 大 学课 程 设 计 任 务 书一、 课程设计题目： 数据库系统课程设计二、 设计原始资料：数据库系统概论（第五版）三、 设计应解决下列各主要问题：1、账户创建以及主账户对其他账户的授权及收回权限2、CREATE、SELECT、INSERT、DELETE、UPDATE语句的实现以及查错3、help database 的表信息输出查询4、使用数据结构以及C+中STL库来创建索引以及存储数据表5、使用文件操作来实现表信息的存储以及读取四、 设计说明书应附有下列图纸：1.实现界面图2.流程图3.功能结构图五、 小组分工说明：个人独立完成 六、命题发出日期：2016-6-19设计完成日期：2016-6-24 指导教师评语成绩： 指导教师（签章）：年月日山东科技大学学生课程设计1.需求分析说明22.设计概要说明22.1程序设计思想22.2程序运行流程图33.程序实现说明43.1User类的实现43.2File类的实现43.3Create的实现63.4Insert的实现63.5Delete的实现63.6Update的实现73.6Alter的实现73.7Select的实现73.8Grand的实现74.程序调试过程75.程序运行演示86.课程设计总结157.参考文献16附录1 系统完整程序171.需求分析说明本次课程设计在codeblocks编译环境下，采用C+高级语言以及数据结构的相关知识，开发一个具有基础功能的数据库管理系统。基本功能有： （1）账户创建以及主账户对其他账户的授权及收回权限 （2）CREATE、SELECT、INSERT、DELETE、UPDATE语句的实现以及查错 （3）help database 的表信息输出查询 （4）使用数据结构以及C+中STL库来创建索引以及存储数据表 （5）使用文件操作来实现表信息的存储以及读取2.设计概要说明2.1程序设计思想此次程序设计使用C+的类进行对数据的封装。以用户类User为最高级别类，在这个类的基础之上，再对每一个表进行操作，如果有权限就操作，没权限就不能操作。语句分析以及语义错误采用的是字符串处理的方式，每次把输入的字符串就行分析，分解出这个字符串内包含的所有单词，这些单词中不包含 , 、; 、(、)。然后对这所有的单词进行解析，因为在每个位置相应的出现的应该是固定的单词，所以可以直接判断这个单词是不是合法，如果合法就继续，不合法就可以提示语义错误。对于任何一种操作，都是以;为字符串的结束符，表示着一次输入端的结束，我在字符串读取的时候是以单个字符为基础进行输入的，所以又这个分号的存在也极大的方便了数据的读入。在每一次程序运行起来的时候，都会创建一个user类和file类，先把文件中保存的账户的所有信息都读取到user中，以及把文件中所有表的信息全部读入到file中，然后登陆，进行一些列的操作，在每次操作之前都会去询问一次此次操作是否有权限。2.2程序运行流程图Create Main用户登陆创建用户 离开读取文件中读取数据InsertAlterUpdateDeleteGrand把数据写入文件离开3.程序实现说明3.1User类的实现class Userprivate: map user_pass; /账户密码与账号匹配 vector user_name; /用户名 map user_id; /用户的id,从1开始 int main_user100; /是否是admin用户; int have_pow_in_op100100; /某个用户是否具有某个权利public: bool judge(string name, string pass); /判断账号密码是否正确 int get_id(string name); /获取某个表名的id bool have_op(int id, int op) /判断某个账号是否有某个操作 return have_pow_in_opidop; bool is_main(string name); /是否是admin void create_new_user(string name, string pass)；/创建新用户 void read_user(); /从文件读取所有用户信息 bool add_pow(int where, int op); /账户添加权限 bool revoke_pow(int where, int op); /删除权限 void write_to_user(); /把账户写入文件中 void show_user(); /显示所有用户信息;其中大部分使用的是 map,vector string 实现的存储数据，这些STL的容器方便快捷比较好用。3.2File类的实现struct property string _name; / 属性名 string data_type; / 属性的数据类型 bool is_key; / 是否为主键 bool _unique; / 是否唯一 string len; / 数据长度 string NUMERIC; property() property(string _name, string _date_type, bool _is_key, bool _unique, string _len = , string _NUMERIC = ) _name = _name, data_type = _date_type, is_key = _is_key, _unique = _unique, len = _len, NUMERIC = _NUMERIC; bool friend operator (property a, property b) return a._name b._name; ;struct information string all100; int vis100;class _fileprivate: vector all_file_name; / 创建的所有的表的名字 map id; / 每一个表的id vector property_inf100;/ 某个表所包含的属性 vector schedule100; / 某个表的所有信息 map file_pro_id100; / 某个表的属性id int _vis100100; / 某个表的某个属性是否显示public: void show_file(string name); /显示表信息 int get_id(string name); /获取文件id int get_pro_num(string name); /获取某一个表的属性个数 bool delete_pro(int where, int ver); /删除某一列 bool delete_pro_row(int where, int row); /删除某一行 bool update_file_info(string name, vector info); /更新表的信息 bool insert_file_name(string name); /插入新的表名 bool insert_file_info(string name, vector info); /插入某个表的信息 bool insert_list(string name, vector pro); /插入新的表 bool insert_file_id(string name, map id); /插入某个表的属性id vector get_property(string name); /获取某个表的属性名 map get_pro_id(string name); /获取某个表的属性id vector get_all_table_name(); /获取所有的表名 vector get_file_info(string name); /获取某个表的所有信息 bool read_file(); /读文件 bool write_to_file(); /写文件;其中information实现的是对某一条信息的存储，property实现的是对某一种属性的存储，而file则是对这两种信息的整合。3.3Create的实现对于已经解析好的单词，那么我们就可以进行create判断了，首先前两个单词一定要是“Create”和“Table”，此部分要忽略大小写，即把输入的这两个单词全部转为大写再与“CREATE” “TABLE”进行判断，匹配成功之后，第三个单词就是表名了，这个地方要注意查询一下这个表名是否在之前已经出现过，保存下表名来。后面紧跟的一定是属性名，保存下来，再下一个单词一定是数据类型了，和所有能够实现的数据类型进行匹配，如果存在这个数据类型继续下一步，否则就提示错误。一次判断后面的属性。在创建完成之后一次输出显示出所有属性的数据类型，长度，限制条件等一系列的数据。3.4Insert的实现Insert的实现，我个人实现的是多条数据同时插入。判断的时候，第一个单词一定是“INSERT”这个没问题，第三个一定是表名，去判断一下这个表是否存在，然后找到”VALUES”，对这后面的数据进行存储。多条输出举例：Insert into student Values(19, HH), (20, JJ);3.5Delete的实现Delete的实现也比较简单，因为所有表的数据全部才在程序内存里，所以我在删除的时候没有直接删除内存，而是标记某一条信息是否存在，用vis数组标记， 等于1表示存在，这样涉及到一个问题，在创建表的时候要把所有vis都标记成1。3.6Update的实现更新操作就是把原来的数据替换掉了而已，没有什么难处，每次把更新的数据找出来，然后for循环直接找到相应的要改的数据，顶替到即可。3.6Alter的实现Alter是对某一列的删除或者增加，也是使用的delete的思想，delete的思想是把某一行是否输出标记出来，而删除列可以同理直接标记某一列是否存在即可。3.7Select的实现Select是这所有里面最难的一个，因为功能太多，而时间比较短，实现的也比较少的功能，直接云算法=，=，一系列的运算符，并且可以使用and操作，也可以选某几列输出，也可以直接用* 输出所有的数据。select就是在 * 和 属性名这一部分的判断要区分开，别的地方就没有难点了。3.8Grand的实现Grand是给用户赋予权限的，这个操作只允许在admin下才能执行，这个时候，在user类中的 is_main 函数就可以用上力了。4.程序调试过程（1）印象最深刻的时候就是文件操作上的问题，在读取到一个表的所有信息之后，再进行其他操作的时候，只可以识别名字，而其他的操作都不能使用了，调了好长时间，还以为ifstream 这些数据流的问题呢，后来在读完之后是正确的，然后在另一个文件里面是错误的，才找到真正错在哪。自己把表名的索引弄错了。（2）在删除列的时候因为是直接标记的，所以输出列的条数的时候，会多，后来想了想是自己并没有真实的删除某条消息，所以在输出个数的时候还是可以查到的。（3）Create是调试最多的，在解析单词的时候，我是每次遇到某个字符就说明得到一个单词，该放进信息内部了，但是有一次创建失败，我把所有读取的单词输出了一次，结果发现单词分析错了，少了一个遇到换行就存单词的问题。（4）在程序执行之后，得到了很多的warning，然后去看了一下提示，要求是 容器的返回数据个数数据类型是 unsigned int，而我们两个数在比较的时候是一个int，一个unsigned，所以不同数据类型引起了warning。5.程序运行演示（1）首先我们输入2去注册一个用户。（2）注册成功之后，因为这个是空账号，admin没有对他进行权限赋予，测一下create是否可以使用。（3）提示了没有权限。上面的“Change account；”是切换账号，我们现在切换一下账号到admin，目的是为 acm这个账户赋值。（4）选择1进行登录admin这样就可以看得出，create被授权，额可以创建表了。（5）重新回到admin，来测试一系列功能，首先测试CREATE；然后再创建一次提示名字重复。（6）插入数据Insert 测试（7）insert有条件测试，没插入的全为空（8）Select测试这是选择大于号的全表AND和小于号测试。（9）Update测试（10）delete操作把年龄为18的砍掉（11）Alter测试增加老师这一列。（12）Alter中drop的实现（13）help database测试6.课程设计总结从构思到实现，中间断断续续的写了接近两个星期的代码，大约1400+行，期间遇到过很多问题，但还是一点一点解决掉了。我对文件流操作一直不熟，自己去网上百度学习了一下感觉还比较好用。其实直接ifstream这些操作是相对来说不安全的，因为我们可以直接从文档中打开即可查看表的内容，更好的是可以使用二进制文件进行操作，这样就可以带来极大的安全性和方便性的优势。包括自己去答辩的时候，老师告诉了我正则表达式，这是一种很方便的判断字符串的方法，相对于自己写的字符串处理很多很多情况都没法处理到，既麻烦，又不高效。自身的代码和内容的实现上仍然存在着相当多的问题，需要自己去慢慢改正，自己距离优秀还差一大块。继续加油提高代码能力。7.参考文献1王珊，萨师煊.数据库系统概论(第5版).北京：高等教育出版社，2014.92杜茂康，李昌乐，曹慧英，王永.C+面向对象程序设计(第2版).北京：电子工业出版社，2011.73孙承爱，赵卫东.程序设计基础(第2版).北京：科学出版社，2010.94严蔚敏，吴伟民.数据结构(C语言版).北京：清华大学出版社，附录1 系统完整程序main函数：#include #include Get_Word.h#include Enter_Into.husing namespace std;int main() _enter Enter; Enter._begin(); return 0;Get_word.h的实现#ifndef GET_WORD_H_INCLUDED#define GET_WORD_H_INCLUDED#include #include #include #include #include #include #include #include using namespace std;class Anal_Wordprivate: vector word; /单词集合public: int Analysis(string s); / 把输入的一个字符串进行分析成每一个单词 void show(); / 输出所有分析出来的单词 vector get_word(); / 把分析出来的单词返回;void Anal_Word:show() for(int i = 0; i (int)word.size(); i+) cout wordi . endl;vector Anal_Word: get_word() return word;int Anal_Word:Analysis(string s) if(s.size() = 0 | ss.size() - 1 != ;) return 0; string _begin; int bracket = 0; int mark = 0; vector wh; for(int i = 0; i (int)s.size(); i+)/ if(!isdigit(si) & !isalpha(si) & si != ; & si != , & si != ( & si != ) & si != & si != t)/ return 0;/ if(si != & si != , & si != ( & si != ) & si != t & si != ; & si != n) _begin += si; if(si = () bracket +; if(si = ) bracket -; if(si 0 & s0 != t) word.push_back(_begin); _begin.clear(); if(si = , & s.size() 0 & s0 !=t) wh.push_back(word.size(); if(bracket != 0) return 0; if(wh.size() = 0) return 1; for(int i = 0; i (int)wh.size() - 1; i+) if(whi+1 - whi 0 & wh(int)wh.size()-1 = (int)word.size() return 0; return 1;Enter_Into（） /进入主界面#ifndef ENTER_INTO_H_INCLUDED#define ENTER_INTO_H_INCLUDED#include #include #include #include #include File.h#include Create_Table.h#include Insert_Into.h#include Delete_Table.h#include Update_Table.h#include Alter_Table.h#include Select_table.h#include User.h#include Get_Word.h#define Error printf( SQL statement errorn)using namespace std;/*CREATE TABLE STUDENT ( NAME CHAR(80) UNIQUE, AGE NUMERIC(30, 20), NUM INT PRIMARY KEY, COU INT UNIQUE);CREATE TABLE STUDENT ( AGE INT);*/string power100 = ,SELECT, UPDATE, CREATE, INSERT, DELETE, UPDATE, ALTER;map power_id;class _enterpublic: _enter() void _begin(); / 开始输入;int op;string user_name, user_pass;_file file; / 文件User user;int enter_interface() printf(+-+n); printf(| |n); printf(| Welcome To My Sql |n); printf(| |n); printf(| 1.Login |n); printf(| 2.Set Up |n); printf(| 3.Leave |n); printf(| |n); printf(| |n); printf(+-+nnn); printf(Write 1 to Login, Write 2 to Set Up, Write 3 to Leavenn); while(true) printf( ); scanf(%d, &op); if(op = 1) int _count = 0; while(true) printf(UserName: ); cin user_name; printf(Paseword: ); cin user_pass; if(user.judge(user_name, user_pass) if(!user.is_main(user_name) printf(Sucess! You shoud use the admin to add power!n); else printf(Sucess! You can add the power to other user!n); return 1; _count+; if(_count = 3) printf(Failed!n You is not the user!n); return 0; printf(Sorry, the account with this keycode was not foundnn); return 1; else if(op = 2) int _count = 0; while(true) printf(UserName: ); cin user_name; printf(Paseword: ); cin user_pass; string two_pass; printf(Confirm Paseword: ); cin two_pass; if(user_pass != two_pass) printf(Password is not equal.n); else if(user.get_id(user_name) printf(Account already existsn); else printf(Success!n); user.create_new_user(user_name, user_pass); return 1; _count+; if(_count = 3) printf(Sorry, Set Up failed!n); return 0; return 1; else if(op = 3) return 0; else printf(Does not recognize the command, try againn); void _enter:_begin() file.read_file(); user.read_user();/ user.show_user(); power_idSELECT = 6;power_idHELP = 7;power_idCREATE = 1; power_idINSERT = 2;power_idDELETE = 4;power_idUPDATE = 3; power_idALTER = 5; int _ok = enter_interface(); if(_ok = 0) return ; printf(+-+n); printf(| Notes |n); printf(| |n); printf(| 1.Support Create/Select/Insert/Delete/Updata |n); printf(| 2.Support Grand/Revoke |n); printf(| 3.Support help database |n); printf(| 4.Write Change Account; |n); printf(| 5.All operation is case-insensitive |n); printf(| 6.Write Say you again to leave |n); printf(| |n); printf(+-+nnn); int _id = user.get_id(user_name); while(true) cout ; string str; char s; while(s = getchar() != EOF) str += s; if(s = ;) break; Anal_Word Anal; bool ok = Anal.Analysis(str);/ Anal.show(); if(!ok) Error; continue; vector word; word = Anal.get_word();/ if(word.size() 5) / Error;/ continue;/ if(to_big(word0) = CHANGE & to_big(word1) = ACCOUNT) enter_interface(); else if(to_big(word0) = GRAND)/ printf(.n); if(!user.is_main(user_name) cout No permissionn; continue; vector add; string oth_name; for(int i = 1; i (int)word.size(); i+) if(to_big(wordi) = TO) oth_name = wordi+1; break; add.push_back(wordi); for(int j = 0; j (int)add.size(); j+) user.add_pow(user.get_id(oth_name), power_idto_big(addj); else if(to_big(word0) = REVOKE) if(!user.is_main(user_name) cout No permissionn; continue; vector add; string oth_name; for(int i = 1; i (int)word.size(); i+) if(to_big(wordi) = FROM) oth_name = wordi+1; break; add.push_back(wordi); for(int j = 0; j (int)add.size(); j+) user.revoke_pow(user.get_id(oth_name), power_ida