《管理信息系统软件生产线及数据库原理与技术实验系统著作权申请》证书

                 图1 《管理信息系统软件生产线及数据库原理与技术实验系统著作权申请》证书

       管理信息系统软件生产线与数据库原理与技术课程实验软件操作说明(第一部分)

 1.内容简介:本程序是为数据库课程理论教学配套使用的实验工具，配合课堂教学系统地组织上机操作，全面回顾理论教学内容，通过实践加深对基本知识的认识和理解，并学会应用，培养动手能力。设计了系列验证性实验使更深入学习与掌握数据库基本原理、基本概念，设计的实验工具程序，辅助提高实验教学的效果。对数据库数据文件解剖使能感性认识不同类型数据顺序存储与随机存储方式、数据类型及其意义、数据库相对文件管理的不同及优点。辅助生成SQL语句程序帮助学生加深对语句的理解，学习语句的设计方法。管理信息系统软件生产线及软部件库帮助学生了解数据库的用途、应用系统的构成，学习应用系统设计方法。数据挖掘原理实验程序帮助学生了解数据挖掘原理，用分步操作深入学习数据挖掘基本方法、算法。所有自编软件基于JAVA开发，可在Windows系统、SQL Server2005到SQL Server2016环境中运行，无需任何程序设计语言基础都能掌握与使用。

数据库是设计与建立管理信息系统的主要支柱，管理信息系统是计算机应用最主要内容之一。学习数据库的目的，除了学习其思想、方法之外，还要掌握它在管理信息系统中应用的技术与方法。要学好数据库，除了学好数据库的基本理论、基本知识与基本方法外，还必须联系实际深入进行。数据库是一门实践性很强的课程，孤立地讲述数据库的概念、方法与技术会大大减少这门课程的价值，会使其理论变得枯燥无味与难以理解，会出现理论与实践相脱离的弊病。只有通过实验与社会实践，才能真正掌握数据库的基本知识与技能。本系统程序总结我们长期开发应用系统的实践经验，并将2001年起开始研究的软部件技术用于教学，内容详实、丰富、全面，高度创新，紧密联系数据库应用系统开发实际，能大大提高数据库课程教学质量，能帮助所有学生都能学会数据库、学会管理信息系统的开发与维护。

对于初次接触计算机的学生，关于数据存储、顺序与随机结构、数据模式、视图与索引、数据类型、数据冗余与数据一致性、数据共享等都是十分抽象的内容，通过解剖一个数据库的数据文件可以切身感受数据库数据独立、关系表结构、数据库特色、数据存储等概念，加深对数据库的理解。本实验程序设计了以二进制方式读取数据库数据文件的程序，可以让学生进行数据库数据文件分析的实验。该程序还能解剖纯文本文件和Excel文件，通过比较同样数据在不同文件中存放的情况了解数据库和文本文件保存数据的相同和不同之处，深入认识数据库的优点。

初学数据库的学生比较容易接受的是数据库可视化操作，对于重点且是难点的SQL语句普遍感到困难。本实验程序设计了辅助生成SQL语句程序，包括辅助生成定义数据表结构的语句的程序、修改数据结构的语句的程序、查询数据的语句的程序、数据库数据维护的程序，使学生能更好了解SQL语句的结构与设计方法，切实掌握SQL语言程序设计方法。

学习数据库的目的是应用数据库，实践并掌握数据库应用系统设计技能既能帮助学生更深入掌握数据库的基本知识，又能理论联系实际，学会应用系统设计方法，理解学习数据库的意义，了解应用系统需求与一些基本知识。可以由管理信息系统的需求反过来分析其对数据库技术的要求；联系管理信息系统的设计分析数据库应当具有的技术与方法；从管理信息系统的构成理解数据库的组成与结构；根据管理信息系统的发展考虑数据库理论与技术的变革方向；根据所设计应用系统在应用中的表现分析与检验其中所设计的数据库结构的正确性等。近十多年来，曾一度对我国数据库教学发挥极大影响的VFP数据库系统逐渐淡出教学；有些学校改用实用中用得特别多的SQL Server或Oracle数据库管理系统组织教学，但一般都不再介绍设计数据库应用系统的有关知识与技术。本实验程序设计了独具特色的基于JAVA开发的软部件库、数据库桌面系统和软件生产线，使得无需掌握任何编程语言、无需具有任何编码基础就能进行操作数据库、开发应用系统的实验，使得数据库实践环节的教学能顺利进行。

管理信息系统软部件是应用系统中由类与对象组合而成的、集成了多项功能、可以表现多种性能的具有自适应与即插即用特性的通用程序模块，只需要输入必要的参数，就可以让一个部件程序选择并表现某具体功能与特殊的性能。软件生产线系统提供面向系统建模程序，运行该程序可以建立应用系统模型，只要在建模过程中根据提示输入必要的参数，就能在以分钟计的极短时间里搭建一个局域网上的功能比较齐全的管理系统。这个系统可拥有丰富易操作的界面、充分满足用户需要的功能与良好性能，可包括各种数据录入与维护的程序、满足各种需要的查询程序和数据处理程序、各种数据导入或导出程序、多种打印与图形输出程序。将之用于数据库教学，可以不要求学习任何开发语言、不懂程序代码的语法与句法，只要求安装JAVA系统软件jdk6.0和SQL Server数据库(SQLServer 2016及之前版本，也可用于Oracle、MySQL、Access、DB2、达梦等数据库)，对应用系统需求进行分析，就可以让学生结合数据库设计的实际开发应用系统，通过实践更好理解与掌握数据库的理论与方法；深入且具体地让学生联系应用系统需求，认识数据冗余、共享、数据独立性、各类数据完整性及数据完整性保护、关键字、视图、数据安全、SQL语言及其应用、数据表结构及其对系统设计的影响、字典表与数据整合、代码表、派生数据及其处理等基本概念、基本理论与基本方法；掌握数据库系统设计方法，从而大大提高数据库的学习质量与动手能力。

为了提高程序设计效率，减少代码语句数量，人们一直研究怎样让一段段代码可以重复使用到不同地方，从高级语言诞生开始，就有循环、子程序、函数、宏等代码复用语句成分。循环是让一段代码在一个程序内多次调用，同样代码量可以反复被执行，可以改变循环变量数据得到不同的结果。它直接通过翻译成机器码起作用。子程序、函数则是让一段代码可以在不同程序不同地方被调用，通过改变指令指针使指向供复用的软件代码存储的起始位置实现复用，可以通过改变参变量的值使得程序在不同调用中工作情况可以不相同。“宏”也实现代码在不同程序不同地方被使用，它是通过将“宏”体代码在不同位置复制实现复用。以上复用的特点都是让一个程序内部的部分程序段成为公共资源，在不同程序内部重复使用。各种语言都或多或上地加入了这样一些代码复用技术，可复用代码可以以子程序库、函数库、宏库等形式保存。

面向对象技术使得代码复用技术出现一次飞跃，面向对象的代码设计总结大量相似的应用，将各种可能有用的程序段并包括所涉及的参变量都组织到一个“类”中，这些程序段称为“方法”，参变量称为“数据”，在不同程序中可以选择类、选择其中所需要的方法与数据（也就是说在一个应用程序中不一定要将一个选中的类中的方法和数据全用到）进行复用。这些类或它们派生的“对象”可以加入到不同的应用系统中，这种加入实际是复制这些“类”的全部或部分代码嵌入到应用系统代码中，并且完成有关变量声明的操作，使得程序设计更加快捷。设计了MFC、JavaBean、jdk等公用类库，围绕这样一些类库形成了各式各样的面向对象程序设计语言，可复用代码以类库、包等形式保存。

随着大数据和互联网+时代的来临，软件费用不断增加、设计难度不断加大、软件维护越来越复杂，软件复用技术应当也有必要再深入发展，根本点是复用的“粒度”必须更加加大。可以考虑将与某些应用系统的某类应用可能有用的“类”都组织到一个“部件”中，程序员可以选择部件、选择部件中的有用的类（不一定是所有的类）、选择各个类中的方法与数据（不一定是所有的方法和所有的数据）构成可执行程序，直接组织到应用系统中。将大大提高软件生产的效率与质量，降低应用系统设计的难度与成本，促使计算机应用向大数据、向更宽广的方向发展。

上世纪提出了软件构件技术或组件技术，希望将设计好的程序或程序段代码改造为可供复用的代码产品，例如CORBA、DCOM、ActiveX、SOA等，但它们更像开发平台或架构；又例如JavaBean，类同于大类或结构方法。由于某个特定领域需要的软件具有相似的需求，软件复用在特定领域内更容易获得成功。领域工程是为一组相似系统设计软件的过程，涵盖了建立可复用软构件的活动。青鸟工程强调“自底向上的重用”：从系统最基本构件块搭建的方式考虑系统的重用，提出：构件生产将生产过程中产生的可复用制品放入公共资源库使实现复用开发。认为构件应从已有系统中挖掘提取，首先对业务需求进行分析，提炼出构件，通过交流沟通，将专家知识提炼成领域知识库，再确定重用库构件是否满足知识库需要。在提取构件时，要按构件开发流程进行开发。复用源大多只能选择某一个类似的产品，所能复用的内容只能局限于此产品；复用只能是拷贝然后修改的模式^[2]。

但是，自底向上方法带有随机性，往往具有强领域性，应用范围较狭窄；数量繁多，缺少统一的规范与标准，管理、使用、学习难度大，缺少统一的规范与标准。有许多公司建立了自己的构件库，但都没在全软件界流行，都没形成以它们为特征的新的语言。如果不能从领域复用过渡到系统通用，打破领域的界限，软件生产工业化将只能是空话。而要做到系统通用，采用领域构件那种至下而上、从已有系统中挖掘提取、归纳总结的方式设计显然是不够了。要推进软件生产工业化进程，需要重点研究从上而下设计可复用软件资源库的理论与方法。

在面向对象时代，建模软件的标准主要为UML，它是一种面向对象的建模标准，能很好地与各类面向对象的语言相结合，可以通过建模直接完成数据库结构定义及程序框架的建立。但是它毕竟只是一个面向对象的建模语言，以“类”为基本图形元素。目前进入大数据时代，“类”的粒度大小已经不能满足需要，面对进一步究加大软件复用的粒度的需求，UML建模标准也必须随之改变，应当研究新环境下建模软件的规范与标准。

比“类”更大粒度的可复用软件应当是通用的程序模块级可复用软件，也就是我们之前称为的通用软部件，涉及一个程序模块全界面的共享，每个软部件源代码放到一个文件中，共享内容可放到一个文件夹中，其编译后字节码可为一个到多个类代码，放在一到多个类文件中，共享手段是设定参数后链接全文件嵌入，实现部件级复用。只有设计出这样的软部件库，才可能考虑如何设计出相应建模软件，实现从建模到建立应用系统的全自动化过程。才可能以组装方式、不需要编写代码建立应用系统，才有软件生产的工业化与现代化。

软件代码复用发展历史可以分为三个阶段如图1.1所示^[1]。

                            图2 软件代码复用技术发展的三阶段

2000年以来，我们试验设计了一组系统模块级可复用程序，称之为通用管理信息系统软部件，近三年来，基于该软部件库又设计了新型建模工具，实现了从建模到建立应用系统全自动化，称之为管理信息系统软件生产线。

     图3 软件生产线结构图

软件生产线指生产软件的软件,可以定义为：“一种集成化、可扩展、协同化的软件开发环境，它将软件开发过程中涉及的人、工具、制品等要素，按照一定的软件开发方法，有序组织起来，并使其相互协作”。体系结构例如图1.2所示。其中的建模工具是软件协同开发环境的核心，基于模型可以快速地建立应用系统、高效地进行系统维护与扩展。建模工具必须能和操作者互动，能提供给操作者以各种软件工具，生成或从软件资源库中选择所需要的程序进行组装，自动建立数据库并生产出最终产品。软件生产工具是用来辅助完成计算机软件开发、运行、维护、管理等活动或任务的软件，是实现软件生产自动化的关键。例如环境配置、数据完整性条件设置、权限设置、界面格式参数生成、各种格式文件生成、环境集成、菜单程序文件生成、工作流驱动与控制、XML或HTML程序文件生成、数据库与数据表定义、应用系统执行程序生成等程序。软件资源库是软件生命周期中具有复用价值的软件制品，其中核心内容是可复用的程序代码，按照从上而下设计应用系统的理论与方法，设计软件资源库应当从需求分析开始。

本软件生产线程序推出面向系统建模技术，用部件图代替类图，首先做系统建模，选择部件并输入必要的参数，之后一键建立应用系统。如需要对软件维护，只需要调出系统模型图，修改系统模型，再一键完成软件修改或扩展。操作者无需掌握任何编程语言基础与编写代码的能力，就能设计、建立与维护数据库应用系统，降低学习门槛，促进计算机应用，促进管理现代化，促进软件设计现代化，具有重大意义。

软件生产线技术具有实用价值，随着其技术的发展，能大大提高应用系统设计效率、降低成本、提高设计质量、降低维护成本，一般企业管理工作者将能自己进行应用系统的维护。在管理信息系统建设时，参与原始代码设计的人员将减少，大部分开发人员的主要工作将集中到数据库设计、应用系统结构研究、系统扩展与维护等工作上来，促使数据库应用范围不断扩展。

本实验程序由程学先主编，参加设计的还有程传慧、曾玲、杨晓艳、童亚拉、方林、夏星、李振立、程传庆、林姗、刘伟、胡显波、赵岚、肖模艳、龚晓明、王富强、陈义、郑秋华、陈永辉、史函、刘玲玲、熊晓菁、周金松、祝苏薇、王嘉、谌章恒、张军、赵普、高霞、钱涛、张俊、李珺、张慧萍、顾梦霞、贺红艳、罗红芳、陈小娟、齐赛、聂志恒、王玉民、龚文义等。

2.环境

硬件：

局域网服务器（可选）：4核处理器，内存8GB及以上,硬盘1TB及以上，缓存8M。

PC机：CPU:i3及以上，2.4GHz及以上；内存：2GB DDR及以上；硬盘：1TB及以上；显示器：21英寸、1366*768及以上。

打印机:A4激光打印机

软件：

操作系统：Windows7及以上

数据库；SQL Server2014（或SQL Server2008及以上）

开发语言：JAVA（Jdk6.0）(jdk-6u27-windows-i586)

《管理信息系统软件生产线与数据库原理与技术课程实验软件操作说明》其后内容详见数据库原理与技术实验手册。

参考文献

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