課時(shí)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫查詢的優(yōu)化設(shè)計(jì)

王 翔

（中國民用航空飛行學(xué)院，四川 廣漢 618307）

0 引言

隨著中國民航事業(yè)的不斷發(fā)展， 對于專業(yè)技術(shù)性人才的需求正不斷的上升[1]，實(shí)訓(xùn)基地教研室承擔(dān)著培養(yǎng)機(jī)務(wù)維修人員的教學(xué)任務(wù)。 然而在實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，該教研室需要對不同模塊、不同學(xué)員、不同階段的課時(shí)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)， 統(tǒng)計(jì)過程數(shù)據(jù)繁雜， 為工作人員增加了大量的重復(fù)性工作。 為了配合教研室運(yùn)行電子化的要求，設(shè)計(jì)了課時(shí)管理系統(tǒng)。 在實(shí)際使用時(shí)發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)在查詢課時(shí)信息時(shí)存在查詢時(shí)間長， 系統(tǒng)響應(yīng)慢等缺點(diǎn)。 因此，提升系統(tǒng)查詢效率成為目前亟需解決問題。本文在介紹了系統(tǒng)設(shè)計(jì)構(gòu)架的基礎(chǔ)之上， 重點(diǎn)從訪問模式優(yōu)化、 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)優(yōu)化和程序優(yōu)化三個(gè)方面闡述了系統(tǒng)優(yōu)化方法。 在實(shí)踐表明， 科室管理系統(tǒng)較之前在查詢效率上得到明顯提高。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

1.1 開發(fā)準(zhǔn)備

課時(shí)管理系統(tǒng)的主要目的是為了方便教師或者管理人員能夠快速、 準(zhǔn)確的查詢個(gè)人或者他人的課時(shí)數(shù)據(jù)。 軟件開發(fā)需要使用的系統(tǒng)環(huán)境和開發(fā)語言等因素直接影響到軟件開發(fā)的可用性、適用性和時(shí)效性[2]。 因此合理選擇軟件開發(fā)的資源是可以提高系統(tǒng)開發(fā)的效率，達(dá)到事半功倍的效果。

Windows 系統(tǒng)作為常用系統(tǒng)廣泛運(yùn)用于各教研室的系統(tǒng)辦公當(dāng)中， 為軟件的適用性打下基礎(chǔ)。 Visual Studio 因其完善的開發(fā)界面、 完全支持拖動(dòng)方式設(shè)計(jì)窗體布局、 自動(dòng)生成各種窗體設(shè)計(jì)代碼等優(yōu)點(diǎn)得到廣大開發(fā)者的認(rèn)同[3]。 C# 是Microsoft 重點(diǎn)推出的開發(fā)語言，其結(jié)合了C 和C++的部分優(yōu)點(diǎn)，去除指針等難于理解的概念，是一門易于學(xué)習(xí)和開發(fā)的語言。MySQL 數(shù)據(jù)庫在安裝、 配置和后期維護(hù)等過程相對于其他數(shù)據(jù)庫來說更加簡單[4]，并且MySQL 開發(fā)源代碼，無授權(quán)費(fèi)，因此MySQL 受到開發(fā)者的廣泛青睞。

根據(jù)目前現(xiàn)有的資源， 課時(shí)管理系統(tǒng)以成熟的Windows 作為開發(fā)用操作系統(tǒng)， 采用Visual Studio2017開發(fā)工具，以C# 語言作為軟件開發(fā)語言，結(jié)合MySQL數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)發(fā)開而成。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

1.2 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)程序架構(gòu)主要由三部分構(gòu)成， 分別是界面設(shè)計(jì)、應(yīng)用設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)，如圖1 所示。 界面設(shè)計(jì)主要面對用戶， 以界面簡潔為基礎(chǔ)， 容易操作為主要設(shè)計(jì)目標(biāo)， 達(dá)到界面的人機(jī)友好的目的。 應(yīng)用程序設(shè)計(jì)包含著課時(shí)管理系統(tǒng)的核心功能， 包括各類信息的錄入、查詢功能，信息的篩選計(jì)算功能等。 應(yīng)用程序需要通過調(diào)用數(shù)據(jù)庫來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算和存儲(chǔ)。

圖2 系統(tǒng)界面截圖

依據(jù)課時(shí)管理系統(tǒng)的七個(gè)功能， 以標(biāo)簽頁的形式將系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)成七個(gè)分頁。 分別是： 人員信息頁、班級信息頁、課程信息頁、課時(shí)查詢頁、課時(shí)費(fèi)查詢頁、 課時(shí)打印頁和反饋日志頁。 課程信息頁截圖如圖2 所示。

1.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)主要是通過理解、 歸納和總結(jié)課時(shí)系統(tǒng)的需求， 設(shè)計(jì)不同的表來記錄系統(tǒng)的各類信息數(shù)據(jù)。 表是數(shù)據(jù)庫最基本的組成對象，是數(shù)據(jù)庫的實(shí)體。表與表之間的關(guān)系可以通過E-R 模型展示，方便在設(shè)計(jì)過程中對出現(xiàn)的問題快速找到解決方案， 同時(shí)也便于日后數(shù)據(jù)庫的維護(hù)。 課時(shí)管理系統(tǒng)的E-R 模型如圖3 所示。

圖3 課時(shí)管理系統(tǒng)E-R 圖

2 查詢優(yōu)化

2.1 訪問模式優(yōu)化

系統(tǒng)在查詢數(shù)據(jù)庫時(shí)， 應(yīng)根據(jù)不同的情況采取不同的訪問模式。 每一次應(yīng)用程序在需要查詢數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)時(shí)， 都需要打開一次查詢函數(shù)， 在使用完畢后需要釋放該函數(shù)以達(dá)到節(jié)約系統(tǒng)資源， 保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。 因此每次查詢的開銷都有固定最小值。 根據(jù)實(shí)際查詢需求， 單次查詢和批量數(shù)據(jù)查詢需要使用不同的查詢方法來達(dá)到優(yōu)化查詢的目的。

對于單次查詢數(shù)據(jù)的讀取和寫入， ExecuteQuery(string sqlStr) 函數(shù)的功能是根據(jù)輸入的sqlStr 語句，讀取查詢得到的數(shù)據(jù)結(jié)果，并將結(jié)果以DataTable 的形式返回。 ExecuteUpdate(string sqlStr)函數(shù)的功能是根據(jù)輸入的sqlStr 語句，對相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行添加、刪除或者修改等功能，并將成功操作的次數(shù)以int 的形式返回。

對于多次查詢數(shù)據(jù)的讀取和寫入， 如果依舊使用以上函數(shù)進(jìn)行操作， 雖然功能上可以實(shí)現(xiàn)， 但多次打開和關(guān)閉數(shù)據(jù)庫連接操作， 使得查詢花銷大大增加。因 此 需 要 重 新 構(gòu) 建 新 的 查 詢 函 數(shù) 。 DataSet ExecuteQuery DataSet(string sqlStr, string tablename) 函數(shù)的功能是根據(jù)輸入的sqlStr 語句， 讀取查詢得到的數(shù)據(jù)結(jié)果，并將結(jié)果以DataTable 的形式返回至DataSet 下名 稱 為tablename 的DataTable 中。 ExecuteUpdateDataTable(string sqlStr, string tablename, DataSet ds) 函數(shù)是將DataSet 下名稱為tablename 的DataTable 中的數(shù)據(jù)按照sqlStr 語句一次性寫入到數(shù)據(jù)庫中。 ExecuteDataTable(string sqlStr, DataTable dt) 函數(shù)是將DataTable 中的數(shù)據(jù)按照sqlStr 語句一次性寫入到數(shù)據(jù)庫中。

2.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)優(yōu)化

合理、優(yōu)秀的數(shù)據(jù)庫基表設(shè)計(jì)，直接影響到數(shù)據(jù)查詢的速度。 根據(jù)課時(shí)管理系統(tǒng)的主要功能， 將數(shù)據(jù)庫劃分為人員、班級、日期、課程、課程調(diào)整、補(bǔ)考、課程安排七個(gè)組件。 針對各自組件的業(yè)務(wù)處理需要設(shè)計(jì)獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫基表， 最大限度減少不同表之間的關(guān)聯(lián)度，加快查詢的速度。

遵循數(shù)據(jù)庫第三范式設(shè)計(jì)原則， 每個(gè)表中非關(guān)鍵字都直接關(guān)聯(lián)關(guān)鍵字， 并將關(guān)鍵字設(shè)為唯一主鍵。 然而在實(shí)際運(yùn)行時(shí)， 為了提高查詢效率， 需降低范式標(biāo)準(zhǔn)，適當(dāng)保留若干冗余數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)方法為增加字段，以空間換時(shí)間的方式實(shí)現(xiàn)查詢的高效性[5]。

2.3 應(yīng)用程序優(yōu)化

在應(yīng)用程序中需要查詢數(shù)據(jù)時(shí)， 應(yīng)合理使用SQL操作符， 在保證檢索的準(zhǔn)確度的同時(shí)減少系統(tǒng)響應(yīng)的時(shí)間。 減少使用select * 的方式提取表中全部信息，應(yīng)根據(jù)實(shí)際計(jì)算需要， 將有效的字段列舉， 提高查詢效率。 根據(jù)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，適當(dāng)使用如distinct、where、like 等操作符，結(jié)果以order by 升序或降序排列，使得查詢結(jié)果符合查詢預(yù)期， 檢索出所需的數(shù)據(jù)信息。 如果查詢時(shí)需要結(jié)合多個(gè)表聯(lián)合查詢， 可使用join 操作來實(shí)現(xiàn)多表的一次查詢。 Where 操作符在使用時(shí)不要在子句中加入函數(shù)計(jì)算， 數(shù)值運(yùn)算功能應(yīng)在應(yīng)用程序中單獨(dú)設(shè)立模塊，避免查詢數(shù)據(jù)時(shí)間過長。

3 結(jié)論

課時(shí)管理系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)， 必須充分考慮教研室教師的查詢需求。 在符合需求的基礎(chǔ)之上， 優(yōu)化查詢效率是進(jìn)一步提高用戶的使用體驗(yàn)的主要手段。 本文結(jié)合訪問模式、 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)和應(yīng)用程序優(yōu)化三個(gè)方面，優(yōu)化數(shù)據(jù)庫查詢效率。 目前該系統(tǒng)尚處在試用階段，根據(jù)使用者的體驗(yàn)反饋， 進(jìn)一步完善系統(tǒng)在查詢課時(shí)業(yè)務(wù)的體驗(yàn)。