CN100561471C - 基于Web服务的数据库自动化操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于Web服务的数据库自动化操作方法，它包括以下步骤：1、对数据库关系模式进行规范化处理，生成规范化的数据库配置文件；即对输入的各视图进行分组处理，对分组处理后的各视图函数依赖关系进行极小化分解，去掉冗余的函数依赖关系，求出满足数据库第三范式3NF的关系模式分解结果，再根据得到的满足数据库第三范式3NF的关系模式分解结果自动生成数据库配置文件；2、根据生成的数据库配置文件创建数据库，并生成数据库视图；3、封装对数据库操作的Web服务。本发明不仅可以对数据库关系模式进行规范化分解、处理自动生成数据库，而且，还可以对数据库进行自动访问、操作。

Description

基于Web服务的数据库自动化操作方法

技术领域

本发明涉及一种基于Web服务的自动操作数据库的方法，更具体地说，本发明涉及一种基于Web服务的自动生成数据库和访问数据库的方法。

背景技术

由于数据库技术是管理信息资源最有效的手段，因此，目前在各种应用程序的开发过程中，普遍使用数据库作为存储数据的手段。基于数据库的应用程序的设计首先需要设计数据库，数据库设计是指对于一个给定的应用环境，构造最优的数据库模式，建立数据库及其应用系统，有效存储数据，满足用户信息要求和处理要求。

为了构造最优的数据库模式，满足用户信息要求和处理要求，数据库的设计主要分需求分析阶段、概念设计阶段、逻辑设计阶段和数据库外模式设计四个阶段。在需求分析阶段主要是综合各个用户的应用需求(现实世界的需求)；在概念设计阶段主要是形成独立于机器特点、独立于各个DBMS产品的概念模式(信息世界模型)，并用E-R图描述出来；在逻辑设计阶段主要是将E-R图转换成具体的数据库产品支持的数据模型如关系模型，形成数据库逻辑模式；在数据库外模式设计阶段主要是根据用户的处理要求，安全性考虑，在数据库逻辑模式的基础上建立必要的视图(VIEW)形成数据库的外模式。

目前，有很多数据库辅助设计工具(简称CASE工具)，如CA公司的Erwin和Bpwin，Rational公司的Rational Rose，Sybase公司的PowerDesigner以及Oracle公司的Oracle Designer等。这些数据库辅助设计工具即CASE工具功能大同小异，都基本上可以完成数据库设计各阶段的功能。但是，它最大的缺点是：它无法自动完成数据库的设计，它只是一个设计数据库的工具，还需要设计人员利用这个工具手工完成数据库的生成。如在数据库需求分析阶段完成之后，设计人员使用CASE工具画出E-R图，将E-R图转换为关系数据模型形成数据库逻辑模式，生成数据库结构，生成数据库外模式。

在利用上述各种CASE工具设计数据库时，我们还发现：尽管各种CASE工具功能十分强大，实现了从概念设计到生成关系模式的转换，但是对关系模式的优化和函数依赖关系的分析却支持不够，或是没有，导致在将概念设计阶段所得的E-R图转化成关系模式时，其结果通常不满足3NF(数据库关系模式规范化第三范式)要求，存在一定的数据冗余；另外，因数据之间的函数依赖关系不正确而导致的数据库操作插入异常，删除异常和更新异常等情况也时有发生；再者，利用CASE工具设计数据库时，其设计开发的周期也显得冗长，不利于应用程序的快速开发。

由于应用程序使用数据库中的数据，需要针对特定的数据库表编写不同的程序。当数据库表格改变时，应用程序也必须改变。这是因为目前基于数据库的应用程序开发模式的扩展性和适应性的局限性，不能适应数据库表结构的变化而变化。数据库冗长的设计过程和开发模式的局限性将直接导致基于数据库的应用程序开发的时间周期长和程序修改频繁，维护困难。尤其在需求不十分明确和需求容易改动的情况下，基于数据库的应用程序开发显得更加困难复杂，很难快速建立起应用程序的框架或是开发出一个原型系统。

发明内容

为了解决利用现有数据库辅助设计工具设计数据库时无法自动生成数据库、以及设计过程中存在的数据冗余、数据库操作异常、开发周期长的问题，本发明的主要目的是提供一种基于Web服务的数据库自动化操作方法。该方法不仅可以对数据库进行自动访问、操作，而且，还可以对数据库关系模式进行规范化分解、处理自动生成数据库。

为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：一种基于Web服务的数据库自动化操作方法，它包括基于Web服务的自动生成数据库方法和基于Web服务的自动操作数据库方法；

所述基于Web服务的自动生成数据库方法包括以下步骤：

第一步：对数据库关系模式进行规范化处理，生成规范化的数据库配置文件；具体由以下步骤完成：

A、首先，对输入的各视图进行分组处理

1、首先获取一个新的视图(表)，如果不能获取视图，说明所有的视图都已经检查并经过分组处理，分组处理完成；如果能获取一个新的视图(表)，提取字段信息，分析该视图的字段是否与某个组的字段集合相交；如果相交，则把该视图加入那组中，如果不相交跳到步骤4；

2、由于该组内新加入了一个视图(表)，字段集扩大，检查该组是否与其他组的字段集合相交；如果不相交，执行步骤1，如果相交，继续执行步骤3；

3、将与该组相交的组与该组合并，跳到步骤2；

4、新建一个分组，将该视图(表)加入该组，并将字段信息加入组的字段集合中，跳到步骤1：

B、对分组处理后的各视图进行规范化处理

1、对分组处理后的各视图函数依赖关系进行极小化分解，去掉冗余的函数依赖关系，求出最小的函数依赖集合；

(1)、把所有的函数依赖关系的右部变为单属性

(2)、去掉冗余的函数依赖关系

(3)、去掉函数右部对左部的部分依赖关系。

2、把所有视图(表)的字段属性组合成全局关系模式，根据第1步求出的最小函数依赖集合，求出全局关系模式的主键；

3、将第1步得到的最小函数依赖集合按照相同左部的原则分组，并综合第2步得到的全局关系模式，对解析视图进行重新分组，得到最终满足数据库第三范式3NF的关系模式分解结果；

C、根据得到的满足数据库第三范式3NF的关系模式分解结果自动生成数据库配置文件；

第二步：根据生成的数据库配置文件创建数据库，并生成数据库视图；

A、提取配置文件里的表信息和函数依赖信息，创建生成数据库基表的SQL数据库操作语句，数据库基表的主键，生成数据库；

B、提取配置文件里的视图信息，创建生成数据库视图的SQL语句，生成与用户输入的视图相对应的数据库视图；

C、使用本发明提供的通用数据库操作Web服务创建后台数据库。

所述基于Web服务的自动操作数据库方法为：

A、创建数据库之后，每当用户操作数据库时，获取用户输入的视图，解析出基于视图的对数据库操作的SQL语句；

B、根据数据库配置文件将基于视图的SQL操作转换为对数据库基表操作的SQL语句；

C、连接后台数据库服务器，调用封装数据库操作的Web服务，执行第B步所得的SQL语句，执行对数据库基表的操作；

D、将数据库操作的结果转换成XML格式返回给用户。

本发明的优点是：本发明提供了一种基于Web服务的数据库自动化操作方法，并提供对用户输入的视图(表)进行规范化处理的方法。通过使用本发明可以大大简化数据库设计，缩短数据库的开发周期，实现快速开发基于数据库的应用程序。用户只需提供希望看到的视图(表)，即可使用本发明提供的数据库规范化处理方法对数据库关系模式进行自动分析，得到创建数据库的配置文件，该配置文件包括输入视图(表)分解后的用于数据库实际存储的基表信息和根据基表信息生成用户希望看到的输入视图(表)的信息，使用本发明的创建数据库的方法可以根据配置文件创建和用户原始输入视图(表)相对应的数据库中的视图(view)，通过本发明的转换用户直接使用视图(view)来操作数据库中的基表，极大地简化了数据库的设计和使用。通过使用该配置文件创建的数据库满足数据库理论关系模式第三范式的要求，可以显著提高数据库增删改查等操作的性能，更重要的是由于经过本方法处理的数据库表更能维护数据的完整性和一致性，避免出现同一个数据在不同的表里有不同的值等现象。用户通过使用统一的Web服务接口来使用数据库，只需提供数据库IP地址，数据库名，数据库登录用户名和密码和要执行的操作等必要信息即可完成要执行的数据库操作，简化了用户使用数据库的操作。由于本发明封装了对数据库底层的操作，用户看到的只是高层的数据库操作，而不用关心使用的具体数据库，因此本发明有很强的普适性，即使存储的数据库改变了，用户的应用程序也不需要改变。本发明不仅封装了数据库的操作，还封装了数据库操作返回的结果，使用XML来存储描述返回结果，通过使用该XML结果可以快速建立结果的展示应用界面，而且结构稳定，数据改变了，应用程序也可以不作修改或是只需很少的改动。

附图说明

图1为本发明基于Web服务的数据库自动化操作过程示意图

图2为本发明对输入视图进行规范化处理的过程示意图

图3为本发明对分组后的输入视图进行规范化分解处理的过程示意图

图4为本发明基于Web服务操作数据库的过程示意图

具体实施方式

本发明公开的基于Web服务的数据库自动化操作方法主要包括对数据库关系模式进行规范化分解、处理自动生成数据库的方法和对数据库进行自动访问、操作的方法。

如图1所示，本发明提供的基于Web服务的数据库自动化操作方法主要包括以下步骤：

第一步：对数据库关系模式即用户输入的视图(表)进行规范化处理，生成规范化的数据库配置文件；

第二步：根据生成的数据库配置文件创建数据库，并生成数据库视图；

第三步：封装对数据库操作的Web服务。

下面对上述每一步骤的实现过程进行具体描述。

如图2所示，其中，第一步对数据库关系模式即用户输入的视图(表)进行规范化处理生成数据库配置文件，由以下步骤完成：

A、首先，对输入的各视图进行分组处理

由于用户输入的各视图(表)之间存在着相关性，体现在不同视图之间有相同的字段以及函数依赖关系中包含多个表的字段，所以，对用户输入的各视图可以按相关性进行分组，分组的原则是：

1、如果某两个或多个视图(表)有相同的字段，则，将这两个或多个视图分为一组。

因为，如果某两个或多个视图(表)之间有相同的字段，说明这两个或多个视图(表)很可能要同时进行连接查询操作或更新操作或删除操作，以维护数据完整性和一致性，所以，将具有相同字段的视图(表)分为一组。

2、如果一个函数依赖关系涉及到两个或多个视图(表)的字段，那么，就将这两个或多个视图(表)分为一组。

因为，如果一个函数依赖关系中包含有某两个或多个视图(表)的字段，说明这些字段之间很可能是主外键的关系，所以，也需要将包含有函数依赖关系中涉及到的相关字段的某两个或多个视图(表)分为一组。

具体步骤是：

1、首先获取一个新的视图(表)，如果不能获取视图，说明所有的视图都已经检查并经过分组处理，分组处理完成；如果能获取一个新的视图(表)，提取字段信息，分析该视图的字段是否与某个组的字段集合相交；如果相交，则把该视图加入那组中，如果不相交跳到步骤4；

2、由于该组内新加入了一个视图(表)，字段集扩大，检查该组是否与其他组的字段集合相交；如果不相交，执行步骤1，如果相交，继续执行步骤3；

3、将与该组相交的组与该组合并，跳到步骤2；

4、新建一个分组，将该视图(表)加入该组，并将字段信息加入组的字段集合中，跳到步骤1。

例如：

视图1：字段集合{A，B，C，D}

视图2：字段集合{C，D，E，F}

视图3：字段集合{G，H，I，J}

视图4：字段集合{K，L，M，N}

函数依赖集合：{A→B，B→C，A→C，A→D，G→K}

对上述视图进行分组处理：

由于视图1和视图2有相同字段C、D，故分为一组：组1，函数依赖关系为{A→B，B→C，A→C，A→D}。

由于视图3与视图4虽然没有相同字段，但存在函数依赖关系G→K，字段G、K分属两视图，故这两个视图也分为一组：组2，函数依赖关系为{G→K}。

分组完毕。

B、对分组处理后的各视图进行规范化处理

用户希望看到的视图(表)一般不能直接存储在数据库里，如果直接存储会存在较大的数据冗余，对数据进行插入、修改和删除等操作时会出现异常，所以，要先对分组处理后的各视图进行规范化分解处理之后再倒入数据库内生成具体的存储表格。对分组处理后的各视图(表)进行规范化分解处理的具体方法为，如图2所示：

1、对分组处理后的各视图函数依赖关系进行极小化分解，去掉冗余的函数依赖关系，求出最小的函数依赖集合。

具体步骤：

(1)、把所有的函数依赖关系的右部变为单属性

这样每个函数依赖关系的右部都是不可再分的原子，便于后续的处理。

(2)、去掉冗余的函数依赖关系

这是因为原函数依赖中可能有些函数依赖可以由其他函数依赖推导出，主要是去掉对非主键字段的传递函数依赖。这一步大量用到闭包运算和集合运算。对函数依赖关系是否多余的判断依据是它的右部是否包含在去掉它之后的函数依赖的闭包之内。

冗余的函数依赖关系还可以通过求出的最小函数依赖集合根据数据库Armstrong公理系统推导、验算，保证极小化分解之后求出的最小函数依赖集合与原函数依赖集合等价。

(3)、去掉函数右部对左部的部分依赖关系。

需要对每个函数依赖左部的每一个字段进行试删除，如果删除之后该依赖关系仍然成立则该字段可删除，否则不能删除，需要进行还原。判断依赖关系成立的条件依然是闭包运算的结果。

2、把所有视图(表)的字段属性组合成全局关系模式，根据第1步求出的最小函数依赖集合，求出全局关系模式的主键；

在求全局关系模式主键时，可以通过闭包运算求得。如果某个字段集对函数依赖的闭包为全局关系模式的所有属性，而且这个字段集的任何子集的闭包都是全局关系模式的真子集，那么这个字段集合就是这个全局关系模式的主键。主键通过以下几步求得：首先，从待检测字段集中获取一个字段，检测该字段是否是主属性(包含在主键里的字段)，检测通过闭包运算实现。如果是主属性则不执行任何操作，继续检测下一个字段。如果不是主属性，则将该字段加入不是主键的字段集合中。如果所有字段都已检测完毕，从所有待检测字段集合中删除不是主键的字段集合，剩下的即为全局关系模式的主键。

3、将第1步得到的最小函数依赖集合按照相同左部的原则分组，并综合第2步得到的全局关系模式，对解析视图进行重新分组，得到最终满足数据库第三范式3NF的关系模式分解结果。

具体步骤是：首先，对极小化后的函数依赖集合按相同的左部进行分组；然后再对各分组进行投影，投影的结果是去掉组内的重复字段，如果某个分组的所有字段都包含在另一个分组里则删掉这个分组，这样的分组可以保证函数依赖保持性的3NF；然后，再检测全局关系模式的主键是否包含在某个分组里，如果没有被包含在某个分组，则把主键加入作为一个分组，如果已经包含则不用加入；最后，得到的3NF关系模式既保持函数依赖又保持无损连接性。

例如：

经过分组后的原始关系模式字段集合为{A，B，C，D，E，F}

函数依赖集合为{A→BC，B→C，AB→D}

对组1的函数依赖关系进行极小化处理：首先把所有的函数依赖关系的右部变为单属性得{A→B，A→C，B→C，AB→D}，然后去掉冗余的函数依赖关系A→C(A→C可由A→B，B→C推导出来)，再去掉函数右部对左部的部分依赖关系将AB→D变为A→D(因为A→B，AB→D等价于A→B)，最后得极小函数依赖集合{A→B，B→C，A→D}。全局关系模式字段集合{A，B，C，D，E，F}中，A可决定BCD，EF字段不在函数依赖关系中直接加入主键，求得全局关系模式主键{A，E，F}；对求出的极小化函数依赖集合按照左部相同原则进行分组{A→B，A→D}，{B→C}，综合上步求得的全局关系模式主键{A，E，F}得出规范化分解结果：

表1、{A，B，D}{A→B，A→D}主键A

表2、{B，C}{B→C}主键B

表3、{A，E，F}无函数依赖关系主键AEF(将全局关系模式主键加入规范化结果)

C、根据得到的满足数据库第三范式3NF的关系模式分解结果自动生成规范化的数据库配置文件。

规范化分解之后的结果是满足数据库第三范式3NF的基表和函数依赖信息，把这些信息用XML文件存储即为规范化的数据库配置文件。

本发明公开的基于Web服务的数据库自动化操作方法的第二步即根据生成的数据库配置文件创建数据库并生成数据库视图的具体方法是：

A、提取配置文件里的表信息和函数依赖信息，创建生成数据库基表的SQL数据库操作语句，数据库基表的主键，生成数据库；

B、提取配置文件里的视图信息，创建生成数据库视图的SQL语句，生成与用户输入的视图相对应的数据库视图。

C、使用本发明提供的通用数据库操作Web服务创建后台数据库。

由于配置文件里包含了要创建的数据库表的各项属性，包括表名、字段名和字段类型，数据库表的主键等信息，所以，只需提取这些信息，生成创建这些表格的SQL语句即可。对应每一张数据库表，生成一个SQL语句。对应每一个用户输入视图(表)，为之生成一个创建对应的数据库视图的SQL语句。这样用户不需要考虑后台数据库表的格式，只需关心用户希望看到的表格式，用户所有对输入视图(表)的操作都可以在数据库视图的基础上进行。由于配置文件本身不涉及具体的DBMS(数据库管理系统)，所以本发明可以支持多种商业数据库。

本发明公开的基于Web服务的数据库自动化操作方法还包括对底层数据库的操作。即通过封装的Web服务将用户输入的对数据库视图的操作转换成对数据库基表的操作，并将返回值以及操作过程中传递的参数都使用通用的XML(可扩展标记语言)表示，这样可以非常快速地创建对数据库的应用程序，展现和处理都非常方便。具体方法是：

A、获取用户输入的基于视图的操作语句，解析出基于视图的对数据库操作的SQL语句。

用户只需输入需要连接数据库的IP地址，数据库名称，用户名和密码等连接数据库必须的信息和要进行的操作参数即可进行数据库操作。用户不需要管理数据库的连接。

B、根据数据库配置文件将基于视图的SQL操作转换为对数据库基表操作的SQL语句；

由于一个视图可能涉及多个基表，所以对一个视图的操作可能需要转换成对一系列数据库基表的操作。因为用户对数据库的操作是基于视图的，所以这些操作必须放在一个数据库事务里执行，即这些操作要么全部成功，要么发生错误恢复到所有操作都未执行的状态来保证数据库的完整性和一致性。

C、连接后台数据库服务器，调用封装数据库操作的Web服务，执行第B步所得的SQL语句，执行对数据库基表的操作。

D、将数据库操作的结果转换成XML格式返回给用户。

用户在使用本方法进行数据库操作时，只需提供数据库的IP地址，数据库名称，登陆用户名和密码，以及要执行的数据库操作即可调用本发明提供的Web服务来执行对数据库的操作。由于本发明封装了对底层数据库的管理操作，所以，用户不必知道使用的是那个公司的数据库，也不必关心如何使用该数据库，给用户提供了最大的方便。

本发明公开的基于Web服务的数据库自动化操作方法具有以下特点：

1、由于本发明在创建数据库之前对用户输入视图的函数依赖关系进行了极小化分解，去掉了冗余的函数依赖关系，并进行了规范化处理，从而，使创建的数据库满足了数据库第三范式3NF，消除了数据库操作异常情况，保证了数据的一致性和完整性。

2、由于本发明所有的操作都是基于Web服务的操作。用户对数据库的操作是通过调用Web服务来进行，用户只需提供数据库的地址，数据库名，数据库登录用户名和密码，以及要进行的操作即可，非常简单、方便。对用户来说，不必关心使用的是何种数据库，对这种数据库应该怎样去使用。从而，大大缩短了应用程序的开发周期。

3、使基于数据库的快速开发成为可能。用户只需提供希望看到的表结构描述即可通过本发明搭建后台数据库，生成对数据库的一系列增删改查操作，并且返回便于用通用方法处理的XML结果。

4、由于本发明自动将基于视图的操作转换为对后台数据库基表的操作，所以，用户只需关心自己希望看到的视图而不必了解复杂的数据库基表结构，用户可以直接在自己希望看到的视图上进行数据的增删改查等操作。

Claims (2)

1、一种基于Web服务的数据库自动化操作方法，它包括基于Web服务的自动生成数据库方法和基于Web服务的自动操作数据库方法；

所述基于Web服务的自动生成数据库方法包括以下步骤：

第一步：对数据库关系模式进行规范化处理，生成规范化的数据库配置文件；具体由以下步骤完成：

A、首先，对输入的各视图进行分组处理；

B、对分组处理后的各视图进行规范化处理；

(1)、对分组处理后的各视图函数依赖关系进行极小化分解，去掉冗余的函数依赖关系，求出最小的函数依赖集合；

(2)、把所有视图的字段属性组合成全局关系模式，根据第(1)步求出的最小函数依赖集合，求出全局关系模式的主键；

(3)、将第(1)步得到的最小函数依赖集合按照相同左部的原则分组，并综合第(2)步得到的全局关系模式，对解析视图进行重新分组，得到最终满足数据库第三范式3NF的关系模式分解结果；

C、根据得到的满足数据库第三范式3NF的关系模式分解结果自动生成数据库配置文件；

第二步：根据生成的数据库配置文件创建数据库，并生成数据库视图：

具体步骤：

A、提取配置文件里的表信息和函数依赖信息，创建生成数据库基表的SQL数据库操作语句，数据库基表的主键，用来生成数据库；

B、提取配置文件里的视图信息，创建生成数据库视图的SQL语句，用来生成与用户输入的视图相对应的数据库视图；

C、使用通用数据库操作Web服务创建后台数据库；

所述基于Web服务的自动操作数据库方法为：

A、创建数据库之后，每当用户操作数据库时，获取用户输入的视图，解析出基于视图的对数据库操作的SQL语句；

B、根据数据库配置文件将基于视图的SQL操作转换为对数据库基表操作的SQL语句；

C、连接后台数据库服务器，调用封装数据库操作的Web服务，执行前一步所得的SQL语句，执行对数据库基表的操作；

D、将数据库操作的结果转换成XML格式返回给用户。

2、根据权利要求1所述的一种基于Web服务的数据库自动化操作方法，其特征在于：所述第一步中的步骤A又具体包括以下步骤：

(1)、首先获取一个新的视图，如果不能获取视图，说明所有的视图都已经检查并经过分组处理，分组处理完成；如果能获取一个新的视图，提取字段信息，分析该视图的字段是否与某个组的字段集合相交；如果相交，则把该视图加入那组中，如果不相交跳到步骤(4)；

(2)、由于该组内新加入了一个视图，字段集扩大，检查该组是否与其他组的字段集合相交：如果不相交，执行步骤(1)，如果相交，继续执行步骤(3)；

(3)、将与该组相交的组与该组合并，跳到步骤(2)；

(4)、新建一个分组，将该视图加入该组，并将字段信息加入组的字段集合中，跳到步骤(1)。

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