基于列车模拟驾驶训练系统的数据库设计与优化

摘要

随着社会对铁路运输能力的需求不断增大，机车运行速度持续提高，新的车型不断出现并大量使用。这导致相应的机车司机及检修人员极为紧缺，给铁路安全运输带来了不稳定因素。多用户列车模拟驾驶训练系统能有效的对司机及检修人员进行理论及实作的培训和考核，缩短跟车实习时间，提高培训效率。这其中最关键的是：列车模拟驾驶训练系统必须能够高速、正确、稳定地处理同一时间内多学员的训练操作，以保证培训顺利进行。这对系统中的数据库性能提出了很高的要求。本文以SQL Server2000为例，给出了一套基于关系数据模型的数据库设计和优化方法。主要研究内容分为三个方面： ⑴对目前存在的数据库数据模型进行比较分析，选择适当的数据模型一关系数据模型进行建模，并详细阐述关系数据模型的基本结构。 ⑵针对SQL Server2000数据库在设计时普遍遇到的影响数据库性能的三个基本问题：数据异常问题、空值问题、查询开销进行研究，提出解决这些问题的相应理论及使用方法。其次，通过对索引开销的研究，针对如何建立最适当索引的问题给出索引选择模型以及相应算法，并比较了各算法的优劣。 ⑶阐述了基于模拟驾驶训练系统的数据库设计方法，重点说明了如何通过规范化理论、复合实体结构理论、父型/子型理论对所设计数据库的表结构进行优化。并通过基础的查询、插入、删除三个基本SQL命令来对数据库设计的正确性进行基本验证。

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致谢

1 绪论

1.1 模拟驾驶训练系统概述

1.1.1 列车模拟驾驶装置组成

1.1.2 主要技术及发展方向

1.2 数据库设计及优化概述

1.2.1 数据库设计概述

1.2.2 数据库优化概述

1.3 本论文的研究内容和意义

1.4 本章小结

2 数据模型

2.1 数据模型概述

2.1.1 数据模型发展及选择

2.2 关系数据库模型

2.2.1 数据的逻辑视图

2.2.2 键

2.2.3 关系数据库的完整性规则

2.2.4 关系数据库中的关系

2.2.5 索引

2.3 本章小结

3 数据库优化理论研究

3.1 数据异常问题的研究

3.1.1 规范化理论

3.1.2 复合实体

3.2 表空值问题的研究

3.3 索引对查询开销影响的研究

3.2.1 简单选择运算的查询

3.2.2 单个连接运算的查询

3.4 索引选择模型研究

3.3.1 索引选择模型

3.3.2 索引选择模型算法实现

3.3.2 算法的比较

3.5 本章小结

4 数据库设计

4.1 需求分析

4.2 数据库概念设计

4.3 数据库逻辑设计

4.3.1 表的完善与优化

4.3.2 E—R模型的转换

4.3.3 转换验证

4.4 本章小结

5 索引选择测试结果分析

5.1 数据测试及对比

5.2 本章小结

6 结论

参考文献