数据库课程设计报告——音乐管理系统

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需求分析

系统目标

音乐管理系统是一个为用户提供方便、快捷、高效的音乐平台，可以让用户可以随时随地享受音乐，发现新的音乐，分享自己的音乐喜好，增强音乐的社交属性。

业务需求及处理流程

用户管理：用户可以注册、登录、修改个人信息、注销账号等；

• 歌单管理：用户可以创建、编辑、删除自己的歌单，可以将音乐添加到歌单中，可以查看、收藏其他用户的歌单，可以分享自己的歌单到社交媒体等；

• 收藏管理：用户可以收藏自己喜欢的音乐、歌单、歌手等，可以查看、取消收藏、管理自己的收藏夹；

• 音乐管理：系统可以存储音乐的各种信息，包括歌曲、专辑、歌手、流派，歌词等。可以查询音乐的歌词，播放地址等；

• 评论管理：用户可以评论别人的歌曲，歌单，可以查看自己的评论，删除自己的评论。
  处理流程：

• 用户相关流程：
  

• 歌单相关流程：
  

• 收藏相关流程：
  

• 音乐相关流程：
  

功能需求及数据需求分析

• 用户模块：实现用户的注册、登录、修改个人信息、注销账号等功能，以及用户的身份验证、权限控制、个性化设置等功能。用户模块的数据需求包括用户的基本信息（用户名、密码、邮箱、手机号、昵称、头像、性别、年龄、地区）；
• 歌单模块：实现歌单的创建、编辑、删除等功能，歌单模块的数据需求包括歌单的基本信息（歌单名、创建者、创建时间、描述、封面）、歌单的内容信息（包含的音乐、音乐的顺序、音乐的数量）、歌单的统计信息（收藏量、播放量、评分、评论数）；
• 收藏模块：实现收藏的添加、取消、查看、管理等功能，收藏模块的数据需求包括收藏的基本信息（收藏的类型、收藏的对象、收藏的时间）、收藏的统计信息（收藏的数量、收藏的评分）；
• 音乐模块：实现音乐的存储、展示、播放、下载等功能，音乐模块的数据需求包括音乐的基本信息（如歌曲名、歌手名、专辑名、时长、大小、格式、封面、歌词等）、音乐的统计信息（如播放量、下载量、收藏量、评分、评论数等）等；
• 评论模块：实现用户在不同音乐，歌单下进行评论评论模块的数据需求包括评论的基本信息（如评论的用户，评论的时间，评论的内容等）、评论的统计信息（如点赞量，转发量，回复量等）。

业务规则分析

• 用户规则：用户必须注册并登录才能使用系统的功能，用户可以修改自己的个人信息，可以注销自己的账号，但不能恢复已注销的账号，用户可以给系统提供反馈信息，系统会根据用户的反馈信息改进服务质量；
• 歌单规则：歌单必须有一个唯一的id，系统不会存储或展示重复的歌单，歌单必须有一个创建者，系统会记录歌单的创建者和创建时间，歌单必须有一个描述，系统会展示歌单的描述，系统会展示歌单的内容和音乐的顺序；
• 收藏规则：收藏必须有一个唯一的id，系统不会存储或展示重复的收藏，收藏必须有一个对象，系统会记录收藏的对象和收藏的时间，收藏除了id与收藏名其他都可以为空；
• 音乐规则：每首音乐都有1个唯一的id，系统不会存储或展示重复的音乐，系统会记录音乐的播放地址、歌手、歌曲名称、歌词信息等；
• 评论规则：每个评论都会有1个唯一的id，系统不会存储id重复的评论，评论只限于歌曲与歌单。

概念设计

命名规范

• 实体集的名称应该是单数名词，且首字母大写，例如：User、Music、Playlist等。
• 属性的名称应该是小写字母，且用下划线分隔单词，例如：user_id、song_name、playlist_id等。
• 联系集的名称应该是两个相关实体集的名称用下划线连接，例如：User_PlayList、PlayList_Music、User_Favor等。
• 主键属性的名称应该是实体集的名称加上_id，例如：user_id、playlist_id、song_id等。
• 外键属性的名称应该是参照实体集的主键属性的名称，例如：creator_id、song_id、object_id等。

实体集及属性

• 用户（User）：用户是系统的基本使用者，用户可以注册、登录、修改个人信息、注销账号等。用户实体集的属性有：
  • user_id：用户的唯一标识，主键，char类型，非空。
  • user_name：用户的用户名，用于登录，唯一，字符串类型，非空，长度不超过255个字符。
  • user_password：用户的密码，用于登录，字符串类型，非空，长度不超过20个字符。
  • email：用户的邮箱，用于验证和找回密码，唯一，字符串类型，非空，长度不超过50个字符。
  • phone：用户的手机号，用于验证和找回密码，唯一，字符串类型，非空，长度为11个字符。
  • nickname：用户的昵称，用于展示，字符串类型，非空，长度不超过20个字符。
  • gender：用户的性别，用于展示，字符串类型，非空，长度为1个字符，只能是’男’或’女’。
  • age：用户的年龄，用于展示，整数类型，非空，范围在0到120之间。
• 音乐（Music）：音乐是系统的基本内容，音乐可以被存储、展示、播放、下载等。音乐实体集的属性有：
  • music_id：音乐的唯一标识，主键，char类型，非空。
  • music_name：音乐的名称，用于展示，字符串类型，非空，长度不超过50个字符。
  • art_id：音乐的歌手的id，用于展示，字符串类型，非空，长度10个字符。
  • album：音乐的专辑名称，用于展示，字符串类型，非空，长度不超过50个字符。
  • cover_url：音乐的封面，用于展示，字符串类型，非空，长度不超过100个字符，存储图片的URL。
  • lyric_url：音乐的歌词，用于展示，字符串类型，非空，长度不超过100个字符，存储歌词的URL。
  • type_id：音乐的风格，用于分类，字符串类型，非空，长度不超过20个字符。
  • play_count：音乐的播放量，用于统计，整数类型，非空，范围在0到1000000000之间，初始值为0。
  • collect_count：音乐的收藏量，用于统计，整数类型，非空，范围在0到1000000000之间，初始值为0。
  • play_url：音乐的播放地址，字符串类型，非空，长度不超过100个字符，存储歌曲的URL。
• 歌单（Playlist）：歌单是系统的基本组织形式，歌单可以被创建、编辑、删除等。歌单实体集的属性有：
  • playlist_id：歌单的唯一标识，主键，整数类型，非空，自增。
  • playlist_name：歌单的名称，用于展示，字符串类型，非空，长度不超过50个字符。
  • user_id：歌单的创建者，用于展示，外键，引用用户实体集的user_id属性，整数类型，非空。
  • create_time：歌单的创建时间，用于展示，日期时间类型，非空，格式为’YYYY-MM-DD HH:MM:SS’。
  • description：歌单的描述，用于展示，字符串类型，非空，长度不超过500个字符。
  • cover：歌单的封面，用于展示，字符串类型，非空，长度不超过100个字符，存储图片的URL。
  • tag_id：歌单的标签，用于分类，字符串类型，非空，长度不超过10个字符。
• 收藏（Collect）：收藏是系统的基本交互形式，收藏可以被添加、取消、查看、管理等。收藏实体集的属性有：
  • collect_id：收藏的唯一标识，主键，整数类型，非空，自增。
  • collect_type：收藏的类型，用于分类，字符串类型，非空，长度为2个字符，只能是’歌曲’或’歌单’，分别表示收藏的对象是音乐或歌单。
• user_id：收藏的用户，用于展示，外键，引用 User实体集的外键。
  • collect_time：收藏的创建时间，用于展示，日期时间类型，非空，格式为’YYYY-MM-DD HH:MM:SS’。
  • description：收藏的描述，用于展示，字符串类型，非空，长度不超过500个字符。
• 评论（Comment）：评论是系统的基本内容，评论可以被存储、展示等。评论实体集的属性有：
  • con_id：评论的唯一标识，主键，char类型，非空。
  • user_id：用户的唯一标识，char类型，非空。
  • content：评论的内容，char类型，非空。
  • item_id：被评论对象的唯一标识，char类型，非空。
  • item_type：被评论对象的类型，代表着歌单或歌曲，enum类型，非空。

联系集及属性

• 用户_歌单（User_Playlist）：用户和歌单之间的联系集，表示用户可以创建、编辑、删除自己的歌单；
• 歌单_音乐（Playlist_Music）：歌单和音乐之间的联系集，表示歌单可以包含一个或多个音乐，音乐可以属于一个或多个歌单，歌单的创建者可以将音乐添加到歌单中，也可以从歌单中移除音乐，歌单的内容和音乐的顺序可以被编辑；
• 用户_收藏（User_Collect）：用户和收藏之间的联系集，表示用户可以收藏自己喜欢的音乐、歌单、歌手等，也可以查看、取消收藏、管理自己的收藏夹 ；
• 收藏_音乐（Collect_Music）：收藏和音乐的联系集，表示一首歌可以被一个或多收藏夹收藏，一个收藏夹可以收藏一个或多个音乐，用户可以向收藏夹中增添、删除音乐；
• 收藏_歌单（Collect_Playlist）：收藏和歌单的联系集，表示一个歌单可以被一个或多收藏夹收藏，一个收藏夹可以收藏一个或多个歌单，用户可以向收藏夹中增添、删除歌单；
• 评论_音乐（Comment_Music）：评论音乐的联系集，表示一首歌可以拥有多个评论，但同一个评论只能属于一首歌，用户可以自己添加、删除评论；
• 评论_歌单（Comment_Playlist）：评论歌单的联系集，表示一个歌单可以拥有多个评论，但同一个评论只能属于一歌单，用户可以自己添加、删除评论。

系统总ER图

• User：
  

• Playlist：
  

• Collect：
  

• Music：
  

• Comment：
  

• 总E-R图：
  

逻辑设计

关系的设计

经过以上E-R图设计，再对相关表结构优化后得到如下设计：

• User（user_id、user_name、user_password、email、phone、nickname、gender、age）
• Music（music_id、music_name、art_id、art_name、album、cover_url、lyric_url、type_id、type_name、play_count、collect_count、play_url）
• Playlist（playlist_id、playlist_name、user_id、create_time、description、cover_url、tag_id、tag_name）
• PlaylistDetails（playlist_id、music_id）
• Collect（collect_id、user_id、collect_time、collect_name）
• CollectDetailsMusic（collect_id、item_id）
• CollectDetailsPlaylist（collect_id、item_id）
• Comment（con_id、user_id、content、item_id、tiem_type）

关系的优化

此数据库是满足第二范式（2NF）的：
这个数据库满足第一范式（1NF），因为每个表中的所有属性都是不可再分的原子值。
这个数据库满足第二范式（2NF），因为每个表中的非主属性都完全函数依赖于主键，没有部分函数依赖的情况。例如，Music表中的所有非主属性都完全函数依赖于主键music_id，而不是部分依赖于music_name或art_name等。
这个数据库不满足第三范式（3NF）：
因为type_name和tag_name字段并不能由music_id和playlist_id得出，
因此得出存在相关传递依赖：
type_id→type_name
tag_id→tag_name
art_id→art_name
另外因为另外CollectDetailsMusic表和CollectDetailsPlaylist表中的数据有着很多重合，外加上表数量很多后期难以维护，所以我将这两个合并成一张CollectDetails表，再加上一个字段item_type用以区分item_id是Music_id还是Playlist_id
经过修改后得到以下数据表：

• User（user_id、user_name、user_password、email、phone、nickname、gender、age）
• Music（music_id、music_name、art_id、album、cover_url、lyric_url、type_id、play_count、collect_count、play_url）
• Playlist（playlist_id、playlist_name、user_id、create_time、description、cover_url、tag_id）
• PlaylistDetails（playlist_id、music_id）
• Collect（collect_id、user_id、collect_time、collect_name）
• CollectDetails（collect_id、item_id、item_type）
• Comment（con_id、user_id、content、item_id、item_type）
• MusicType（type_id、type_name）
• PlaylistType（tag_id、tag_name）
• Artist（art_id，art_name）

这个数据库满足第三范式（3NF），因为每个表中的非主属性都不传递函数依赖于主键，也就是说，不存在非主属性之间的依赖关系。例如，Music表中的type_id属性不依赖于music_name属性，而只依赖于主键user_id。

数据库基本表设计

• User：

字段名	数据类型	长度	主键	非空	描述
user_id	char	10	√	√	用户唯一标识
user_name	varchar	50		√	用户的用户名
user_password	varchar	20		√	用户的密码
email	varchar	50		√	用户的邮箱
phone	char	11		√	用户的手机号
nickname	varchar	50		√	用户的昵称
gender	enum				用户的性别
age	int	50			用户的年龄

• Music：

字段名	数据类型	长度	主键	非空	描述
music_id	char	10	√	√	音乐的唯一标识
music_name	varchar	50		√	音乐的名称
art_id	char	10		√	音乐的歌手的id
album	varchar	50			音乐的专辑名称
cover_url	varchar	100		√	音乐的封面
lyric_url	varchar	100			音乐的歌词
type_id	char	5		√	音乐风格的唯一标识
play_count	bigint				音乐的播放量
collect_count	bigint				音乐的收藏量
play_url	varchar	100		√	音乐的播放地址

• Playlist：

字段名	数据类型	长度	主键	非空	描述
playlist_id	char	10	√	√	歌单的唯一标识
playlist_name	varchar	50		√	歌单的名称
user_id	char	10		√	歌单的创建者
create_time	date			√	歌单的创建时间
description	text				歌单的描述
cover_url	varchar	100		√	歌单的封面
tag_id	char	5		√	歌单标签的唯一标识

• PlaylistType：

字段名	数据类型	长度	主键	非空	描述
tag_id	char	5	√	√	歌单标签的唯一标识
tag_name	varchar	10		√	歌单标签

• PlaylistDetails：

字段名	数据类型	长度	主键	非空	描述
playlist_id	char	10	√	√	歌单的唯一标识
music_id	char	10	√	√	音乐的唯一标识

• Collect：

字段名	数据类型	长度	主键	非空	描述
collect_id	char	10	√	√	收藏的唯一标识
user_id	char	10		√	收藏的用户
collect_time	date			√	收藏的创建时间
collect_name	varchar	20			收藏的名字

• CollectDetails：

字段名	数据类型	长度	主键	非空	描述
collect_id	char	10	√	√	收藏的唯一标识
list_id	char	10	√	√	收藏项目的唯一标识
item_type	enum		√	√	收藏项目的类型

• MusicType：

字段名	数据类型	长度	主键	非空	描述
type_id	char	5	√	√	音乐风格的唯一标识
type_name	varchar	50		√	音乐风格

• Comment：

字段名	数据类型	长度	主键	非空	描述
con_id	char	10	√	√	评论的唯一标识
user_id	char	10		√	评论用户的唯一标识
content	text			√	评论的内容
item_id	char	10		√	被评论对象的id
item_type	enum			√	被评论对象的类型

• Artist：

字段名	数据类型	长度	主键	非空	描述
art_id	char	10	√	√	歌手的唯一标识
art_name	varchar	50		√	歌手姓名

物理设计

表名	索引名	索引列	索引类型
User	User_PrimaryKey	user_id	主键索引
User	User_Unique_email	email	唯一性索引
User	User_Unique_phone	phone	唯一性索引
Music	Music_PrimaryKey	music_id	主键索引
Playlist	Playlist_PrimaryKey	playlist_id	主键索引
PlaylistDetails	PlaylistDetails_PrimaryKey	playlist_id music_id	主键索引
Collect	Collect_PrimaryKey	collect_id	主键索引
CollectDetails	CollectDetails_PrimaryKey	collect_id item_id item_type	主键索引
Comment	Comment_PrimaryKey	con_id	主键索引
MusicType	MusicType_PrimaryKey	type_id	主键索引
PlaylistType	PlaylistType_PrimaryKey	tag_id	主键索引
Artist	Artist_PrimaryKey	art_id	主键索引

关系模式存取方式选择

数据库的存储结构

综上所述：
本数据库一共设计了10张表，User表用来存储用户数据、Music表用来存储音乐数据、Artist表用来存储作者数据、Playlist表用来存储歌单的定义数据、PlaylistDetails表用来存储歌单中具体歌曲列表数据、Collect表用来存储收藏的定义数据、CollectDetails表用来存储收藏的具体项目数据、Comment表用来存储评论数据、MusicType表用来存储音乐的风格数据、PlaylistType表用来存储歌单的类型数据；
本数据库一共定义了12个索引，其中10个索引均为主键索引，在定义主键时会自动生成，2个唯一索引，分别是User表中的phone和email字段。

数据库应用设计

数据库脚本

• 建库建表：

CREATE DATABASE MusicManager;
USE MusicManager;
CREATE TABLE User (
	user_id CHAR ( 10 ) PRIMARY KEY,
	user_name VARCHAR ( 50 ) NOT NULL,
	user_password VARCHAR ( 20 ) NOT NULL,
	email VARCHAR ( 50 ) NOT NULL UNIQUE,
	phone CHAR ( 11 ) NOT NULL UNIQUE,
	nickname VARCHAR ( 50 ) NOT NULL,
	gender ENUM ( '男', '女' ,'未知') DEFAULT '未知' ,
	age INT DEFAULT 18
);
CREATE TABLE Music (
	music_id CHAR ( 10 ) PRIMARY KEY,
	music_name VARCHAR ( 50 ) NOT NULL,
	art_id CHAR ( 10 ) NOT NULL,
	album VARCHAR ( 50 ),
	cover_url VARCHAR ( 100 ) NOT NULL,
	lyric_url VARCHAR ( 100 ),
	type_id CHAR ( 5 ) NOT NULL,
	play_count BIGINT DEFAULT 0,
	collect_count BIGINT DEFAULT 0,
	play_url VARCHAR ( 100 ) NOT NULL 
);
CREATE TABLE Playlist (
	playlist_id CHAR ( 10 ) PRIMARY KEY,
	playlist_name VARCHAR ( 50 ) NOT NULL,
	user_id CHAR ( 10 ) NOT NULL,
	create_time DATE NOT NULL,
	description TEXT,
	cover_url VARCHAR ( 100 ) NOT NULL,
	tag_id CHAR ( 5 ) NOT NULL 
);
CREATE TABLE PlaylistType ( 
	tag_id CHAR ( 5 ) PRIMARY KEY, 
	tag_name VARCHAR ( 10 ) NOT NULL 
);
CREATE TABLE PlaylistDetails (
	playlist_id CHAR ( 10 ) NOT NULL, 
	music_id CHAR ( 10 ) NOT NULL, 
	PRIMARY KEY ( playlist_id, music_id ) 
);
CREATE TABLE Collect (
	collect_id CHAR ( 10 ) PRIMARY KEY,
	user_id CHAR ( 10 ) NOT NULL,
	collect_time DATE NOT NULL,
	collect_name VARCHAR ( 20 )
);
CREATE TABLE CollectDetails (
	collect_id CHAR ( 10 ) NOT NULL,
	list_id CHAR ( 10 ) NOT NULL,
	item_type ENUM ( '歌单', '歌曲' ) NOT NULL,
	PRIMARY KEY ( collect_id, list_id, item_type ) 
);
CREATE TABLE MusicType ( 
type_id CHAR ( 5 ) PRIMARY KEY, 
type_name VARCHAR ( 50 ) NOT NULL 
);
CREATE TABLE Comment (
	con_id CHAR ( 10 ) PRIMARY KEY,
	user_id CHAR ( 10 ) NOT NULL,
	content TEXT NOT NULL,
	item_id CHAR ( 10 ) NOT NULL,
	item_type ENUM ( '歌曲', '歌单' ) NOT NULL 
);
CREATE TABLE Artist (
	art_id CHAR ( 10 ) PRIMARY KEY,
	art_name VARCHAR ( 50 ) NOT NULL
);
ALTER TABLE Music 
	ADD FOREIGN KEY ( type_id ) 
		REFERENCES MusicType ( type_id ),	
	ADD FOREIGN KEY ( art_id ) 
		REFERENCES Artist ( art_id );
ALTER TABLE Playlist 
	ADD FOREIGN KEY ( user_id ) 
		REFERENCES User ( user_id ),
	ADD FOREIGN KEY ( tag_id ) 
		REFERENCES PlaylistType ( tag_id );
ALTER TABLE PlaylistDetails 
	ADD FOREIGN KEY ( playlist_id ) 
		REFERENCES Playlist ( playlist_id ),
	ADD FOREIGN KEY ( music_id ) 
		REFERENCES Music ( music_id );
ALTER TABLE Collect 
	ADD FOREIGN KEY ( user_id ) 
		REFERENCES USER ( user_id );
ALTER TABLE CollectDetails 
	ADD FOREIGN KEY ( collect_id ) 
		REFERENCES Collect ( collect_id );
ALTER TABLE Comment 
	ADD FOREIGN KEY ( user_id ) 
		REFERENCES User ( User_id );

• 插入数据：(因为数据过多所以只展示其中一部分)
  Artist：
  
  PlaylistType：
  
  MusicType：
  
  User：
  
  Collect：
  
  PlaylistDetails：
  

数据库完整性设计

1. 每个表都应有一个主键，用于唯一标识表中的每一行；
2. 如果一个表的某列包含另一个表的主键，则该列应被设置为外键；
3. 当向Music表中修改数据时CollectDetails与PlaylistDetails与Comment表需同时修改；
4. 当修改User表数据时需同时修改Collect与Comment与Playlist表；
5. 当修改Artist表数据时需同时修改Music表里的数据。

数据库安全性设计

用户想要修改相关数据表必须拥有相关数据表权限

存储过程和触发器设计

1. 这个触发器会在向 CollectDetails 表插入数据之前检查 item_id 是否合法。如果 item_type 的值为 “歌单”，则 item_id 需要在 Playlist 表的 Playlist_id 字段内；如果 item_type 值为 “歌曲”，则 item_id 需要在 Music 表的 music_id 字段内。如果不匹配，触发器会抛出一个错误，错误内容为 “数据不匹配，请重新输入”。
   
2. 这个存储过程接受两个 music_id 作为输入，比较这两个 music_id 对应的 play_count。如果第一个 music_id 的 play_count 大于或等于第二个 music_id 的 play_count，则输出 0；否则，输出 1。
   
3. 这个存储函数接受一个 playlist_id 作为输入，返回这个 playlist_id 对应的歌单中的歌曲总数。
4. 这个触发器会在向 Comment 表插入数据之前检查 item_id 是否合法。如果 item_type 的值为 “歌单”，则 item_id 需要在 Playlist 表的 Playlist_id 字段内；如果 item_type 值为 “歌曲”，则 item_id 需要在 Music 表的 music_id 字段内。如果不匹配，触发器会抛出一个错误，错误内容为 “数据不匹配，请重新输入”。
5. 这个触发器会在 User 表的 user_id 被修改后，自动更新 Collect、Comment 和 Playlist 表中的对应 user_id。
6. 这个触发器会在 MusicType 表的 type_id 被修改后，自动更新 Music 表中的对应 type_id。
7. 这个触发器会在 Artist 表的 art_id 被修改后，自动更新 Music 表中的对应 art_id。

总结

音乐管理系统是一个完善的数据库系统。系统的业务需求包括用户管理、歌单管理、收藏管理、音乐管理和评论管理。系统的功能需求及数据需求分析包括用户模块、歌单模块、收藏模块、音乐模块和评论模块。系统的业务规则分析包括用户规则、歌单规则、收藏规则、音乐规则和评论规则。系统中一共包含了10个表，以及对应的主键与相应的外键。创建的数个存储过程、函数与触发器保障了数据库的完整性与安全性；在撰写这次大作业的过程中，我学到很多，如如何分析业务需求和数据需求，如何设计数据库表，如何确保数据库的完整性和安全性；明白了如何分析业务需求，如何更好的理解业务，如将业务转化成文字与图表与代码，最终实现业务的流程，我也明白了团队合作的重要性，很多事光凭一个人的力量很难进行下去，唯有进行团队合作，合理分工才能顺利推进；在完成这次作业过程中我也遇到了很多问题与困难，如对于业务的不理解，导致走了很多弯路，前期方案一直改了删删了改，浪费了很多时间。如对于数据库的一些理论知识也遗忘了很多，如关系转换，er图，第几范式等。解决方案也很简单，第一就是不断熟悉业务，多想想具体的应用场景，其次对于数据库的基础知识，也需要对其进行专门的复习与记忆，并不断在项目中实践，这将是一个长期的过程，需要不断进行。综上所述，在完成这次作业的过程中我学到了很多，虽然也遇到了很多困难，但有这些困难得到的经验与教训是十分宝贵的。我在以后的学习和工作中，也将不断总结经验，不断提高自己的能力，取得更好的成果。