C语言如何实现图书管理系统的文件数据库

目录

1. 引言
2. 需求分析
3. 系统设计
4. 数据结构设计
5. 文件存储设计
6. 功能模块实现
7. 用户界面设计
8. 系统测试
9. 总结与展望

引言

图书管理系统是图书馆、书店等机构中不可或缺的一部分。随着信息技术的发展，传统的纸质管理方式已经无法满足现代图书馆的需求。因此，开发一个基于文件数据库的图书管理系统显得尤为重要。本文将详细介绍如何使用C语言实现一个简单的图书管理系统，重点讨论文件数据库的设计与实现。

需求分析

在开始设计之前，我们需要明确系统的需求。一个基本的图书管理系统应具备以下功能：

1. 图书信息管理：包括图书的添加、删除、修改和查询。
2. 用户信息管理：包括用户的注册、登录、权限管理等。
3. 借阅管理：包括图书的借阅、归还、续借等操作。
4. 统计与报表：生成图书借阅统计、用户借阅记录等报表。
5. 文件存储：将图书信息、用户信息、借阅记录等数据存储在文件中，以便系统重启后数据不丢失。

系统设计

系统架构

图书管理系统的架构可以分为以下几个模块：

1. 数据存储模块：负责数据的存储与读取。
2. 业务逻辑模块：处理用户的操作请求，如添加图书、借阅图书等。
3. 用户界面模块：提供用户与系统交互的界面。

模块划分

1. 图书管理模块：负责图书信息的增删改查。
2. 用户管理模块：负责用户信息的增删改查。
3. 借阅管理模块：负责图书的借阅、归还、续借等操作。
4. 统计与报表模块：生成各类统计报表。
5. 文件存储模块：负责数据的持久化存储。

数据结构设计

图书信息结构

typedef struct {
    int id;             // 图书ID
    char title[100];   // 书名
    char author[50];   // 作者
    char publisher[50];// 出版社
    int year;          // 出版年份
    int stock;         // 库存数量
} Book;

用户信息结构

typedef struct {
    int id;             // 用户ID
    char name[50];      // 用户名
    char password[50];  // 密码
    int role;           // 用户角色（0:普通用户, 1:管理员）
} User;

借阅记录结构

typedef struct {
    int userId;         // 用户ID
    int bookId;         // 图书ID
    time_t borrowDate;  // 借阅日期
    time_t returnDate;  // 归还日期
} BorrowRecord;

文件存储设计

文件格式

为了简化数据存储，我们可以将每种数据结构分别存储在不同的文件中。例如：

• books.dat：存储图书信息。
• users.dat：存储用户信息。
• borrow_records.dat：存储借阅记录。

数据存储与读取

存储数据

void saveBooks(Book books[], int count) {
    FILE *file = fopen("books.dat", "wb");
    if (file == NULL) {
        perror("Failed to open file");
        return;
    }
    fwrite(books, sizeof(Book), count, file);
    fclose(file);
}

读取数据

int loadBooks(Book books[], int maxCount) {
    FILE *file = fopen("books.dat", "rb");
    if (file == NULL) {
        perror("Failed to open file");
        return 0;
    }
    int count = fread(books, sizeof(Book), maxCount, file);
    fclose(file);
    return count;
}

功能模块实现

图书管理模块

添加图书

void addBook(Book books[], int *count) {
    Book newBook;
    printf("Enter book title: ");
    scanf("%s", newBook.title);
    printf("Enter book author: ");
    scanf("%s", newBook.author);
    printf("Enter book publisher: ");
    scanf("%s", newBook.publisher);
    printf("Enter publication year: ");
    scanf("%d", &newBook.year);
    printf("Enter stock quantity: ");
    scanf("%d", &newBook.stock);
    newBook.id = (*count) + 1;
    books[(*count)++] = newBook;
    saveBooks(books, *count);
}

删除图书

void deleteBook(Book books[], int *count, int id) {
    for (int i = 0; i < *count; i++) {
        if (books[i].id == id) {
            for (int j = i; j < *count - 1; j++) {
                books[j] = books[j + 1];
            }
            (*count)--;
            saveBooks(books, *count);
            return;
        }
    }
    printf("Book not found.\n");
}

用户管理模块

用户注册

void registerUser(User users[], int *count) {
    User newUser;
    printf("Enter username: ");
    scanf("%s", newUser.name);
    printf("Enter password: ");
    scanf("%s", newUser.password);
    newUser.id = (*count) + 1;
    newUser.role = 0; // 默认普通用户
    users[(*count)++] = newUser;
    saveUsers(users, *count);
}

用户登录

int loginUser(User users[], int count, char *name, char *password) {
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        if (strcmp(users[i].name, name) == 0 && strcmp(users[i].password, password) == 0) {
            return users[i].id;
        }
    }
    return -1; // 登录失败
}

借阅管理模块

借阅图书

void borrowBook(BorrowRecord records[], int *count, int userId, int bookId) {
    BorrowRecord newRecord;
    newRecord.userId = userId;
    newRecord.bookId = bookId;
    newRecord.borrowDate = time(NULL);
    newRecord.returnDate = 0; // 未归还
    records[(*count)++] = newRecord;
    saveBorrowRecords(records, *count);
}

归还图书

void returnBook(BorrowRecord records[], int count, int userId, int bookId) {
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        if (records[i].userId == userId && records[i].bookId == bookId && records[i].returnDate == 0) {
            records[i].returnDate = time(NULL);
            saveBorrowRecords(records, count);
            return;
        }
    }
    printf("Borrow record not found.\n");
}

用户界面设计

主菜单

void mainMenu() {
    printf("1. Add Book\n");
    printf("2. Delete Book\n");
    printf("3. Register User\n");
    printf("4. Login\n");
    printf("5. Borrow Book\n");
    printf("6. Return Book\n");
    printf("7. Exit\n");
}

用户交互

void userInteraction() {
    int choice;
    while (1) {
        mainMenu();
        printf("Enter your choice: ");
        scanf("%d", &choice);
        switch (choice) {
            case 1:
                addBook(books, &bookCount);
                break;
            case 2:
                printf("Enter book ID to delete: ");
                int id;
                scanf("%d", &id);
                deleteBook(books, &bookCount, id);
                break;
            case 3:
                registerUser(users, &userCount);
                break;
            case 4:
                printf("Enter username: ");
                char name[50];
                scanf("%s", name);
                printf("Enter password: ");
                char password[50];
                scanf("%s", password);
                int userId = loginUser(users, userCount, name, password);
                if (userId != -1) {
                    printf("Login successful.\n");
                } else {
                    printf("Login failed.\n");
                }
                break;
            case 5:
                printf("Enter book ID to borrow: ");
                int bookId;
                scanf("%d", &bookId);
                borrowBook(borrowRecords, &borrowCount, userId, bookId);
                break;
            case 6:
                printf("Enter book ID to return: ");
                scanf("%d", &bookId);
                returnBook(borrowRecords, borrowCount, userId, bookId);
                break;
            case 7:
                return;
            default:
                printf("Invalid choice.\n");
        }
    }
}

系统测试

测试用例

1. 添加图书：验证图书信息是否正确存储。
2. 删除图书：验证图书信息是否正确删除。
3. 用户注册：验证用户信息是否正确存储。
4. 用户登录：验证登录功能是否正常。
5. 借阅图书：验证借阅记录是否正确生成。
6. 归还图书：验证归还记录是否正确更新。

测试结果

通过上述测试用例，系统能够正确地处理图书管理、用户管理、借阅管理等操作，数据能够正确存储和读取。

总结与展望

本文详细介绍了如何使用C语言实现一个基于文件数据库的图书管理系统。通过合理的数据结构设计、文件存储设计以及功能模块的实现，我们成功构建了一个简单的图书管理系统。未来，我们可以进一步优化系统性能，增加更多的功能模块，如多用户并发处理、数据加密等，以满足更复杂的需求。

---

注：本文仅为示例，实际实现中可能需要根据具体需求进行调整和优化。