第二章 管理信息系統(tǒng)的技術基礎

本章要點:數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)庫技術（數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的構成、數(shù)據(jù)庫設計主要內(nèi)容、E-R圖、數(shù)據(jù)模型、關系的規(guī)范化）計算機網(wǎng)絡第二章管理信息系統(tǒng)的技術基礎2.1數(shù)據(jù)處理指把來自科學研究、生產(chǎn)實踐和社會經(jīng)濟活動等領域中的原始數(shù)據(jù)，用一定的設備和手段，按一定的使用要求，加工成另一種形式的數(shù)據(jù)。一、概念二、數(shù)據(jù)處理的目的把數(shù)據(jù)轉換成便于觀察分析、傳送或進一步處理的形式。從大量的原始數(shù)據(jù)中抽取、推導出對人們有價值的信息以作為行動和決策的依據(jù)?？茖W地保存和管理已經(jīng)過處理（如校驗、整理等）的大量數(shù)據(jù)，以便人們能方便而充分地利用這些寶貴的信息資源。2.1數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)收集數(shù)據(jù)轉換數(shù)據(jù)的篩選、分組和排序數(shù)據(jù)的組織數(shù)據(jù)的運算數(shù)據(jù)的存儲數(shù)據(jù)的檢索數(shù)據(jù)輸出三、數(shù)據(jù)處理的基本內(nèi)容2.1數(shù)據(jù)處理簡單應用（20世紀50年代以前）無外存；無操作系統(tǒng)；數(shù)據(jù)是程序的組成部分四、發(fā)展過程文件系統(tǒng)（50年代后期到60年代中期）出現(xiàn)大容量的硬盤；出現(xiàn)操作系統(tǒng)；數(shù)據(jù)有結構，組織在文件內(nèi)。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（60年代后期開始）2.1數(shù)據(jù)處理四、發(fā)展過程特點文件系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)庫管理階段程序與數(shù)據(jù)的關系數(shù)據(jù)共享

數(shù)據(jù)獨立數(shù)據(jù)結構一致性

存取方法應用程序1應用程序2應用程序n文件1文件2文件n較少共享(冗余小)工資:BH,XM,BM,JB,JBGZ……人事:BH,XM,BM,JB,出身,籍貫…工資:BH,XM,BM,JB,JBGZ…人事:BH,出身,籍貫…數(shù)據(jù)面向一個或幾個應用程序獨立性差應用程序與數(shù)據(jù)基本無關獨立性好內(nèi)部有結構;整體無結構整體結構化不好可以避免數(shù)據(jù)不一致數(shù)據(jù)庫DBMS程序1程序2程序n2.2數(shù)據(jù)庫技術一、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的構成計算機軟硬件系統(tǒng)目的手段、工具數(shù)據(jù)庫DBMS用戶2.2數(shù)據(jù)庫技術二、數(shù)據(jù)庫設計的內(nèi)容現(xiàn)實世界客觀事物及聯(lián)系映射抽象表達實體屬性聯(lián)系實體1實體2實體3聯(lián)系聯(lián)系聯(lián)系111nnm變換關系層次網(wǎng)狀變換數(shù)據(jù)結構用戶要求用戶視圖概念結構模型(E-R圖)邏輯結構模型物理模型數(shù)據(jù)世界數(shù)據(jù)化信息世界概念化客觀事物類：事物相關性質(zhì)集合人實體實體集合及實體聯(lián)系相關屬性集合加工、轉換數(shù)文件據(jù)記錄庫相關數(shù)據(jù)項集合加工轉換存儲二進制數(shù)據(jù)集合結構計算機世界DBMS數(shù)據(jù)世界信息世界認識選擇描述現(xiàn)實世界E-R模型信息的轉換數(shù)據(jù)模型2.2數(shù)據(jù)庫技術1976年，P.P.S.Chen提出Ｅ-Ｒ模型（Entity-RelationshipModel），用Ｅ-Ｒ圖來描述概念模型。觀點：世界是由一組稱作實體的基本對象和這些對象之間的聯(lián)系構成的。三、實體聯(lián)系(EntityRelation)圖,即E-R圖2.2數(shù)據(jù)庫技術三、實體聯(lián)系(EntityRelation)圖,即E-R圖實體:客觀存在并可相互區(qū)分的事物叫實體?？梢允侨?、物、抽象的概念，可以指事物的本身，也可指事物之間的聯(lián)系。如學生張三、工人李四、計算機系、數(shù)據(jù)庫概論。屬性:實體具有的某種特征。實體型(EntityType)：實體名與其屬性名集合共同構成實體型。例，學生（學號、姓名、年齡、性別、系、年級）。注意實體型與實體（值）之間的區(qū)別，后者是前者的一個特例。如(9808100，王平，21，男，計算機系，2)是一個實體。2.2數(shù)數(shù)據(jù)庫技術術三、實體聯(lián)聯(lián)系(EntityRelation)圖,即E-R圖實體集(EntitySet)：同型實體的的集合稱為為實體集。。如全體學學生。聯(lián)系:聯(lián)系(Relationship)：：實體之間的的相互關聯(lián)聯(lián)。如學生與老老師間的授授課關系，，學生與學學生間有班班長關系。。聯(lián)系也可以以有屬性，，如學生與與課程之間間有選課聯(lián)聯(lián)系，每個個選課聯(lián)系系都有一個個成績作為為其屬性。。同類聯(lián)系的的集合稱為為聯(lián)系集。。2.2數(shù)數(shù)據(jù)庫技術術三、實體聯(lián)聯(lián)系(EntityRelation)圖,即E-R圖聯(lián)系的種類類實體之間的的聯(lián)系的數(shù)數(shù)量，即一一個實體通通過一個聯(lián)聯(lián)系集能與與另一實體體集相關聯(lián)聯(lián)的實體的的數(shù)目?？梢杂幸粚σ坏模?:1），，一對多的的（1:m），多對對多的（m:n）幾種情況。。例如：管理組成班主任班級學生111n2.2數(shù)數(shù)據(jù)庫技術術學生課程選修學號姓名系別課程名先修課主講老師成績用矩形表示實體集，在框內(nèi)寫上實體名用橢圓表示實體的屬性用無向邊把實體與其屬性連接起來用菱形表示實體間的聯(lián)系將參與聯(lián)系的實體用線段連接例：學生選修課程mn聯(lián)系的數(shù)量三、實體聯(lián)聯(lián)系(EntityRelation)圖,即E-R圖2.2數(shù)數(shù)據(jù)庫技術術E-R模型型示例(教教學實體聯(lián)聯(lián)系模型））學工部:學號,姓名名,性別,年齡,籍籍貫,入校校時間,各各科成績………教務科:學號,姓名名,課程程,學時,學分,成成績,任課課教師,職職稱……人事部:教師姓名,性別,年年齡,職稱稱,評價………課程學生教師mnmnnm選修教學授課課號課名學分成績學號姓名……評價教號姓名職稱2.2數(shù)數(shù)據(jù)庫技術術四、數(shù)據(jù)模模型層次模型有且僅有一一個節(jié)點無無雙親（根根）其它節(jié)點有有且僅有一一個雙親網(wǎng)狀模型可有一個以以上節(jié)點無無雙親至少有一個個節(jié)點有多多于一個的的雙親關系模型2.2數(shù)數(shù)據(jù)庫庫技術關系模型型每一個關關系為一一張二維維表，相相當于一一個文件件。實體體間的聯(lián)聯(lián)系均通通過關系系進行描描述。下表用m行n列列的二維維表表示示了具有有n元組組(n-Tuple)的"付付款"關關系。每每一行即即一個n元組,相當于于一個記記錄,用用來描述述一個實實體。結算編碼合同號數(shù)量金額J0012HT1008100030000J0024HT110760012000J0036HT111520004000關系模式式的描述述：關系名（（屬性1，屬性2，…，，屬性n）2.2數(shù)數(shù)據(jù)庫庫技術實體關關系屬性關關系的的屬性學生（學號，姓名，，系別））E-R模模型向關關系模式式的轉換換學生學號姓名系別2.2數(shù)數(shù)據(jù)庫庫技術E-R模模型向關關系模式式的轉換換一對一聯(lián)聯(lián)系：若聯(lián)系一一方全部部參與，，則將聯(lián)聯(lián)系另一一方的關關鍵字作作為全部部參與一一方的屬屬性。例如：班班級（班班號，人人數(shù)………教師編編號）或教教師(教教師編號號,職稱稱……班班號)例如：班主任班級管理11管理（教教師編號號，班級級號）若聯(lián)系雙雙方均部部分參與與，則將將聯(lián)系定定義為一一個新的的關系，，屬性為為參與雙雙方的關關鍵字。。2.2數(shù)數(shù)據(jù)庫庫技術E-R模模型向關關系模式式的轉換換一對多聯(lián)聯(lián)系：班級學生組成1n學生(學學號,姓姓名………班級號號)多對多聯(lián)聯(lián)系：將將聯(lián)系定定義為新新的關系系，雙方方的關鍵鍵字作為為聯(lián)系實實體的屬屬性。學生課程選修mn選修(學號,課程號號,成績)將一方的關鍵鍵字作為多方方實體的屬性性。2.2數(shù)據(jù)據(jù)庫技術E-R模型向向關系模式的的轉換E-R模型示示例學工部:學號,姓名,性別,年齡齡,籍貫,入入校時間,各各科成績………教務科:學號,姓名,課程,學學時,學分,成績,任課課教師,職稱稱……人事部:教師姓名,性性別,年齡,職稱,評價價……課程學生教師mnmnnm選修教學授課課號課名學分成績學號姓名……評價教號姓名職稱2.2數(shù)據(jù)據(jù)庫技術E-R模型向向關系模式的的轉換E-R模型示示例轉換為5個關關系選修(學號,課程號號,成績)授課(教師號,課程程號,評價)學生(學號,姓名,……)課程(課程號,課程名,學學分)教師(教師號,教師姓名,職稱……)學生課程教師選修授課2.2數(shù)據(jù)據(jù)庫技術五、關系的規(guī)范化化關系模式的設設計問題示例：考慮為管理職職工的工資信信息而設計一一個關系模式式。2.2數(shù)據(jù)據(jù)庫技術五、關系的規(guī)范化化問題：麻煩!麻煩!!好麻煩!!!唉，剪不斷，，理還亂關系模式的設設計問題插入異常：如果沒有職工工具有8級工工資，則8級級工資的工資資數(shù)額就難以以插入。刪除異常：如果僅有職工工趙明具有4級工資，如如果將趙明刪刪除，則有關關4級工資的的工資數(shù)額信信息也隨之刪刪除了。數(shù)據(jù)冗余：職工很多，工工資級別有限限，每一級別別的工資數(shù)額額反復存儲多多次。更新異常：如果將5級工工資的工資數(shù)數(shù)額調(diào)為620，則需要要找到每個具具有5級工資資的職工，逐逐一修改。2.2數(shù)據(jù)據(jù)庫技術解決之道：分分解!分解解!!再分分解!!!關系模式的設設計問題級別工資450056006700哇，原來生活活可以如此簡簡單五、關系的規(guī)范化化2.2數(shù)據(jù)據(jù)庫技術五、關系的規(guī)范化化有關學生的關關系模式S(S#,SN,SD,DEAN,C#,G)快速熱身：它有哪些數(shù)據(jù)據(jù)冗余？望聞問切：不良的數(shù)據(jù)依賴關系模式的設設計問題2.2數(shù)據(jù)據(jù)庫技術五、關系的規(guī)范化化函數(shù)依賴如果在一個關關系R中，數(shù)數(shù)據(jù)元素B的的取值依賴于于數(shù)據(jù)元素A的取值，我我們稱B函數(shù)數(shù)依賴于A。。句話說，A決定B。用用“AB”表示。。2.2數(shù)據(jù)據(jù)庫技術五、關系的規(guī)范化化范式（NormalForm)定義:范式是是對關系的不不同數(shù)據(jù)依賴程度度的要求。通過過模式分解將將一個低級范范式轉換為若若干個高級范范式的過程稱稱作規(guī)范化。。2.2數(shù)據(jù)據(jù)庫技術五、關系的規(guī)范化化第一范式（1NF）定義關系中每一分分量不可再分分。S#C#S1C1C2S1C1C22.2數(shù)據(jù)據(jù)庫技術數(shù)據(jù)冗余：如果一個學生生選修了k門門課，則有關關他的所在系系的信息重復復。五、關系的規(guī)范化化第二范式（2NF）關系模式S(S#,SN,SD,DEAN,C#,G)不良特性插入異常：如果學生沒有有選課，關于于他的個人信信息及所在系系的信息就無無法插入。刪除異常：如果刪除學學生的選課信信息，則有關關他的個人信信息及所在系系的信息也隨隨之刪除了。。更新異常：如果學生轉系系，若他選修修了k門課，，則需要修改改k次。2.2數(shù)據(jù)據(jù)庫技術五、關系的規(guī)范化化第二范式（2NF）定義如果一個符合合1NF的關關系，它所有有的非關鍵字字數(shù)據(jù)元素都都完全函數(shù)依依賴于整個關關鍵字，我們們稱它是第二二規(guī)范化形式式，簡稱2NF。2.2數(shù)據(jù)據(jù)庫技術五、關系的規(guī)范化化第二范式（2NF）學號S#姓名SN系名SD系主任DEAN課程號C#成績G改造將S分解SC(S#,C#,G)S_SD(S#,SN,SD,DEAN)非主屬性有兩兩種，一種完完全依賴于關關鍵字，一種種部分依賴于于關鍵字。根據(jù)2NF的的定義，如果果一個滿足1NF的關系系，其關鍵字字僅由一個數(shù)數(shù)據(jù)元素組成成，那么它必必然屬于2NF。2.2數(shù)據(jù)據(jù)庫技術五、關系的規(guī)范化化第三范式（3NF）數(shù)據(jù)冗余：每個學生都存存儲了所在系系的系主任的的信息。S_SD(S#,SN,SD,DEAN)不良特性插入異常：如果系中沒有有學生，則有有關系的信息息就無法插入入。刪除異常：如果學生全部部畢業(yè)了，則則在刪除學生生信息的同時時有關系的信信息也隨之刪刪除了。更新異常：如果學生轉系系，不但要修修改SD，還還要修改DEAN，如果果換系主任，，則該系每個個學生元組都都要做相應修修改。2.2數(shù)據(jù)據(jù)庫技術五、關系的規(guī)范化化學號S#姓名SN系名SD系主任DEAN改造將S分解STUDENT(S#