專轉本計算機-第六章-信息系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫

第六章信息系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫計算機信息系統(tǒng)的概念計算機信息系統(tǒng)（簡稱信息系統(tǒng)）是一類以提供信息服務為主要目的的數(shù)據(jù)密集型、人機交互的計算機應用系統(tǒng)。

2、計算機信息系統(tǒng)的特點

（1）涉及的數(shù)據(jù)量大；（2）絕大部分數(shù)據(jù)是持久的；

（3）這些持久數(shù)據(jù)為多個應用程序所共享，甚至在一個單位或更大范圍內(nèi)共享；（4）除具有數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲和管理等基本功能外，還可向用戶提供信息檢索，統(tǒng)計報表、事務處理、分析、控制、預測、決策、報警、提示等信息服務。

信息數(shù)據(jù)的類型從信息處理的深度來區(qū)分信息系統(tǒng)基本可分為三大類：即業(yè)務處理系統(tǒng)、信息檢索系統(tǒng)和信息分析系統(tǒng)。

信息系統(tǒng)的結構信息系統(tǒng)的發(fā)展趨勢典型信息系統(tǒng)的介紹1.制造業(yè)信息系統(tǒng)

MRPERP

計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）CIMS，其基本出發(fā)點是：

1）企業(yè)的各種生產(chǎn)經(jīng)營活動是不可分割的，要統(tǒng)一考慮；

2）整個生產(chǎn)制造過程實質上是信息的采集、傳遞和加工處理的過程。2.電子商務3.電子政務4.地理信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)（GIS）有時又稱為“地學信息系統(tǒng)”或“資源與環(huán)境信息系統(tǒng)”。它是一種特定的十分重要的空間信息系統(tǒng)。它是在計算機硬、軟件系統(tǒng)支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關地理分布數(shù)據(jù)進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統(tǒng)。5.數(shù)字城市和數(shù)字地球“數(shù)字城市”（英文：digitalcity）以計算機技術、多媒體技術和大規(guī)模存儲技術為基礎，以寬帶網(wǎng)絡為紐帶，運用遙感、全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、遙測、仿真-虛擬等技術，對城市進行多分辨率、多尺度、多時空和多種類的三維描述，即利用信息技術手段把城市的過去、現(xiàn)狀和未來的全部內(nèi)容在網(wǎng)絡上進行數(shù)字化虛擬實現(xiàn)。一個以地球坐標為依據(jù)的、具有多分辨率的海量數(shù)據(jù)和多維顯示的地球虛擬系統(tǒng)。數(shù)字地球看成是“對地球的三維多分辨率表示、它能夠放入大量的地理數(shù)據(jù)”。6.遠程教育7.遠程醫(yī)療8.數(shù)字圖書館關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是指具有管理和控制數(shù)據(jù)庫功能的計算機應用系統(tǒng)，它一般由數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、計算機支持系統(tǒng)、應用程序和有關人員組成。

（1）數(shù)據(jù)庫：按照一定的數(shù)據(jù)模型組織，長期存放在外存上的一組可共享的相關數(shù)據(jù)集合。（1）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)：對數(shù)據(jù)進行管理的軟件系統(tǒng)，它是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心軟件。（3）計算機支持系統(tǒng)：用于數(shù)據(jù)庫管理的硬件和軟件支持平臺，包括硬件支持環(huán)境和軟件支持平臺。（4）應用程序：利用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)資源開發(fā)的、解決管理和決策問題的各種應用軟件。（5）人員：包括設計、開發(fā)和維護、使用數(shù)據(jù)庫的各類人員。主要是：數(shù)據(jù)庫管理員、系統(tǒng)分析設計和開發(fā)人員、用戶。

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點（1）數(shù)據(jù)結構化。數(shù)據(jù)面向全局應用，用數(shù)據(jù)模型來描述數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。（2）數(shù)據(jù)可共享高，冗余度低。由于是從全局分析和描述數(shù)據(jù)，這就使數(shù)據(jù)可以適應多個用戶、多種應用共享數(shù)據(jù)的需求。減少了數(shù)據(jù)冗余，節(jié)省了存儲空間，保證了數(shù)據(jù)的一致性。（3）數(shù)據(jù)獨立于程序。包括數(shù)據(jù)的邏輯獨立性和物理獨立性。

①邏輯獨立性：指用戶的應用程序與數(shù)據(jù)庫的邏輯結構相互獨立。系統(tǒng)中數(shù)據(jù)邏輯結構的改變并不影響用戶的應用程序（即應用程序不需改變）。②物理獨立性：指用戶的應用程序與存儲在數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)相互獨立。數(shù)據(jù)的物理存儲改變也不影響用戶的應用程序（即應用程序也不需改變）。（4）統(tǒng)一管理和控制數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)一般均提供數(shù)據(jù)安全性、完整性、并發(fā)控制以及故障恢復等功能。

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DataBaseSystem，簡稱DBS）：指在計算機系統(tǒng)中引入DB后的系統(tǒng)構成。

DBS=數(shù)據(jù)庫+用戶+軟件+硬件

軟件：OS、DBMS

用戶：數(shù)據(jù)庫管理員DBA、應用程序員AP、終端用戶例：（單選）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的物理獨立性是指()。A．應用程序獨立于數(shù)據(jù)的存儲模式B．應用程序獨立于數(shù)據(jù)的存儲設備C．數(shù)據(jù)邏輯模式獨立于數(shù)據(jù)的存儲設備D．數(shù)據(jù)存儲模式獨立于數(shù)據(jù)的存儲設備參考答案：A數(shù)據(jù)模型的基本概念數(shù)據(jù)是描述事物的符號記錄。模型是現(xiàn)實世界的抽象。數(shù)據(jù)模型是直接面向計算機系統(tǒng)（即數(shù)據(jù)庫）中數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結構（包括邏輯結構和存儲結構）。數(shù)據(jù)模型所描述的內(nèi)容包括三個部分：數(shù)據(jù)結構、數(shù)據(jù)操作、數(shù)據(jù)約束（完整性約束）。

數(shù)據(jù)模型的類型（1）層次模型：用樹結構表示實體集之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型。（2）網(wǎng)狀模型：用網(wǎng)絡結構表示實體集之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型。（3）關系模型：用二維表結構表示實體集之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型。

層次模型采用樹形結構（一對多關系）來表示實體及實體間的聯(lián)系：只有一個根結點：無雙親；其他結點有且只有一個父結點查詢、訪問都必須從根結點開始校長校長辦公室各學院……各職能處

（電信學院）計算機系電子系信控系…計算機教學實驗中心網(wǎng)絡所…..軟件教研室層次模型示意圖有0個或多個結點無雙親允許結點有多個雙親允許結點間有2種以上的關系存取、訪問必須按事先定義好的路徑進行（從指定出發(fā)點）

網(wǎng)狀模型學生教學課程表教室課程教師網(wǎng)狀模型示意圖

關系模型關系模型中數(shù)據(jù)的邏輯結構是一張二維表格，由行和列組成。代表系統(tǒng)：Oracle、Sybase、VFP、Access、XBase學號姓名性別系名出生日期0001李玉紅女外語系1986.10.130002張小明男外語系1985.04.050003劉文濤男法律系1986.05.27關系模型示意圖記錄字段主碼關系數(shù)據(jù)模型

關系數(shù)據(jù)模型把概念模型中實體以及實體之間的各種聯(lián)系均用關系來表示。從用戶的觀點來看，關系數(shù)據(jù)模型中數(shù)據(jù)的邏輯結構是一張二維表，它由行列構成。每一行稱為一個元組，每一列稱為一個屬性。

E-R概念模型相關術語（1）實體：凡是可以被人們識別而又可以互相區(qū)別的客觀對象統(tǒng)稱為實體(Entity)。具有共性的一類實體可以組合為一個實體集。（2）屬性：實體一般具有若干特征，用于描述其性質，這種特征稱之為實體的屬性（Attribute），稱每個屬性的取值范圍為值域。（3）實體鍵（候選鍵）：能夠唯一標識實體的屬性和屬性組稱為實體集的實體主鍵。（4）主鍵：如果一個實體集中有多個實體鍵存在，則可從中選一個最常用的作為實體主鍵，簡稱主鍵（PrimaryKey）。（5）聯(lián)系：抽象到概念系統(tǒng)中的實體之間會有各種關系(Relationship)。

關系數(shù)據(jù)模式關系數(shù)據(jù)模式是用關系數(shù)據(jù)模型（二維表）對一個具體單位中客觀對象所進行的結果描述。一般描述形式為：R(A1,A2,…,Ai,…,An)(或R=(A1,A2,…,An))其中，R為關系模式名，即二維表名，Ai(1≤i≤n)是屬性名。

關系數(shù)據(jù)模型中關系的限制（1）每個屬性對應一個值域。（2）屬性都應是原子數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)不可再分。（3）關系中不允許出現(xiàn)相同的元組。（4）元組的順序可以任意交換。（5）屬性的順序可以任意交換。

關系數(shù)據(jù)模型的完整性包括：實體完整性、參照完整性、用戶定義完整性。（1）實體完整性：主關鍵字不能重復或為空(NULL)（單個表）。（2）參照完整性：不允許引用不存在的元組（兩個以上的表）。（3）用戶定義完整性：數(shù)據(jù)必須滿足的語義要求。

例:（單選）用二維表來表示實體集及實體集之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型稱為()。

A．層次模型B．面向對象模型

C．網(wǎng)狀模型D．關系模型參考答案：D例:（判斷）在關系數(shù)據(jù)模式中，若屬性A是關系R的主鍵，則A不能接受空值或重值，這是由關系數(shù)據(jù)模型的實體完整性規(guī)則保證的。（）參考答案：對專門的關系運算（1）插入。（2）刪除。（3）更新。（4）選擇。（5）投影。（6）連接。

關系數(shù)據(jù)庫語言SQL簡介

例：（單選）關系數(shù)據(jù)庫標準語言SQL的查詢語言的一種形式為“SELECTA1，A2，A3，…，AmFROMR1，R2，R3，…，RmWHEREF”，其中SELECT子句和WHERE子句可以分別實現(xiàn)關系代數(shù)中()。A．投影、選擇運算B．選擇、投影運算C．并、交運算D．交、并運算參考答案：A數(shù)據(jù)庫體系結構的發(fā)展（1）集中式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

①客戶／服務器(C/S)結構：

②瀏覽器／服務器(B/S)結構：

（2）分布式數(shù)據(jù)庫。

（3）并行數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

1、軟件危機和軟件工程程序是根據(jù)算法用某種計算機語言編寫的語句的集合。而軟件是程序再加上程序實現(xiàn)和維護系統(tǒng)時所必需文檔的總稱。

什么是軟件

軟件是計算機系統(tǒng)中于硬件相互依存的另一部分，是程序、數(shù)據(jù)和相關文檔的完整集合。程序是為實現(xiàn)特定目標或解決特定問題而用計算機語言編寫的，能被計算機執(zhí)行的指令序列。數(shù)據(jù)是使程序能正常操縱信息的數(shù)據(jù)結構。文檔是與程序開發(fā)、維護和使用相關的圖文資料

軟件的特征1是一種邏輯產(chǎn)品，與物質產(chǎn)品有很大區(qū)別2生產(chǎn)主要是研制，生產(chǎn)成本主要在開發(fā)和研制，開發(fā)研制完成后，通過復制就產(chǎn)生了大量的軟件成品3軟件產(chǎn)品不會用壞，不存在磨損、消耗。但軟件是有生命周期的。4生產(chǎn)主要是腦力勞動，還未完全擺脫手工開發(fā)方式。開發(fā)的費用不斷增加，致使生產(chǎn)成本昂貴。5軟件必須具備可維護性、獨立性、效率性和可用性四個屬性。軟件危機軟件危機是指在計算機軟件的開發(fā)和維護過程中所遇到的一系列嚴重問題。軟件危機產(chǎn)生的主要原因有三個：（1）對軟件需求分析的重要性認識不夠：（2）軟件不是物理產(chǎn)品而是一種邏輯產(chǎn)品；（3）問題的復雜度增加。

軟件危機的具體體現(xiàn)（1）軟件開發(fā)進度和開發(fā)成本無法控制。（2）用戶對軟件功能難以滿足（3）軟件產(chǎn)品質量無法保證（4）軟件產(chǎn)品難以維護（5）軟件開發(fā)生產(chǎn)率的提高趕不上硬件的發(fā)展和應用需求的增長（6）軟件成本在計算機系統(tǒng)總成本中所占的比例逐年上升軟件工程基本思想用科學的知識和技術原理來定義、開發(fā)、維護軟件用工程科學的觀點進行費用估算，制定進度，制定計劃方案用管理科學的方法和原理進行生產(chǎn)的管理用數(shù)學的方法建立軟件開發(fā)中的各種模型和算法軟件工程目標付出較低開發(fā)成本；達到要求的功能；取得較好的性能；開發(fā)的軟件易于移植；只需較低的維護費用；能按時完成開發(fā)任務，及時交付使用；開發(fā)的軟件可靠性高。

軟件工程內(nèi)容研究內(nèi)容包括開發(fā)技術和開發(fā)管理兩個方面。

開發(fā)技術主要研究軟件開發(fā)方法，開發(fā)過程，開發(fā)工具和環(huán)境。

開發(fā)管理主要研究軟件管理學，軟件經(jīng)濟學，軟件心理學。結構化生命周期方法結構化方法將信息系統(tǒng)軟件生命分為5個階段：系統(tǒng)規(guī)劃系統(tǒng)分析系統(tǒng)設計系統(tǒng)實施系統(tǒng)維護1、問題定義問題定義階段主要定義：“要解決的問題是什么？”通過調研，系統(tǒng)分析員應該提出關于問題性質、工程目標和工程規(guī)模的書面報告，并且需要得到客戶對這份調研報告的確認。

2、可行性研究可行性研究主要定義：“上一個階段所確定的問題是否有行得通的解決辦法”系統(tǒng)分析員了解用戶的需求，并提出若干種可能的系統(tǒng)實現(xiàn)方案，對每種方案都從技術、經(jīng)濟、社會因素等方面分析可行性，從而最終確定這項工程的可行性?？尚行匝芯侩A段得到可行性研究報告

3、需求分析

需求分析階段主要定義“目標系統(tǒng)必須做什么”需求分析的任務是對目標系統(tǒng)提出完整、準確、清晰、具體的要求。需求分析階段產(chǎn)生需求分析規(guī)格說明書4、總體（概要）設計總體設計階段主要定義“怎樣實現(xiàn)目標系統(tǒng)?”設計工作確定了解決問題的策略及目標系統(tǒng)中應包含的程序，設計程序的體系結構，確定程序由哪些模塊組成以及模塊間的關系(接口)?？傮w設計階段得到總體設計說明書5、詳細（模塊）設計詳細設計階段的任務就是把算法具體化，主要定義“應該怎樣具體地實現(xiàn)這個系統(tǒng)？”詳細設計將詳細地設計每個模塊，確定實現(xiàn)模塊功能所需要的算法和數(shù)據(jù)結構。詳細設計階段得到詳細設計說明書6、編碼編碼階段的任務是：根據(jù)設計說明書中每個模塊的控制流程編寫出相應的源程序。7、測試測試階段的任務是：檢查、發(fā)現(xiàn)程序中的錯誤，提高系統(tǒng)可靠性。分三個階段：模塊測試：測試每個模塊是否有錯；組裝測試：測試模塊之間的接口是否正確；確認測試：測試整個軟件系統(tǒng)是否滿足用戶功能、性能要求。

產(chǎn)生測試報告：說明測試數(shù)據(jù)的選擇，測試對象、測試結果是否符合預期結果等。關于白盒測試（結構測試/邏輯驅動測試）關于黑盒測試（功能測試/數(shù)據(jù)驅動測試）8、軟件維護軟件維護階段通過各種必要的維護活動使系統(tǒng)持久地滿足用戶的需要。通常有四類維護活動：改正性維護、適應性維護、完善性維護、預防性維護。每一項維護活動都應該準確地記錄下來，作為正式的文檔資料加以保存。軟件過程及模型軟件過程模型：描述軟件開發(fā)過程中各種活動如何執(zhí)行的模型。常用模型有：1、瀑布模型2、快速原型模型3、增量模型4、螺旋模型5、噴泉模型6、基于知識的模型7、面向對象模型瀑布模型核心思想是按工序將問題化簡，將功能的實現(xiàn)與設計分開，便于分工協(xié)作，即采用瀑布模型。用結構化的分析與設計方法將邏輯實現(xiàn)與物理實現(xiàn)分開。將軟件生命周期劃分為制定計劃、需求分析、軟件設計、程序編寫、軟件測試和運行維護等六個基本活動，并且規(guī)定了它們自上而下、相互銜接的固定次序，如同瀑布流水，逐級下落。瀑布模型示意圖需求分析7%系統(tǒng)設計6%軟件編程7%軟件測試13%軟件維護67%用戶要求分析報告系統(tǒng)設計報告源程序測試報告更改要求UAMATMMPUTPUAMPA系統(tǒng)