第二章-管理信息系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ) PPT課件

1、本章要點(diǎn): 數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)庫技術(shù) （數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的構(gòu)成、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)主要內(nèi)容、E-R圖、數(shù)據(jù)模型、關(guān)系的規(guī)范化） 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),第二章 管理信息系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ),2.1 數(shù)據(jù)處理,指把來自科學(xué)研究、生產(chǎn)實(shí)踐和社會經(jīng)濟(jì)活動等領(lǐng)域中的原始數(shù)據(jù)，用一定的設(shè)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(zhuǎn)換成便于觀察分析、傳送或進(jìn)一步處理的形式。 從大量的原始數(shù)據(jù)中抽取、推導(dǎo)出對人們有價值的信息以作為行動和決策的依據(jù)。 科學(xué)地保存和管理已經(jīng)過處理（如校驗(yàn)、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(zhuǎn)換 數(shù)據(jù)的

2、篩選、分組和排序 數(shù)據(jù)的組織 數(shù)據(jù)的運(yùn)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(yīng)用（20世紀(jì)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(jié)構(gòu)，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,較少,共享(冗余小),數(shù)據(jù)面向一個或幾個應(yīng)用程序 獨(dú)立性差,應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)基本無關(guān) 獨(dú)立性好,內(nèi)部有結(jié)構(gòu);整體無結(jié)構(gòu),整體結(jié)構(gòu)化,不好,可以避免數(shù)據(jù)不一致,2.2 數(shù)據(jù)庫技術(shù),一、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的構(gòu)成,目的,2.2 數(shù)據(jù)庫技術(shù),二、

3、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的內(nèi)容,現(xiàn)實(shí)世界,客觀事物及聯(lián)系,客觀 事物類： 事物 相關(guān)性質(zhì)集合,人,實(shí)體 實(shí)體集合 及 實(shí)體 聯(lián)系 相關(guān)屬性集合,加工、轉(zhuǎn)換,數(shù) 文件 據(jù) 記錄 庫 相關(guān)數(shù)據(jù)項(xiàng)集合,加工 轉(zhuǎn)換,存儲 二進(jìn)制數(shù)據(jù)集合 結(jié)構(gòu),計(jì)算機(jī)世界,DBMS,數(shù)據(jù)世界,信息世界,認(rèn)識選擇描述,現(xiàn)實(shí)世界,E-R模型,信息的轉(zhuǎn)換,數(shù)據(jù)模型,2.2 數(shù)據(jù)庫技術(shù),1976年，P.P.S.Chen提出-模型（Entity-Relationship Model），用-圖來描述概念模型。 觀點(diǎn)：世界是由一組稱作實(shí)體的基本對象和這些對象之間的聯(lián)系構(gòu)成的。,三、實(shí)體聯(lián)系(Entity Relation)圖,即E-R圖,2.2

4、數(shù)據(jù)庫技術(shù),三、實(shí)體聯(lián)系(Entity Relation)圖,即E-R圖,實(shí)體:客觀存在并可相互區(qū)分的事物叫實(shí)體。 可以是人、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(xué)生張三、工人李四、計(jì)算機(jī)系、數(shù)據(jù)庫概論。,屬性:實(shí)體具有的某種特征。,實(shí)體型(Entity Type)：實(shí)體名與其屬性名集合共同構(gòu)成實(shí)體型。例，學(xué)生（學(xué)號、姓名、年齡、性別、系、年級）。 注意實(shí)體型與實(shí)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(jì)算機(jī)系，2)是一個實(shí)體。,2.2 數(shù)據(jù)庫技術(shù),三、實(shí)體聯(lián)系(Entity Relation)圖,即E-R圖,實(shí)體集(Entity S

5、et)： 同型實(shí)體的集合稱為實(shí)體集。如全體學(xué)生。,聯(lián)系:聯(lián)系(Relationship)： 實(shí)體之間的相互關(guān)聯(lián)。 如學(xué)生與老師間的授課關(guān)系，學(xué)生與學(xué)生間有班長關(guān)系。 聯(lián)系也可以有屬性，如學(xué)生與課程之間有選課聯(lián)系，每個選課聯(lián)系都有一個成績作為其屬性。 同類聯(lián)系的集合稱為聯(lián)系集。,2.2 數(shù)據(jù)庫技術(shù),三、實(shí)體聯(lián)系(Entity Relation)圖,即E-R圖,聯(lián)系的種類 實(shí)體之間的聯(lián)系的數(shù)量，即一個實(shí)體通過一個聯(lián)系集能與另一實(shí)體集相關(guān)聯(lián)的實(shí)體的數(shù)目。 可以有一對一的（1:1），一對多的（1:m），多對多的（m:n）幾種情況。,例如：,2.2 數(shù)據(jù)庫技術(shù),三、實(shí)體聯(lián)系(Entity Relatio

6、n)圖,即E-R圖,2.2 數(shù)據(jù)庫技術(shù),E-R模型示例(教學(xué)實(shí)體聯(lián)系模型）,學(xué)工部:學(xué)號,姓名,性別,年齡,籍貫,入校時間,各科成績,教務(wù)科:學(xué)號,姓名, 課程,學(xué)時,學(xué)分,成績,任課教師,職稱,人事部:教師姓名,性別,年齡,職稱,評價,課程,學(xué)生,教師,2.2 數(shù)據(jù)庫技術(shù),四、數(shù)據(jù)模型 層次模型 有且僅有一個節(jié)點(diǎn)無雙親（根） 其它節(jié)點(diǎn)有且僅有一個雙親 網(wǎng)狀模型 可有一個以上節(jié)點(diǎn)無雙親 至少有一個節(jié)點(diǎn)有多于一個的雙親 關(guān)系模型,2.2 數(shù)據(jù)庫技術(shù),關(guān)系模型 每一個關(guān)系為一張二維表，相當(dāng)于一個文件。實(shí)體間的聯(lián)系均通過關(guān)系進(jìn)行描述。 下表用m行n列的二維表表示了具有n元組(n-Tuple)的付款關(guān)

7、系。每一行即一個n元組,相當(dāng)于一個記錄,用來描述一個實(shí)體。,關(guān)系模式的描述：關(guān)系名（ 屬性1 ，屬性2，屬性n）,2.2 數(shù)據(jù)庫技術(shù),實(shí)體 關(guān)系 屬性 關(guān)系的屬性,學(xué)生（學(xué)號，姓名，系別）,E-R模型向關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換,2.2 數(shù)據(jù)庫技術(shù),E-R模型向關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換,一對一聯(lián)系：,若聯(lián)系一方全部參與，則將聯(lián)系另一方的關(guān)鍵字作為全部參與一方的屬性。,例如：班級（班號，人數(shù)教師編號） 或 教師(教師編號,職稱班號),管理（教師編號，班級號）,若聯(lián)系雙方均部分參與，則將聯(lián)系定義為一個新的關(guān)系，屬性為參與雙方的關(guān)鍵字。,2.2 數(shù)據(jù)庫技術(shù),E-R模型向關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換,一對多聯(lián)系：,學(xué)生(學(xué)號,姓名班級號

8、),多對多聯(lián)系：將聯(lián)系定義為新的關(guān)系，雙方的關(guān)鍵字作為聯(lián)系實(shí)體的屬性。,選修(學(xué)號,課程號,成績),將一方的關(guān)鍵字作為多方實(shí)體的屬性。,2.2 數(shù)據(jù)庫技術(shù),E-R模型向關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換,E-R模型示例,學(xué)工部:學(xué)號,姓名,性別,年齡,籍貫,入校時間,各科成績,教務(wù)科:學(xué)號,姓名, 課程,學(xué)時,學(xué)分,成績,任課教師,職稱,人事部:教師姓名,性別,年齡,職稱,評價,課程,學(xué)生,教師,2.2 數(shù)據(jù)庫技術(shù),E-R模型向關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換,E-R模型示例,轉(zhuǎn)換為5個關(guān)系,選修(學(xué)號,課程號,成績),授課(教師號,課程號,評價),學(xué)生(學(xué)號,姓名,),課程(課程號,課程名, 學(xué)分),教師(教師號,教師姓名,職稱

9、),2.2 數(shù)據(jù)庫技術(shù),五、 關(guān)系的規(guī)范化,關(guān)系模式的設(shè)計(jì)問題,示例： 考慮為管理職工的工資信息而設(shè)計(jì)一個關(guān)系模式。,2.2 數(shù)據(jù)庫技術(shù),五、 關(guān)系的規(guī)范化,問題：麻煩! 麻煩! 好麻煩! 唉，剪不斷，理還亂,關(guān)系模式的設(shè)計(jì)問題,插入異常：如果沒有職工具有8級工資，則8級工資的工資數(shù)額就難以插入。,刪除異常：如果僅有職工趙明具有4級工資，如果將趙明刪除，則有關(guān)4級工資的工資數(shù)額信息也隨之刪除了。,數(shù)據(jù)冗余：職工很多，工資級別有限，每一級別的工資數(shù)額反復(fù)存儲多次。,更新異常：如果將5級工資的工資數(shù)額調(diào)為620，則需要找到每個具有5級工資的職工，逐一修改。,2.2 數(shù)據(jù)庫技術(shù),解決之道：分解! 分

10、解! 再分解!,關(guān)系模式的設(shè)計(jì)問題,哇，原來生活可以如此簡單,五、 關(guān)系的規(guī)范化,2.2 數(shù)據(jù)庫技術(shù),五、 關(guān)系的規(guī)范化,有關(guān)學(xué)生的關(guān)系模式S(S# , SN , SD , DEAN , C# , G),快速熱身：它有哪些數(shù)據(jù)冗余？,望聞問切：不良的數(shù)據(jù)依賴,關(guān)系模式的設(shè)計(jì)問題,2.2 數(shù)據(jù)庫技術(shù),五、 關(guān)系的規(guī)范化,函數(shù)依賴,如果在一個關(guān)系R中，數(shù)據(jù)元素B的取值依賴于數(shù)據(jù)元素A的取值，我們稱B函數(shù)依賴于A。句話說，A決定B。用“A B”表示。,2.2 數(shù)據(jù)庫技術(shù),五、 關(guān)系的規(guī)范化,范式（Normal Form),定義:范式是對關(guān)系的不同數(shù)據(jù)依賴程度的要求。通過模式分解將一個低級范式轉(zhuǎn)換為若

11、干個高級范式的過程稱作規(guī)范化。,2.2 數(shù)據(jù)庫技術(shù),五、 關(guān)系的規(guī)范化,第一范式（1NF）,定義 關(guān)系中每一分量不可再分。,S1,C1,C2,2.2 數(shù)據(jù)庫技術(shù),數(shù)據(jù)冗余：如果一個學(xué)生選修了k門課，則有關(guān)他的所在系的信息重復(fù)。,五、 關(guān)系的規(guī)范化,第二范式（2NF）,關(guān)系模式S(S# , SN , SD , DEAN , C# , G),不良特性,插入異常：如果學(xué)生沒有選課，關(guān)于他的個人信息及所在系的信息就無法插入。,刪除異常：如果刪除學(xué)生的選課信息，則有關(guān)他的個人信息及所在系的信息也隨之刪除了。,更新異常：如果學(xué)生轉(zhuǎn)系，若他選修了k門課，則需要修改k次。,2.2 數(shù)據(jù)庫技術(shù),五、 關(guān)系的規(guī)范

12、化,第二范式（2NF）,定義 如果一個符合1NF的關(guān)系，它所有的非關(guān)鍵字?jǐn)?shù)據(jù)元素都完全函數(shù)依賴于整個關(guān)鍵字，我們稱它是第二規(guī)范化形式，簡稱2NF。,2.2 數(shù)據(jù)庫技術(shù),五、 關(guān)系的規(guī)范化,第二范式（2NF）,學(xué)號S# 姓名SN 系名SD 系主任 DEAN 課程號C# 成績G,非主屬性有兩種，一種完全依賴于關(guān)鍵字，一種部分依賴于關(guān)鍵字。,根據(jù)2NF的定義，如果一個滿足1NF的關(guān)系，其關(guān)鍵字僅由一個數(shù)據(jù)元素組成，那么它必然屬于2NF。,2.2 數(shù)據(jù)庫技術(shù),五、 關(guān)系的規(guī)范化,第三范式（3NF）,數(shù)據(jù)冗余：每個學(xué)生都存儲了所在系的系主任的信息。,S_SD(S# , SN , SD , DEAN),不

13、良特性,插入異常：如果系中沒有學(xué)生，則有關(guān)系的信息就無法插入。,刪除異常：如果學(xué)生全部畢業(yè)了，則在刪除學(xué)生信息的同時有關(guān)系的信息也隨之刪除了。,更新異常：如果學(xué)生轉(zhuǎn)系，不但要修改SD，還要修改DEAN，如果換系主任，則該系每個學(xué)生元組都要做相應(yīng)修改。,2.2 數(shù)據(jù)庫技術(shù),五、 關(guān)系的規(guī)范化,學(xué)號S# 姓名SN 系名SD 系主任 DEAN,第三范式（3NF）,傳遞依賴：假設(shè)A,B,C分別是同一個關(guān)系R中的三個數(shù)據(jù)元素，或分別是R中若干個數(shù)據(jù)元素的集合。如果C函數(shù)依賴于B，而B又函數(shù)依賴于A，那么C函數(shù)也函數(shù)依賴于A，我們稱“C傳遞依賴于A”。,定義：滿足2NF，且它的任何一個非主屬性都不傳遞依賴于主關(guān)鍵字。,2.2 數(shù)據(jù)庫技術(shù),五、 關(guān)系的規(guī)