第二章 管理信息系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)

本章要點(diǎn):數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)（數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的構(gòu)成、數(shù)據(jù)庫(kù)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(lái)自科學(xué)研究、生產(chǎn)實(shí)踐和社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)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(duì)人們有價(jià)值的信息以作為行動(dòng)和決策的依據(jù)?？茖W(xué)地保存和管理已經(jīng)過(guò)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(chǔ)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(jiǎn)單應(yīng)用（20世紀(jì)50年代以前）無(wú)外存；無(wú)操作系統(tǒng)；數(shù)據(jù)是程序的組成部分四、發(fā)展過(guò)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(kù)系統(tǒng)（60年代后期開(kāi)始）2.1數(shù)據(jù)處理四、發(fā)展過(guò)程特點(diǎn)文件系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)庫(kù)管理階段程序與數(shù)據(jù)的關(guān)系數(shù)據(jù)共享

數(shù)據(jù)獨(dú)立數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一致性

存取方法應(yīng)用程序1應(yīng)用程序2應(yīng)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(gè)或幾個(gè)應(yīng)用程序獨(dú)立性差應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)基本無(wú)關(guān)獨(dú)立性好內(nèi)部有結(jié)構(gòu);整體無(wú)結(jié)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)化不好可以避免數(shù)據(jù)不一致數(shù)據(jù)庫(kù)DBMS程序1程序2程序n2.2數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)一、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的構(gòu)成計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)目的手段、工具數(shù)據(jù)庫(kù)DBMS用戶2.2數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)二、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的內(nèi)容現(xiàn)實(shí)世界客觀事物及聯(lián)系映射抽象表達(dá)實(shí)體屬性聯(lián)系實(shí)體1實(shí)體2實(shí)體3聯(lián)系聯(lián)系聯(lián)系111nnm變換關(guān)系層次網(wǎng)狀變換數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用戶要求用戶視圖概念結(jié)構(gòu)模型(E-R圖)邏輯結(jié)構(gòu)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(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(kù)相關(guān)數(shù)據(jù)項(xiàng)集合加工轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)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(shí)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(kù)技術(shù)1976年，P.P.S.Chen提出Ｅ-Ｒ模型（Entity-RelationshipModel），用Ｅ-Ｒ圖來(lái)描述概念模型。觀點(diǎn)：世界是由一組稱作實(shí)體的基本對(duì)象和這些對(duì)象之間的聯(lián)系構(gòu)成的。三、實(shí)體聯(lián)系(EntityRelation)圖,即E-R圖2.2數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)三、實(shí)體聯(lián)系(EntityRelation)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(kù)概論。屬性:實(shí)體具有的某種特征。實(shí)體型(EntityType)：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(hào)、姓名、年齡、性別、系、年級(jí)）。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(gè)特例。如(9808100，王平，21，男，計(jì)算機(jī)系，2)是一個(gè)實(shí)體。2.2數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)術(shù)三、實(shí)體聯(lián)聯(lián)系(EntityRelation)圖,即E-R圖實(shí)體集(EntitySet)：同型實(shí)體的的集合稱為為實(shí)體集。。如全體學(xué)學(xué)生。聯(lián)系:聯(lián)系(Relationship)：：實(shí)體之間的的相互關(guān)聯(lián)聯(lián)。如學(xué)生與老老師間的授授課關(guān)系，，學(xué)生與學(xué)學(xué)生間有班班長(zhǎng)關(guān)系。。聯(lián)系也可以以有屬性，，如學(xué)生與與課程之間間有選課聯(lián)聯(lián)系，每個(gè)個(gè)選課聯(lián)系系都有一個(gè)個(gè)成績(jī)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(kù)技術(shù)術(shù)三、實(shí)體聯(lián)聯(lián)系(EntityRelation)圖,即E-R圖聯(lián)系的種類類實(shí)體之間的的聯(lián)系的數(shù)數(shù)量，即一一個(gè)實(shí)體通通過(guò)一個(gè)聯(lián)聯(lián)系集能與與另一實(shí)體體集相關(guān)聯(lián)聯(lián)的實(shí)體的的數(shù)目。可以有一對(duì)對(duì)一的（1:1），，一對(duì)多的的（1:m），多對(duì)對(duì)多的（m:n）幾種情況。。例如：管理組成班主任班級(jí)學(xué)生111n2.2數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)術(shù)學(xué)生課程選修學(xué)號(hào)姓名系別課程名先修課主講老師成績(jī)用矩形表示實(shí)體集，在框內(nèi)寫(xiě)上實(shí)體名用橢圓表示實(shí)體的屬性用無(wú)向邊把實(shí)體與其屬性連接起來(lái)用菱形表示實(shí)體間的聯(lián)系將參與聯(lián)系的實(shí)體用線段連接例：學(xué)生選修課程mn聯(lián)系的數(shù)量三、實(shí)體聯(lián)聯(lián)系(EntityRelation)圖,即E-R圖2.2數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)術(shù)E-R模型型示例(教教學(xué)實(shí)體聯(lián)聯(lián)系模型））學(xué)工部:學(xué)號(hào),姓名名,性別,年齡,籍籍貫,入校校時(shí)間,各各科成績(jī)………教務(wù)科:學(xué)號(hào),姓名名,課程程,學(xué)時(shí),學(xué)分,成成績(jī),任課課教師,職職稱……人事部:教師姓名,性別,年年齡,職稱稱,評(píng)價(jià)………課程學(xué)生教師mnmnnm選修教學(xué)授課課號(hào)課名學(xué)分成績(jī)學(xué)號(hào)姓名……評(píng)價(jià)教號(hào)姓名職稱2.2數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)術(shù)四、數(shù)據(jù)模模型層次模型有且僅有一一個(gè)節(jié)點(diǎn)無(wú)無(wú)雙親（根根）其它節(jié)點(diǎn)有有且僅有一一個(gè)雙親網(wǎng)狀模型可有一個(gè)以以上節(jié)點(diǎn)無(wú)無(wú)雙親至少有一個(gè)個(gè)節(jié)點(diǎn)有多多于一個(gè)的的雙親關(guān)系模型2.2數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)庫(kù)技術(shù)關(guān)系模型型每一個(gè)關(guān)關(guān)系為一一張二維維表，相相當(dāng)于一一個(gè)文件件。實(shí)體體間的聯(lián)聯(lián)系均通通過(guò)關(guān)系系進(jìn)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(guān)關(guān)系。每每一行即即一個(gè)n元組,相當(dāng)于于一個(gè)記記錄,用用來(lái)描述述一個(gè)實(shí)實(shí)體。結(jié)算編碼合同號(hào)數(shù)量金額J0012HT1008100030000J0024HT110760012000J0036HT111520004000關(guān)系模式式的描述述：關(guān)系名（（屬性1，屬性2，…，，屬性n）2.2數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)庫(kù)技術(shù)實(shí)體關(guān)關(guān)系屬性關(guān)關(guān)系的的屬性學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，，系別））E-R模模型向關(guān)關(guān)系模式式的轉(zhuǎn)換換學(xué)生學(xué)號(hào)姓名系別2.2數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)庫(kù)技術(shù)E-R模模型向關(guān)關(guān)系模式式的轉(zhuǎn)換換一對(duì)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(guān)關(guān)鍵字作作為全部部參與一一方的屬屬性。例如：班班級(jí)（班班號(hào)，人人數(shù)………教師編編號(hào)）或教教師(教教師編號(hào)號(hào),職稱稱……班班號(hào))例如：班主任班級(jí)管理11管理（教教師編號(hào)號(hào)，班級(jí)級(jí)號(hào)）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(gè)新的的關(guān)系，，屬性為為參與雙雙方的關(guān)關(guān)鍵字。。2.2數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)庫(kù)技術(shù)E-R模模型向關(guān)關(guān)系模式式的轉(zhuǎn)換換一對(duì)多聯(lián)聯(lián)系：班級(jí)學(xué)生組成1n學(xué)生(學(xué)學(xué)號(hào),姓姓名………班級(jí)號(hào)號(hào))多對(duì)多聯(lián)聯(lián)系：將將聯(lián)系定定義為新新的關(guān)系系，雙方方的關(guān)鍵鍵字作為為聯(lián)系實(shí)實(shí)體的屬屬性。學(xué)生課程選修mn選修(學(xué)號(hào),課程號(hào)號(hào),成績(jī))將一方的關(guān)鍵鍵字作為多方方實(shí)體的屬性性。2.2數(shù)據(jù)據(jù)庫(kù)技術(shù)E-R模型向向關(guān)系模式的的轉(zhuǎn)換E-R模型示示例學(xué)工部:學(xué)號(hào),姓名,性別,年齡齡,籍貫,入入校時(shí)間,各各科成績(jī)………教務(wù)科:學(xué)號(hào),姓名,課程,學(xué)學(xué)時(shí),學(xué)分,成績(jī),任課課教師,職稱稱……人事部:教師姓名,性性別,年齡,職稱,評(píng)價(jià)價(jià)……課程學(xué)生教師mnmnnm選修教學(xué)授課課號(hào)課名學(xué)分成績(jī)學(xué)號(hào)姓名……評(píng)價(jià)教號(hào)姓名職稱2.2數(shù)據(jù)據(jù)庫(kù)技術(shù)E-R模型向向關(guān)系模式的的轉(zhuǎn)換E-R模型示示例轉(zhuǎn)換為5個(gè)關(guān)關(guān)系選修(學(xué)號(hào),課程號(hào)號(hào),成績(jī))授課(教師號(hào),課程程號(hào),評(píng)價(jià))學(xué)生(學(xué)號(hào),姓名,……)課程(課程號(hào),課程名,學(xué)學(xué)分)教師(教師號(hào),教師姓名,職稱……)學(xué)生課程教師選修授課2.2數(shù)據(jù)據(jù)庫(kù)技術(shù)五、關(guān)系的規(guī)范化化關(guān)系模式的設(shè)設(shè)計(jì)問(wèn)題示例：考慮為管理職職工的工資信信息而設(shè)計(jì)一一個(gè)關(guān)系模式式。2.2數(shù)據(jù)據(jù)庫(kù)技術(shù)五、關(guān)系的規(guī)范化化問(wèn)題：麻煩!麻煩!!好麻煩!!!唉，剪不斷，，理還亂關(guān)系模式的設(shè)設(shè)計(jì)問(wèn)題插入異常：如果沒(méi)有職工工具有8級(jí)工工資，則8級(jí)級(jí)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(jí)工資，如如果將趙明刪刪除，則有關(guān)關(guān)4級(jí)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(jí)別有限限，每一級(jí)別別的工資數(shù)額額反復(fù)存儲(chǔ)多多次。更新異常：如果將5級(jí)工工資的工資數(shù)數(shù)額調(diào)為620，則需要要找到每個(gè)具具有5級(jí)工資資的職工，逐逐一修改。2.2數(shù)據(jù)據(jù)庫(kù)技術(shù)解決之道：分分解!分解解!!再分分解!!!關(guān)系模式的設(shè)設(shè)計(jì)問(wèn)題級(jí)別工資450056006700哇，原來(lái)生活活可以如此簡(jiǎn)簡(jiǎn)單五、關(guān)系的規(guī)范化化2.2數(shù)據(jù)據(jù)庫(kù)技術(shù)五、關(guān)系的規(guī)范化化有關(guān)學(xué)生的關(guān)關(guān)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(wèn)切：不良的數(shù)據(jù)依賴關(guān)系模式的設(shè)設(shè)計(jì)問(wèn)題2.2數(shù)據(jù)據(jù)庫(kù)技術(shù)五、關(guān)系的規(guī)范化化函數(shù)依賴如果在一個(gè)關(guān)關(guān)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(shuō)，A決定B。用用“AB”表示。。2.2數(shù)據(jù)據(jù)庫(kù)技術(shù)五、關(guān)系的規(guī)范化化范式（NormalForm)定義:范式是是對(duì)關(guān)系的不不同數(shù)據(jù)依賴程度度的要求。通過(guò)過(guò)模式分解將將一個(gè)低級(jí)范范式轉(zhuǎn)換為若若干個(gè)高級(jí)范范式的過(guò)程稱稱作規(guī)范化。。2.2數(shù)據(jù)據(jù)庫(kù)技術(shù)五、關(guān)系的規(guī)范化化第一范式（1NF）定義關(guān)系中每一分分量不可再分分。S#C#S1C1C2S1C1C22.2數(shù)據(jù)據(jù)庫(kù)技術(shù)數(shù)據(jù)冗余：如果一個(gè)學(xué)生生選修了k門門課，則有關(guān)關(guān)他的所在系系的信息重復(fù)復(fù)。五、關(guān)系的規(guī)范化化第二范式（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(méi)有有選課，關(guān)于于他的個(gè)人信信息及所在系系的信息就無(wú)無(wú)法插入。刪除異常：如果刪除學(xué)學(xué)生的選課信信息，則有關(guān)關(guān)他的個(gè)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(xué)生轉(zhuǎn)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(kù)技術(shù)五、關(guān)系的規(guī)范化化第二范式（2NF）定義如果一個(gè)符合合1NF的關(guān)關(guān)系，它所有有的非關(guān)鍵字字?jǐn)?shù)據(jù)元素都都完全函數(shù)依依賴于整個(gè)關(guān)關(guān)鍵字，我們們稱它是第二二規(guī)范化形式式，簡(jiǎn)稱2NF。2.2數(shù)據(jù)據(jù)庫(kù)技術(shù)五、關(guān)系的規(guī)范化化第二范式（2NF）學(xué)號(hào)S#姓名SN系名SD系主任DEAN課程號(hào)C#成績(jī)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(guān)關(guān)鍵字，一種種部分依賴于于關(guān)鍵字。根據(jù)2NF的的定義，如果果一個(gè)滿足1NF的關(guān)系系，其關(guān)鍵字字僅由一個(gè)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(kù)技術(shù)五、關(guān)系的規(guī)范化化第三范式（3NF）數(shù)據(jù)冗余：每個(gè)學(xué)生都存存儲(chǔ)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(méi)有有學(xué)生，則有有關(guān)系的信息息就無(wú)法插入入。刪除異常：如果學(xué)生全部部畢業(yè)了，則則在刪除學(xué)生生信息的同時(shí)時(shí)有關(guān)系的信信息也隨之刪刪除了。更新異常：如果學(xué)生轉(zhuǎn)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(gè)個(gè)學(xué)生元組都都要做相應(yīng)修修改。2.2數(shù)據(jù)據(jù)庫(kù)技術(shù)五、關(guān)系的規(guī)范化化學(xué)號(hào)S#姓名SN系名SD系主任DEAN改造將S分解STUDENT(S#