第2章管理信息系統(tǒng)的技術(shù)基礎

第二章管理信息系統(tǒng)的技術(shù)基礎（1）文件組織方式（2）數(shù)據(jù)庫技術(shù)（3）項目管理技術(shù)本章要點1、數(shù)據(jù)組織的層次結(jié)構(gòu)2、關(guān)鍵字的概念3、邏輯結(jié)構(gòu)與物理結(jié)構(gòu)的概念數(shù)據(jù)組織的基本知識在信息系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)以一定的形式存放在各種存貯介質(zhì)上，采用什么樣的數(shù)據(jù)組織形式是根據(jù)不同的要求而定的。最常用的數(shù)據(jù)組織形式是文件，最高級的組織形式是數(shù)據(jù)庫，而文件組織和數(shù)據(jù)庫組織的共同基礎是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)項、記錄、文件、數(shù)據(jù)庫構(gòu)成了數(shù)據(jù)組織的層次結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)組織的層次結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫文件1文件2文件3……文件n記錄1記錄2記錄3……記錄n數(shù)據(jù)項1數(shù)據(jù)項2數(shù)據(jù)項3……數(shù)據(jù)項n數(shù)據(jù)組織的層次結(jié)構(gòu)四個層次含義如下：數(shù)據(jù)項：是數(shù)據(jù)組織的基本單位，是文件中可使用的最小單位，描述事物某一方面的屬性。記錄：是文件中可存取的最小單位，一般由若干個數(shù)據(jù)項組成，描述了事物的屬性集合。文件：同質(zhì)(類)記錄的集合構(gòu)成文件。數(shù)據(jù)庫是邏輯相關(guān)的文件集合，是數(shù)據(jù)組織的最高形式。關(guān)鍵字(主鍵)為了識別一個記錄，通常選用記錄中的一個或若干個數(shù)據(jù)項作為鑒別鍵(KEY)，其中，能唯一識別某一記錄的鑒別鍵稱為主鍵(關(guān)鍵字)，其余的則稱為副鍵。例：學生登記表中每個學生記錄都由學號、學生姓名、出生年月、入學成績、是否黨員這幾個數(shù)據(jù)項組成。那么，此表中學生記錄的關(guān)鍵字是：學號例：學生成績表中每條記錄由學號、課程號、成績?nèi)齻€數(shù)據(jù)項組成。它的關(guān)鍵字是：學號、課程號關(guān)鍵字的概念物理結(jié)構(gòu)：又稱為數(shù)據(jù)的存貯結(jié)構(gòu)，是指數(shù)據(jù)元素在計算機存貯器中的表示及其配置。存儲方法有四種：順序存儲方法、鏈接存儲方法、索引存儲方法和散列存儲方法。邏輯結(jié)構(gòu)：是指數(shù)據(jù)之間的邏輯關(guān)系，它是數(shù)據(jù)在用戶或程序員面前呈現(xiàn)的方式，是用戶對數(shù)據(jù)的表示方式和存取方式。分兩大類：線性結(jié)構(gòu)和非線性結(jié)構(gòu)邏輯結(jié)構(gòu)與物理結(jié)構(gòu)的概念文件的組織方式順序文件索引文件直接存取文件文件：是在邏輯上具有完整意義的信息的集合。文件組織：是指數(shù)據(jù)記錄以某種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式在外存設備上的組織。文件組織方式：指文件內(nèi)部構(gòu)造數(shù)據(jù)的方式。主要有順序、索引、直接、多關(guān)鍵字文件組織方式，并提供有效的存取方法。(1)順序訪問設備，如磁帶等；直接訪問設備，如磁盤等。順序訪問設備因信息存入的物理位置以及當前讀寫磁頭位置的不同，其讀寫時間也可能不同。(2)直接訪問設備,就是訪問信息的時間與信息在外存上的存放位置關(guān)系不大。外存的類型：概念：將一個文件中邏輯上連續(xù)的信息存放到存儲介質(zhì)的依次相鄰的塊上便形成順序結(jié)構(gòu)。這類文件叫順序文件。其記錄存貯情況如下：R1R2R3R4R5R6……

順序文件的物理順序和邏輯順序是一致的。順序文件的優(yōu)點是連續(xù)存取速度快，因此主要用于只進行順序存取，批量修改，不適合于直接存取。（1）順序文件存貯在順序存取設備上的順序文件，只能按照順序掃描法進行查找，即依次逐個查找，要先檢索第I個記錄，必須先檢索I－1個記錄。存貯在直接存取設備上的順序文件可以按順序掃描法查找，也可按分塊查找或“折半”。對順序文件的操作（1）順序文件例：有一個已按鍵排序的文件，將它們分成50個記錄一塊，在存貯到外存設備上時，造一張表，表中第一列是每塊最后一個記錄的鍵值，第二列是該塊起始地址，即該塊第一個記錄在外設上的地址。鍵值地址253325351420587511864600…….

查找時，先將該表調(diào)入內(nèi)存，根據(jù)該表可以確定被查找記錄的存貯地址。例如：查找鍵值400的記錄，查該表可知，它可能存貯在第三個塊上，而第三塊的地址為511，據(jù)這個地址，再從外存上調(diào)入第三塊，在內(nèi)存中進行查找(此時可以使用各種方法如二分法)即可將記錄找到。

順序文件，只適用于批處理的情況下使用，對于單個記錄進行處理時不方便，特別是當記錄有增刪時就更不方便，所以在單個記錄要求實時處理的情況下，為了對某個記錄及時處理，就要用到索引文件了。帶有索引表的文件稱為索引文件，它由索引表和數(shù)據(jù)區(qū)這兩部分組成。索引表是一張指示邏輯記錄和物理記錄之間對應關(guān)系的表。（2）索引文件索引文件的結(jié)構(gòu)索引表建在索引區(qū)，表結(jié)構(gòu)由每個記錄的關(guān)鍵字和相應的物理存貯地址組成，我們將這兩項合稱為索引項。數(shù)據(jù)文件建立在數(shù)據(jù)區(qū)。索引非順序文件：索引表的索引項按順序排列，而數(shù)據(jù)文件本身記錄不按順序排列，則稱為索引非順序文件。索引順序文件：索引表的索引項按順序排列，而數(shù)據(jù)文件本身記錄也按順序排列，則稱為索引順序文件。（2）索引文件增添記錄在原數(shù)據(jù)文件末尾加上新增加記錄，同時對索引表插入一個新的索引項(維持有序)無需改變原數(shù)據(jù)記錄的存貯狀態(tài)。索引文件的基本操作（2）索引文件刪除記錄邏輯刪除：待刪記錄前打標記后，整理索引表。物理刪除：對數(shù)據(jù)文件重組，形成新的索引表。（2）索引文件查找將外存上的索引表調(diào)入內(nèi)存，查得待查記錄的地址，然后再將含有該記錄的塊送入內(nèi)存。或者是查不到。①分塊，將索引表分成若干個塊，每次讀一個塊,依次讀取、查找。缺點：多次內(nèi)外存交換，速度慢。②建立索引表的索引表，對索引表再建索引叫二級索引，必要時還可建三級索引，基本思想一樣。索引文件總結(jié)：①索引文件只能在直接存取設備上組織。②具有地址唯一性，不產(chǎn)生重號。③單個記錄存取速度比較快。④索引表本身占據(jù)一定的索引空間。⑤各級索引均為線性表結(jié)構(gòu)，每次修改都要重建索引。（2）索引文件概念直接存取文件是不需要索引而根據(jù)某個算法直接定位文件記錄的組織形式，只能在直接存取(隨機)設備實現(xiàn)。（3）直接存取文件有三種方法來實現(xiàn)：直接地址法：記錄地址→關(guān)鍵字相對鍵法：DRK=F(K)K為關(guān)鍵字哈希法：采用Hashing函數(shù)。(雜湊法)

一般情況下，直接存取文件就是指用哈希法組織的文件。A直接地址法：程序員可以把存放某一記錄的地址作為該記錄的鑒別鍵的值，這樣要檢索某一記錄時，只要給出了該記錄的鍵值，也就給出了該記錄的存放地址。（3）直接存取文件B相對鍵法：采用相對鍵法進行存取時，可以調(diào)用一算法過程對記錄的鍵號進行計算，求出相應的記錄地址。例：學生證號K是000~999的連續(xù)號，現(xiàn)要為每個學生存儲一個記錄長度為100字節(jié)的記錄，若現(xiàn)在學生文件存儲的起點地址為4000，則每個學生記錄的存儲地址為：。以此為鍵號，即可實現(xiàn)記錄的直接存取。DRK=K×100+4000（3）直接存取文件C哈希法：就是指采用一種Hashing函數(shù)的算法把記錄的鍵值轉(zhuǎn)換為相應的地址，達到壓縮存貯空間的目的。算法：Hashing函數(shù)的算法很多，這里介紹質(zhì)數(shù)除余法。設：所需存貯單元數(shù)為M，確定一個接近M的質(zhì)數(shù)P(P<=M)，再令需轉(zhuǎn)換的鍵號為K。則轉(zhuǎn)換后記錄地址為：H(K)=K－INT(K/P)×P例：鍵號為10000到5000的記錄，記錄總數(shù)為5000個，則P取4999，其地址為：H(10000)=10000－INT(10000/4999)×4999=2H(5000)=5000－INT(5000/4999)×4999=1全部記錄分布在0≤H(K)≤M－1（3）直接存取文件例：鍵號為10000到5000的記錄，記錄總數(shù)為5000個，則P取4999，其地址為：H(10000)=10000－INT(10000/4999)×4999=2H(5000)=5000－INT(5000/4999)×4999=1全部記錄分布在0≤H(K)≤M－1問題：若此記錄鍵號為5001，請根據(jù)質(zhì)數(shù)除余法，計算其地址，會出現(xiàn)什么狀況？為什么？（3）直接存取文件采用哈希法組織文件時，總是希望能通過某一Hashing函數(shù)的計算將記錄均勻地分散到存貯單元中去，但實際上無論采用哪種Hashing函數(shù)，都不可避免地產(chǎn)生碰撞現(xiàn)象，即兩個不同鍵號經(jīng)Hashing函數(shù)計算而得到的地址結(jié)果一樣，即產(chǎn)生沖突。解決碰撞的方法一般有兩種：①開放地址法②溢流表法思路：用Hashing函數(shù)算法計算出來的地址，如已被占滿，再依次下推，達到最后一個單元后，再轉(zhuǎn)回第一個單元，直到這個記錄存貯完畢。（3）直接存取文件直接存取文件的特點：直接存取文件比索引文件更簡單，它的特點是：文件記錄隨機存入，存取速度快，不用索引，節(jié)約空間，但記錄未排序，不能按關(guān)鍵字值順序讀取，也不易找到一個理想的算法(Hashing函數(shù))，使碰撞次數(shù)減少。（3）直接存取文件數(shù)據(jù)庫技術(shù)的重要地位數(shù)據(jù)庫技術(shù)的基本概念數(shù)據(jù)庫的設計過程數(shù)據(jù)庫技術(shù)數(shù)據(jù)庫技術(shù)的基本概念數(shù)據(jù)(Data)數(shù)據(jù)庫(DataBase)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(DBS)描述事物的物理符號。長期儲存在計算機內(nèi)的、有組織的、可共享的數(shù)據(jù)集合。指在計算機系統(tǒng)中引入數(shù)據(jù)庫后的系統(tǒng)，一般由數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、應用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理員和用戶構(gòu)成。位于用戶與操作系統(tǒng)之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件?，F(xiàn)實世界信息世界數(shù)據(jù)世界概念模型數(shù)據(jù)模型需求分析數(shù)據(jù)庫設計思路-----------(信息的轉(zhuǎn)換)概念模型也稱E－R模型。概念模型是現(xiàn)實世界到機器世界的一個中間層次。概念模型用于信息世界的建模。應該具有較強的語義表達能力。應該簡單、清晰、易于用戶理解。一般用E-R圖(EntityRelationshipDiagram)來描述。數(shù)據(jù)庫設計之概念模型<實體名＞＜聯(lián)系名＞<屬性名>E-R圖的幾個概念與圖形表示：實體：客觀存在并可相互區(qū)別的事物。屬性：指事物的特征。聯(lián)系：指事物之間的關(guān)系。數(shù)據(jù)庫設計之概念模型

實體聯(lián)系的三種基本類型

1：11：mm：n車間領導車間主任車間所屬工人工人加工產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫技術(shù)111mmn

E-R圖繪制步驟：A．用長方形表示實體集合，找出系統(tǒng)中涉及到的所有實體集合，在框內(nèi)寫上實體名稱。B．用菱形表示實體之間的聯(lián)系，在菱形框內(nèi)寫上聯(lián)系的名稱，用線連接菱形與有關(guān)的方框(實體)，并注明聯(lián)系的類型。C．用橢圓表示實體屬性，在橢圓內(nèi)標上屬性名,用線連接實體與屬性。注意：聯(lián)系也可能有屬性。例：在教學管理子系統(tǒng)中，有三個實體的信息已知，試分析實體間聯(lián)系，畫出E-R圖。數(shù)據(jù)庫技術(shù)學生(學號，姓名，性別，班級)課程(課程號，課程名，學時數(shù)，考核方式)教師(編號，姓名，性別，職稱)學習任課mmnn學生課程教師成績工作量問題：由此圖導出的關(guān)系數(shù)據(jù)模型包含幾個關(guān)系。返回數(shù)據(jù)庫設計之數(shù)據(jù)模型即E-R模型(概念模型)在計算機世界中的描述。目前幾乎所有的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)都支持的是

模型。數(shù)據(jù)模型分為幾種？層次模型、網(wǎng)狀模型、關(guān)系模型、面向?qū)ο竽Ｐ汀ｊP(guān)系數(shù)據(jù)模型的優(yōu)點是什么？關(guān)系是什么含義？二維表如何表示？表名（屬性）結(jié)構(gòu)簡潔、操作方便、易于理解、理論基礎深例：學號姓名年齡姓別籍貫89101李平18男北京89102劉明18男河南…………88109王林20女山東表名（屬性）學生信息表學生信息表（學號，姓名，年齡，姓名，籍貫）數(shù)據(jù)模型從E－R圖中導出關(guān)系數(shù)據(jù)模型E-R圖中每一個實體都相應地轉(zhuǎn)換為一個關(guān)系，該關(guān)系應包括對應實體的全部屬性，并應根據(jù)該關(guān)系表達的語義確定出關(guān)鍵字。對