數(shù)據(jù)分析與可視化實(shí)踐第三版全套教學(xué)課件

數(shù)據(jù)分析與可視化實(shí)踐（第三版）全套可編輯PPT課件第1章數(shù)據(jù)思維

學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解數(shù)據(jù)、信息、知識(shí)、智慧之間的區(qū)別及聯(lián)系2.了解數(shù)據(jù)思維的本質(zhì)3.了解大數(shù)據(jù)思維的本質(zhì)4.了解大數(shù)據(jù)技術(shù)

1．1數(shù)據(jù)思維概述1．1．1認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)1．?dāng)?shù)據(jù)數(shù)據(jù)是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界客觀事物的特征的抽象化的、符號(hào)化的表示，是用于表示客觀事物的未經(jīng)加工的原始素材。數(shù)據(jù)（連續(xù)）：模擬的聲音、圖像數(shù)據(jù)（離散）：符號(hào)、文字，聲音、圖像數(shù)據(jù)（固定）：圓周率??數(shù)據(jù)（變化）：每天水電消耗數(shù)據(jù)（隨機(jī)）：拋硬幣的結(jié)果1．1．1認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)2．信息信息是人們對(duì)現(xiàn)實(shí)世界客觀事物等認(rèn)識(shí)的描述，它比數(shù)據(jù)更加抽象。信息是一種已經(jīng)被加工為特定形式的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)是信息的表示，信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵。例1-1：

數(shù)據(jù)：3信息：最高氣溫是3℃，天氣寒冷，注意保暖1．1．1認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)3．知識(shí)知識(shí)是信息經(jīng)過(guò)加工提煉后形成的相應(yīng)的抽象產(chǎn)物，它表述的是事物運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)和狀態(tài)變化的規(guī)律?？梢哉f(shuō)，知識(shí)是一類高級(jí)的、抽象的而且具有普遍適應(yīng)性的信息。知識(shí)具有系統(tǒng)性、規(guī)律性和可預(yù)測(cè)性。

例1-2：上海、冬季、雨三個(gè)常規(guī)數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)這三個(gè)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性分析以及與往年上海這個(gè)季節(jié)的雨量進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)2018年冬季上海雨水偏多。1．1．1認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)4．智慧智慧是知識(shí)層次中的最高一級(jí)。也是人類區(qū)別于其他生物的重要特征。智慧是人類基于已有的知識(shí)，針對(duì)現(xiàn)實(shí)世界客觀事物運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的問(wèn)題根據(jù)獲得的信息進(jìn)行分析，對(duì)比，演繹找出解決方案的能力。

例1-3：身高1.75米。

數(shù)據(jù)：1.75米；信息：身高1.75米

知識(shí)：東北男性平均身高是1.75米智慧：來(lái)自東北的男性身高大約是1.75米1．1．1認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)5．?dāng)?shù)據(jù)、信息、知識(shí)和智慧的相互關(guān)系1．1．2數(shù)據(jù)思維的本質(zhì)1．什么是數(shù)據(jù)思維數(shù)據(jù)思維是關(guān)于數(shù)據(jù)認(rèn)知的一套思維模型。例1-4：在這個(gè)例子中列舉了兩家公司的市場(chǎng)份額及2017年?duì)I業(yè)收入數(shù)據(jù)，但對(duì)于數(shù)據(jù)并沒(méi)有給出最終的行業(yè)銷量排名結(jié)論。包括和競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手相比。只有數(shù)據(jù)沒(méi)有結(jié)論，這不是數(shù)據(jù)思維。公司領(lǐng)域市場(chǎng)份額營(yíng)業(yè)收入A空調(diào)27%1482.86億元B冰箱35%1593億元1．1．2數(shù)據(jù)思維的本質(zhì)1．什么是數(shù)據(jù)思維例1-5：

這就是數(shù)據(jù)思維的成果，它告訴A公司和B公司優(yōu)化銷售策略不能僅限于幾種家電，需要對(duì)多種家電銷售予以重視。公司領(lǐng)域市場(chǎng)份額營(yíng)業(yè)收入A空調(diào)27%1482.86億元B冰箱35%1593億元C12種第一名2400億元1．1．2數(shù)據(jù)思維的本質(zhì)2．?dāng)?shù)據(jù)思維的價(jià)值

在大學(xué)里，考試基本上一個(gè)學(xué)期只有一到二次?？荚囎鳛閷?duì)學(xué)生學(xué)業(yè)發(fā)展的一種評(píng)估手段，是靜態(tài)和滯后的，并不能實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)行為的異常。網(wǎng)絡(luò)游戲不學(xué)習(xí)成績(jī)差1．1．2數(shù)據(jù)思維的本質(zhì)2．?dāng)?shù)據(jù)思維的價(jià)值通過(guò)收集學(xué)生在學(xué)校日常被動(dòng)積累的數(shù)據(jù)，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，早期發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)業(yè)發(fā)展中的異常情況，并進(jìn)行預(yù)警和干預(yù)。建設(shè)數(shù)據(jù)的一體化平臺(tái)：選課記錄教材閱讀成績(jī)有關(guān)數(shù)據(jù)水房打水洗澡規(guī)律其他數(shù)據(jù)1．1．2數(shù)據(jù)思維的本質(zhì)2．?dāng)?shù)據(jù)思維的價(jià)值數(shù)據(jù)思維是一種必備的素養(yǎng)。如何提高數(shù)據(jù)思維：首先，扎實(shí)掌握數(shù)據(jù)領(lǐng)域涉及到的基本知識(shí)，它是思維能力的基礎(chǔ)。其次，日常生活和工作中，要時(shí)常關(guān)注所看到的數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)保持足夠的敏感性。最后，多思考數(shù)據(jù)背后的隱藏的東西，把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成知識(shí)，讓數(shù)據(jù)產(chǎn)生真正的價(jià)值。1．1．2數(shù)據(jù)思維的本質(zhì)3．?dāng)?shù)據(jù)分析思維模式數(shù)據(jù)分析是從數(shù)據(jù)中提取有價(jià)值信息的過(guò)程，從而達(dá)到分析現(xiàn)狀、分析原因和預(yù)測(cè)未來(lái)的目的。數(shù)據(jù)分析過(guò)程中需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行各種處理和歸類，所以需要掌握正確的數(shù)據(jù)分類方法和數(shù)據(jù)處理模式。主要的數(shù)據(jù)分類方法和數(shù)據(jù)處理模式包括分類、回歸、聚類、相似匹配、頻繁項(xiàng)集、統(tǒng)計(jì)描述、鏈接預(yù)測(cè)、數(shù)據(jù)壓縮和因果分析。1．1．2數(shù)據(jù)思維的本質(zhì)4．?dāng)?shù)據(jù)分析的一般步驟數(shù)據(jù)分析通?？煞譃椋好鞔_分析目的：明確數(shù)據(jù)分析目的，即梳理分析思路、搭建數(shù)據(jù)分析框架。數(shù)據(jù)收集：數(shù)據(jù)收集是按照確定的數(shù)據(jù)分析框架，收集相關(guān)數(shù)據(jù)，它為數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)分析提供素材和依據(jù)。數(shù)據(jù)處理：數(shù)據(jù)處理是指對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工整理，形成適合數(shù)據(jù)分析的樣式，保證數(shù)據(jù)的一致性和有效性。1．1．2數(shù)據(jù)思維的本質(zhì)4．?dāng)?shù)據(jù)分析的一般步驟數(shù)據(jù)分析通?？煞譃椋簲?shù)據(jù)分析：數(shù)據(jù)分析是指用適當(dāng)?shù)姆治龇椒肮ぞ?，?duì)收集、處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，提取有價(jià)值的信息，形成有效結(jié)論的過(guò)程。數(shù)據(jù)展示：通過(guò)數(shù)據(jù)分析，隱藏在數(shù)據(jù)內(nèi)部的關(guān)系和規(guī)律就會(huì)逐漸浮現(xiàn)出來(lái)，運(yùn)用數(shù)據(jù)可視化技術(shù)可以展現(xiàn)出這些關(guān)系和規(guī)律，讓人一目了然。撰寫報(bào)告：數(shù)據(jù)分析報(bào)告其實(shí)是對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)分析過(guò)程的一個(gè)總結(jié)與呈現(xiàn)。1．1．3習(xí)題與實(shí)踐1.簡(jiǎn)答題（1）統(tǒng)計(jì)自己本季度的收入與支出情況，從而分析出本季度資金流向，是否能做出進(jìn)一步優(yōu)化的方案。（2）試分析數(shù)據(jù)、信息、知識(shí)與智慧的關(guān)系。（3）24點(diǎn)游戲是4個(gè)數(shù)字使用四則運(yùn)算的方法得到24，如6,7,8,9可以是8*(6/(9-7)=24。請(qǐng)問(wèn)數(shù)字3，5，6，8可以有至少幾種四則運(yùn)算方法的結(jié)果是24？（4）A公司目前有11個(gè)業(yè)務(wù)人員，5月前三名業(yè)務(wù)人員對(duì)A公司生意貢獻(xiàn)度分別為：15%，13%，10%，后三名業(yè)務(wù)人員對(duì)A公司的生意貢獻(xiàn)度分別為：6%，3%，2%。這個(gè)數(shù)據(jù)是否正確。（5）2016年年末，全國(guó)村鎮(zhèn)人均住宅建筑面積33.75平方米，2016年年末，全國(guó)村鎮(zhèn)實(shí)有房屋建筑面積383.0億平方米。這個(gè)數(shù)據(jù)是否正確。2.實(shí)踐題請(qǐng)選擇一個(gè)與本專業(yè)相關(guān)的數(shù)據(jù)分析需求，梳理分析思路、搭建數(shù)據(jù)分析框架，收集數(shù)據(jù)，完成核心數(shù)據(jù)的提煉。

第1章數(shù)據(jù)思維

學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解數(shù)據(jù)、信息、知識(shí)、智慧之間的區(qū)別及聯(lián)系2.了解數(shù)據(jù)思維的本質(zhì)3.了解大數(shù)據(jù)思維的本質(zhì)4.了解大數(shù)據(jù)技術(shù)

1．2大數(shù)據(jù)思維與技術(shù)1．2．1認(rèn)識(shí)大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)量增加數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜數(shù)據(jù)來(lái)源不斷豐富，形成了多源異構(gòu)的數(shù)據(jù)形態(tài),其中非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)包括全文文本、圖像、聲音、影視、超媒體等信息所占比例逐年增大。大數(shù)據(jù)是指無(wú)法在一定時(shí)間內(nèi)用常規(guī)軟件工具對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行提取、管理和加工處理的數(shù)據(jù)集合。大數(shù)據(jù)技術(shù)，是指從各種各樣類型的數(shù)據(jù)中，快速獲得有價(jià)值信息的能力。TBPBEBZB1．2．1認(rèn)識(shí)大數(shù)據(jù)2．大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)體量Volume多樣性Variety價(jià)值密度Value速度Velocity非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的超大規(guī)模和增長(zhǎng)總數(shù)據(jù)量的80~90%比結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)增長(zhǎng)快10倍到50倍是傳統(tǒng)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的10倍到50倍大數(shù)據(jù)的異構(gòu)和多樣性很多不同形式（文本、圖像、視頻、機(jī)器數(shù)據(jù)）無(wú)模式或者模式不明顯不連貫的語(yǔ)法或句義大量的不相關(guān)信息對(duì)未來(lái)趨勢(shì)與模式的可預(yù)測(cè)分析深度復(fù)雜分析（機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能Vs傳統(tǒng)商務(wù)智能(咨詢、報(bào)告等）實(shí)時(shí)分析而非批量式分析數(shù)據(jù)輸入、處理與丟棄立竿見(jiàn)影而非事后見(jiàn)效1．2．1認(rèn)識(shí)大數(shù)據(jù)3．大數(shù)據(jù)時(shí)代的商業(yè)變革商業(yè)模式是指一個(gè)完整的產(chǎn)品、服務(wù)和信息流體系，包括每一個(gè)參與者和其在其中起到的作用，以及每一個(gè)參與者的潛在利益和相應(yīng)的收益來(lái)源和方式。

傳統(tǒng)的商業(yè)智能已經(jīng)應(yīng)用了數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、線上分析處理、數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)展現(xiàn)技術(shù)，對(duì)企業(yè)自身的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、清理、索引和分析，并能夠提供包括客戶價(jià)值評(píng)價(jià)、客戶滿意度評(píng)價(jià)、服務(wù)質(zhì)量評(píng)價(jià)、營(yíng)銷效果評(píng)價(jià)、市場(chǎng)需求評(píng)估等各種基于簡(jiǎn)單統(tǒng)計(jì)和關(guān)聯(lián)挖掘的報(bào)表以實(shí)現(xiàn)商業(yè)價(jià)值。1．2．1認(rèn)識(shí)大數(shù)據(jù)3．大數(shù)據(jù)時(shí)代的商業(yè)變革數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)線上分析處理數(shù)據(jù)挖掘數(shù)據(jù)展現(xiàn)技術(shù)企業(yè)自身的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)清理索引分析客戶價(jià)值評(píng)價(jià)客戶滿意度評(píng)價(jià)服務(wù)質(zhì)量評(píng)價(jià)營(yíng)銷效果評(píng)價(jià)市場(chǎng)需求評(píng)估基于簡(jiǎn)單統(tǒng)計(jì)和關(guān)聯(lián)挖掘的報(bào)表傳統(tǒng)的商業(yè)智能1．2．1認(rèn)識(shí)大數(shù)據(jù)3．大數(shù)據(jù)時(shí)代的商業(yè)變革大數(shù)據(jù)的商業(yè)智能應(yīng)用體系1．2．1認(rèn)識(shí)大數(shù)據(jù)大數(shù)據(jù)的三個(gè)時(shí)代大數(shù)據(jù)1.0時(shí)代追求從數(shù)據(jù)到分析，從分析到更多更好的數(shù)據(jù)，再到更深入分析這樣的正向循環(huán)。大數(shù)據(jù)2.0時(shí)代強(qiáng)調(diào)的是數(shù)據(jù)的外部性。它是指企業(yè)用自身業(yè)務(wù)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)不只是對(duì)企業(yè)內(nèi)部有價(jià)值，還可以去解決主營(yíng)業(yè)務(wù)以外的其他問(wèn)題，獲得重大的價(jià)值；或者引入非企業(yè)自身業(yè)務(wù)的外部數(shù)據(jù)，來(lái)解決企業(yè)自己遇到的問(wèn)題。大數(shù)據(jù)3.0時(shí)代將帶領(lǐng)人們進(jìn)入真正的大數(shù)據(jù)時(shí)代。個(gè)人、團(tuán)隊(duì)和企業(yè)可以通過(guò)數(shù)據(jù)API接口或付費(fèi)使用數(shù)據(jù)產(chǎn)品，數(shù)據(jù)中心、運(yùn)營(yíng)商，大家共同分享數(shù)據(jù)產(chǎn)品的利益。1．2．1認(rèn)識(shí)大數(shù)據(jù)4．大數(shù)據(jù)時(shí)代的科學(xué)變革大數(shù)據(jù)的價(jià)值網(wǎng)頁(yè)數(shù)據(jù)檢索世界上最新最全的信息方位數(shù)據(jù)借助GPS快速到達(dá)目的地生物特征數(shù)據(jù)進(jìn)行身份識(shí)別認(rèn)證情緒數(shù)據(jù)根據(jù)快樂(lè)與否判斷股市的漲跌1．2．1認(rèn)識(shí)大數(shù)據(jù)4．大數(shù)據(jù)時(shí)代的科學(xué)變革大數(shù)據(jù)帶來(lái)了很多新的重要的科學(xué)問(wèn)題，如預(yù)測(cè)任務(wù)、描述任務(wù)，其中最重要的是預(yù)測(cè)。預(yù)測(cè)問(wèn)題主要可以分為兩類，一是趨勢(shì)預(yù)測(cè)，二是缺失信息預(yù)測(cè)。趨勢(shì)預(yù)測(cè)是指通過(guò)事物的一些基本屬性信息和早期的態(tài)勢(shì)分析，預(yù)測(cè)事物發(fā)展的潛在趨勢(shì)和最終影響力假設(shè)觀察到的信息只是全部真實(shí)信息的一部分，缺失信息預(yù)測(cè)就是探討如何利用當(dāng)前信息去預(yù)測(cè)未觀察到的信息數(shù)據(jù)科學(xué)是利用計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從數(shù)據(jù)中提取信息，進(jìn)而形成“知識(shí)”數(shù)據(jù)科學(xué)1．2．1認(rèn)識(shí)大數(shù)據(jù)5．大數(shù)據(jù)的戰(zhàn)略地位大數(shù)據(jù)被認(rèn)為是繼信息化和互聯(lián)網(wǎng)后整個(gè)信息革命的又一次高峰。云計(jì)算和大數(shù)據(jù)共同引領(lǐng)以數(shù)據(jù)為材料，計(jì)算為能源的又一次生產(chǎn)力的大解放，甚至可以與以蒸汽機(jī)作為動(dòng)力機(jī)的第一次工業(yè)革命和以電力的廣泛應(yīng)用為主要標(biāo)志的第二次工業(yè)革命相媲美。數(shù)據(jù)儲(chǔ)備和數(shù)據(jù)分析能力將成為未來(lái)新型國(guó)家最重要的核心戰(zhàn)略能力；對(duì)數(shù)據(jù)的擁有、占有、運(yùn)用和控制將成為綜合國(guó)力的重要組成部分，大數(shù)據(jù)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)，事關(guān)國(guó)家、企業(yè)的安全和未來(lái)，將成為國(guó)家間和企業(yè)間新的爭(zhēng)奪焦點(diǎn)。大數(shù)據(jù)的作用1．2．1認(rèn)識(shí)大數(shù)據(jù)5．大數(shù)據(jù)的戰(zhàn)略地位大數(shù)據(jù)的國(guó)家戰(zhàn)略2012年3月29日，美國(guó)政府宣布“大數(shù)據(jù)研究和發(fā)展計(jì)劃”2012年5月，我國(guó)召開(kāi)第一個(gè)以大數(shù)據(jù)為主題的重大科學(xué)工作會(huì)議。2012年12月13日，“中關(guān)村大數(shù)據(jù)日”活動(dòng)會(huì)2013年3月5日～7日，舉辦主題為“大數(shù)據(jù)技術(shù)與應(yīng)用中的挑戰(zhàn)性科學(xué)問(wèn)題”的論壇2013年5月16日，國(guó)家發(fā)改委高技術(shù)服務(wù)業(yè)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)“基礎(chǔ)研究大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)應(yīng)用示范”項(xiàng)目啟動(dòng)2013年是大數(shù)據(jù)應(yīng)用之年2014年3月，大數(shù)據(jù)首次寫入中國(guó)中央政府工作報(bào)告2015年10月，黨的十八屆五中全會(huì)正式提出“實(shí)施國(guó)家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略，推進(jìn)數(shù)據(jù)資源開(kāi)放共享”2018年5月，中國(guó)國(guó)際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)1．2．2大數(shù)據(jù)思維的特點(diǎn)更好由因果思維到關(guān)聯(lián)思維更多由樣本思維到全量思維更雜由精準(zhǔn)思維到模糊思維更智由自然思維到智能思維1．2．3大數(shù)據(jù)技術(shù)技術(shù)描述具體技術(shù)例舉數(shù)據(jù)收集數(shù)據(jù)收集是從不同的數(shù)據(jù)源實(shí)時(shí)的或及時(shí)的收集不同類型的數(shù)據(jù)設(shè)備數(shù)據(jù)收集Splunk、Sqoop、Flume、Logstash、KettleWeb數(shù)據(jù)爬取Heritrix、Nutch數(shù)據(jù)預(yù)處理對(duì)數(shù)據(jù)的組織、表達(dá)形式、位置等進(jìn)行前置處理數(shù)據(jù)清理、數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)歸約與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分布式存儲(chǔ)與訪問(wèn)是大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的關(guān)鍵技術(shù)，它具有經(jīng)濟(jì)、高效、容錯(cuò)好等特點(diǎn)分布式文件系統(tǒng)HDFS、GFS、KFS文檔存儲(chǔ)MongoDB、CouchDB、Terrastore、RavenDB列式存儲(chǔ)SybaseIQ、Infobright鍵值存儲(chǔ)Redis、ApacheCassandra圖形數(shù)據(jù)庫(kù)GooglePregel、Neo4j關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)分布式集群、列式存儲(chǔ)內(nèi)存存儲(chǔ)OracleTimesTen1．2．3大數(shù)據(jù)技術(shù)技術(shù)描述具體技術(shù)例舉數(shù)據(jù)處理分布式數(shù)據(jù)處理技術(shù)一方面與分布式存儲(chǔ)形式直接相關(guān)，另一方面也與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的溫度類型（冷數(shù)據(jù)、熱數(shù)據(jù)）相關(guān)MapReduce分布式計(jì)算框架MapReduce分布式內(nèi)存計(jì)算系統(tǒng)Spark分布式流計(jì)算系統(tǒng)IBMStreamBase數(shù)據(jù)分析大數(shù)據(jù)分析技術(shù)包括對(duì)已有數(shù)據(jù)信息的分布式統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)，以及對(duì)未知數(shù)據(jù)信息的分布式挖掘和深度學(xué)習(xí)技術(shù)聚類高維聚類分析、分類屬性數(shù)據(jù)聚類分類決策樹(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、SVM關(guān)聯(lián)分析Apriori、FP-growth深度學(xué)習(xí)CNNs、DBNs1．2．3大數(shù)據(jù)技術(shù)技術(shù)描述具體技術(shù)描述數(shù)據(jù)可視化數(shù)據(jù)可視化運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和圖像處理技術(shù)，將數(shù)據(jù)換為圖形或圖像在屏幕上顯示出來(lái)，并進(jìn)行交互處理。數(shù)據(jù)信息的符號(hào)表達(dá)技術(shù)各數(shù)據(jù)類型具體的符號(hào)表達(dá)技術(shù)形式包括各類報(bào)表、儀表盤、坐標(biāo)曲線、地圖、譜圖、圖像幀等數(shù)據(jù)渲染技術(shù)各類符號(hào)到屏幕圖形陣列的2D平面渲染技術(shù)、3D立體渲染技術(shù)等。渲染關(guān)鍵技術(shù)還和具體媒介相關(guān)數(shù)據(jù)交互技術(shù)除了各類PC設(shè)備和移動(dòng)終端上的鼠標(biāo)、鍵盤與屏幕的交互技術(shù)形式，可能還包括語(yǔ)音、指紋等交互技術(shù)。數(shù)據(jù)表達(dá)模型技術(shù)數(shù)據(jù)可視化表達(dá)模型描述了數(shù)據(jù)展示給用戶所需要的語(yǔ)言文字和圖形圖像等符號(hào)信息，以及符號(hào)表達(dá)的邏輯信息和數(shù)據(jù)交互方式信息等1．2．4習(xí)題與實(shí)踐1.簡(jiǎn)答題（1）大數(shù)據(jù)現(xiàn)象是怎樣形成的？（2）大數(shù)據(jù)給人類帶來(lái)哪些變革？（3）列舉大數(shù)據(jù)的作用。（4）簡(jiǎn)述大數(shù)據(jù)的戰(zhàn)略意義。2.實(shí)踐題請(qǐng)選擇一個(gè)與本專業(yè)相關(guān)的大數(shù)據(jù)資源，運(yùn)用全量思維、模糊思維、關(guān)聯(lián)思維和智能思維獲取該大數(shù)據(jù)資源價(jià)值。

第1章數(shù)據(jù)思維

學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解數(shù)據(jù)、信息、知識(shí)、智慧之間的區(qū)別及聯(lián)系2.了解數(shù)據(jù)思維的本質(zhì)3.了解大數(shù)據(jù)思維的本質(zhì)4.了解大數(shù)據(jù)技術(shù)

1．3大數(shù)據(jù)發(fā)展1．3．1大數(shù)據(jù)應(yīng)用零售行業(yè)的業(yè)務(wù)特征是：需要及時(shí)響應(yīng)客戶需求，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)營(yíng)銷；需要增強(qiáng)產(chǎn)品流轉(zhuǎn)率，實(shí)現(xiàn)快速營(yíng)銷。零售行業(yè)互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的業(yè)務(wù)特征是：數(shù)據(jù)爆炸增長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)類型復(fù)雜；用戶行為豐富，Web社群關(guān)系復(fù)雜?；ヂ?lián)網(wǎng)行業(yè)金融行業(yè)的業(yè)務(wù)特征是：設(shè)備先進(jìn)，功能齊全；自動(dòng)化程度高，安全保密性強(qiáng)。金融行業(yè)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，利用大數(shù)據(jù)可預(yù)測(cè)流行病、治療疾病、降低醫(yī)療成本和讓患者享受到更加便利的服務(wù)，利用大數(shù)據(jù)也可提高醫(yī)療機(jī)構(gòu)利潤(rùn)和減少開(kāi)銷。醫(yī)療行業(yè)一是面向?qū)W生管理的教育大數(shù)據(jù)應(yīng)用；二是面向校園服務(wù)的教育大數(shù)據(jù)應(yīng)用；三是面向教學(xué)科研的教育大數(shù)據(jù)應(yīng)用教育行業(yè)電信行業(yè)的業(yè)務(wù)特征是：數(shù)據(jù)量激增，保存時(shí)間長(zhǎng)；受眾群體大，市場(chǎng)飽和度高。電信行業(yè)交通行業(yè)的業(yè)務(wù)特征是：系統(tǒng)性，數(shù)據(jù)量大；復(fù)雜性，涉及多方面數(shù)據(jù)；動(dòng)態(tài)性，信息實(shí)時(shí)處理要求高。交通行業(yè)國(guó)內(nèi)不少保險(xiǎn)公司開(kāi)始嘗試通過(guò)大數(shù)據(jù)來(lái)驅(qū)動(dòng)業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)，包括精準(zhǔn)營(yíng)銷、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、風(fēng)險(xiǎn)控制等。保險(xiǎn)行業(yè)1．3．2大數(shù)據(jù)前景大數(shù)據(jù)前景數(shù)據(jù)資源化大數(shù)據(jù)與云計(jì)算等深度融合基于海量數(shù)據(jù)（知識(shí)）的智能大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的突破數(shù)據(jù)科學(xué)興起數(shù)據(jù)共享聯(lián)盟大數(shù)據(jù)新職業(yè)更大的數(shù)據(jù)1．3．3大數(shù)據(jù)面臨的挑戰(zhàn)大數(shù)據(jù)面臨的挑戰(zhàn)對(duì)數(shù)據(jù)資源及其價(jià)值的認(rèn)識(shí)不足技術(shù)創(chuàng)新與支撐能力不夠數(shù)據(jù)資源建設(shè)和應(yīng)用水平不高信息安全和數(shù)據(jù)管理體系尚未建立人才隊(duì)伍建設(shè)還需加強(qiáng)1．1．3習(xí)題與實(shí)踐1.簡(jiǎn)答題（1）列舉2個(gè)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用場(chǎng)景。（2）列舉大數(shù)據(jù)與云計(jì)算深度融合產(chǎn)生的商業(yè)價(jià)值。（3）大數(shù)據(jù)面臨哪些挑戰(zhàn)？2.實(shí)踐題收集面向?qū)W生管理的教育大數(shù)據(jù)應(yīng)用數(shù)據(jù)，包括學(xué)生的生活、學(xué)業(yè)、思想等數(shù)據(jù)，請(qǐng)應(yīng)用大數(shù)據(jù)思維分析學(xué)生學(xué)業(yè)質(zhì)量與學(xué)生日常行為的關(guān)系。第2章數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)

學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握數(shù)據(jù)分析工具加載方法。掌握單變量數(shù)據(jù)表和雙變量數(shù)據(jù)表兩種模擬運(yùn)算表。掌握通過(guò)結(jié)果來(lái)確定相應(yīng)的輸入值的單變量求解運(yùn)算。學(xué)會(huì)運(yùn)用方案管理器對(duì)于含有多組不同的參數(shù)值給出多種不同解決方案，從中提供最佳解決方案。利用規(guī)劃求解解決產(chǎn)品比例、人員調(diào)度、優(yōu)化路線、調(diào)配材料等方面問(wèn)題。掌握利用分析工具庫(kù)中數(shù)據(jù)分析工具針對(duì)工程分析、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、經(jīng)濟(jì)計(jì)量等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)。2．1模擬分析2．1．1模擬運(yùn)算表

主要用于研究當(dāng)其中一個(gè)或兩個(gè)參數(shù)變化時(shí)，由此連帶的中間變量和最終結(jié)果變化情況。單變量數(shù)據(jù)表雙變量數(shù)據(jù)表例2-1：某人計(jì)劃在今后5年中每月存入1000元，存款年利率為1.55%，請(qǐng)使用單變量模擬運(yùn)算表方法計(jì)算1-5年各年末的存款額，其計(jì)算結(jié)果如圖所示。2．1模擬分析2．1．1模擬運(yùn)算表例2-1解題步驟：打開(kāi)素材文件，建立表格，在A4單元格中輸入“=FV(D2/12,E2*12,B2)”，其中FV是Excel自帶的投資函數(shù)，可以基于固定利率及等額分期付款方式，計(jì)算某項(xiàng)投資的未來(lái)收益。第1個(gè)參數(shù)“D2/12”表示每月的存款利率；第2個(gè)參數(shù)“E2*12”是存款的總期數(shù)，其中E2單元格內(nèi)容為空，其值暫時(shí)未定，相當(dāng)于變量，后面將使用模擬運(yùn)算法方法將B3:F3區(qū)域的年份數(shù)據(jù)替換；第3個(gè)參數(shù)“B2”為每月的存款金額，以負(fù)值表示。

提示：每月存入1000元，1年后的存款額為：

1000+1000*（1+1.55/100/12）+1000*（1+1.55/100/12）2+……+1000*（1+1.55/100/12）12-1=12085.622．1模擬分析2．1．1模擬運(yùn)算表例2-1解題步驟：選擇包括公式和用于替換輸入單元格的區(qū)域A3:F5，即模擬運(yùn)算表。單擊“數(shù)據(jù)”選項(xiàng)卡中“預(yù)測(cè)”組中“模擬分析”下拉列表中的“模擬運(yùn)算表”命令，彈出如圖所示的“模擬運(yùn)算表”對(duì)話框，將光標(biāo)放至“輸入引用行的單元格”文本框中，選擇E2單元格，此時(shí)在此文本框中顯示“$E$2”，如圖2-1-2所示。單擊“確定”按鈕，計(jì)算出1-5年年末的存款額。2．1模擬分析2．1．1模擬運(yùn)算表

例2-2：某人現(xiàn)需要商業(yè)貸款200萬(wàn)買房，已知貸款的基礎(chǔ)利率4.9%，請(qǐng)用模擬運(yùn)算表計(jì)算貸款利率分別為基礎(chǔ)利率0.85、0.9、0.95、1、1.1、1.2折，貸款年限分別為10、15、20、25、30年時(shí)每月的還款額，其結(jié)果如圖所示。2．1模擬分析2．1．1模擬運(yùn)算表

例2-2解題步驟：打開(kāi)素材文件，建立表格，在B4單元格中輸入“=PMT(F2/12,G2*12,B2)”，其中PMT是Excel自帶的投資函數(shù)，可以基于固定利率和等額分期付款方式，計(jì)算投資或貸款的每期付款額。第1個(gè)參數(shù)“F2/12”表示每月的貸款利率第2個(gè)參數(shù)“G2*12”是貸款的總期數(shù)第3個(gè)參數(shù)“B2”為每月的還款金額，以負(fù)值表示。設(shè)置F2為貸款利率輸入單元格，G2為年限變量輸入單元格，單元格內(nèi)容為空，其值暫時(shí)未定，相當(dāng)于變量，計(jì)算時(shí)將B5:B10列區(qū)域的數(shù)據(jù)替換利率變量，C4:G4行區(qū)域的數(shù)據(jù)替換年限變量。2．1模擬分析2．1．1模擬運(yùn)算表

例2-2解題步驟：選擇包括公式和用于替換的“輸入單元格”的區(qū)域B4:G10，即模擬運(yùn)算表。單擊“數(shù)據(jù)”選項(xiàng)卡中“預(yù)測(cè)”組中“模擬分析”下拉列表中的“模擬運(yùn)算表”命令，彈出如圖所示的“模擬運(yùn)算表”對(duì)話框，輸入定義的“輸入單元格”。單擊“確定”按鈕，計(jì)算出每月應(yīng)還的貸款額。2．1模擬分析2．1．2單變量求解單變量求解就是求解具有一個(gè)變量的方程，通過(guò)調(diào)整可變單元格中的數(shù)值，使其按照給定的公式滿足設(shè)定的目標(biāo)值。

例2-3：某人每月還款能力為20000元，現(xiàn)計(jì)劃向銀行申請(qǐng)按基準(zhǔn)利率4.9%貸款15年，請(qǐng)運(yùn)用單變量求解方法計(jì)算最多可貸款的金額，其結(jié)果如圖所示。2．1模擬分析2．1．2單變量求解例2-3解題步驟：打開(kāi)素材文件，在B3單元格中輸入“=PMT(B2/12,B4*12,B5)”，可貸款金額B5即為所求的解。單擊“數(shù)據(jù)”選項(xiàng)卡中“預(yù)測(cè)”組中“模擬分析”下拉列表中的“單變量求解”命令，彈出的“單變量求解”對(duì)話框，在“目標(biāo)值”單元格中輸入“20000”，單擊“確定”按鈕，即可計(jì)算出可貸款的額度。2．1模擬分析2．1．2單變量求解Excel單變量求解是通過(guò)迭代計(jì)算來(lái)實(shí)現(xiàn)的，即不斷修改可變單元格中的值，直到求得的解是目標(biāo)單元格中的目標(biāo)值。當(dāng)無(wú)法完全匹配時(shí)，可通過(guò)指定精度或者迭代次數(shù)求得近似解。默認(rèn)情況，Excel執(zhí)行100次迭代求解，當(dāng)與目標(biāo)值的相差在0.001時(shí)停止計(jì)算，也可通過(guò)“文件/選項(xiàng)/公式”中“計(jì)算選項(xiàng)”設(shè)置“最多迭代次數(shù)”和“最大誤差”。2．1模擬分析2．1．3方案管理器“方案管理器”用于一些復(fù)雜的、涉及的影響因素較多的決策問(wèn)題。

對(duì)于同一解題方案的模型，可以創(chuàng)建多組不同的參數(shù)值，得出多種不同解決方案，從中提供最佳解決方案。

例2-4：如圖所示為一個(gè)投資收益與風(fēng)險(xiǎn)統(tǒng)計(jì)表，其中利潤(rùn)為投資金額*投資利潤(rùn)率，并且對(duì)應(yīng)了不同的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，請(qǐng)?zhí)峁┤N風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)方案報(bào)告，供投資者參考。2．1模擬分析2．1．3方案管理器例2-4解題步驟：打開(kāi)素材文件，建立如圖2-1-3所示表格。單擊“數(shù)據(jù)”選項(xiàng)卡中“預(yù)測(cè)”組中“模擬分析”下拉列表中的“方案管理器”命令，彈出的“方案管理器”對(duì)話框，分別添加不同的方案，在可變單元格中指定變量選取的范圍如B2:B4，然后單擊“確定”按鈕。2．1模擬分析2．1．3方案管理器例2-4解題步驟：在彈出的“方案變量值”對(duì)話框中，填入相應(yīng)的變量參數(shù)。在本例中為了生成的方案摘要簡(jiǎn)潔，每次添加的方案都選取同樣的可變單元格范圍，但根據(jù)不同方案修改其中的參數(shù)，如1000000；15%；3，然后單擊“確定”按鈕，生成方案，如圖所示。2．1模擬分析2．1．3方案管理器例2-4解題步驟：再次打開(kāi)“方案管理器”對(duì)話框，單擊“摘要”按鈕，彈出的“方案摘要”對(duì)話框中有“方案摘要”和“方案透視表”兩個(gè)選項(xiàng)，選擇“方案摘要”，生成的方案摘要如圖所示。2．2規(guī)劃求解2．2．1數(shù)據(jù)分析工具加載加載方法是單擊“文件”選項(xiàng)卡中的“選項(xiàng)”命令，在彈出的“Excel選項(xiàng)”對(duì)話框中選擇“加載項(xiàng)”，在“管理”框中單擊“Excel加載項(xiàng)”右側(cè)的“轉(zhuǎn)到”按鈕，在彈出的“加載宏”對(duì)話框中勾選“分析工具庫(kù)”、“規(guī)劃求解加載項(xiàng)”，單擊“確定”按鈕后，在“數(shù)據(jù)”選項(xiàng)卡右側(cè)出現(xiàn)“分析”命令組，包含“數(shù)據(jù)分析”和“規(guī)劃求解”兩個(gè)工具。2．2規(guī)劃求解2．2．2規(guī)劃求解問(wèn)題Excel規(guī)劃求解問(wèn)題主要由可變單元格、目標(biāo)函數(shù)、約束條件3部分組成，其中可變單元格中存放的變量，通過(guò)規(guī)劃求解來(lái)滿足約束條件的限制，達(dá)到求解目標(biāo)函數(shù)的目的。2．2規(guī)劃求解2．2．2規(guī)劃求解問(wèn)題例2-5：某企業(yè)生產(chǎn)兩種飲料甲和乙，需要兩種配料A和B，每生產(chǎn)飲料甲一瓶需要配料A0.2千克、B0.3千克，每生產(chǎn)飲料乙一瓶需要配料A0.3千克、B0.5千克，企業(yè)現(xiàn)存儲(chǔ)的A和B配料均為150千克，且配料A的價(jià)格為2元/千克，B的價(jià)格為3元/千克，現(xiàn)市場(chǎng)需求飲料B是飲料A的兩倍，運(yùn)用規(guī)劃求解方法計(jì)算企業(yè)為實(shí)現(xiàn)最大利潤(rùn)應(yīng)安排飲料A和B的產(chǎn)量。2．2規(guī)劃求解2．2．2規(guī)劃求解問(wèn)題

例2-5解題步驟：①依題意設(shè)計(jì)一個(gè)表格，兩個(gè)變量單元格，有三個(gè)約束條件，一個(gè)最優(yōu)目標(biāo)。在約束條件單元格中分別輸入公式“=E3*B3+E4*C3”、“=F3*B3+F4*C3”、“=2*B3-C3”，在最優(yōu)目標(biāo)單元格中輸入公式“=G3*B3+G4*C3-B3*(E3*H3+F3*I3)-C3*(E4*H3+F4*I3)”。2．2規(guī)劃求解2．2．2規(guī)劃求解問(wèn)題

例2-5解題步驟：②單擊“數(shù)據(jù)”選項(xiàng)卡右側(cè)的“規(guī)劃求解”工具，在彈出的“規(guī)劃求解參數(shù)”對(duì)話框中，在“設(shè)置目標(biāo)”文本框中選擇“B7”單元格，“通過(guò)更改可變單元格”文本框中拖選“B3:C3”單元格區(qū)域。單擊“添加”按鈕，分別設(shè)置單元格B3、C3為“int”，單元格B4<=E5，B5<=F5，單元格B6<=0，添加完成后單擊“確定”按扭，返回“規(guī)劃求解參數(shù)”對(duì)話框中，“選擇求解方法”下拉列表中選擇“單純線性規(guī)劃”。2．2規(guī)劃求解2．2．2規(guī)劃求解問(wèn)題

例2-5解題步驟：③單擊“求解”按鈕，在彈出的“規(guī)劃求解結(jié)果”對(duì)話框中單擊“確定”按鈕，計(jì)算出最優(yōu)方案為應(yīng)生產(chǎn)飲料A115瓶，飲料B231瓶。④在彈出的“規(guī)劃求解結(jié)果”對(duì)話框中選擇“運(yùn)算結(jié)果報(bào)告”，再單擊“確定”按鈕，即可生成運(yùn)算結(jié)果報(bào)告。2．3數(shù)據(jù)分析工具庫(kù)2．3．1預(yù)測(cè)分析預(yù)測(cè)分析是通過(guò)對(duì)過(guò)去和現(xiàn)在的數(shù)據(jù)去分析未來(lái)的趨勢(shì)，其中較常用的方法之一就是移動(dòng)平均法?！耙苿?dòng)平均”分析工具可以基于過(guò)去幾個(gè)時(shí)期中變量的平均值，設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)期間的值，使用此工具多用來(lái)預(yù)測(cè)銷售量、庫(kù)存或其他趨勢(shì)變化。2．3數(shù)據(jù)分析工具庫(kù)2．3．1預(yù)測(cè)分析例2-6：2017年居民消費(fèi)價(jià)格月度漲跌幅度如表所示，利用移動(dòng)平均法預(yù)測(cè)漲跌幅度并以圖表形式輸出。2．3數(shù)據(jù)分析工具庫(kù)2．3．1預(yù)測(cè)分析例2-6解題步驟：①在工作表的一列上輸入各時(shí)間點(diǎn)上的觀察值，如圖中的A列所示月份。②選擇“數(shù)據(jù)”選項(xiàng)卡中“分析/數(shù)據(jù)分析”命令，在彈出的對(duì)話框中選擇“移動(dòng)平均”，單擊“確定”按扭。2．3數(shù)據(jù)分析工具庫(kù)2．3．1預(yù)測(cè)分析例2-6解題步驟：③在彈出的“移動(dòng)平均”對(duì)話框輸入?yún)^(qū)域中確定數(shù)據(jù)來(lái)源；移動(dòng)平均數(shù)值的間隔可以設(shè)定或者采用默認(rèn)；然后選定輸出區(qū)域；勾選圖表輸出和標(biāo)準(zhǔn)誤差，如圖所示，單擊“確定”按扭。2．3數(shù)據(jù)分析工具庫(kù)2．3．2相關(guān)性分析Excel的分析工具庫(kù)提供了“相關(guān)系數(shù)”和“協(xié)方差”兩個(gè)分析工具，運(yùn)用它們進(jìn)行相關(guān)分析非常簡(jiǎn)單。例2-7：2012~2017年居民消費(fèi)價(jià)格月度漲跌幅度如圖所示，利用相關(guān)系數(shù)工具計(jì)算漲跌幅度同比和環(huán)比之間的相關(guān)性。2．3數(shù)據(jù)分析工具庫(kù)2．3．2相關(guān)性分析例2-7解題步驟：①選擇“數(shù)據(jù)”選項(xiàng)卡中“分析/數(shù)據(jù)分析”命令，在彈出的對(duì)話框中選擇“相關(guān)系數(shù)”，單擊“確定”按扭。②在彈出的“相關(guān)系數(shù)”對(duì)話框中分組方式分別選擇逐行和逐列，設(shè)置輸入和輸出區(qū)域，單擊“確定”按扭。2．3數(shù)據(jù)分析工具庫(kù)2．3．3回歸分析回歸分析就是運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)的理論和方法研究?jī)蓚€(gè)或多個(gè)變量之間存在的關(guān)系，最終根據(jù)變量的觀測(cè)值建立表達(dá)變量之間關(guān)系的曲線方程，也就是所謂的曲線擬合問(wèn)題。其中所關(guān)注的變量稱因變量，而影響因變量變化的那些變量稱為自變量。根據(jù)自變量的個(gè)數(shù)，可以把回歸分析分為簡(jiǎn)單回歸（一元回歸）和多元回歸，兩者分析的原理相似。按變量之間關(guān)系的形式，回歸分析可分為線性回歸和非線性回歸。Excel中線性回歸分析是通過(guò)對(duì)一組觀察值使用“最小二乘法”進(jìn)行直線擬合，該回歸分析可同時(shí)解決一元回歸與多元回歸問(wèn)題。2．3數(shù)據(jù)分析工具庫(kù)2．3．3回歸分析例2-8：觀測(cè)自變量x和因變量y的變化數(shù)值，利用線性回歸工具擬合x和y的方程。2．3數(shù)據(jù)分析工具庫(kù)2．3．3回歸分析例2-8解題步驟：①選擇“數(shù)據(jù)”選項(xiàng)卡中“分析/數(shù)據(jù)分析”命令，在彈出的對(duì)話框中選擇“回歸”，單擊“確定”按扭。②在彈出的“回歸”對(duì)話框中設(shè)置x值和y值輸入?yún)^(qū)域，勾選“殘差”、“殘差圖”、“標(biāo)準(zhǔn)誤差”、“線性擬合圖”和“正態(tài)概率圖”，如圖所示，單擊“確定”按扭。2．3數(shù)據(jù)分析工具庫(kù)

小結(jié)第3章數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用基礎(chǔ)

學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)、數(shù)據(jù)模型的基本概念；2.掌握關(guān)系模型以及創(chuàng)建關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的方法；3.掌握用結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言SQL實(shí)現(xiàn)查詢需求的方法；4.了解數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的基本過(guò)程和方法。

3．1數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)基礎(chǔ)3．1．1數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)管理3．1．1數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)管理1．信息與數(shù)據(jù)2．?dāng)?shù)據(jù)處理有效地把數(shù)據(jù)組織到計(jì)算機(jī)中，由計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列儲(chǔ)存、加工、計(jì)算、分類、檢索、傳輸、輸出等操作的過(guò)程3．?dāng)?shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)收集、分類、組織、編碼、存儲(chǔ)、檢索和維護(hù)等操作，是數(shù)據(jù)處理的中心環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)管理的目的是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、降低數(shù)據(jù)冗余、提高數(shù)據(jù)的獨(dú)立性、完整性和安全性，使數(shù)據(jù)的處理和使用更加高效3．1．1數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)管理4．?dāng)?shù)據(jù)管理技術(shù)的歷史人工管理階段文件系統(tǒng)階段①數(shù)據(jù)共享性差、冗余度大②數(shù)據(jù)的不一致性③數(shù)據(jù)與程序獨(dú)立性仍不高用戶1用戶2學(xué)生選課程序?qū)W籍管理程序勤工儉學(xué)管理程序用戶3學(xué)生課程文件學(xué)生學(xué)籍文件學(xué)生助學(xué)文件數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段以下三件大事標(biāo)志著數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的誕生：

1968年IBM公司推出的層次模型的IMS數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。

1969年美國(guó)數(shù)據(jù)系統(tǒng)語(yǔ)言研究會(huì)下屬數(shù)據(jù)庫(kù)任務(wù)組公布了關(guān)于網(wǎng)狀模型的DBTG報(bào)告。

1970年IBM公司研究員E.F.Codd發(fā)表了題為“大型共享數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的關(guān)系模型”論文，提出了數(shù)據(jù)庫(kù)的關(guān)系模型，開(kāi)創(chuàng)了關(guān)系方法和關(guān)系數(shù)據(jù)研究，為關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。3．1．2數(shù)據(jù)庫(kù)與數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)1．?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)（Database，簡(jiǎn)稱DB），存放數(shù)據(jù)的倉(cāng)庫(kù)，這個(gè)倉(cāng)庫(kù)建立在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備之上，里面的數(shù)據(jù)按一定的格式進(jìn)行存儲(chǔ)具有永久存儲(chǔ)、有組織和可共享三個(gè)基本特點(diǎn)2.數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DatabaseManagementSystem，簡(jiǎn)稱DBMS）為管理數(shù)據(jù)庫(kù)而設(shè)計(jì)的軟件系統(tǒng)，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立、使用和維護(hù)主要功能：（1）數(shù)據(jù)庫(kù)定義（2）數(shù)據(jù)組織、存儲(chǔ)和管理（3）數(shù)據(jù)存?。?）數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)管理和運(yùn)行管理(數(shù)據(jù)的完整性、安全性控制、并發(fā)控制、數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)機(jī)制）（5）數(shù)據(jù)庫(kù)的建立與維護(hù)3.數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（DataBaseSystem，簡(jiǎn)稱DBS）數(shù)據(jù)庫(kù)硬件軟件操作系統(tǒng)DBMS以DBMS為核心的應(yīng)用開(kāi)發(fā)工具為特定應(yīng)用環(huán)境開(kāi)發(fā)的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)用戶DBA等

4.數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的特點(diǎn)（1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化（2）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享（3）數(shù)據(jù)冗余度小，易于擴(kuò)充（4）數(shù)據(jù)與程序獨(dú)立（5）統(tǒng)一的數(shù)據(jù)控制功能5.常用數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（1）Access（2）SQLServer（3）MySQL（4）PostgreSQL（5）Oracle（6）DB23．1．3數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型概述概念模型

層次模型網(wǎng)狀模型關(guān)系模型1.數(shù)據(jù)模型概述（1）

數(shù)據(jù)模型的定義

模型：現(xiàn)實(shí)世界特征的模擬和抽象數(shù)據(jù)模型：現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)特征的模擬和抽象（2）

現(xiàn)實(shí)世界、信息世界和數(shù)據(jù)世界現(xiàn)實(shí)世界指人們頭腦之外的客觀世界信息世界是現(xiàn)實(shí)世界在人們頭腦中的反映數(shù)據(jù)世界又稱為計(jì)算機(jī)世界，是將信息世界中的信息進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為便于在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)一、數(shù)據(jù)模型的概念（3）

數(shù)據(jù)模型的二個(gè)層次

概念模型數(shù)據(jù)模型2、概念模型(1)實(shí)體（Entity）客觀存在并可相互區(qū)別的事物稱為實(shí)體?？梢允蔷唧w的人、事、物或抽象的概念。(2)屬性（Attribute）實(shí)體所具有的某一特性稱為屬性。一個(gè)實(shí)體可以由若干個(gè)屬性來(lái)刻畫。

(3)碼（Key）也叫候選碼或鍵唯一標(biāo)識(shí)實(shí)體的屬性組稱為碼。

(4)域（Domain）屬性的取值范圍稱為該屬性的域。(5)實(shí)體集（EntitySet）同型實(shí)體的集合稱為實(shí)體集實(shí)體間的聯(lián)系（1）一對(duì)一聯(lián)系（1:1）如果對(duì)于實(shí)體集A中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集B中至多有一個(gè)實(shí)體與之聯(lián)系，反之亦然，則稱實(shí)體集A與實(shí)體集B具有一對(duì)一聯(lián)系（2）一對(duì)多聯(lián)系（1:n）（3）多對(duì)多聯(lián)系（m:n）

系與系主任專業(yè)與學(xué)生學(xué)生與課程概念模型的表示方法-E-R圖

實(shí)體－聯(lián)系方法(Entity-RelationshipApproach，E-R方法)

：1976年由P.P.S.ChenE-R圖的基本圖素矩形框：實(shí)體 –

菱形框：聯(lián)系橢圓形框：屬性

–

直線：連接

畫E-R圖的步驟①確定實(shí)體 ②確定各實(shí)體的屬性③確定實(shí)體間聯(lián)系 ④確定各聯(lián)系的屬性

E-R圖聯(lián)系(續(xù))聯(lián)系本身：用菱形表示，菱形框內(nèi)寫明聯(lián)系名，并用無(wú)向邊分別與有關(guān)實(shí)體連接起來(lái)，同時(shí)在無(wú)向邊旁標(biāo)上聯(lián)系的類型（1:1、1:n或m:n）聯(lián)系的屬性：聯(lián)系本身也是一種實(shí)體，也可以有屬性。如果一個(gè)聯(lián)系具有屬性，則這些屬性也要用無(wú)向邊與該聯(lián)系連接起來(lái)

聯(lián)系的表示方法實(shí)體1聯(lián)系名實(shí)體2111:1聯(lián)系實(shí)體1聯(lián)系名實(shí)體2mnm:n聯(lián)系實(shí)體1聯(lián)系名實(shí)體21n1:n聯(lián)系概念模型實(shí)例教師工號(hào)姓名系名稱職稱性別教室安排1n課程班級(jí)教師教授選課mn時(shí)間mn時(shí)間數(shù)據(jù)模型概述

常見(jiàn)的三種數(shù)據(jù)模型層次模型網(wǎng)狀模型關(guān)系模型層次模型與網(wǎng)狀模型統(tǒng)稱為非關(guān)系模型流行于20世紀(jì)70~80年代3、層次模型概念層次模型結(jié)構(gòu)是有向樹(shù)結(jié)構(gòu)、樹(shù)中結(jié)點(diǎn)表示實(shí)體父子結(jié)點(diǎn)之間的聯(lián)系都為一對(duì)多的聯(lián)系3、層次模型優(yōu)點(diǎn)聯(lián)系通過(guò)指針來(lái)實(shí)現(xiàn)，因而查詢效率較高簡(jiǎn)單、直觀、容易理解缺點(diǎn)表示多對(duì)多的聯(lián)系不方便查找必須通過(guò)雙親結(jié)點(diǎn)，使操作趨于過(guò)程化4、網(wǎng)狀模型概念層次模型結(jié)構(gòu)是有向圖結(jié)構(gòu)、圖中結(jié)點(diǎn)表示實(shí)體DBTG提出的有向結(jié)點(diǎn)之間的聯(lián)系都為一對(duì)多的聯(lián)系多對(duì)多聯(lián)系必須轉(zhuǎn)換成兩個(gè)一對(duì)多的聯(lián)系來(lái)表示4、網(wǎng)狀模型優(yōu)點(diǎn)聯(lián)系通過(guò)指針來(lái)實(shí)現(xiàn)多對(duì)多的聯(lián)系較容易實(shí)現(xiàn)查詢效率較高缺點(diǎn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、編程也復(fù)雜5、關(guān)系模型概念數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一張二維表，實(shí)體間的聯(lián)系都用二維表表示二維表在關(guān)系模型中稱為關(guān)系對(duì)關(guān)系的描述稱為關(guān)系模式，表示為：關(guān)系名（屬性1，屬性2，…

，屬性n）舉例：班級(jí)（班號(hào)，班級(jí)名稱，系名稱，入學(xué)時(shí)間，班級(jí)人數(shù)，班主任工號(hào)）教師（工號(hào)，姓名，性別，系名稱，職稱）

關(guān)系模型優(yōu)點(diǎn)有嚴(yán)格的理論基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、清晰、用戶易理解存取路徑對(duì)用戶透明，程序與數(shù)據(jù)的獨(dú)立性高缺點(diǎn)查詢效率不如非關(guān)系模型3.1.4數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的發(fā)展數(shù)據(jù)模型表達(dá)更復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)更強(qiáng)的語(yǔ)義表達(dá)能力數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與多學(xué)科技術(shù)相互滲透、相互結(jié)合面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)專家數(shù)據(jù)庫(kù)多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)巨型與超巨型數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)大數(shù)據(jù)技術(shù)3．1．5習(xí)題與實(shí)踐1.簡(jiǎn)答題（1）數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段的數(shù)據(jù)管理技術(shù)相對(duì)于文件系統(tǒng)階段有哪些改進(jìn)？（2）在數(shù)據(jù)庫(kù)概念模型中實(shí)體的聯(lián)系有哪幾種？（3）什么是數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中數(shù)據(jù)與程序的相互獨(dú)立性？（4）數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)用于研究和解決哪些問(wèn)題？（5）數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展方向有哪些？2.實(shí)踐題（1）調(diào)研數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和自己所學(xué)專業(yè)發(fā)展的聯(lián)系、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)對(duì)自己所學(xué)專業(yè)的影響和輔助作用，寫一篇800字以上的綜述。（2）參考例3-1，設(shè)計(jì)一個(gè)小型校園紀(jì)念品店的E-R模型。

3．2數(shù)據(jù)表關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)是基于關(guān)系數(shù)據(jù)模型而創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫(kù)。關(guān)系模型中的實(shí)體和實(shí)體間的聯(lián)系都用關(guān)系（二維表）表示。關(guān)系模型包括關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、關(guān)系操作集合和關(guān)系完整性約束三個(gè)部分。3．2．1關(guān)系模型定義1、關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系模型的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是關(guān)系（relation），一個(gè)關(guān)系形式上就是一張行列結(jié)構(gòu)的二維表屬性的取值范圍稱為域（domain)元組的總數(shù)稱為關(guān)系的基數(shù)實(shí)體一個(gè)具體的關(guān)系可以簡(jiǎn)單地以關(guān)系名及其屬性列表來(lái)表示

下表中的教師實(shí)體的關(guān)系數(shù)據(jù)模式可以表示為：教師（工號(hào)，姓名，性別，系別，職稱）

關(guān)系數(shù)據(jù)模型和數(shù)學(xué)中的關(guān)系概念區(qū)別：（1）元組個(gè)數(shù)為無(wú)限的關(guān)系沒(méi)有現(xiàn)實(shí)意義，所以關(guān)系數(shù)據(jù)模型中的關(guān)系應(yīng)該是有限集合。（2）數(shù)學(xué)中元組的值是有序的，而關(guān)系模型不強(qiáng)調(diào)這種有序性，并通過(guò)對(duì)關(guān)系的各列添加屬性名來(lái)取消這種有序性。2.關(guān)系的性質(zhì)

根據(jù)關(guān)系的定義，關(guān)系應(yīng)具有如下性質(zhì)：（1）列應(yīng)為同質(zhì)。即每一列中的屬性值的數(shù)據(jù)類型必須相同，來(lái)自同一個(gè)值域。（2）不同的列可以來(lái)自同一個(gè)值域，但屬性有各自不同的屬性名。（3）列的次序無(wú)關(guān)實(shí)際意義，可以任意交換。（4）不可以有完全相同的元組，即集合中不應(yīng)有重復(fù)的元組。（5）行的次序無(wú)關(guān)實(shí)際意義，可以任意交換。（6）屬性值必須為原子分量，不可再分。3.主鍵和外鍵（1）候選鍵（candidatekey）如果關(guān)系中的某個(gè)屬性或?qū)傩缘慕M合的值可以唯一地標(biāo)識(shí)一個(gè)元組，而它的任何真子集均無(wú)此特性，則稱這個(gè)屬性或?qū)傩缘慕M合為該關(guān)系的候選鍵。極端情況下，候選鍵包含全部屬性，則稱為全鍵。（2）主鍵（primarykey）一個(gè)關(guān)系至少應(yīng)具有一個(gè)候選鍵，也可能有多個(gè)候選鍵，選擇候選鍵中的一個(gè)為主鍵。包含在主鍵中的屬性稱為主屬性，不包含在主鍵中的屬性稱為非主屬性。（3）外鍵（foreignkey）如果關(guān)系R1中一個(gè)屬性或?qū)傩缘慕M合Xn與關(guān)系R2中的主鍵的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)，則稱Xn為關(guān)系R1關(guān)于R2（R2可以為R1自身）的外鍵。【例3-2】：對(duì)于如下的“教學(xué)記錄”數(shù)據(jù)庫(kù)（有下劃線的屬性為主屬性），假定同一個(gè)教師可以講授多門課程，同一個(gè)教師可以給不同班級(jí)講授同名課程（例如李老師可以開(kāi)設(shè)《C語(yǔ)言》和《操作系統(tǒng)》課程，而《C語(yǔ)言》針對(duì)計(jì)算機(jī)系和電子系分別開(kāi)設(shè)）：teacher（工號(hào)，姓名，出生年月，單位，性別，職稱）class（班級(jí)編號(hào)，班級(jí)名稱，人數(shù)）course（課程編號(hào)，課程名稱，學(xué)分，先修課程編號(hào)）timetable（課程編號(hào)，工號(hào)，班級(jí)編號(hào)）4.關(guān)系的完整性約束（1）實(shí)體完整性（entityintegrity）：在一個(gè)關(guān)系中，主鍵的所有主屬性都不得為空值（2）參照完整性（referentialintegrity）：關(guān)系中元組的外鍵取值只能等于所參照的關(guān)系的某一元組的主鍵值，或者為空值。（3）用戶自定義完整性：根據(jù)實(shí)際情況對(duì)關(guān)系設(shè)定約束條件3.2.2關(guān)系運(yùn)算

1．傳統(tǒng)的集合運(yùn)算

并關(guān)系R1和關(guān)系R2的“并”是將兩個(gè)關(guān)系中的所有元組合并，刪去重復(fù)元組，組成一個(gè)新的關(guān)系，記做R1∪R2。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，通過(guò)并運(yùn)算可以實(shí)現(xiàn)元組的插入（insert）。差關(guān)系R1和關(guān)系R2的“差”是從R1中刪去與R2相同的元組，組成一個(gè)新的關(guān)系，記做R1－R2。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，通過(guò)差運(yùn)算可以實(shí)現(xiàn)元組的刪除（delete）。交關(guān)系R1和關(guān)系R2的“交”是從R1和R2中取相同的元組，組成一個(gè)新的關(guān)系，記做R1∩R2。

廣義笛卡爾積設(shè)關(guān)系R1和關(guān)系R2分別為n目和m目的關(guān)系，關(guān)系R1有x個(gè)元組，關(guān)系R2有y個(gè)元組，關(guān)系R1和關(guān)系R2的廣義笛卡爾積是一個(gè)(n+m)列、x×y個(gè)元組的關(guān)系，記做R1×R2。通過(guò)先差運(yùn)算再并運(yùn)算可以實(shí)現(xiàn)元組的更新（update），通過(guò)廣義笛卡爾積可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)實(shí)體集的連接。例3-3:兩個(gè)參加關(guān)系運(yùn)算的關(guān)系R1和R2如圖3-2-2所示，它們對(duì)應(yīng)的屬性值取自同一個(gè)域。求R1和R2的并、交和差和廣義笛卡爾積。2.專門的關(guān)系運(yùn)算（1）選擇從一個(gè)關(guān)系中找出滿足指定條件的元組的操作（2）投影從一個(gè)關(guān)系中選出指定若干屬性的操作稱為投影（3）連接

把兩個(gè)關(guān)系中的元組按照一定條件橫向聯(lián)合，形成一個(gè)新的關(guān)系“紐帶”是兩個(gè)關(guān)系的公共字段或語(yǔ)義相同的字段。連接例3.2.3Access簡(jiǎn)介Access發(fā)展簡(jiǎn)史Access1.0版于1992年11月由微軟公司發(fā)行，最初是作為一個(gè)獨(dú)立的軟件產(chǎn)品發(fā)布的，從1995年和MicrosoftOffice95一起捆綁發(fā)行后，到目前為止，一直以O(shè)ffice系列軟件包的一部分存在。Access經(jīng)歷了多次更新?lián)Q代，從1.0版到2.0、Access95、97、2000、2002、2003、2007一直到Access2010，2012年又推出了Access2013，不斷升級(jí)，功能不斷加強(qiáng)。1、Access特點(diǎn)（1）界面友好，上手快（2）存儲(chǔ)方式單一（3）提供完整的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（4）支持ODBC（OpenDatabaseConnectivity）2、Access的安裝與啟動(dòng)（1）Access的安裝與啟動(dòng)（2）Access數(shù)據(jù)庫(kù)的創(chuàng)建【例3-4】在D盤上創(chuàng)建一個(gè)名為“考試管理系統(tǒng)”的空數(shù)據(jù)庫(kù)。3.Access主界面和對(duì)象簡(jiǎn)介

控制菜單按鈕快速訪問(wèn)工具欄標(biāo)題欄功能區(qū)最小化按鈕導(dǎo)航窗格狀態(tài)欄編輯區(qū)圖3-2-2Access主界面

3.Access主界面和對(duì)象簡(jiǎn)介導(dǎo)航窗格數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象簡(jiǎn)介選項(xiàng)卡式文檔使用幫助3.2.4表的創(chuàng)建表的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）字段名稱（2）字段類型（3）字段說(shuō)明2.字段的常規(guī)屬性設(shè)置（1）字段大小

可以使用字段大小屬性設(shè)置數(shù)據(jù)類型為“文本”、“數(shù)字”或“自動(dòng)編號(hào)”的字段中存儲(chǔ)的最大數(shù)據(jù)。（2）格式Access數(shù)據(jù)的格式分為存儲(chǔ)格式、輸入格式和顯示格式三種，常規(guī)屬性中的“格式”指數(shù)據(jù)的顯示格式，決定在表的數(shù)據(jù)表視圖中數(shù)據(jù)以何種格式顯示。Access中各種類型數(shù)據(jù)的顯示格式如圖3-2-5所示：（3）輸入掩碼輸入掩碼（InputMask）用于限定數(shù)據(jù)的輸入格式，一般用于文本型和日期/時(shí)間類型數(shù)據(jù)的輸入格式限制，也可用于限定數(shù)字型和貨幣型字段的格式。當(dāng)輸入格式相對(duì)固定的數(shù)據(jù)時(shí)，例如電話號(hào)碼、身份證號(hào)碼、密碼等，可以通過(guò)強(qiáng)制實(shí)現(xiàn)輸入格式，達(dá)到方便輸入的目的。2.字段的常規(guī)屬性設(shè)置（4）默認(rèn)值（5）有效性規(guī)則和有效性文本（6）索引（7）必需2.字段的常規(guī)屬性設(shè)置3.創(chuàng)建表的方法

（1）用設(shè)計(jì)視圖創(chuàng)建表（2）用數(shù)據(jù)表視圖創(chuàng)建表（3）用SharePoint創(chuàng)建表（4）用導(dǎo)入外部數(shù)據(jù)創(chuàng)建表（5）利用SQL語(yǔ)句創(chuàng)建表4、創(chuàng)建關(guān)系

1.創(chuàng)建關(guān)系2.設(shè)置參照完整性（1）實(shí)施參照完整性（2）級(jí)聯(lián)更新相關(guān)字段（3）級(jí)聯(lián)刪除相關(guān)記錄3.2.5記錄的輸入和編輯

1.記錄的輸入(1)視圖間切換（2）輸入記錄2.特殊數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)的輸入（1）OLE對(duì)象（2）附件類型（3）備注型3.記錄的編輯（1）定位記錄（2）添加記錄（3）刪除記錄（4）修改記錄3.2.6表結(jié)構(gòu)的修改1.添加字段（1）在設(shè)計(jì)視圖進(jìn)行（2）在數(shù)據(jù)表視圖進(jìn)行2.刪除字段（1）在設(shè)計(jì)視圖進(jìn)行（2）在數(shù)據(jù)表視圖進(jìn)行3.移動(dòng)字段4.修改字段5.修改主鍵3.2.7規(guī)范化設(shè)計(jì)方法問(wèn)題的提出：在進(jìn)行實(shí)用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，面臨的一個(gè)首要的問(wèn)題是，在建立一個(gè)比較復(fù)雜的數(shù)據(jù)模型時(shí)，表的數(shù)量是多好，還是少好？還是不多不少好？①直觀上看，（a）的數(shù)據(jù)數(shù)量明顯大于（b），說(shuō)明可能存在數(shù)據(jù)冗余？②如果修改了某門課程的名字，例如將“C語(yǔ)言”改成“C++”，，會(huì)發(fā)生什么情況？③如果新增了一門課程“大學(xué)語(yǔ)文”？④如果“張敏”改選“高等數(shù)學(xué)”？規(guī)范化設(shè)計(jì)方法所謂數(shù)據(jù)庫(kù)的規(guī)范化設(shè)計(jì)，就是在進(jìn)行關(guān)系模式設(shè)計(jì)時(shí)，通過(guò)投影或分解操作剔除屬性間的不良依賴，將低一級(jí)的范式（NormalForm）向若干高一級(jí)范式轉(zhuǎn)化的過(guò)程。常見(jiàn)的方法通過(guò)E-R圖進(jìn)行概要設(shè)計(jì)基于關(guān)系規(guī)范化理論進(jìn)行設(shè)計(jì)于1971年由關(guān)系數(shù)據(jù)模型的創(chuàng)始人E.F.Codd首先提出E.F.Codd提出了第一范式（1NF）、第二范式（2NF）和第三范式（3NF）1974年Codd和Boyce共同提出了BCNF規(guī)范化程度更高的還有4NF、5NF第一范式（1NF）（1）“不可以有完全相同的元組，即集合中不應(yīng)有重復(fù)的元組”。這一點(diǎn)可以通過(guò)主鍵的主屬性非空及主鍵的唯一性保證；（2）“屬性值必須為原子分量，不可再分”。第二范式（2NF）

如果一個(gè)關(guān)系屬于1NF，且所有非主屬性完全依賴于主關(guān)鍵字，則稱該關(guān)系屬于2NF。

不符合2NF要求的關(guān)系符合2NF的關(guān)系第三范式（3NF）如果一個(gè)關(guān)系屬于2NF，且每個(gè)非主屬性不傳遞依賴于主鍵，即非主屬性之間無(wú)依賴關(guān)系，則稱該關(guān)系屬于3NF。不符合3NF的關(guān)系

規(guī)范化的優(yōu)點(diǎn)避免數(shù)據(jù)的插入、刪除和更新異常，確保數(shù)據(jù)的一致性避免數(shù)據(jù)的冗余，使數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、明晰當(dāng)關(guān)系模式完全屬于3NF，用戶對(duì)記錄值進(jìn)行更新時(shí)就無(wú)須在超過(guò)兩個(gè)以上的地方更改同一數(shù)值規(guī)范化的缺點(diǎn)關(guān)系模式中表的數(shù)目一般會(huì)有所增多DBMS進(jìn)行連接查詢時(shí)系統(tǒng)的復(fù)雜度和運(yùn)行時(shí)間都有所增加3．2．8習(xí)題與實(shí)踐1.簡(jiǎn)答題1）比較作為關(guān)系的“表”和Excel中的普通表格有什么差異？和Excel中的“列表”呢？（2）根據(jù)常用掩碼定義字符，如果要添加一個(gè)“手機(jī)”字段，并設(shè)置輸入掩碼格式使輸入時(shí)的顯示格式為，應(yīng)該輸入怎樣的掩碼字符？（3）以平面結(jié)構(gòu)組織數(shù)據(jù)的Excel和以關(guān)系結(jié)構(gòu)組織數(shù)據(jù)的Access，分別適用于什么樣的應(yīng)用需求？（4）如果需要添加一個(gè)取值范圍在一個(gè)區(qū)間之外的有效性規(guī)則，例如限制輸入“成績(jī)”的范圍是小于60或大于90，應(yīng)該怎么填寫有效性規(guī)則？（5）實(shí)施參照完整性意味著在向?qū)χ鞅砗蛷谋碇休斎霐?shù)據(jù)時(shí)，輸入順序上有什么隱含的要求？2.實(shí)踐題（1）參考例題，創(chuàng)建“考試管理系統(tǒng)”空數(shù)據(jù)庫(kù)，熟悉Access窗口主界面。（2）參考例題，創(chuàng)建STU、CLASS和SGRADE表。（3）參考例題，為“考試管理系統(tǒng)”數(shù)據(jù)庫(kù)中的三個(gè)表STU、CLASS、SGRADE建立關(guān)系。（4）設(shè)置Access選項(xiàng)嘗試用“選項(xiàng)卡式”和“重疊窗口”方式顯示文檔的不同效果，改變文檔顯示方式的Access選項(xiàng)后要關(guān)閉當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)并重新打開(kāi)后才能看到效果。3．2．8習(xí)題與實(shí)踐3.3數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)3.3.1數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)過(guò)程1.需求分析2.概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）概念模型的要求（2）概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法3.邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施6.數(shù)據(jù)運(yùn)行和維護(hù)3.3.2E-R模型向關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換1.獨(dú)立實(shí)體型到關(guān)系模式的轉(zhuǎn)化獨(dú)立實(shí)體型轉(zhuǎn)化為一個(gè)關(guān)系（表），只要將實(shí)體名稱作為表的名稱，實(shí)體的碼作為表的主鍵，其他屬性轉(zhuǎn)化為表的屬性，同時(shí)根據(jù)實(shí)體屬性的值域確定表的自定義完整性約束即可。學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，性別，系別，生日）2.1:1聯(lián)系到關(guān)系模式的轉(zhuǎn)化1:1聯(lián)系轉(zhuǎn)化為關(guān)系模式時(shí)，在兩個(gè)實(shí)體型轉(zhuǎn)化成的關(guān)系模式中的任何一個(gè)中增加另一個(gè)的主屬性和聯(lián)系的屬性即可。院長(zhǎng)（工號(hào)，姓名，性別，學(xué)院名稱，任職時(shí)間，聯(lián)系方式）學(xué)院（學(xué)院名稱，辦公電話，教學(xué)樓，辦公樓）3.1：n聯(lián)系到關(guān)系模式的轉(zhuǎn)化1:n聯(lián)系轉(zhuǎn)化為關(guān)系模式時(shí)，需要在聯(lián)系中的從方，也即n方，的關(guān)系模式中增加聯(lián)系中的主方，也即1方，的關(guān)鍵字段，作為兩者的公共字段，在n方中是外鍵。院系（系別，辦公電話，所在教學(xué)樓，辦公地點(diǎn)）學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，性別，系別，生日，在校時(shí)間）4.m:n聯(lián)系到關(guān)系模式的轉(zhuǎn)化m:n聯(lián)系轉(zhuǎn)化為關(guān)系模式時(shí)，除了要對(duì)兩個(gè)實(shí)體分別進(jìn)行轉(zhuǎn)化外，還要為兩個(gè)實(shí)體之間的聯(lián)系也建立一個(gè)關(guān)系模式，其屬性包括兩個(gè)實(shí)體的主鍵加上聯(lián)系的屬性，兩個(gè)實(shí)體的主鍵組合作為此聯(lián)系的主鍵。課程（課程編號(hào)，課程名稱，先修課程編號(hào)，學(xué)分，學(xué)時(shí)）學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，性別，系別，生日）成績(jī)（學(xué)號(hào)，課程編號(hào)，成績(jī)）5.多元聯(lián)系到關(guān)系模式的轉(zhuǎn)化6.自聯(lián)系到關(guān)系模式的轉(zhuǎn)化*

如果自聯(lián)系是1:n的情況，只要在關(guān)系模式中標(biāo)明聯(lián)系中的地位即可：學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，性別，系別，生日，班長(zhǎng)學(xué)號(hào)）擴(kuò)展如果自聯(lián)系是m:n的情況，例如在一個(gè)班級(jí)中可以有多名班干部，這意味著一個(gè)同學(xué)可以有多個(gè)班干部，而一個(gè)同學(xué)又可以是其他同學(xué)的班干部，這種情況下的自聯(lián)系該如何表示呢？3．3．3習(xí)題與實(shí)踐1.簡(jiǎn)答題2.實(shí)踐題3．4數(shù)據(jù)查詢3．4．1SQL語(yǔ)言概述1.SQL語(yǔ)言的產(chǎn)生及發(fā)展由Boyce等人在1974年提出結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言（structuredquerylanguage,SQL）經(jīng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（InternationalOrganizationforStandardization,ISO）指定為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)2.SQL語(yǔ)言的組成及特點(diǎn)（1）SQL語(yǔ)言的組成數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言（datadefinitionlanguage,DDL），用于定義數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯結(jié)構(gòu)，包括基本表、索引和視圖數(shù)據(jù)操縱語(yǔ)言（datamanipulationlanguage,DML），用于數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)更新（插入、刪除和修改）數(shù)據(jù)控制語(yǔ)言（datacontrollanguage,DCL），用于對(duì)基本表和視圖的授權(quán)、事務(wù)控制語(yǔ)句等（2）SQL語(yǔ)言的特點(diǎn)集數(shù)據(jù)的定義、操縱和控制功能于一體；面向集合的操作方式；高度非過(guò)程化，路徑選擇及處理過(guò)程由系統(tǒng)自動(dòng)完成；既可獨(dú)立使用，又可嵌入到高級(jí)語(yǔ)言中使用；只含九條核心語(yǔ)句，結(jié)構(gòu)化很強(qiáng)；類似自然語(yǔ)言，易學(xué)易用。2.SQL語(yǔ)言的組成及特點(diǎn)3.SQL對(duì)關(guān)系模型的支持SQL視圖1視圖2基表1基表2基表3基表4存儲(chǔ)文件1存儲(chǔ)文件2外模式內(nèi)模式模式注意：不同的RDBMS對(duì)于SQL的支持在具體方式上有所不同3．4．2SQL數(shù)據(jù)定義SQL的數(shù)據(jù)定義功能主要包括定義基表和定義索引。1.定義基表定義基表就是定義一個(gè)表（關(guān)系）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和完整性約束，包括指定表的名稱、表的屬性名稱、屬性的數(shù)據(jù)類型以及完整性約束條件。定義基表使用SQL中的CREATETABLE語(yǔ)句，其一般形式如下：CREATETABLE<表名>(

<列名1><數(shù)據(jù)類型>[<列級(jí)完整性約束條件>][,<列名2><數(shù)據(jù)類型>[<列級(jí)完整性約束條件>]]……[,<列名n><數(shù)據(jù)類型>[<列級(jí)完整性約束條件>]][,<表級(jí)完整性約束條件>]）；常用SQL數(shù)據(jù)類型完整性約束條件例3-13：創(chuàng)建“學(xué)生管理”數(shù)據(jù)庫(kù)，包含STU、CLASS和SGRADE表，其中：STU表由學(xué)號(hào)、姓名、性別、系別、生日5個(gè)屬性組成，主鍵為學(xué)號(hào)，姓名不能為空；CLASS表由課程編號(hào)、課程名稱、先修課程編號(hào)、學(xué)時(shí)、學(xué)分5個(gè)屬性組成，主鍵為課程編號(hào)，課程名稱唯一；SGRADE表由學(xué)號(hào)、課程編號(hào)和成績(jī)3個(gè)屬性組成，主鍵為（學(xué)號(hào)，課程編號(hào)）。①創(chuàng)建STU表的SQL語(yǔ)句

CREATETABLESTU(

學(xué)號(hào)TEXT(7)PRIMARYKEY,

姓名TEXT(16)NOTNULL,

性別TEXT(2),

系別TEXT(10),

生日DATE);②創(chuàng)建CLASS表的SQL語(yǔ)句CREATETABLECLASS(

課程編號(hào)TEXT(3)PRIMARYKEY,

課程名稱TEXT(20)UNIQUE,

先修課程編號(hào)TEXT(3),

學(xué)時(shí)SMALLINT,

學(xué)分SMALLINT);③創(chuàng)建SGRADE表的SQL語(yǔ)句CREATETABLESGRADE(

學(xué)號(hào)TEXT(7)REFERENCESSTU(學(xué)號(hào)),

課程編號(hào)TEXT(3)REFERENCESCLASS(課程編號(hào)),

成績(jī)SMALLINT,PRIMARYKEY(學(xué)號(hào),課程編號(hào)));添加自定義完整性約束條件的方法2.修改基表修改基表使用SQL中的ALTERTABLE語(yǔ)句。例3-14：對(duì)例3-13所創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫(kù)做如下修改：（1）向STU表中添加聯(lián)系電話字段；ALTERTABLESTUADD聯(lián)系電話INT;（2）將聯(lián)系電話字段的數(shù)據(jù)類型修改為字符串類型；ALTERTABLESTUALTER聯(lián)系電話CHAR(11);（3）刪除剛才添加的聯(lián)系電話字段；ALTERTABLESTUDROP聯(lián)系電話;注意：在對(duì)基表結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改時(shí)需要先將基表關(guān)閉

3.刪除基表

使用SQL中的DROPTABLE語(yǔ)句可以刪除不需要的基表如果所要?jiǎng)h除的基表中含有被其他基表引用的字段，需要先將其他基表中的REFERENCES約束刪除，才能進(jìn)行基表的刪除DROPTABLE語(yǔ)句的一般形式為：

DROPTABLE<表名>;

例3-15：刪除SGRADE表。

DROPTABLESGRADE;4.定義索引為了加快查詢速度和有序輸出，可以在一個(gè)基表上建立一個(gè)或多個(gè)索引（index）索引屬于物理存儲(chǔ)路徑的概念，RDBMS在存取數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)自動(dòng)選擇合適的索引作為存取路徑。定義索引使用SQL中的CREATEINDEX語(yǔ)句，其一般形式如下：

CREATE[UNIQUE]INDEX<索引名>ON<基表名>(<列名1>[<次序>][,<列名2>[<次序>]]…);說(shuō)明：（1）UNIQUE表示每一個(gè)索引值只對(duì)應(yīng)唯一的數(shù)據(jù)記錄；（2）<次序>用于指定索引的排列次序?yàn)樯蜻€是降序，其中ASC為升序，DESC為降序，缺省值為ASC；（3）索引可以建立在表的一列或多列之上，各個(gè)列之間用逗號(hào)分隔開(kāi)；（4）不必對(duì)主鍵建立索引。例3-16：在例3-13所創(chuàng)建的表上創(chuàng)建索引，使STU表中的記錄按生日從小到大排序，使SGRADE表中的成績(jī)按從大到小排序。CREATEINDEXS_生日ONSTU(生日);CREATEUNIQUEINDEXS_成績(jī)ONSGRADE(成績(jī)DESC);5.刪除索引刪除索引使用SQL中的DROPINDEX語(yǔ)句，其一般形式如下：

DROPINDEX<索引名>;例3-17：刪除STU表上的索引S_生日。

DROPINDEXS_生日;3．4．3SQL數(shù)據(jù)查詢數(shù)據(jù)查詢是指從數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索滿足需要的數(shù)據(jù)。查詢是數(shù)據(jù)庫(kù)的核心操作。數(shù)據(jù)查詢使用SQL中的SELECT語(yǔ)句，其一般形式如下：SELECT[ALL|DISTINCT]<目標(biāo)列表達(dá)式1>[,<目標(biāo)列表達(dá)式2>]…FROM<基表名或視圖名1>[,<基表名或視圖名2>]…[WHERE<記錄過(guò)濾條件>][GROUPBY<列名1>[,<列名2>]…[HAVING<小組過(guò)濾條件>]][ORDERBY<列名1>[ASC|DESC][,<列名2>[ASC|DESC]]…];1.單表查詢（1）選擇表中的若干列（投影）例3-18：查詢STU表中全體學(xué)生的全部信息。SELECT*FROMSTU;等價(jià)于：SELECT學(xué)號(hào),姓名,性別,系別,生日FROMSTU;例3-19：查詢學(xué)生的學(xué)號(hào)和性別。SELECT學(xué)號(hào),性別FROMSTU;例3-20：查詢學(xué)生的姓名、性別和年齡。SELECT姓名,性別,Year(Now())-Year(生日)AS

年齡FROMSTU;（2）選擇表中的若干行（選擇）選擇表中的指定元組通過(guò)在SQL中的WHERE子句中設(shè)定記錄過(guò)濾條件實(shí)現(xiàn)記錄過(guò)濾條件是由邏輯運(yùn)算符AND、OR、NOT連接的關(guān)系表達(dá)式例3-21：查詢所有女生信息。SELECT*FROMSTUWHERE性別=“女”;例3-22：查詢年齡在18歲以上的女生信息。SELECT*FROMSTUWHERE性別=“女”AND(Year(Now())-Year(生日))>18;例3-23：查詢學(xué)時(shí)數(shù)介于40～60之間的課程編號(hào)和課程名稱。SELECT課程編號(hào),課程名稱FROMCLASSWHERE學(xué)時(shí)BETWEEN40AND60;等價(jià)于：SELECT課程編號(hào),課程名稱FROMCLASSWHERE學(xué)時(shí)>=40AND學(xué)時(shí)<=60;【例3-24】查詢學(xué)時(shí)數(shù)大于60或小于40的課程編號(hào)和課程名稱。SELECT課程編號(hào),課程名稱FROMCLASSWHERE學(xué)時(shí)NOTBETWEEN40AND60;等價(jià)于：SELECT課程編號(hào),課程名稱FROMCLASSWHERE學(xué)時(shí)<40OR學(xué)時(shí)>60;【例3-25】查詢至少選修了1號(hào)、3號(hào)或5號(hào)課程中任意一門課程的學(xué)生的學(xué)號(hào)。SELECT學(xué)號(hào)FROMSGRADEWHERE課程編號(hào)IN(“1”,”3”,”5”);等價(jià)于：SELECT學(xué)號(hào)FROMSGRADEWHERE課程編號(hào)=“1”O(jiān)R課程編號(hào)=“3”O(jiān)R課程編號(hào)=“5”;【例3-26】查詢既不是計(jì)算機(jī)系也不是物理系和電子系的學(xué)生的學(xué)號(hào)和姓名。SELECT學(xué)號(hào),姓名FROMSTUWHERE系別<>’物理’AND系別<>’電子’AND系別<>’計(jì)算機(jī)’;等價(jià)于：SELECT學(xué)號(hào),姓名FROMSTUWHERE系別NOTIN(’物理’,’電子’,’計(jì)算機(jī)’);思考：查詢沒(méi)有選修1號(hào)、3號(hào)或5號(hào)課程中任何一門的學(xué)生的學(xué)號(hào)，能用下面的語(yǔ)句選擇么？SELECT學(xué)號(hào)FROMSGRADEWHERE課程編號(hào)NOTIN(‘1’,’3’,’5’);【例3-27】查詢系別中含有“理”字的學(xué)生的學(xué)號(hào)、姓名和系別。SELECT學(xué)號(hào),姓名,系別FROMSTUWHERE系別LIKE'*理*';說(shuō)明：在SQL語(yǔ)句中用LIKE運(yùn)算符進(jìn)行模糊查找，一般結(jié)合通配符使用。在Access中的通配符有兩種：?（問(wèn)號(hào)）匹配任意單個(gè)字符。*（星號(hào)）匹配任意長(zhǎng)度字符?！纠?-28】查詢無(wú)需先修課程的課程的編號(hào)和名稱。SELECT課程編號(hào),課程名稱FROMCLASSWHERE先修課