管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織與管理課件

1、管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織與管理1第第6 6章章 數(shù)據(jù)的組織與數(shù)據(jù)的組織與管理管理 6.1 概述6.2 數(shù)據(jù)的描述與組織6.3 數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)6.4 數(shù)據(jù)模型6.5 數(shù)據(jù)庫設(shè)計 管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織與管理6.1 概述n數(shù)據(jù)庫與管理信息系統(tǒng)的關(guān)系n數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展n第一代：網(wǎng)狀、層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)n第二代：關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)n第三代：面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)n 數(shù)據(jù)的存儲與管理是管理信息系統(tǒng)設(shè)計的重要課題n 管理信息系統(tǒng)離不開數(shù)據(jù)庫的支持n 數(shù)據(jù)庫技術(shù)是實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)基本基礎(chǔ)管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織與管理6.2 數(shù)據(jù)的描述與組織n三個世界n現(xiàn)實(shí)世界n信息世界n計算機(jī)世界是大腦以外的客觀世界。研究的對象是“事物”，即

2、一個可以觸及的對象。是現(xiàn)實(shí)世界在人們頭腦中的反映，是對客觀事務(wù)及其聯(lián)系的一種抽象描述。研究對象是“實(shí)體”。實(shí)體有若干個屬性的屬性值所組成。屬性是事物某一方面特征的反映。 信息世界的信息經(jīng)過加工、編碼，以數(shù)據(jù)形式存入計算機(jī)中，成為計算機(jī)世界中的數(shù)據(jù)記錄。 計算機(jī)世界研究的對象是“記錄”，它由相關(guān)的數(shù)據(jù)項(xiàng)（字段）所組成。數(shù)據(jù)項(xiàng)值的集合為一個記錄，同類記錄值的集合組成文件，相關(guān)文件的集合構(gòu)成一個數(shù)據(jù)庫。管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織與管理客觀事物抽象為數(shù)據(jù)過程的三個階段反映（抽象）作用、指導(dǎo)分 類組 織存 儲檢 索編 碼好構(gòu)成數(shù) 據(jù)模型現(xiàn)實(shí)世界信息世界數(shù)據(jù)世界客觀存在規(guī)范信息客觀事物及事 物間聯(lián)系數(shù)據(jù)化信息

3、化指導(dǎo)、決策依據(jù)反映信 息模型信息數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織與管理三個世界的對應(yīng)術(shù)語現(xiàn)實(shí)世界信息世界計算機(jī)世界事物事物特征特征值區(qū)別事物的特征具體的事物同類事物同類事物的集合系統(tǒng)涉及的全部事物實(shí)體屬性屬性值標(biāo)識屬性實(shí)體記錄實(shí)體模型實(shí)體集相關(guān)的實(shí)體集記錄數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)據(jù)項(xiàng)的值標(biāo)識碼記錄值記錄類型文件數(shù)據(jù)庫管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織與管理n數(shù)據(jù)組織的層次n為了實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的有效處理，需要將數(shù)據(jù)有序地組織起來，數(shù)據(jù)的邏輯組織一般有四個邏輯元素組成：數(shù)據(jù)項(xiàng)、記錄、文件、數(shù)據(jù)庫事物集合事物性質(zhì)實(shí)體集合屬性實(shí)體數(shù)據(jù)項(xiàng)記錄文件 三個世界中數(shù)據(jù)組織的層次結(jié)構(gòu) 管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織與管理數(shù)據(jù)組織的層次與關(guān)系 數(shù)據(jù)庫文件2

4、文件n-1文件n記錄1文件1數(shù)據(jù)項(xiàng)n-1數(shù)據(jù)項(xiàng)n記錄n-1記錄n數(shù)據(jù)項(xiàng)1數(shù)據(jù)項(xiàng)2記錄2姓名、性別等若干職工職工文件職工數(shù)據(jù)庫管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織與管理產(chǎn)品銷售文件 產(chǎn)品代號單位銷售產(chǎn)量金額a001508.0031524.00b025120.00101200.00b031112.005560.00c002300.002600.00c005350.002700.00c025220.0081760.00數(shù)據(jù)項(xiàng)1數(shù)據(jù)項(xiàng)4管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織與管理數(shù)據(jù)項(xiàng)、記錄、文件、數(shù)據(jù)庫1. 數(shù)據(jù)項(xiàng) 是組成數(shù)據(jù)系統(tǒng)的有意義的最小基本單位 作用：描述一個數(shù)據(jù)處理對象的某些屬性 數(shù)據(jù)項(xiàng)有名稱和值，如學(xué)生：學(xué)號、姓名、

5、性別等2. 記錄 是與數(shù)據(jù)處理的某一對象有關(guān)的所有數(shù)據(jù)項(xiàng)構(gòu)成，是文件中可存取的最小單位。一個記錄對應(yīng)一個實(shí)體3. 文件 同類記錄的集合稱為文件 文件的建立與維護(hù)，是計算機(jī)處理系統(tǒng)的重要工作之一4. 數(shù)據(jù)庫 按一定方式組織起來的邏輯相關(guān)的文件集合形成數(shù)據(jù)庫管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織與管理6.3 數(shù)據(jù)管理技術(shù)6.3.1 數(shù)據(jù)管理的發(fā)展1. 人工管理階段數(shù)據(jù)管理的特點(diǎn)：（1）數(shù)據(jù)不能保存（2）數(shù)據(jù)管理軟件尚不存在（3）只有程序，沒有文件的概念（4）數(shù)據(jù)面向應(yīng)用（5）對數(shù)據(jù)的存取以記錄為單位，靈活性差應(yīng)用程序2數(shù)據(jù)組2應(yīng)用程序1數(shù)據(jù)組1數(shù)據(jù)組n應(yīng)用程序n.管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織與管理2. 文件系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)

6、管理的特點(diǎn)：（1）數(shù)據(jù)可以保存（2）數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)與邏輯結(jié)構(gòu)有了區(qū)別（3）文件的形式多樣化（4）數(shù)據(jù)不屬于某個特定的程序（5）對數(shù)據(jù)的存取基本上還是以記錄為單位6.3.1數(shù)據(jù)管理的發(fā)展管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織與管理應(yīng)用程序1應(yīng)用程序2應(yīng)用程序n文件n文件2文件1文件系統(tǒng).缺陷：（1）數(shù)據(jù)冗余大（2）缺乏數(shù)據(jù)的獨(dú)立性（3）數(shù)據(jù)不能集中管理6.3.1數(shù)據(jù)管理的發(fā)展管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織與管理3. 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)管理的特點(diǎn)：（1）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，減少數(shù)據(jù)冗余（2）采用特定的數(shù)據(jù)模型（3）較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性（4）統(tǒng)一的數(shù)據(jù)控制功能： 數(shù)據(jù)庫并發(fā)控制功能 數(shù)據(jù)庫的安全性控制功能 數(shù)據(jù)庫的完整性控制功能 數(shù)

7、據(jù)庫的恢復(fù)功能6.3.1數(shù)據(jù)管理的發(fā)展管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織與管理應(yīng)用程序1應(yīng)用程序n應(yīng)用程序2數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（dbms）數(shù)據(jù)庫6.3.1 數(shù)據(jù)管理的發(fā)展管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織與管理6.3.2 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)外部結(jié)構(gòu)：集中式、分布式、客戶機(jī)/服務(wù)器、并行結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)：三級體系結(jié)構(gòu)三級模式： 內(nèi)部級（internal) 概念級（conceptual) 外部級（external)管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織與管理映射映射映射映射映射映射用戶1概念層外部層1外部層1用戶3用戶2內(nèi)部層數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級體系結(jié)構(gòu)管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織與管理6.3.3數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（dbms）是指對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理的軟件系統(tǒng)，

8、它是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心，它與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的各個部分有著密切的聯(lián)系。1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（dbs）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是指在計算機(jī)系統(tǒng)中引入數(shù)據(jù)庫后的系統(tǒng)，這類系統(tǒng)由五部分組成： 硬件系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫集合 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（dbms） 相關(guān)軟件 數(shù)據(jù)庫管理員（data base administrator，dba)用戶 管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織與管理2數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（dbms） 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)dbms保證了數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序之間的物理獨(dú)立性和邏輯獨(dú)立性。所謂數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性是指當(dāng)數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)改變時，由系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)與邏輯結(jié)構(gòu)之間的映像或轉(zhuǎn)換功能，保持?jǐn)?shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)不變，從而應(yīng)用程序不需要修改。數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性是指由系

9、統(tǒng)提供數(shù)據(jù)的整體邏輯結(jié)構(gòu)和面向某個具體應(yīng)用的局部邏輯結(jié)構(gòu)之間的映像或轉(zhuǎn)換功能，當(dāng)數(shù)據(jù)整體邏輯結(jié)構(gòu)改變時，通過映像保持局部邏輯結(jié)構(gòu)不變，從而應(yīng)用程序也不需要修改。 dbms是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心，是位于用戶和操作系統(tǒng)之間的一個數(shù)據(jù)管理軟件 6.3.3數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（dbms）管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織與管理6.4 數(shù)據(jù)模型 模型是對現(xiàn)實(shí)世界的抽象。 根據(jù)模型應(yīng)用的不同目的，可以將模型分為兩類或者說兩個層次:概念模型（也稱信息模型）,是按用戶的觀點(diǎn)來對數(shù)據(jù)和信息建模，數(shù)據(jù)模型,是按計算機(jī)系統(tǒng)的觀點(diǎn)對數(shù)據(jù)建模。概念模型用于信息世界的建模，強(qiáng)調(diào)語義的表達(dá)能力，要能夠較方便、直接地表達(dá)應(yīng)用各種語義知識。這類模型

10、應(yīng)當(dāng)概念簡單、清晰，易于用戶理解，因?yàn)樗乾F(xiàn)實(shí)世界到信息世界的第一層抽象，是用戶和數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員之間進(jìn)行交流的語言。數(shù)據(jù)模型用于機(jī)器世界，它通常需要有嚴(yán)格的形式化定義，而且常常會加上一些限制或規(guī)定，以便于機(jī)器上的實(shí)現(xiàn)。這類模型通常有一組嚴(yán)格定義了語法和語義的語言，人們可以使用它來定義、操縱數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。 管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織與管理概念模型是現(xiàn)實(shí)世界到機(jī)器世界的中間層次 是獨(dú)立于計算機(jī)系統(tǒng)，完全不涉及信息在計算機(jī)系統(tǒng)中的表示，只是描述信息結(jié)構(gòu)，反映信息世界中實(shí)體之間的聯(lián)系。信息結(jié)構(gòu)就是實(shí)體型集合及其聯(lián)系的整體結(jié)構(gòu)。描述方法e-r圖（entity relation approach),1976

11、,陳平山6.4.16.4.1信息模型（概念數(shù)據(jù)模型）信息模型（概念數(shù)據(jù)模型）管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織與管理1信息模型的要素 （1）實(shí)體（entity）（2）實(shí)體集（entity set） （3）屬性（attribute） （4）聯(lián)系（relationship） （5）鍵（key） （6）域（domain） 管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織與管理2兩個實(shí)體集之間聯(lián)系的分類 （1）一對一聯(lián)系 （2）一對多聯(lián)系 （3）多對多聯(lián)系 管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織與管理(c)m:n聯(lián)系(b)1:n聯(lián)系(a)1:1聯(lián)系nmn111車間車間車間車間主任職工零部件管理工作加工兩實(shí)體集聯(lián)系的er圖 管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織與管理廠長

12、號姓名年齡地點(diǎn)廠名廠號廠長工廠管理例如：11“1-1”聯(lián)系管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織與管理倉庫號地點(diǎn)面積價格品名貨號倉庫產(chǎn)品存放1n“l(fā)-n”聯(lián)系例如：管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織與管理學(xué)號助學(xué)金性別姓名學(xué)分課程名課程號學(xué)生課程選修mn“m-n”聯(lián)系例如：管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織與管理6.4.2 數(shù)據(jù)模型n雖然e-r模型是一個很好的描述實(shí)體間聯(lián)系的方法，但現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)不能直接接受。e-r模型只能說明實(shí)體間語義的聯(lián)系，不能說明詳細(xì)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型 是直接面向數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)的，如關(guān)系、網(wǎng)狀、層次、面向?qū)ο蟮饶Ｐ?，它涉及?shù)據(jù)在計算機(jī)系統(tǒng)中的表示，被稱為“基本數(shù)據(jù)模型”或“結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型”。數(shù)據(jù)模型：就

13、是數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的整體邏輯結(jié)構(gòu) 由三部分組成：模型結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作和完整性規(guī)則管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織與管理模型結(jié)構(gòu)：是數(shù)據(jù)模型的基本部分，它將確定數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)，是對系統(tǒng)靜態(tài)特性的描述數(shù)據(jù)操作：提供對數(shù)據(jù)庫的操作手段，主要有檢索更新兩大類操作。是對系統(tǒng)動態(tài)性的描述。完整性規(guī)則：是對數(shù)據(jù)庫有效狀態(tài)的描述基本數(shù)據(jù)模型有 層次模型：用圖實(shí)現(xiàn) 網(wǎng)狀模型：用圖實(shí)現(xiàn) 關(guān)系模型：用表實(shí)現(xiàn) 面向?qū)ο竽Ｐ停河脤ο蠓椒▽?shí)現(xiàn)6.4.2 數(shù)據(jù)模型管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織與管理用樹型結(jié)構(gòu)來描述實(shí)體之間的聯(lián)系。實(shí)體用記錄來表示 。記錄之間的聯(lián)系用鏈接指針實(shí)現(xiàn)。主要用于描述“一對多”的關(guān)系。 如某大學(xué)的人員按行政級別來組織就是

14、一個樹型結(jié)構(gòu)：r1r2r3r4r5樹結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：（1）有且僅有一個最高級的結(jié)點(diǎn)，稱“根”（2）其它結(jié)點(diǎn)有且僅有一個父結(jié)點(diǎn)1. 層次模型管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織與管理層次模型的典型代表是：ibm公司的大型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)ims（information management system) 層次模型的缺點(diǎn)（1）處理個別記錄效率低，尤其是處理最低的個別記錄（2）數(shù)據(jù)庫維護(hù)麻煩（3）不能直接表示m:n的聯(lián)系，需要轉(zhuǎn)換成多個1:m的聯(lián)系1. 層次模型管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織與管理用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)表示實(shí)體及實(shí)體之間聯(lián)系的模型稱為網(wǎng)狀模型是層次模型演變過來的。有多個節(jié)點(diǎn)沒有父節(jié)點(diǎn)，至少有一個節(jié)點(diǎn)有多于一個父節(jié)點(diǎn)。主要用于

15、描述“多對多”關(guān)系。如學(xué)生與課程之間的關(guān)系2、網(wǎng)狀模型l1l2r1r2r3管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織與管理網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：（1）可以有多個結(jié)點(diǎn)沒有父結(jié)點(diǎn)（2）允許有多個結(jié)點(diǎn)有多個父結(jié)點(diǎn)缺點(diǎn)：（1）數(shù)據(jù)檢索必須考慮存取路徑，效率低（2）數(shù)據(jù)更新、擴(kuò)充麻煩（涉及鏈接指針調(diào)整）（3）復(fù)雜網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)難于實(shí)現(xiàn)（需要轉(zhuǎn)換成簡單網(wǎng)狀或?qū)哟谓Y(jié)構(gòu)）管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織與管理是 用二維表來描述實(shí)體及其之間的聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型層次、網(wǎng)狀模型都要求數(shù)據(jù)庫的記錄之間具備明確的關(guān)系或鏈接。以學(xué)生登記表為例，介紹關(guān)系模型中的主要術(shù)語 3、關(guān)系模型管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織與管理關(guān)系：一個關(guān)系對應(yīng)于我們平常講的一張表；元組：表中的一行稱為

16、一個元組；屬性：表中的一列稱為屬性，給每一列起的一個名稱即屬性名；主碼：表中的某個屬性組，它們的值唯一地標(biāo)識一個元組；域：屬性的取值范圍；分量：元組中的一個屬性值；關(guān)系模式：對關(guān)系的描述，用關(guān)系名（屬性1，屬性2，屬性n）來表示。 關(guān)系模型中的主要術(shù)語管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織與管理由e-r圖向關(guān)系模型轉(zhuǎn)換的三條規(guī)則：(1)一個實(shí)體型轉(zhuǎn)換為一個關(guān)系，實(shí)體的屬性就是該關(guān)系的屬性，實(shí)體的碼就是該關(guān)系的碼。(2)一個聯(lián)系也可以轉(zhuǎn)換為一個關(guān)系，與該聯(lián)系相連的各實(shí)體的碼以及聯(lián)系的屬性可轉(zhuǎn)換為關(guān)系的屬性： 若聯(lián)系為1：1，則所連接的各實(shí)體的碼均是該關(guān) 系的碼。 若聯(lián)系為1：n，關(guān)系的碼為n端實(shí)體的碼。 若聯(lián)系為m：n，則關(guān)系的碼為所連接的各實(shí)體碼的組合。(3)碼相同的關(guān)系可以合并6.4.3 e-r圖向關(guān)系模型轉(zhuǎn)換管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織與管理6.4.4 關(guān)系的規(guī)范化