交通運輸信息管理第2章

1、交通運輸信息管理交通運輸信息管理第二章第二章 信息系統(tǒng)數據庫信息系統(tǒng)數據庫l 2.1 數據庫系統(tǒng)基礎知識 l 2.2 信息系統(tǒng)中的關系數據庫l 2.3 信息系統(tǒng)中的數據倉庫 l 2.4 數據庫設計交通運輸信息管理交通運輸信息管理2.1 數據庫系統(tǒng)基礎知識l2.1.1 數據庫的基本概念l2.1.2 數據模型交通運輸信息管理交通運輸信息管理n數據庫系統(tǒng)：是由計算機系統(tǒng)、數據、數數據庫系統(tǒng)：是由計算機系統(tǒng)、數據、數據庫管理系統(tǒng)和有關人員組成的具有高度據庫管理系統(tǒng)和有關人員組成的具有高度組織的總體：組織的總體：n計算機系統(tǒng)計算機系統(tǒng)n數據庫數據庫n數據庫管理系統(tǒng)（數據庫管理系統(tǒng)（DBMS）n人員：數據

2、庫管理人員、系統(tǒng)程序員和人員：數據庫管理人員、系統(tǒng)程序員和用戶。用戶。2.1.1 數據庫的基本概念交通運輸信息管理交通運輸信息管理2.1.1 數據庫的基本概念 應用程序 應用開發(fā)工具 數據庫管理系統(tǒng)(DBMS) 操作系統(tǒng)(OS) 數據庫 DBA 用戶 用戶 數據庫系統(tǒng)：引入了數據庫技術后的計算機系統(tǒng)。由5部分構成：硬件系統(tǒng)數據庫集合（DB）數 據 庫 管 理 系 統(tǒng)（DBMS）數據庫管理員(DBA)用戶交通運輸信息管理交通運輸信息管理n數據庫數據庫：就是利用計算機存儲和管理數據所建立的數據集合，是由一個互相關聯的數據集合和一組用以訪問這些數據的程序組成。是以一定的組織方式存儲在一起的相關數據的

3、集合，它以最佳的方式，最小的數據冗余為多種應用服務，程序與數據具有較高的獨立性。n核心是數據管理（收集、分類、組織、編碼、存儲、檢索和維護等）；n是某個企業(yè)、組織或部門所涉及數據的綜合，不僅反映數據本身的內容，而且反映數據之間的聯系。2.1.1 數據庫的基本概念交通運輸信息管理交通運輸信息管理n數據庫應完成的工作：數據庫應完成的工作：n建立數據模型（對客觀事物及其聯系的建立數據模型（對客觀事物及其聯系的數據描述）數據描述）n有組織地存儲數據有組織地存儲數據n設定訪問權限設定訪問權限n建立完善的數據管理體系（數據安全性、建立完善的數據管理體系（數據安全性、完整性，并發(fā)控制，災難恢復等）完整性，并

4、發(fā)控制，災難恢復等）2.1.1 數據庫的基本概念交通運輸信息管理交通運輸信息管理n數據庫的發(fā)展：數據庫的發(fā)展：n20世紀世紀60年代早期：文件系統(tǒng)年代早期：文件系統(tǒng)n20世紀世紀60年代中期：數據管理軟件年代中期：數據管理軟件n20世紀世紀60年代后期：關系數據庫年代后期：關系數據庫n20世紀世紀80年代：面向對象的數據庫年代：面向對象的數據庫n20世紀世紀90年代初：數據倉庫、年代初：數據倉庫、OLAP和和數據挖掘等決策支持技術有很大發(fā)展數據挖掘等決策支持技術有很大發(fā)展2.1.1 數據庫的基本概念交通運輸信息管理交通運輸信息管理n數據庫的發(fā)展：數據庫的發(fā)展：2.1.1 數據庫的基本概念面向對

5、象數據庫系統(tǒng)面向對象數據庫系統(tǒng)分布式數據庫系統(tǒng)分布式數據庫系統(tǒng)數據庫管理數據庫管理文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)人工管理人工管理獨立性越來越高，獨立性越來越高，使用越來越方便，使用越來越方便，技術越來越復雜技術越來越復雜交通運輸信息管理交通運輸信息管理2.1.1 數據庫的基本概念人工管理階段文件系統(tǒng)階段數據庫系統(tǒng)階段背景應用背景科學計算科學計算、管理大規(guī)模管理硬件背景無直接存取存儲設備 磁盤、磁鼓大容量磁備盤軟件背景沒有操作系統(tǒng)有文件系統(tǒng)有數據庫管理系統(tǒng)處理方式批處理聯機實時處理、批處理聯機實時處理、分布處理、批處理特點數據的管理者用戶（程序員）文件系統(tǒng)數據庫管理系統(tǒng)數據面向的對象某一應用程序某一應用現實世

6、界數據的共享程度無共享，冗余度極大 共享性差，冗余度大共享性高，冗余度小數據的獨立性不獨立，完全依賴于程序獨立性差具有高度的物理獨立性和一定的邏輯獨立性數據的結構化無結構記錄內有結構，整體無結構整體結構化，用數據模型描述數據控制能力應用程序自己控制應用程序自己控制由數據庫管理系統(tǒng)提供數據安全性、完整性、并發(fā)控制和恢復能力交通運輸信息管理交通運輸信息管理n數據庫的特點：數據庫的特點：n數據和程序的獨立性高；數據和程序的獨立性高；n數據冗余小，共享度高，易擴充數據冗余小，共享度高，易擴充n數據結構化數據結構化n統(tǒng)一的數據控制功能統(tǒng)一的數據控制功能n數據的組織面向系統(tǒng)，針對系統(tǒng)全局應數據的組織面向系

7、統(tǒng)，針對系統(tǒng)全局應用，數據的共享度高用，數據的共享度高n對數據進行管理、操作的功能強。對數據進行管理、操作的功能強。2.1.1 數據庫的基本概念交通運輸信息管理交通運輸信息管理n數據模型的類型：數據模型的類型：n數據模型是對客觀事物及其聯系的數據數據模型是對客觀事物及其聯系的數據化描述，是描述數據、數據關系、數據化描述，是描述數據、數據關系、數據語義以及一致性約束的概念工具的集合；語義以及一致性約束的概念工具的集合；n邏輯層面的數據庫設計方法；邏輯層面的數據庫設計方法；n數據庫系統(tǒng)支持的數據模型主要有三種：數據庫系統(tǒng)支持的數據模型主要有三種：層次模型、網狀模型和層次模型、網狀模型和關系模型關系

8、模型。2.1.2 數據模型交通運輸信息管理交通運輸信息管理2.1.2 數據模型反映實體及其實體間聯系的數據組織的結構和形式。是數據庫管理系統(tǒng)用來表示實體及其聯系的方法，是從現實世界到機器世界的一個中間層次。數據結構：數據結構是所研究的對象類型的集合，描述系統(tǒng)的靜態(tài)特性。 數據操作：對數據庫中各種對象允許執(zhí)行的操作集合 ，描述系統(tǒng)的動態(tài)特性。 數據的約束條件：數據的約束條件是一組完整性規(guī)則的集合，保證數據的正確、有效和相容。 交通運輸信息管理交通運輸信息管理2.4.3 數據庫設計內容和方法概念數據模型：簡稱概念模型，是對客觀世界復雜事物的結構描述及它們之間的內在聯系的刻畫。概念模型主要有：E-R

9、模型(實體聯系模型)、擴充的E-R模型、面向對象模型及謂詞模型等。邏輯數據模型：又稱數據模型，是一種面向數據庫系統(tǒng)的模型，該模型著重于在數據庫系統(tǒng)一級的實現。邏輯數據模型主要有：層次模型、網狀模型、關系模型、面向對象模型等。（不同數據模型對應不同數據庫系統(tǒng)）物理數據模型：又稱物理模型，它是一種面向計算機物理表示的模型。交通運輸信息管理交通運輸信息管理2.1.2 數據模型交通運輸信息管理交通運輸信息管理2.1.2 數據模型交通運輸信息管理交通運輸信息管理n關系模型：關系模型：n數據的邏輯結構是一張二維表，相當一數據的邏輯結構是一張二維表，相當一個文件，實體間的聯系均通過關系進行個文件，實體間的聯

10、系均通過關系進行描述描述n表的集合來表示數據和數據間的聯系表的集合來表示數據和數據間的聯系n主要術語主要術語（1）關系；（）關系；（2）元組；（）元組；（3）屬性；（屬性；（4）主碼（主關鍵字）；（）主碼（主關鍵字）；（5）域；（域；（6）分量；（）分量；（7）關系模式）關系模式2.1.2 數據模型交通運輸信息管理交通運輸信息管理n關系模型的特點：關系模型的特點：n關系模型的概念單一關系模型的概念單一n關系是規(guī)范化的關系關系是規(guī)范化的關系n關系模型中，用戶對數據的檢索和操作關系模型中，用戶對數據的檢索和操作實際上是原二維表中得到一個子集，該實際上是原二維表中得到一個子集，該子集任然是一個二維表

11、子集任然是一個二維表2.1.2 數據模型交通運輸信息管理交通運輸信息管理2.2 信息系統(tǒng)中的關系數據庫l2.2.1 關系數據庫的基本概念l2.2.2 關系數據庫的數據完整性和安全性交通運輸信息管理交通運輸信息管理n數據結構：是二維表的結構數據結構：是二維表的結構2.2.1 關系數據庫的基本概念學號學號姓名姓名性別性別年齡年齡系部號系部號系部名系部名200101張力男2202計算機學系200102陳婷婷女2203經濟管理學院200103王朝男2001交通工程系系部號系部號系部名系部名辦公室辦公室主任主任電話電話01交通工程系東203吳建華16502經濟管理學院東102謝萬建14703計算機科學系

12、東302王東東156交通運輸信息管理交通運輸信息管理n基本術語：基本術語：n關鍵字或碼關鍵字或碼n候選關鍵字或候選碼候選關鍵字或候選碼n主關鍵字或主碼主關鍵字或主碼n非主屬性非主屬性n外部關鍵字或外鍵外部關鍵字或外鍵n主表與從表主表與從表2.2.1 關系數據庫的基本概念交通運輸信息管理交通運輸信息管理n完整性：完整性：指數據庫中數據的正確性和一致性n防止對數據庫的意外破壞；防止對數據庫的意外破壞；n數據完整性由完整性規(guī)則來維護；數據完整性由完整性規(guī)則來維護；n實體完整性規(guī)則：要求關系中元組的主實體完整性規(guī)則：要求關系中元組的主控屬性不能有空值。控屬性不能有空值。n引用完整性規(guī)則：要求不允許引用

13、不存引用完整性規(guī)則：要求不允許引用不存在的元組。在的元組。n用戶自定義的完整性規(guī)則：用戶自定義的完整性規(guī)則：2.2.2 關系數據庫的數據完整性和安全性交通運輸信息管理交通運輸信息管理n安全性：安全性：防止未經授權的訪問和惡意的破壞或修改n數據庫系統(tǒng)層面數據庫系統(tǒng)層面n操作系統(tǒng)層面操作系統(tǒng)層面n網絡層面網絡層面n物理層面物理層面n人員層面人員層面2.2.2 關系數據庫的數據完整性和安全性交通運輸信息管理交通運輸信息管理2.3 信息系統(tǒng)中的數據倉庫l2.3.1 數據倉庫的基本概念l2.3.2 數據倉庫的數據模型l2.3.3 數據倉庫的開發(fā)模式交通運輸信息管理交通運輸信息管理n數據倉庫：數據倉庫：是

14、一個面向主題的、集成的、穩(wěn)定的、不同時間的數據集合，支持管理中的決策制定過程。n目的是為了建立一種體系化的數據存儲目的是為了建立一種體系化的數據存儲環(huán)境，將分析決策所需的大量數據從傳環(huán)境，將分析決策所需的大量數據從傳統(tǒng)的操作環(huán)境中分離出來，使分散的、統(tǒng)的操作環(huán)境中分離出來，使分散的、不一致的操作數據轉換成集成的、統(tǒng)一不一致的操作數據轉換成集成的、統(tǒng)一的信息。的信息。n包括三方面的技術：數據倉庫技術、聯包括三方面的技術：數據倉庫技術、聯機分析處理（機分析處理（OLAP）、數據挖掘）、數據挖掘（DM）。）。2.3.1 數據倉庫的基本概念交通運輸信息管理交通運輸信息管理n數據倉庫和傳統(tǒng)數據庫的區(qū)別：

15、數據倉庫和傳統(tǒng)數據庫的區(qū)別：n傳統(tǒng)數據庫遵循一定的關系模型，數據傳統(tǒng)數據庫遵循一定的關系模型，數據以表格的方式存儲，并用統(tǒng)一的結構化以表格的方式存儲，并用統(tǒng)一的結構化查詢語言查詢語言SQL進行數據查詢，主要任務進行數據查詢，主要任務是執(zhí)行聯機業(yè)務和查詢處理（是執(zhí)行聯機業(yè)務和查詢處理（OLTP）；）；n數據倉庫是基于對業(yè)務數據進行決策分數據倉庫是基于對業(yè)務數據進行決策分析而創(chuàng)建的數據庫管理系統(tǒng)，一般用于析而創(chuàng)建的數據庫管理系統(tǒng)，一般用于聯機分析處理（聯機分析處理（OLAP）。）。2.3.1 數據倉庫的基本概念交通運輸信息管理交通運輸信息管理n數據倉庫和數據倉庫和OLTP數據庫的區(qū)別：數據庫的區(qū)別

16、：2.3.1 數據倉庫的基本概念區(qū)別點區(qū)別點OLTPOLTP數據庫數據庫數據倉庫數據倉庫用戶和系統(tǒng)的用戶和系統(tǒng)的面向性面向性面向顧客，用于記面向顧客，用于記錄和處理業(yè)務錄和處理業(yè)務面向市場，用于知識面向市場，用于知識工人的數據分析工人的數據分析數據內容數據內容當前發(fā)生的數據當前發(fā)生的數據大量歷史數據大量歷史數據數據庫設計數據庫設計實體實體聯系（聯系（E-RE-R）模型和面向應用模型和面向應用星型或雪花模型和面星型或雪花模型和面向主題向主題視圖視圖一個企業(yè)或部門當一個企業(yè)或部門當前數據前數據跨越多個組織和多個跨越多個組織和多個數據庫數據庫訪問模式訪問模式并行控制和恢復機并行控制和恢復機制制查詢分

17、析操作查詢分析操作交通運輸信息管理交通運輸信息管理n數據倉庫是多維數據模型數據倉庫是多維數據模型n星型模型星型模型n雪花模型雪花模型2.3.2 數據倉庫的數據模型交通運輸信息管理交通運輸信息管理n數據倉庫開發(fā)模式：數據倉庫開發(fā)模式：n由上而下模式由上而下模式n由下而上模式由下而上模式n平行開發(fā)模式平行開發(fā)模式n有反饋的由上而下模式有反饋的由上而下模式n有反饋的由下而上模式有反饋的由下而上模式n有反饋的平行開發(fā)模式有反饋的平行開發(fā)模式2.3.3 數據倉庫的開發(fā)模式交通運輸信息管理交通運輸信息管理2.4 數據庫設計l2.4.1 數據庫設計概述l2.4.2 數據處理l2.4.3 數據庫設計內容和方法

18、l2.4.4 關系的規(guī)范化l2.4.5 數據庫設計小結交通運輸信息管理交通運輸信息管理n數據庫和信息系統(tǒng)：數據庫和信息系統(tǒng)：（1）數據庫：）數據庫：指存儲在計算機內、有組織、指存儲在計算機內、有組織、可可共享共享的的數據集合數據集合。它不僅包括數據本身，而且。它不僅包括數據本身，而且包括相關數據之間的聯系。包括相關數據之間的聯系。（2）數據庫管理系統(tǒng)）數據庫管理系統(tǒng)(DBMS)：一種系統(tǒng)軟件，一種系統(tǒng)軟件，用于數據庫的建立、使用和維護。如用于數據庫的建立、使用和維護。如Access、SQL Server、FoxPro、Oracle、Dbase、DB2、MySQL、Sybase等待。等待。（3）

19、數據庫應用系統(tǒng)：）數據庫應用系統(tǒng)：系統(tǒng)開發(fā)人員利用數據系統(tǒng)開發(fā)人員利用數據庫系統(tǒng)資源開發(fā)的面向某一類實際應用的軟件庫系統(tǒng)資源開發(fā)的面向某一類實際應用的軟件系統(tǒng)。系統(tǒng)。由數據庫系統(tǒng)、應用軟件、應用界面組由數據庫系統(tǒng)、應用軟件、應用界面組成。成。2.4.1 數據庫設計概述交通運輸信息管理交通運輸信息管理n數據庫設計步驟：數據庫設計步驟：2.4.1 數據庫設計概述需求收集和分析 設計概念結構 設計邏輯結構 設計物理結構 評價設計、性能預測 物理實現 數據模型優(yōu)化 試驗性運行 使用、維護數據庫 轉換規(guī)則 按 DBMS 要求 應用需求 (數據、處理) 應用要求 DBMS 詳細特征 不滿意 不滿意 不滿意

20、 需求分析需求分析 概念結構設計概念結構設計 邏輯結構設計邏輯結構設計 物理結構設計物理結構設計 應用程序設計應用程序設計 數據庫運行與數據庫運行與維護維護交通運輸信息管理交通運輸信息管理n數據處理的目的：數據處理的目的：（1）把數據轉換成為便于觀察分析、傳送或進一步處理的形式；（2）從大量的原始數據中抽取、推導出對人們有價值的信息以作為行動和決策的依據；（3）科學地保存和管理已經處理的大量數據，以便人們能方便而充分地利用這些寶庫的信息資源。2.4.2 數據處理交通運輸信息管理交通運輸信息管理n數據處理的基本內容：數據處理的基本內容：（1）數據收集（2）數據轉換（3）數據的篩選、分組和排序（4

21、）數據的組織（5）數據的運算（6）數據的存儲（7）數據檢索（8）數據輸出2.4.2 數據處理交通運輸信息管理交通運輸信息管理n數據處理的收集和輸入：數據處理的收集和輸入：（1）數據的收集必須注意：數據本身的正確性和數據本身的時間性（2）數據收集的來源：一類是來源性收集即從已有資料中獲??；二類是根源性收集，即從實際系統(tǒng)中取得。（3）收集數據時，一般應該減少人工參與2.4.2 數據處理交通運輸信息管理交通運輸信息管理n數據組織：數據組織：（1）數據項：數據項是描述一個數據處理對象的某些屬性的。（2）記錄：是與一個公共標志有關的數據項的集合。（3）文件：為了某一特定目的而形成的相關記錄的集合。（4）數據庫：是數據組織層次中目前已達到的最高級別，是邏輯相關文件的集合。2.4.2 數據處理交通運輸信息管理交通運輸信息管理2.4.3 數據庫設計內容和方法基本任基本任 務：