管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織與管理

管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織與管理倪慶萍主編《管理信息系統(tǒng)原理》清華大學出版社2006版1第一頁，共三十八頁，2022年，8月28日6.1概述數(shù)據(jù)庫與管理信息系統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展第一代：網(wǎng)狀、層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)第二代：關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)第三代：面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)的存儲與管理是管理信息系統(tǒng)設(shè)計的重要課題管理信息系統(tǒng)離不開數(shù)據(jù)庫的支持數(shù)據(jù)庫技術(shù)是實現(xiàn)信息系統(tǒng)基本基礎(chǔ)第二頁，共三十八頁，2022年，8月28日6.2數(shù)據(jù)的描述與組織三個世界現(xiàn)實世界信息世界計算機世界是大腦以外的客觀世界。研究的對象是“事物”，即一個可以觸及的對象。是現(xiàn)實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“實體”。實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)形式存入計算機中，成為計算機世界中的數(shù)據(jù)記錄。計算機世界研究的對象是“記錄”，它由相關(guān)的數(shù)據(jù)項（字段）所組成。數(shù)據(jù)項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。第三頁，共三十八頁，2022年，8月28日客觀事物抽象為數(shù)據(jù)過程的三個階段反映（抽象）作用、指導分類組織存儲檢索編碼好構(gòu)成數(shù)據(jù)模型現(xiàn)實世界信息世界數(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)化信息化指導、決策依據(jù)反映信息模型信息數(shù)據(jù)第四頁，共三十八頁，2022年，8月28日三個世界的對應(yīng)術(shù)語現(xiàn)實世界信息世界計算機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)涉及的全部事物實體屬性屬性值標識屬性實體記錄實體模型實體集相關(guān)的實體集記錄數(shù)據(jù)項數(shù)據(jù)項的值標識碼記錄值記錄類型文件數(shù)據(jù)庫第五頁，共三十八頁，2022年，8月28日數(shù)據(jù)組織的層次為了實現(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、記錄、文件、數(shù)據(jù)庫事物集合事物性質(zhì)實體集合屬性實體數(shù)據(jù)項記錄文件三個世界中數(shù)據(jù)組織的層次結(jié)構(gòu)

第六頁，共三十八頁，2022年，8月28日數(shù)據(jù)組織的層次與關(guān)系

數(shù)據(jù)庫文件2文件n-1文件n記錄1文件1數(shù)據(jù)項n-1數(shù)據(jù)項n記錄n-1記錄n數(shù)據(jù)項1數(shù)據(jù)項2記錄2姓名、性別等若干職工職工文件職工數(shù)據(jù)庫第七頁，共三十八頁，2022年，8月28日產(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1……數(shù)據(jù)項4第八頁，共三十八頁，2022年，8月28日數(shù)據(jù)項、記錄、文件、數(shù)據(jù)庫

1.數(shù)據(jù)項是組成數(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)項有名稱和值，如學生：學號、姓名、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)一個實體3.文件同類記錄的集合稱為文件文件的建立與維護，是計算機處理系統(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)庫第九頁，共三十八頁，2022年，8月28日6.3數(shù)據(jù)管理技術(shù)

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：（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….第十頁，共三十八頁，2022年，8月28日2.文件系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)管理的特點：（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數(shù)據(jù)管理的發(fā)展第十一頁，共三十八頁，2022年，8月28日應(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)的獨立性（3）數(shù)據(jù)不能集中管理數(shù)據(jù)管理的發(fā)展第十二頁，共三十八頁，2022年，8月28日3.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)管理的特點：（1）實現(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)據(jù)庫的恢復功能數(shù)據(jù)管理的發(fā)展第十三頁，共三十八頁，2022年，8月28日…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)展第十四頁，共三十八頁，2022年，8月28日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/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)第十五頁，共三十八頁，2022年，8月28日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)第十六頁，共三十八頁，2022年，8月28日數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）是指對數(shù)據(jù)進行管理的軟件系統(tǒng)，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（DataBaseAdministrator，DBA)用戶

第十七頁，共三十八頁，2022年，8月28日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立性和邏輯獨立性。所謂數(shù)據(jù)的物理獨立性是指當數(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，保持數(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)的邏輯獨立性是指由系統(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

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）第十八頁，共三十八頁，2022年，8月28日6.4數(shù)據(jù)模型

模型是對現(xiàn)實世界的抽象。

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）,是按用戶的觀點來對數(shù)據(jù)和信息建模，數(shù)據(jù)模型,是按計算機系統(tǒng)的觀點對數(shù)據(jù)建模。概念模型用于信息世界的建模，強調(diào)語義的表達能力，要能夠較方便、直接地表達應(yīng)用各種語義知識。這類模型應(yīng)當概念簡單、清晰，易于用戶理解，因為它是現(xiàn)實世界到信息世界的第一層抽象，是用戶和數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員之間進行交流的語言。數(shù)據(jù)模型用于機器世界，它通常需要有嚴格的形式化定義，而且常常會加上一些限制或規(guī)定，以便于機器上的實現(xiàn)。這類模型通常有一組嚴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)。

第十九頁，共三十八頁，2022年，8月28日概念模型是現(xiàn)實世界到機器世界的中間層次

是獨立于計算機系統(tǒng)，完全不涉及信息在計算機系統(tǒng)中的表示，只是描述信息結(jié)構(gòu)，反映信息世界中實體之間的聯(lián)系。信息結(jié)構(gòu)——就是實體型集合及其聯(lián)系的整體結(jié)構(gòu)。描述方法——E-R圖（EntityRelationApproach),1976,陳平山信息模型（概念數(shù)據(jù)模型）第二十頁，共三十八頁，2022年，8月28日1．信息模型的要素

（1）實體（Entity）（2）實體集（Entityset）

（3）屬性（Attribute）

（4）聯(lián)系（Relationship）

（5）鍵（Key）

（6）域（Domain）

第二十一頁，共三十八頁，2022年，8月28日2．兩個實體集之間聯(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

第二十二頁，共三十八頁，2022年，8月28日(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體集聯(lián)系的E－R圖

第二十三頁，共三十八頁，2022年，8月28日廠長號姓名年齡地點廠名廠號廠長工廠管理例如：11“1-1”聯(lián)系第二十四頁，共三十八頁，2022年，8月28日倉庫號地點面積價格品名貨號倉庫產(chǎn)品存放1n“l(fā)-n”聯(lián)系例如：第二十五頁，共三十八頁，2022年，8月28日學號助學金性別姓名學分課程名課程號學生課程選修mn“m-n”聯(lián)系例如：第二十六頁，共三十八頁，2022年，8月28日6.4.2數(shù)據(jù)模型雖然E-R模型是一個很好的描述實體間聯(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模型只能說明實體間語義的聯(lián)系，不能說明詳細的數(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)則第二十七頁，共三十八頁，2022年，8月28日模型結(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：用圖實現(xiàn)網(wǎng)狀模型：用圖實現(xiàn)關(guān)系模型：用表實現(xiàn)面向?qū)ο竽Ｐ停河脤ο蠓椒▽崿F(xiàn)6.4.2數(shù)據(jù)模型第二十八頁，共三十八頁，2022年，8月28日用樹型結(jié)構(gòu)來描述實體之間的聯(lián)系。實體用記錄來表示。記錄之間的聯(lián)系用鏈接指針實現(xiàn)。主要用于描述“一對多”的關(guān)系。如某大學的人員按行政級別來組織就是一個樹型結(jié)構(gòu)：R1R2R3R4R5樹結(jié)構(gòu)特點：（1）有且僅有一個最高級的結(jié)點，稱“根”（2）其它結(jié)點有且僅有一個父結(jié)點1.層次模型第二十九頁，共三十八頁，2022年，8月28日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（InformationManagementSystem)層次模型的缺點（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.層次模型第三十頁，共三十八頁，2022年，8月28日用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)表示實體及實體之間聯(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)點沒有父節(jié)點，至少有一個節(jié)點有多于一個父節(jié)點。主要用于描述“多對多”關(guān)系。如學生與課程之間的關(guān)系2、網(wǎng)狀模型L1L2R1R2R3第三十一頁，共三十八頁，2022年，8月28日網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)特點：

（1）可以有多個結(jié)點沒有父結(jié)點

（2）允許有多個結(jié)點有多個父結(jié)點缺點：（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、擴充麻煩（涉及鏈接指針調(diào)整）（3）復雜網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)難于實現(xiàn)（需要轉(zhuǎn)換成簡單網(wǎng)狀或?qū)哟谓Y(jié)構(gòu)）第三十二頁，共三十八頁，2022年，8月28日是

用二維表來描述實體及其之間的聯(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)系模型第三十三頁，共三十八頁，2022年，8月28日①關(guān)系：一個關(guān)系對應(yīng)于我們平常講的一張表；②元組：表中的一行稱為一個元組；③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；④主碼：表中的某個屬性組，它們的值唯一地標識一個元組；⑤域：屬性的取值范圍；⑥分量：元組中的一個屬性值；⑦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)語第三十四頁，共三十八頁，2022年，8月28日由E-R圖向關(guān)系模型轉(zhuǎn)換的三條規(guī)則：(1