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(xué)出版社2006版1第一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五6.1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?jǐn)?shù)據(jù)庫技術(shù)是實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)基本基礎(chǔ)第二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五6.2數(shù)據(jù)的描述與組織三個世界現(xiàn)實(shí)世界信息世界計算機(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。第三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五客觀事物抽象為數(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)化信息化指導(dǎo)、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，編輯于2023年，星期五三個世界的對應(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)庫第五頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五數(shù)據(jù)組織的層次為了實(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)

第六頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五數(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(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)庫第七頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五產(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第八頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五數(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、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)庫第九頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五6.3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….第十頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五2.文件系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)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)展第十一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五應(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)展第十二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五3.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)據(jù)庫的恢復(fù)功能6.3.1數(shù)據(jù)管理的發(fā)展第十三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五…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，編輯于2023年，星期五6.3.2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)第十五頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五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，編輯于2023年，星期五6.3.3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)，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．?dāng)?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（DataBaseAdministrator，DBA)用戶

第十七頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五2．?dāng)?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）第十八頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五6.4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)。

第十九頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五概念模型是現(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（EntityRelationApproach),1976,陳平山6.4.1信息模型（概念數(shù)據(jù)模型）第二十頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五1．信息模型的要素

（1）實(shí)體（Entity）（2）實(shí)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，編輯于2023年，星期五2．兩個實(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

第二十二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五(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E－R圖

第二十三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五廠長號姓名年齡地點(diǎn)廠名廠號廠長工廠管理例如：11“1-1”聯(lián)系第二十四頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五倉庫號地點(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：第二十五頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五學(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：第二十六頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五6.4.2數(shù)據(jù)模型雖然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，編輯于2023年，星期五模型結(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)模型第二十八頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五用樹型結(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.層次模型第二十九頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五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(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.層次模型第三十頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五用網(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第三十一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五網(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)）第三十二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五是

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)系模型第三十三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期五①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(biāo)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，編輯于2023年，星期五由E-R圖向關(guān)系模型轉(zhuǎn)換的三條規(guī)則