第四講 信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理

管理信息系統(tǒng)作者：程宏

責任編輯：周衛(wèi)群

出版日期：2008年9月IDPN：308-2008-015課件章數(shù)：121第四章信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)存儲數(shù)據(jù)庫概念關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘知識要點：2本章學習目標了解傳統(tǒng)的文件組織和管理技術(shù)了解數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織方式掌握四種數(shù)據(jù)模型的主要特點掌握關(guān)系數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及完整性的要求了解數(shù)據(jù)庫的新發(fā)展3第一節(jié)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的基礎(chǔ)----數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)管理方式的演化文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)人工管理高級數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)存儲4人工數(shù)據(jù)管理程序與數(shù)據(jù)的關(guān)系應(yīng)用程序1數(shù)據(jù)集1應(yīng)用程序2應(yīng)用程序n數(shù)據(jù)集2數(shù)據(jù)集n…………5文件系統(tǒng)應(yīng)用程序1應(yīng)用程序2應(yīng)用程序n文件1文件2文件n……文件系統(tǒng)中程序與數(shù)據(jù)的關(guān)系6文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)時間50年代后期到60年代中期60年代后期開始基本特征具有面向應(yīng)用的數(shù)據(jù)管理功能，工作方式是仍然是分散、非手工的。支持多用戶、多應(yīng)用共享數(shù)據(jù)的需求應(yīng)用背景硬件：外存有了很大的發(fā)展，除了磁帶機，還出現(xiàn)了大容量的硬盤和靈活的軟磁盤軟件：出現(xiàn)了操作系統(tǒng)、文件管理系統(tǒng)和多用戶的分時系統(tǒng)，專用于商業(yè)事務(wù)管理的高級語言COBOL硬件：大容量磁盤已經(jīng)出現(xiàn)、硬件價格大幅下降軟件：聯(lián)機實時處理業(yè)務(wù)增多、面向組織的復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)冗余度小，易于擴充、數(shù)據(jù)與程序獨立、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)控制功能。主要特點數(shù)據(jù)管理方面，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)對程序的一定的獨立性，數(shù)據(jù)不再是程序的組成部分，修改數(shù)據(jù)不必修改程序，數(shù)據(jù)有結(jié)構(gòu)，被組織到文件內(nèi)，存儲在磁帶、磁盤上，可以反復(fù)使用和保存。文件邏輯結(jié)構(gòu)向存儲結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換由軟件系統(tǒng)自動完成，系統(tǒng)開發(fā)和維護工作得到減輕。面向全組織的復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不僅描述了數(shù)據(jù)自身，而且描述了整個組織數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，實現(xiàn)了整個組織數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化。文件類型有了索引文件、鏈接文件、直接存取文件等，而且能對排序文件進行多碼檢索。主要以表的形式存放在數(shù)據(jù)庫里數(shù)據(jù)存取以記錄為單位以表為單位7傳統(tǒng)文件環(huán)境下的數(shù)據(jù)整理8Problem？數(shù)據(jù)冗余（DataRedundancy）----同樣的信息可能在不同的文件中重復(fù)出現(xiàn)數(shù)據(jù)不一致（DataInconsistency）程序-數(shù)據(jù)相互依賴（Program-datadependence）----對數(shù)據(jù)的改變都必須改變所有訪問該數(shù)據(jù)的程序數(shù)據(jù)完整性問題安全性低（poorsecurity）數(shù)據(jù)缺乏彈性9數(shù)據(jù)庫管理模式定義數(shù)據(jù)庫（database）是指將收集整理過的資料，集中存放并減少重復(fù)的數(shù)據(jù)，以有效率地提供給多方面的應(yīng)用10數(shù)據(jù)的層次11一條客戶資料記錄包含的信息關(guān)鍵字段12關(guān)鍵字段（KeyField

）特點存在于每一條記錄中該記錄中唯一的識別性用于檢索、更新或分類13

Database的特色數(shù)據(jù)與應(yīng)用程序相互獨立。應(yīng)用程序不必包括文件數(shù)據(jù)細節(jié)，甚至物理存放數(shù)據(jù)的方法與細節(jié)數(shù)據(jù)標準化數(shù)據(jù)輸入只有一次數(shù)據(jù)共享數(shù)據(jù)整合14數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）Databasemanagementsystem15二、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式：概念模式、外模式、內(nèi)模式參見P11616數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的構(gòu)成應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)工具數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫用戶用戶用戶數(shù)據(jù)庫管理員17數(shù)據(jù)庫用以存儲數(shù)據(jù)，可分為兩大類：用戶數(shù)據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)如前述的客戶資料數(shù)據(jù)關(guān)于數(shù)據(jù)庫定義的數(shù)據(jù)，如數(shù)據(jù)庫表的結(jié)構(gòu)定義、系統(tǒng)中的用戶及其權(quán)限、各種統(tǒng)計信息等數(shù)據(jù)字典DD（DataDictionary）18數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）數(shù)據(jù)定義語言（datadefinitionlanguage，DDL）----描述和定義數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容，包括數(shù)據(jù)庫用戶模式、邏輯模式、存儲模式和安全保密等數(shù)據(jù)操縱語言（datamanipulationlanguage，DML）----對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行基本操作，如查詢、插入、修改和刪除等---SQL數(shù)據(jù)庫運行控制數(shù)據(jù)庫的建立和維護功能----為便于數(shù)據(jù)共享而提供對數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理和控制機制，以保證數(shù)據(jù)安全、完整19軟硬件支持系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)必須有足夠大的存儲空間，包括系統(tǒng)的輸入/輸出效率，這些除有賴完善的硬件支持外，還需有良好的軟件環(huán)境，包括支持DBMS運行的操作系統(tǒng)、與數(shù)據(jù)庫接口的高級語言和實用程序人員系統(tǒng)開發(fā)人員、數(shù)據(jù)庫管理人員、用戶等20層次（樹狀）型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型21網(wǎng)狀模型----層次模型的擴展以學生選課為例：一個學生可以選多門課，一門課也可為多個學生所選22關(guān)系型----利用表格來描述數(shù)據(jù)所有的數(shù)據(jù)元素都存在于稱作“關(guān)系”的二維表格中，這種表格邏輯上等同于文件。在二維表格中，每一行是獨特的一條記錄，而每一列則為一種屬性的字段（參加教材圖4-10）關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的最大優(yōu)勢，在于其簡化的數(shù)據(jù)模型概念，并且能夠以非事先設(shè)定的方式連接到某條記錄23三、關(guān)系型數(shù)據(jù)庫概述幾個基本概念：實體（Entity）屬性（Attribute）關(guān)系（Relation）記錄（Record）字段（Field）關(guān)系數(shù)據(jù)庫概述24供貨商表格零件表格訂單表格關(guān)系型數(shù)據(jù)庫舉例25查詢數(shù)據(jù)庫：SQL的組成SQL：StructuredQueryLanguage1、SELECTSELECTColumn_Name1，Column_Name2，…FROMTable_Name

SELECTPart_Number，Part_Description，Unit_PriceFromPART；零件號碼零件描述單價137145150152門鎖門把防塵套壓縮機22.5026.256.0070.00SELECTFROMWHERE26條件式選擇SELECT

Part_Number，Part_Descriptioin，Unit_Price

FromPARTWHERE

Unit_Price<25.00；零件號碼零件描述

單價137150門鎖

22.50防塵套

6.0027連接兩個表格SELECTPART.Part_Number，SUPPLIER.Supplier_Number，SUPPLIER.Supplier_Name，SUPPLIER.Supplier_Address

FROMPART，SUPPLIERWHEREPART.Supplier_Number=SUPPLIER.Supplier_Number；零件號碼供應(yīng)商號碼供應(yīng)商名稱供應(yīng)商地址1371451501524058203840581125天津鎖具一廠上海五金三廠天津鎖具一廠杭州壓縮機總廠天津明祥路30號上海南京西路120號天津明祥路30號杭州天目山路300號28當前流行的DBMS當前最流行的關(guān)系型DBMS有：VisualFoxpro,Access,Foxbase.更完善的關(guān)系型DBMS有：Oracle8/8i,SYBASE,Informix,SQLserver等。----關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)29四、數(shù)據(jù)庫的發(fā)展面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫----ObjectOrientedDataBase，OODB分布式數(shù)據(jù)庫多媒體數(shù)據(jù)庫

Web數(shù)據(jù)庫并行數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫技術(shù)與計算機網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的產(chǎn)物可極大地提高數(shù)據(jù)庫的相應(yīng)速度利用數(shù)字化或數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，以適應(yīng)對多媒體數(shù)據(jù)的管理是互聯(lián)網(wǎng)時代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展方向30數(shù)據(jù)倉庫----DataWarehouseOLTPOLAP聯(lián)機事務(wù)處理聯(lián)機分析處理定義數(shù)據(jù)倉庫是一個面向主題（SubjectOriented）的、集成的（Integrated）、相對穩(wěn)定的、反映歷史變化的數(shù)據(jù)集合----W.H.Inmon

31數(shù)據(jù)比較操作型數(shù)據(jù)細節(jié)的在存取瞬間是準確的可更新操作需求事先可知道對性能要求高一個時刻操作一單元事物驅(qū)動面向應(yīng)用一次操作數(shù)據(jù)量小支持日常操作分析型數(shù)據(jù)綜合的，或提煉的代表過去的數(shù)據(jù)不更新操作需求事先不知道對性能要求寬松一個時刻操作一集合分析驅(qū)動面向分析一次操作數(shù)據(jù)量大支持管理需求32系統(tǒng)比較數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫：操作型數(shù)據(jù)，增、刪、改操作頻繁數(shù)據(jù)庫核心：功能強大，面向OLTP應(yīng)用數(shù)據(jù)庫工具：以查詢工具為主數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)倉庫：分析型數(shù)據(jù)，極少有更新操作數(shù)據(jù)倉庫管理系統(tǒng)：因極少有更新操作，故功能簡單數(shù)據(jù)倉庫工具：以分析工具為主33數(shù)據(jù)倉庫特征數(shù)據(jù)倉庫數(shù)據(jù)是面向主題的（SubjectOriented）數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)是集成的（Integrated）數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)是不可更新的（反映歷史化）數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)是隨時間不斷變化的（穩(wěn)定性）34數(shù)據(jù)挖掘----利用各種軟件工具在大量數(shù)據(jù)中找出隱藏的模式與關(guān)系，并且從中推論出規(guī)則，用來預(yù)測未來的行為與作為決策的依據(jù)數(shù)據(jù)挖掘常用方法：關(guān)聯(lián)分析（association）序列模式（sequence）分類分析（classification）聚類分析（clustering）----DataMining35數(shù)據(jù)挖掘的應(yīng)用銀行、電信、保險、交通、零售（大型超市）……數(shù)據(jù)庫營