第2章管理信息系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)

第二章管理信息系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)（1）文件組織方式（2）數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)（3）項(xiàng)目管理技術(shù)本章要點(diǎn)1、數(shù)據(jù)組織的層次結(jié)構(gòu)2、關(guān)鍵字的概念3、邏輯結(jié)構(gòu)與物理結(jié)構(gòu)的概念數(shù)據(jù)組織的基本知識(shí)在信息系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)以一定的形式存放在各種存貯介質(zhì)上，采用什么樣的數(shù)據(jù)組織形式是根據(jù)不同的要求而定的。最常用的數(shù)據(jù)組織形式是文件，最高級(jí)的組織形式是數(shù)據(jù)庫(kù)，而文件組織和數(shù)據(jù)庫(kù)組織的共同基礎(chǔ)是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)項(xiàng)、記錄、文件、數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)成了數(shù)據(jù)組織的層次結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)組織的層次結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)文件1文件2文件3……文件n記錄1記錄2記錄3……記錄n數(shù)據(jù)項(xiàng)1數(shù)據(jù)項(xiàng)2數(shù)據(jù)項(xiàng)3……數(shù)據(jù)項(xiàng)n數(shù)據(jù)組織的層次結(jié)構(gòu)四個(gè)層次含義如下：數(shù)據(jù)項(xiàng)：是數(shù)據(jù)組織的基本單位，是文件中可使用的最小單位，描述事物某一方面的屬性。記錄：是文件中可存取的最小單位，一般由若干個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)組成，描述了事物的屬性集合。文件：同質(zhì)(類)記錄的集合構(gòu)成文件。數(shù)據(jù)庫(kù)是邏輯相關(guān)的文件集合，是數(shù)據(jù)組織的最高形式。關(guān)鍵字(主鍵)為了識(shí)別一個(gè)記錄，通常選用記錄中的一個(gè)或若干個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)作為鑒別鍵(KEY)，其中，能唯一識(shí)別某一記錄的鑒別鍵稱為主鍵(關(guān)鍵字)，其余的則稱為副鍵。例：學(xué)生登記表中每個(gè)學(xué)生記錄都由學(xué)號(hào)、學(xué)生姓名、出生年月、入學(xué)成績(jī)、是否黨員這幾個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)組成。那么，此表中學(xué)生記錄的關(guān)鍵字是：學(xué)號(hào)例：學(xué)生成績(jī)表中每條記錄由學(xué)號(hào)、課程號(hào)、成績(jī)?nèi)齻€(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)組成。它的關(guān)鍵字是：學(xué)號(hào)、課程號(hào)關(guān)鍵字的概念物理結(jié)構(gòu)：又稱為數(shù)據(jù)的存貯結(jié)構(gòu)，是指數(shù)據(jù)元素在計(jì)算機(jī)存貯器中的表示及其配置。存儲(chǔ)方法有四種：順序存儲(chǔ)方法、鏈接存儲(chǔ)方法、索引存儲(chǔ)方法和散列存儲(chǔ)方法。邏輯結(jié)構(gòu)：是指數(shù)據(jù)之間的邏輯關(guān)系，它是數(shù)據(jù)在用戶或程序員面前呈現(xiàn)的方式，是用戶對(duì)數(shù)據(jù)的表示方式和存取方式。分兩大類：線性結(jié)構(gòu)和非線性結(jié)構(gòu)邏輯結(jié)構(gòu)與物理結(jié)構(gòu)的概念文件的組織方式順序文件索引文件直接存取文件文件：是在邏輯上具有完整意義的信息的集合。文件組織：是指數(shù)據(jù)記錄以某種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式在外存設(shè)備上的組織。文件組織方式：指文件內(nèi)部構(gòu)造數(shù)據(jù)的方式。主要有順序、索引、直接、多關(guān)鍵字文件組織方式，并提供有效的存取方法。(1)順序訪問設(shè)備，如磁帶等；直接訪問設(shè)備，如磁盤等。順序訪問設(shè)備因信息存入的物理位置以及當(dāng)前讀寫磁頭位置的不同，其讀寫時(shí)間也可能不同。(2)直接訪問設(shè)備,就是訪問信息的時(shí)間與信息在外存上的存放位置關(guān)系不大。外存的類型：概念：將一個(gè)文件中邏輯上連續(xù)的信息存放到存儲(chǔ)介質(zhì)的依次相鄰的塊上便形成順序結(jié)構(gòu)。這類文件叫順序文件。其記錄存貯情況如下：R1R2R3R4R5R6……

順序文件的物理順序和邏輯順序是一致的。順序文件的優(yōu)點(diǎn)是連續(xù)存取速度快，因此主要用于只進(jìn)行順序存取，批量修改，不適合于直接存取。（1）順序文件存貯在順序存取設(shè)備上的順序文件，只能按照順序掃描法進(jìn)行查找，即依次逐個(gè)查找，要先檢索第I個(gè)記錄，必須先檢索I－1個(gè)記錄。存貯在直接存取設(shè)備上的順序文件可以按順序掃描法查找，也可按分塊查找或“折半”。對(duì)順序文件的操作（1）順序文件例：有一個(gè)已按鍵排序的文件，將它們分成50個(gè)記錄一塊，在存貯到外存設(shè)備上時(shí)，造一張表，表中第一列是每塊最后一個(gè)記錄的鍵值，第二列是該塊起始地址，即該塊第一個(gè)記錄在外設(shè)上的地址。鍵值地址253325351420587511864600…….

查找時(shí)，先將該表調(diào)入內(nèi)存，根據(jù)該表可以確定被查找記錄的存貯地址。例如：查找鍵值400的記錄，查該表可知，它可能存貯在第三個(gè)塊上，而第三塊的地址為511，據(jù)這個(gè)地址，再?gòu)耐獯嫔险{(diào)入第三塊，在內(nèi)存中進(jìn)行查找(此時(shí)可以使用各種方法如二分法)即可將記錄找到。

順序文件，只適用于批處理的情況下使用，對(duì)于單個(gè)記錄進(jìn)行處理時(shí)不方便，特別是當(dāng)記錄有增刪時(shí)就更不方便，所以在單個(gè)記錄要求實(shí)時(shí)處理的情況下，為了對(duì)某個(gè)記錄及時(shí)處理，就要用到索引文件了。帶有索引表的文件稱為索引文件，它由索引表和數(shù)據(jù)區(qū)這兩部分組成。索引表是一張指示邏輯記錄和物理記錄之間對(duì)應(yīng)關(guān)系的表。（2）索引文件索引文件的結(jié)構(gòu)索引表建在索引區(qū)，表結(jié)構(gòu)由每個(gè)記錄的關(guān)鍵字和相應(yīng)的物理存貯地址組成，我們將這兩項(xiàng)合稱為索引項(xiàng)。數(shù)據(jù)文件建立在數(shù)據(jù)區(qū)。索引非順序文件：索引表的索引項(xiàng)按順序排列，而數(shù)據(jù)文件本身記錄不按順序排列，則稱為索引非順序文件。索引順序文件：索引表的索引項(xiàng)按順序排列，而數(shù)據(jù)文件本身記錄也按順序排列，則稱為索引順序文件。（2）索引文件增添記錄在原數(shù)據(jù)文件末尾加上新增加記錄，同時(shí)對(duì)索引表插入一個(gè)新的索引項(xiàng)(維持有序)無需改變?cè)瓟?shù)據(jù)記錄的存貯狀態(tài)。索引文件的基本操作（2）索引文件刪除記錄邏輯刪除：待刪記錄前打標(biāo)記后，整理索引表。物理刪除：對(duì)數(shù)據(jù)文件重組，形成新的索引表。（2）索引文件查找將外存上的索引表調(diào)入內(nèi)存，查得待查記錄的地址，然后再將含有該記錄的塊送入內(nèi)存。或者是查不到。①分塊，將索引表分成若干個(gè)塊，每次讀一個(gè)塊,依次讀取、查找。缺點(diǎn)：多次內(nèi)外存交換，速度慢。②建立索引表的索引表，對(duì)索引表再建索引叫二級(jí)索引，必要時(shí)還可建三級(jí)索引，基本思想一樣。索引文件總結(jié)：①索引文件只能在直接存取設(shè)備上組織。②具有地址唯一性，不產(chǎn)生重號(hào)。③單個(gè)記錄存取速度比較快。④索引表本身占據(jù)一定的索引空間。⑤各級(jí)索引均為線性表結(jié)構(gòu)，每次修改都要重建索引。（2）索引文件概念直接存取文件是不需要索引而根據(jù)某個(gè)算法直接定位文件記錄的組織形式，只能在直接存取(隨機(jī))設(shè)備實(shí)現(xiàn)。（3）直接存取文件有三種方法來實(shí)現(xiàn)：直接地址法：記錄地址→關(guān)鍵字相對(duì)鍵法：DRK=F(K)K為關(guān)鍵字哈希法：采用Hashing函數(shù)。(雜湊法)

一般情況下，直接存取文件就是指用哈希法組織的文件。A直接地址法：程序員可以把存放某一記錄的地址作為該記錄的鑒別鍵的值，這樣要檢索某一記錄時(shí)，只要給出了該記錄的鍵值，也就給出了該記錄的存放地址。（3）直接存取文件B相對(duì)鍵法：采用相對(duì)鍵法進(jìn)行存取時(shí)，可以調(diào)用一算法過程對(duì)記錄的鍵號(hào)進(jìn)行計(jì)算，求出相應(yīng)的記錄地址。例：學(xué)生證號(hào)K是000~999的連續(xù)號(hào)，現(xiàn)要為每個(gè)學(xué)生存儲(chǔ)一個(gè)記錄長(zhǎng)度為100字節(jié)的記錄，若現(xiàn)在學(xué)生文件存儲(chǔ)的起點(diǎn)地址為4000，則每個(gè)學(xué)生記錄的存儲(chǔ)地址為：。以此為鍵號(hào)，即可實(shí)現(xiàn)記錄的直接存取。DRK=K×100+4000（3）直接存取文件C哈希法：就是指采用一種Hashing函數(shù)的算法把記錄的鍵值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的地址，達(dá)到壓縮存貯空間的目的。算法：Hashing函數(shù)的算法很多，這里介紹質(zhì)數(shù)除余法。設(shè)：所需存貯單元數(shù)為M，確定一個(gè)接近M的質(zhì)數(shù)P(P<=M)，再令需轉(zhuǎn)換的鍵號(hào)為K。則轉(zhuǎn)換后記錄地址為：H(K)=K－INT(K/P)×P例：鍵號(hào)為10000到5000的記錄，記錄總數(shù)為5000個(gè)，則P取4999，其地址為：H(10000)=10000－INT(10000/4999)×4999=2H(5000)=5000－INT(5000/4999)×4999=1全部記錄分布在0≤H(K)≤M－1（3）直接存取文件例：鍵號(hào)為10000到5000的記錄，記錄總數(shù)為5000個(gè)，則P取4999，其地址為：H(10000)=10000－INT(10000/4999)×4999=2H(5000)=5000－INT(5000/4999)×4999=1全部記錄分布在0≤H(K)≤M－1問題：若此記錄鍵號(hào)為5001，請(qǐng)根據(jù)質(zhì)數(shù)除余法，計(jì)算其地址，會(huì)出現(xiàn)什么狀況？為什么？（3）直接存取文件采用哈希法組織文件時(shí)，總是希望能通過某一Hashing函數(shù)的計(jì)算將記錄均勻地分散到存貯單元中去，但實(shí)際上無論采用哪種Hashing函數(shù)，都不可避免地產(chǎn)生碰撞現(xiàn)象，即兩個(gè)不同鍵號(hào)經(jīng)Hashing函數(shù)計(jì)算而得到的地址結(jié)果一樣，即產(chǎn)生沖突。解決碰撞的方法一般有兩種：①開放地址法②溢流表法思路：用Hashing函數(shù)算法計(jì)算出來的地址，如已被占滿，再依次下推，達(dá)到最后一個(gè)單元后，再轉(zhuǎn)回第一個(gè)單元，直到這個(gè)記錄存貯完畢。（3）直接存取文件直接存取文件的特點(diǎn)：直接存取文件比索引文件更簡(jiǎn)單，它的特點(diǎn)是：文件記錄隨機(jī)存入，存取速度快，不用索引，節(jié)約空間，但記錄未排序，不能按關(guān)鍵字值順序讀取，也不易找到一個(gè)理想的算法(Hashing函數(shù))，使碰撞次數(shù)減少。（3）直接存取文件數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的重要地位數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的基本概念數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)過程數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的基本概念數(shù)據(jù)(Data)數(shù)據(jù)庫(kù)(DataBase)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(DBMS)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)(DBS)描述事物的物理符號(hào)。長(zhǎng)期儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)內(nèi)的、有組織的、可共享的數(shù)據(jù)集合。指在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中引入數(shù)據(jù)庫(kù)后的系統(tǒng)，一般由數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理員和用戶構(gòu)成。位于用戶與操作系統(tǒng)之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件?，F(xiàn)實(shí)世界信息世界數(shù)據(jù)世界概念模型數(shù)據(jù)模型需求分析數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)思路-----------(信息的轉(zhuǎn)換)概念模型也稱E－R模型。概念模型是現(xiàn)實(shí)世界到機(jī)器世界的一個(gè)中間層次。概念模型用于信息世界的建模。應(yīng)該具有較強(qiáng)的語(yǔ)義表達(dá)能力。應(yīng)該簡(jiǎn)單、清晰、易于用戶理解。一般用E-R圖(EntityRelationshipDiagram)來描述。數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)之概念模型<實(shí)體名＞＜聯(lián)系名＞<屬性名>E-R圖的幾個(gè)概念與圖形表示：實(shí)體：客觀存在并可相互區(qū)別的事物。屬性：指事物的特征。聯(lián)系：指事物之間的關(guān)系。數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)之概念模型

實(shí)體聯(lián)系的三種基本類型

1：11：mm：n車間領(lǐng)導(dǎo)車間主任車間所屬工人工人加工產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)111mmn

E-R圖繪制步驟：A．用長(zhǎng)方形表示實(shí)體集合，找出系統(tǒng)中涉及到的所有實(shí)體集合，在框內(nèi)寫上實(shí)體名稱。B．用菱形表示實(shí)體之間的聯(lián)系，在菱形框內(nèi)寫上聯(lián)系的名稱，用線連接菱形與有關(guān)的方框(實(shí)體)，并注明聯(lián)系的類型。C．用橢圓表示實(shí)體屬性，在橢圓內(nèi)標(biāo)上屬性名,用線連接實(shí)體與屬性。注意：聯(lián)系也可能有屬性。例：在教學(xué)管理子系統(tǒng)中，有三個(gè)實(shí)體的信息已知，試分析實(shí)體間聯(lián)系，畫出E-R圖。數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)學(xué)生(學(xué)號(hào)，姓名，性別，班級(jí))課程(課程號(hào)，課程名，學(xué)時(shí)數(shù)，考核方式)教師(編號(hào)，姓名，性別，職稱)學(xué)習(xí)任課mmnn學(xué)生課程教師成績(jī)工作量問題：由此圖導(dǎo)出的關(guān)系數(shù)據(jù)模型包含幾個(gè)關(guān)系。返回?cái)?shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)之?dāng)?shù)據(jù)模型即E-R模型(概念模型)在計(jì)算機(jī)世界中的描述。目前幾乎所有的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)都支持的是

模型。數(shù)據(jù)模型分為幾種？層次模型、網(wǎng)狀模型、關(guān)系模型、面向?qū)ο竽Ｐ?。關(guān)系數(shù)據(jù)模型的優(yōu)點(diǎn)是什么？關(guān)系是什么含義？二維表如何表示？表名（屬性）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、操作方便、易于理解、理論基礎(chǔ)深例：學(xué)號(hào)姓名年齡姓別籍貫89101李平18男北京89102劉明18男河南…………88109王林20女山東表名（屬性）學(xué)生信息表學(xué)生信息表（學(xué)號(hào)，姓名，年齡，姓名，籍貫）數(shù)據(jù)模型從E－R圖中導(dǎo)出關(guān)系數(shù)據(jù)模型E-R圖中每一個(gè)實(shí)體都相應(yīng)地轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系，該關(guān)系應(yīng)包括對(duì)應(yīng)實(shí)體的全部屬性，并應(yīng)根據(jù)該關(guān)系表達(dá)的語(yǔ)義確定出關(guān)鍵字。對(duì)