第二篇第三講數(shù)據(jù)管理技術(shù)

第二篇管理信息系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)第三講數(shù)據(jù)資源管理技術(shù)數(shù)據(jù)資源管理技術(shù)—文件管理技術(shù)數(shù)據(jù)資源管理技術(shù)—數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的原理—關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)理論基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)理論的DBMS數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)1一、數(shù)據(jù)資源管理技術(shù)的發(fā)展數(shù)據(jù)資源管理技術(shù)指對(duì)數(shù)據(jù)資源的分類(lèi)、組織、編碼、存儲(chǔ)、檢索和維護(hù)的技術(shù)。數(shù)據(jù)資源管理技術(shù)的發(fā)展階段

人工管理階段文件系統(tǒng)管理階段數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)管理階段2一、數(shù)據(jù)資源管理技術(shù)的發(fā)展1）人工管理階段特點(diǎn)：數(shù)據(jù)臨時(shí)；數(shù)據(jù)與程序不分離；數(shù)據(jù)管理由程序員安排。應(yīng)用程序1數(shù)據(jù)集合1應(yīng)用程序2數(shù)據(jù)集合2應(yīng)用程序n數(shù)據(jù)集合n…………3一、數(shù)據(jù)資源管理技術(shù)的發(fā)展2）文件系統(tǒng)管理階段特點(diǎn)：數(shù)據(jù)被組織成文件可以長(zhǎng)期保存，反復(fù)使用；數(shù)據(jù)文件可以脫離程序而獨(dú)立存在，實(shí)現(xiàn)以文件為單位的數(shù)據(jù)共享；數(shù)據(jù)文件由OS的文件管理系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理和維護(hù)。主要缺點(diǎn)：數(shù)據(jù)冗余大；易造成數(shù)據(jù)的不一致性；不能反映信息之間的聯(lián)系；應(yīng)用系統(tǒng)不宜修改。4一、數(shù)據(jù)資源管理技術(shù)的發(fā)展3）數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)管理階段特點(diǎn)：面向一個(gè)企業(yè)或部門(mén)，用整體觀點(diǎn)考慮整個(gè)企業(yè)或部門(mén)的數(shù)據(jù)資源管理；數(shù)據(jù)冗余度小，易擴(kuò)充；具有較高的數(shù)據(jù)和程序的獨(dú)立性；統(tǒng)一的數(shù)據(jù)控制功能；由數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)進(jìn)行管理（OS的文件系統(tǒng)作為底層支持）。5圖例程序1程序2程序n文件管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)文件1數(shù)據(jù)文件2數(shù)據(jù)文件3程序1程序2程序n

數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)6三種管理方式的比較人工管理文件管理數(shù)據(jù)庫(kù)可管理的數(shù)據(jù)量少一般大編程難度容易困難容易數(shù)據(jù)處理速度最快快一般數(shù)據(jù)維護(hù)困難較困難容易數(shù)據(jù)共享困難較困難容易數(shù)據(jù)間關(guān)系的保持困難一般容易數(shù)據(jù)的一致性難依賴(lài)程序依靠系統(tǒng)數(shù)據(jù)冗余多多少一、數(shù)據(jù)資源管理技術(shù)的發(fā)展7二、數(shù)據(jù)組織層次與文件管理機(jī)制文件1文件2文件n-1文件n記錄1記錄2記錄n-1記錄n數(shù)據(jù)項(xiàng)1數(shù)據(jù)項(xiàng)n-1數(shù)據(jù)項(xiàng)2數(shù)據(jù)項(xiàng)n數(shù)據(jù)庫(kù)………………◆數(shù)據(jù)組織層次例：學(xué)生數(shù)據(jù)組織8二、數(shù)據(jù)組織層次與文件管理機(jī)制◆OS的文件管理系統(tǒng)利用大容量外存設(shè)備作為存放文件的存儲(chǔ)器，由管理文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（目錄表、文件控制塊、存儲(chǔ)分配表）和相應(yīng)的管理軟件模塊以及訪問(wèn)文件的一組操作組成?！粑募芾硐到y(tǒng)的主要任務(wù)從用戶(hù)使用的角度：按名存取、使用方便、安全可靠、共享文件、節(jié)省空間和時(shí)間上的開(kāi)銷(xiāo)。從系統(tǒng)管理的角度：

實(shí)現(xiàn)“按名存取”，即提供組織數(shù)據(jù)的方法：文件的邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)并實(shí)現(xiàn)從邏輯特性到物理特性的轉(zhuǎn)換；

文件存儲(chǔ)空間的組織和管理（申請(qǐng)、釋放等）；

提供合適的存取方法，以方便地對(duì)文件進(jìn)行存取；

提供對(duì)文件進(jìn)行共享、保護(hù)、保密的機(jī)制；

給用戶(hù)提供文件操作界面（一組文件服務(wù)命令）。

9三、數(shù)據(jù)文件組織方法數(shù)據(jù)的邏輯組織：是指相關(guān)記錄在數(shù)據(jù)文件內(nèi)邏輯上的編排形式，是面向用戶(hù)的數(shù)據(jù)表示，也是用戶(hù)或應(yīng)用程序員存取數(shù)據(jù)的依據(jù)。數(shù)據(jù)文件的兩種邏輯結(jié)構(gòu)①流式文件（無(wú)結(jié)構(gòu)文件）指相關(guān)的有序字符的集合（如源程序文件、文本文件等）。文件存取按信息的個(gè)數(shù)（起始字節(jié)，字節(jié)數(shù)）或以特殊字符為界。②記錄式文件（有結(jié)構(gòu)文件）由若干個(gè)邏輯記錄組成，每個(gè)記錄有個(gè)記錄號(hào)（如數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)表文件）。文件存取按記錄進(jìn)行。

10三、數(shù)據(jù)文件組織方法數(shù)據(jù)的物理組織：指數(shù)據(jù)文件的物理存儲(chǔ)方式，它們依賴(lài)于存儲(chǔ)介質(zhì)。順序存取設(shè)備：磁帶，第I個(gè)物理塊被訪問(wèn)之后，才能訪問(wèn)第I+1塊。直接（隨機(jī)）存取設(shè)備：磁盤(pán)、光盤(pán)，可以直接存取磁盤(pán)上的任意物理塊。物理塊（物理記錄、數(shù)據(jù)塊）按存儲(chǔ)介質(zhì)的特性劃分的信息單位，是塊設(shè)備中連續(xù)信息所組成的一個(gè)區(qū)域，稱(chēng)為物理塊，是內(nèi)外存之間進(jìn)行信息交換的基本單位（一般塊長(zhǎng)為512字節(jié)）。每個(gè)物理塊有一個(gè)唯一的塊號(hào)（地址）。

11三、數(shù)據(jù)文件組織方法磁盤(pán)上的物理塊的塊號(hào)由3個(gè)參數(shù)決定：

(柱面號(hào)，磁頭號(hào)，扇區(qū)號(hào)）柱面（cylinder)：磁盤(pán)組中磁盤(pán)片上相同的磁道稱(chēng)為一個(gè)柱面；磁頭（head)：指明了某個(gè)物理塊所對(duì)應(yīng)的盤(pán)面；扇區(qū)（sector)：每個(gè)盤(pán)面劃分成若干個(gè)扇區(qū)，即把磁道分成一段段的圓弧，每段圓弧存儲(chǔ)等量的信息，每一段圓弧稱(chēng)為扇段。數(shù)據(jù)的邏輯記錄與物理記錄之間的關(guān)系：物理記錄（物理塊）的長(zhǎng)度固定，邏輯記錄長(zhǎng)度隨應(yīng)用的數(shù)據(jù)文件的變化而不同；一個(gè)邏輯記錄可能占用多個(gè)物理塊，而一個(gè)物理塊內(nèi)也可能有多條邏輯記錄；12三、數(shù)據(jù)文件組織方法數(shù)據(jù)文件的物理組織方法主要有以下幾種組織方法：1）順序文件2）索引文件3）鏈表文件4）倒排索引文件◆數(shù)據(jù)文件的邏輯結(jié)構(gòu)到物理結(jié)構(gòu)之間的轉(zhuǎn)換由OS完成。13三、數(shù)據(jù)文件組織方法1）順序文件第1物理塊號(hào)（10）文件長(zhǎng)度（4）1011121314文件A文件B物理塊號(hào)文件目錄文件A說(shuō)明14三、數(shù)據(jù)文件組織方法2）索引文件索引區(qū)數(shù)據(jù)區(qū)9601219601639602896960574960582………………

96012張山……96058李思……96016王紅……96057趙柳…………………………

96028劉芹…………關(guān)鍵字地址學(xué)號(hào)姓名班級(jí)備注12345……96…15三、數(shù)據(jù)文件組織方法雇員信息鏈記錄地址職工號(hào)姓名部門(mén)編號(hào)部門(mén)指南工作年限D(zhuǎn)T入口--A1111--DTC--NW入口--B1121--NWE--C1981--DTD--D2014--DTH--E2084--NWF--F2918--NW^--EA入口--G3001--EAI--H3101--DTJ--I3241--EA^--J3358--DT^--NE入口--K3861--NEL--L3871--NE^--3）鏈表文件16三、數(shù)據(jù)文件組織方法4）倒排索引文件（對(duì)每個(gè)輔助關(guān)鍵字建立索引）主修專(zhuān)業(yè)地址會(huì)計(jì)53企業(yè)管理52,55市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)MIS51,54,56統(tǒng)計(jì)

年級(jí)地址151,54,56252,5535345

學(xué)號(hào)姓名主修專(zhuān)業(yè)年級(jí)平均成績(jī)967010張平平MIS185955012李剛企業(yè)管理295.5943028王娜會(huì)計(jì)395967101趙津津MIS175955031柳明明企業(yè)管理272967102朱源源MIS183……………倒排序索引主修倒排序索引年級(jí)倒排序索引51525354555617四、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)（DBDataBase)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)外存儲(chǔ)器上，按一定的組織方式合理存放的相互關(guān)聯(lián)的某個(gè)組織所涉及的數(shù)據(jù)集合。最少數(shù)據(jù)冗余為多種應(yīng)用服務(wù)，程序與數(shù)據(jù)具有較高的獨(dú)立性。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DBMSDataBaseManagementSystem）是指幫助用戶(hù)建立、使用、管理和維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)的一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件。18四、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)

DBMS的主要作用

數(shù)據(jù)庫(kù)的開(kāi)發(fā)與建立

提供數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言（DDL）使用戶(hù)能建立單位的數(shù)據(jù)庫(kù)（定義、維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)，裝入數(shù)據(jù)等）；

數(shù)據(jù)查詢(xún)提供數(shù)據(jù)查詢(xún)語(yǔ)言（SQL）使用戶(hù)能使用數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)；

數(shù)據(jù)操縱與數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)提供數(shù)據(jù)操縱語(yǔ)言(DML)使用戶(hù)能更新、維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)；

系統(tǒng)運(yùn)行控制提供一套系統(tǒng)運(yùn)行控制程序，保障DBMS各個(gè)部分（程序模塊）有條不紊的進(jìn)行工作（數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)、并發(fā)、數(shù)據(jù)的一致性、相容性、完整性、安全性等）

19四、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)的組成

》數(shù)據(jù)庫(kù)存放一個(gè)單位的數(shù)據(jù)資源以及數(shù)據(jù)（表）的邏輯結(jié)構(gòu)的描述》數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DBMS）》計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：系統(tǒng)硬件和系統(tǒng)軟件(OS、系統(tǒng)支持程序)》應(yīng)用軟件：為某應(yīng)用開(kāi)發(fā)的使用數(shù)據(jù)庫(kù)的軟件系統(tǒng)》用戶(hù)：數(shù)據(jù)庫(kù)管理員（DBA）、系統(tǒng)開(kāi)發(fā)員、最終用戶(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)類(lèi)型：以數(shù)據(jù)為中心的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理，主要應(yīng)用是查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)等。如：人口普查數(shù)據(jù)庫(kù)

以處理為中心的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)

處理過(guò)程與處理對(duì)象緊密結(jié)合。如：會(huì)計(jì)信息系統(tǒng)

20五、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)原理—數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型(DataModel)

對(duì)現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)特征的抽象。數(shù)據(jù)模型應(yīng)滿(mǎn)足：1）比較真實(shí)地模擬現(xiàn)實(shí)世界；2）容易被人們理解；3）便于在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)。一種模型很難實(shí)現(xiàn)以上要求，一般方法：用一種抽象的方法對(duì)事物提供多級(jí)抽象層，從不同角度看待數(shù)據(jù)庫(kù)。二個(gè)層次的數(shù)據(jù)模型

1）概念模型（信息模型）：按用戶(hù)的觀點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)和信息建模，主要用于數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)；2）數(shù)據(jù)模型（機(jī)器模型）：從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的觀點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)建模，主要用于DBMS的實(shí)現(xiàn)。

21五、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)原理—數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)抽象的層次22五、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)原理—概念數(shù)據(jù)模型概念模型

是從現(xiàn)實(shí)世界到信息世界的抽象，用于信息世界建模。與具體的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及DBMS無(wú)關(guān)。（有多種概念模型）主要概念（實(shí)體－聯(lián)系模型）：1）實(shí)體：客觀存在并可相互區(qū)別事物。如學(xué)生、教師。2）屬性：實(shí)體具有的某一特征。如性別。

》域—屬性取值的范圍。如男、女?！穼?shí)體型—實(shí)體屬性名集合。如：學(xué)生（學(xué)號(hào)、姓名、性別、出生）》實(shí)體集：具有相同實(shí)體型的實(shí)體?！锋I：能唯一標(biāo)識(shí)實(shí)體集中每個(gè)實(shí)體。3）聯(lián)系：實(shí)體內(nèi)部及實(shí)體之間的聯(lián)系。三種聯(lián)系：

》一對(duì)一聯(lián)系（1:1）例如系：系主任》一對(duì)多聯(lián)系（1:n）例如系：教師》多對(duì)多聯(lián)系（m:n）例如教師：課程23五、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)原理—概念數(shù)據(jù)模型概念數(shù)據(jù)模型（實(shí)體—聯(lián)系）表示方法實(shí)體—聯(lián)系法（E-R圖法）用一種圖示比較直觀表述實(shí)體、屬性以及實(shí)體之間聯(lián)系?！肪匦危罕硎緦?shí)體集》橢圓：表示實(shí)體屬性》菱形：表示實(shí)體之間聯(lián)系24五、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)原理—概念數(shù)據(jù)模型產(chǎn)品銷(xiāo)售的E—R圖產(chǎn)品號(hào)產(chǎn)品名規(guī)格型號(hào)單價(jià)庫(kù)存數(shù)量產(chǎn)品銷(xiāo)售用戶(hù)用戶(hù)號(hào)用戶(hù)名稱(chēng)用戶(hù)地址電話帳號(hào)銷(xiāo)售數(shù)量銷(xiāo)售金額mn25六、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)原理—關(guān)系數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型（機(jī)器模型）

是指信息世界到機(jī)器世界的第二層抽象，將實(shí)體、屬性、聯(lián)系再一次抽象成在計(jì)算機(jī)內(nèi)的表示形式，以便計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)和處理。從數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)角度（組織層次）來(lái)描述數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)模型的三要素1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：組成數(shù)據(jù)庫(kù)的對(duì)象類(lèi)型的集合；2）數(shù)據(jù)操作：對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中各種對(duì)象（型）的實(shí)例（值）允許執(zhí)行的操作；3）數(shù)據(jù)的約束條件：一組完整性規(guī)則的集合?！吠暾砸?guī)則：給定的數(shù)據(jù)模型中數(shù)據(jù)及其聯(lián)系所具有的制約和存儲(chǔ)規(guī)則，以保證數(shù)據(jù)的正確、有效和相容。

26六、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)原理—關(guān)系數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型分類(lèi)層次模型、網(wǎng)狀模型、關(guān)系模型關(guān)系模型把數(shù)據(jù)看成是二維表中的元素，一張二維表就是一個(gè)關(guān)系。用簡(jiǎn)單的二維表描述實(shí)體、屬性以及實(shí)體之間的聯(lián)系。◆關(guān)系要滿(mǎn)足如下性質(zhì)：1）表中的每一列都是不可再分的基本屬性；2）表中的行、列次序并不重要；3）表中的每一行不允許完全相同。如果表中有N列，則稱(chēng)該關(guān)系為N元關(guān)系。27六、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)原理—關(guān)系數(shù)據(jù)模型學(xué)號(hào)姓名班級(jí)性別課程成績(jī)981233張三MBA981男管理學(xué)85981233張三MBA981男管理經(jīng)濟(jì)學(xué)81981236李四MBA981女管理經(jīng)濟(jì)學(xué)87981237王五MBA982男財(cái)務(wù)管理78981233張三MBA981男財(cái)務(wù)管理74981240趙六MBA982男專(zhuān)業(yè)外語(yǔ)78981237王五MBA982男專(zhuān)業(yè)外語(yǔ)83…………………………………………◆關(guān)系模型舉例：學(xué)生成績(jī)表28六、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)原理—關(guān)系數(shù)據(jù)模型關(guān)系模型的概念》關(guān)系：一個(gè)關(guān)系對(duì)應(yīng)一張二維表。》屬性：表中的每一列代表一個(gè)屬性或?qū)傩灾导?。》元組：表中的每一行稱(chēng)為一個(gè)元組（一個(gè)記錄）?！酚颍罕碇忻恳涣袑傩缘娜≈捣秶！分鞔a（主關(guān)鍵字）：唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)元組的屬性（或?qū)傩越M）?！逢P(guān)系模式：對(duì)關(guān)系的“型”或元組的結(jié)構(gòu)的共性的描述，即對(duì)應(yīng)二維表的表頭。如：學(xué)生成績(jī)的關(guān)系模式：（學(xué)號(hào)，姓名，班級(jí)，性別，課程，成績(jī)）29六、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)原理—關(guān)系數(shù)據(jù)模型關(guān)系模型的主要特點(diǎn)1）理論依據(jù)：集合論關(guān)系代數(shù)集合運(yùn)算、關(guān)系運(yùn)算：運(yùn)算對(duì)象及結(jié)果都是二維表。2）基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是二維表，概念簡(jiǎn)單、清晰，用戶(hù)易懂易用，便于計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)；3）關(guān)系數(shù)據(jù)模型的操作：篩選—對(duì)表中行（記錄）的選擇投影—對(duì)表中列（屬性）的選擇連結(jié)—兩張表連接成一張表30六、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)原理—關(guān)系數(shù)據(jù)模型關(guān)系模型的完整性約束1）實(shí)體完整性：所有的表都必須有主碼（主屬性）。表中不允許：無(wú)主碼值的記錄，主碼值相同的記錄。2）參照完整性：指表之間的關(guān)聯(lián)（引用）關(guān)系，一個(gè)表中的某列的取值受另一個(gè)表的某列的取值范圍約束。

●外碼：外表的主碼用作本表的屬性，用于表示兩個(gè)或多個(gè)實(shí)體（表）之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。外碼可取空值（NULL）。3）用戶(hù)定義完整性：針對(duì)某一具體應(yīng)用定義的數(shù)據(jù)庫(kù)約束。限制關(guān)系中的屬性的取值類(lèi)型、范圍，防止屬性的值與應(yīng)用語(yǔ)義矛盾。31七、基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)原理的DBMS常用數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DBMS)》單用戶(hù)、多用戶(hù)，單機(jī)版、網(wǎng)絡(luò)版》小型數(shù)據(jù)庫(kù)Access、Foxbase>Foxpro>VisualFoxpro》大型數(shù)據(jù)庫(kù)Oracle8.0企業(yè)運(yùn)用（80%）Informix銀行運(yùn)用Sybase、DB2、SQLServer32七、基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)原理的DBMS

基于關(guān)系數(shù)據(jù)模型的操作命令格式（語(yǔ)句格式）命令名{FIELDS<列名>}{<范圍子句>}{<條件子句>}{}表示可以該子句可以省略。

常用數(shù)據(jù)操作(VFP的SQL)1)數(shù)據(jù)查詢(xún)：SELECT<目標(biāo)列>FROM<表名>WHERE<條件表達(dá)式>[GROUPBY<>][ORDERBY<>[ASC/DESC]]2)數(shù)據(jù)操縱：UPDATEINSERTINTODELETEFROM33七、基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)原理的DBMS數(shù)據(jù)庫(kù)和表的創(chuàng)建1）創(chuàng)建命令（第一次需進(jìn)行創(chuàng)建）：CreateTable表名二維表表名－》表名（數(shù)據(jù)文件名）；列名－》字段（變量）名；域－》字段取值定義（類(lèi)型、長(zhǎng)度等）；主碼－》主關(guān)鍵字2）修改表結(jié)構(gòu)命令：AlterTable表名3）刪除表命令：DropTable表名4)向表中添加數(shù)據(jù)（Foxbase）命令：Append；AppendBlank5）數(shù)據(jù)（表）文件打開(kāi)與