第二章管理信息系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)

1、第二章 管理信息系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ),計(jì)算機(jī)硬件和軟件基礎(chǔ)知識(shí) 數(shù)據(jù)資源管理技術(shù) 數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),第一節(jié) 計(jì)算機(jī)硬件和軟件基本知識(shí),一、計(jì)算機(jī)硬件 計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備等五個(gè)邏輯部件組成。,運(yùn)算器：計(jì)算機(jī)中執(zhí)行各種算術(shù)和邏輯運(yùn)算操作的部件。運(yùn)算器由算術(shù)邏輯單元（ALU）、累加器、狀態(tài)寄存器、通用寄存器組等組成。 控制器：指揮計(jì)算機(jī)各個(gè)部件按照指令功能的要求自動(dòng)協(xié)調(diào)的運(yùn)行所需的各種操作。由程序計(jì)數(shù)器、指令寄存器、指令譯碼器、各種控制電路組成 。 存儲(chǔ)器：用來存放程序和數(shù)據(jù) ，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的記憶設(shè)備。分為內(nèi)存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器。,輸入設(shè)備：將原始信息輸入計(jì)算機(jī)內(nèi)。,輸出

2、設(shè)備：將計(jì)算機(jī)的處理結(jié)果轉(zhuǎn)化為人們或其他機(jī)器所接受的形式輸出。,二、計(jì)算機(jī)軟件 計(jì)算機(jī)軟件是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的程序及其文檔。 系統(tǒng)軟件：負(fù)責(zé)管理、監(jiān)控和維護(hù)計(jì)算機(jī)硬件和軟件資源的一種軟件 1、操作系統(tǒng)： 是管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的全部硬件資源包括軟件資源及數(shù)據(jù)資源；控制程序運(yùn)行；改善人機(jī)界面；為其它應(yīng)用軟件提供支持等，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所有資源最大限度地發(fā)揮作用，為用戶提供方便的、有效的、友善的服務(wù)界面。,2、語言處理系統(tǒng)： 是對(duì)軟件語言進(jìn)行處理的程序子系統(tǒng) 。包括匯編程序與各種高級(jí)語言的解釋程序和編譯程序，任務(wù)是將源程序翻譯成計(jì)算機(jī)硬件直接識(shí)別和執(zhí)行的機(jī)器指令代碼。 指令系統(tǒng)：計(jì)算機(jī)所能執(zhí)行操作的所有指令集

3、合。 匯編語言：機(jī)器語言的符號(hào)化形式。 高級(jí)語言：獨(dú)立于硬件，接近自然語言和數(shù)語語言。,3、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 是一種操縱和管理數(shù)據(jù)庫的大型軟件，是用于建立、使用和維護(hù)數(shù)據(jù)庫。它對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行統(tǒng)一的管理和控制，以保證數(shù)據(jù)庫的安全性和完整性。 4、實(shí)用程序 可被操作系統(tǒng)調(diào)用的服務(wù)性程序。包括界面工具程序、編輯程序、連接裝配程序、診斷排錯(cuò)程序。,應(yīng)用軟件：為解決各類實(shí)際問題而設(shè)計(jì)的程序 1、公用應(yīng)用軟件 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計(jì)分析的數(shù)據(jù)處理軟件。 2、專用應(yīng)用軟件 只能用于一個(gè)單位。,三、計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 多極化,網(wǎng)絡(luò)化 多媒體 智能化,第二節(jié) 數(shù)據(jù)資源管理技術(shù),本節(jié)內(nèi)容： 一、數(shù)據(jù)處理的基本概念 二、數(shù)據(jù)

4、文件與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 三、數(shù)據(jù)組織,一、數(shù)據(jù)處理的概念,數(shù)據(jù)處理的概念 數(shù)據(jù)處理指把來自科學(xué)研究、生產(chǎn)實(shí)踐和社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)等領(lǐng)域中的原始數(shù)據(jù), 用一定的設(shè)備和手段, 按一定的使用要求, 加工成另一種形式的數(shù)據(jù)。,數(shù)據(jù)處理的目的 1.把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成便于觀察分析、傳送或進(jìn)一步處理的形式。 2.從大量的原始數(shù)據(jù)中抽取，推導(dǎo)出對(duì)人們有價(jià)值的信息以作為行動(dòng)和決策的依據(jù)。 3.利用計(jì)算機(jī)科學(xué)地保存和管理已經(jīng)過處理(如校驗(yàn)、整理等)的大量數(shù)據(jù),以便人們能方便而充分地利用這些寶貴的信息資源。,一、數(shù)據(jù)處理的概念,按數(shù)據(jù)處理的地理位置分 集中處理 所有數(shù)據(jù)都存放于某臺(tái)主機(jī)上，由該主機(jī)承擔(dān)主要數(shù)據(jù)處理工作 分布處理 數(shù)據(jù)分

5、布存放于多臺(tái)主機(jī)上，由多臺(tái)主機(jī)共同承擔(dān)數(shù)據(jù)處理工作,按數(shù)據(jù)處理的時(shí)間分 實(shí)時(shí)處理 原始數(shù)據(jù)變化時(shí)，其他有關(guān)數(shù)據(jù)立即由計(jì)算機(jī)全部更改 成批處理 不立即處理原始數(shù)據(jù)，而是在一定時(shí)間間隔后對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總和處理,數(shù)據(jù)處理的基本內(nèi)容 1.數(shù)據(jù)收集 2.數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 3.數(shù)據(jù)的篩選、分組和排序 4.數(shù)據(jù)的組織 5.數(shù)據(jù)的運(yùn)算:指算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算 6.數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 7.數(shù)據(jù)檢索 8.數(shù)據(jù)輸出,一、數(shù)據(jù)處理的概念,數(shù)據(jù)處理的發(fā)展過程,人工管理階段 文件系統(tǒng)階段 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段 分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段,人工管理階段,時(shí)期：40年代中-50年代中 產(chǎn)生的背景 應(yīng)用需求科學(xué)計(jì)算 硬件水平無直接存取存儲(chǔ)設(shè)備 軟件水平?jīng)]有

6、操作系統(tǒng) 處理方式批處理 特點(diǎn) 數(shù)據(jù)的管理者：應(yīng)用程序，數(shù)據(jù)不保存。 數(shù)據(jù)面向的對(duì)象：某一應(yīng)用程序 應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系(人工管理) 數(shù)據(jù)的共享程度：無共享、冗余度極大 數(shù)據(jù)的獨(dú)立性：不獨(dú)立，完全依賴于程序 數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化：無結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)控制能力：應(yīng)用程序自己控制,文件系統(tǒng)階段,時(shí)期：50年代末-60年代中 產(chǎn)生的背景 應(yīng)用需求：科學(xué)計(jì)算、管理 硬件水平：磁盤、磁鼓 軟件水平：有文件系統(tǒng) 處理方式：聯(lián)機(jī)實(shí)時(shí)處理、批處理 特點(diǎn) 數(shù)據(jù)的管理者：文件系統(tǒng)，數(shù)據(jù)可長期保存 應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系(文件系統(tǒng)) 數(shù)據(jù)面向的對(duì)象：某一應(yīng)用程序 數(shù)據(jù)的共享程度：共享性差、冗余度大 數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化：記錄內(nèi)有結(jié)構(gòu)

7、,整體無結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)的獨(dú)立性：獨(dú)立性差，數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)改變必須修改應(yīng)用程序 數(shù)據(jù)控制能力：應(yīng)用程序自己控制,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段,時(shí)期：60年代末以來 產(chǎn)生的背景 應(yīng)用需求大規(guī)模管理 硬件水平大容量磁盤 軟件水平有數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 處理方式聯(lián)機(jī)實(shí)時(shí)處理,分布處理,批處理 特點(diǎn) 數(shù)據(jù)的管理者：DBMS 數(shù)據(jù)面向的對(duì)象：現(xiàn)實(shí)世界 應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系(數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)) 數(shù)據(jù)的共享程度：共享性高 數(shù)據(jù)的獨(dú)立性：高度的物理獨(dú)立性和一定的邏輯獨(dú)立性 數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化：整體結(jié)構(gòu)化 數(shù)據(jù)控制能力：由DBMS統(tǒng)一管理和控制,分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段,時(shí)期：80年代中期開始 產(chǎn)生的背景 應(yīng)用需求異地?cái)?shù)據(jù)處理 硬件水平網(wǎng)絡(luò)和通信技

8、術(shù) 軟件水平分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 處理方式各結(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)共享 特點(diǎn) 數(shù)據(jù)的管理者：DDBMS 數(shù)據(jù)面向的對(duì)象：現(xiàn)實(shí)世界 應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系(數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)) 數(shù)據(jù)的共享程度：共享性高 數(shù)據(jù)的獨(dú)立性：數(shù)據(jù)分散在各結(jié)點(diǎn)上 數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化：分布式結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)控制能力：各結(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)由本地DBNS管理,（一）數(shù)據(jù)組織 數(shù)據(jù)邏輯組織包括： 數(shù)據(jù)項(xiàng)：描述數(shù)據(jù)處理對(duì)象的某些屬性，數(shù)據(jù)處理的最小單位。 記錄：某個(gè)對(duì)象相關(guān)的一組數(shù)據(jù)項(xiàng)。 （關(guān)鍵字：唯一標(biāo)識(shí)記錄的數(shù)據(jù)項(xiàng)。） 文件:同類相關(guān)記錄的集合，數(shù)據(jù)庫組織的基礎(chǔ)。 數(shù)據(jù)庫:按一定方式組織起來的邏輯相關(guān)的文件的集合,二、數(shù)據(jù)文件與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),（二）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計(jì)算

9、機(jī)信息處理中的一個(gè)重要概念，包括數(shù)據(jù)的存諸結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)上的運(yùn)算或操作。包括： 邏輯結(jié)構(gòu) 物理結(jié)構(gòu) 映象,二、數(shù)據(jù)文件與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),邏輯結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)間的邏輯關(guān)系，邏輯結(jié)構(gòu)包括兩大類：線性結(jié)構(gòu)和非線性結(jié)構(gòu)，線性表、棧、隊(duì)列及串為線性結(jié)構(gòu)，而樹和圖則為非線性結(jié)構(gòu)； 物理結(jié)構(gòu) 又稱存貯結(jié)構(gòu)，指數(shù)據(jù)元素在計(jì)算機(jī)存貯器中的存儲(chǔ)方式，存儲(chǔ)方式一般有四種：順序存儲(chǔ)、鏈接存儲(chǔ)、索引存儲(chǔ)及散列存儲(chǔ)。 映象 對(duì)于給定的邏輯結(jié)構(gòu)需要尋找一種對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，以便在計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)。通常把這種對(duì)應(yīng)關(guān)系稱為映象。,1、線性表 具有相同特性的數(shù)據(jù)元素的一個(gè)有限序列。其中的每個(gè)結(jié)點(diǎn)都是同一類型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 字符串 數(shù)據(jù)庫表,棧和隊(duì)列,棧

10、和隊(duì)列是兩種特殊的線性表，是操作受限的線性表，稱限定性DS 棧 限定僅在表尾進(jìn)行插入或刪除操作的線性表，表尾棧頂，表頭棧底，不含元素的空表稱空棧。 特點(diǎn)：先進(jìn)后出（FILO）或后進(jìn)先出（LIFO）,2、隊(duì)列,和棧相反，隊(duì)列是一種先進(jìn)先出的線性表。它允許在表的一段進(jìn)行插入，另一端進(jìn)行刪除。 允許插入的一端叫隊(duì)尾，允許刪除的一端叫隊(duì)頭。,線性表的順序存儲(chǔ) 線性表的結(jié)點(diǎn)按邏輯次序依次存放在一組連續(xù)的存貯單元里，用這種方法存儲(chǔ)的線性表稱為順序表。對(duì)于順序表，若開始結(jié)點(diǎn)的存放位置為LOC(k1)， 每個(gè)結(jié)點(diǎn)占用空間大小為L，則第i個(gè)結(jié)點(diǎn)ki的存放位置可由下式直接計(jì)算得到 LOC(ki)=LOC(k1)+

11、L*(i-1) 順序表對(duì)于任何一個(gè)結(jié)點(diǎn)的檢索都很方便。,順序存儲(chǔ)線性表的插入與刪除 要在線性表中插入一個(gè)元素，由于插入后的線性表仍要求有序，必須將插入位置以后的元素依次向后移動(dòng)一個(gè)單元。同樣，若要?jiǎng)h除元素，則需把后面的元素 依次向前移動(dòng)一個(gè)單元。,順序存儲(chǔ)線性表性能評(píng)價(jià),檢索速度比較快 在插入和刪除元素過程中，順序線性表的單元移動(dòng)量非常大 順序存儲(chǔ)線性表適合經(jīng)常檢索，但數(shù)據(jù)不經(jīng)常變動(dòng)的情況,在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，表征某一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其連接方式的基本單位稱為結(jié)構(gòu)的結(jié)點(diǎn)(Node)。一個(gè)結(jié)點(diǎn)通常有幾個(gè)域，用來存放與結(jié)點(diǎn)有關(guān)的信息。存放結(jié)點(diǎn)本身信息的域稱為數(shù)據(jù)域，存放結(jié)點(diǎn)與其他結(jié)點(diǎn)關(guān)系信息的域，稱為指針域

12、或鏈域，其中存放有與結(jié)點(diǎn)有關(guān)的結(jié)點(diǎn)的地址稱為指針。若干帶指針的結(jié)點(diǎn)組成的集合，稱為鏈。,3、指針與鏈,單鏈表,特點(diǎn) 每個(gè)元素(表項(xiàng))由結(jié)點(diǎn)(Node)構(gòu)成。 線性結(jié)構(gòu) 結(jié)點(diǎn)可以不連續(xù)存儲(chǔ) 表可擴(kuò)充,data link,a0,a1,a2,a3,a4,first,線性表的鏈接存儲(chǔ) 鏈接方式存儲(chǔ)的線性表稱為鏈表 。鏈表結(jié)構(gòu)在每個(gè)結(jié)點(diǎn)設(shè)有鏈指針，用來指示下一個(gè)結(jié)點(diǎn)的位置，結(jié)點(diǎn)本身則可以存放在任意一組存貯單元中，這些存貯單元可以是連續(xù)的，也可以是分散的。結(jié)點(diǎn)之間的邏輯關(guān)系由指針表示。,在鏈表的插入和刪除操作中，只需改變前后結(jié)點(diǎn)的指針，而不需要進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)移動(dòng)。,鏈表的插入與刪除,鏈接存儲(chǔ)線性表性能評(píng)價(jià)

13、,在插入和刪除元素過程中，只須改變指針的鏈接，而不用大量移動(dòng)數(shù)據(jù)，大大減少操作時(shí)間。 每檢索一個(gè)結(jié)點(diǎn)時(shí)，必須從頭結(jié)點(diǎn)開始，使檢索效率降低。,循環(huán)鏈表,循環(huán)鏈表是單鏈表的變形。 循環(huán)鏈表最后一個(gè)結(jié)點(diǎn)的 link 指針不 為NULL，而是指向了表的前端。 為簡化操作，在循環(huán)鏈表中往往加入表頭結(jié)點(diǎn)。 循環(huán)鏈表的特點(diǎn)是：只要知道表中某一結(jié)點(diǎn)的地址，就可搜尋到所有其他結(jié)點(diǎn)的地址。,循環(huán)鏈表的示例 帶表頭結(jié)點(diǎn)的循環(huán)鏈表,a0,a1,a2,an-1,first,an-1,first,a1,a0,first,(空表),(非空表),雙向鏈表,雙向鏈表是指在前驅(qū)和后繼方向都能游歷(遍歷)的線性鏈表。 雙向鏈表每個(gè)

14、結(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)： 雙向鏈表通常采用帶表頭結(jié)點(diǎn)的循環(huán)鏈表形式。,前驅(qū)方向 后繼方向,lLink data rLink,非空表,first,first,空表,4、樹 樹是結(jié)點(diǎn)之間有分支的、層次關(guān)系的結(jié)構(gòu)，類似于自然界中的樹。是最重要的一類非線性結(jié)構(gòu)。 反映不同規(guī)格的鋼材的庫存情況 的樹結(jié)構(gòu)如下圖,（三）數(shù)據(jù)文件,把數(shù)據(jù)按某種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組織起來存放在外部設(shè)備上，就構(gòu)成數(shù)據(jù)文件。 常用的文件的組織方式： 順序文件 索引文件 散列文件,二、數(shù)據(jù)文件與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),1、數(shù)據(jù)文件的概念： 是為某一目的而形成的同類記錄的集合，記錄是文件中數(shù)據(jù)組織的基本單位，由若干個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)組成，數(shù)據(jù)項(xiàng)又是數(shù)據(jù)處理的最小單位。,2、數(shù)據(jù)文件

15、的組織方式： （1）順序文件 （2）索引文件 （3）散列文件,順序文件 文件中數(shù)據(jù)記錄的物理順序與邏輯順序一致，文件記錄按關(guān)鍵字值的遞增（或遞減）次序排序，形成其邏輯順序。,文件記錄,物理設(shè)備,關(guān)鍵字值,相對(duì)磁道,索引文件 具有索引表的文件稱為索引文件。,索引文件,主文件,索引表,數(shù)據(jù)記錄區(qū),索引區(qū),記錄原始信息,記錄關(guān)鍵字+記錄地址,組成,映射,加工,舉例,主文件,索引表,關(guān)鍵字學(xué)號(hào)與學(xué)生記錄地址的對(duì)應(yīng)表,散列文件 是利用散列存儲(chǔ)方式組織的文件，亦稱直接存取文件。即根據(jù)文件中關(guān)鍵字的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一個(gè)散列函數(shù)和處理沖突的方法，將記錄散列到存儲(chǔ)設(shè)備上。 平方取中法 除余法 隨機(jī)數(shù)法,平方取中法,將

16、記錄的關(guān)鍵字平方，取其中間的幾位作為存放記錄的物理地址。,除余法,設(shè)存儲(chǔ)容量為m，取小于等于m的素?cái)?shù)p為除數(shù)，相除取余數(shù)為存儲(chǔ)地址。 例：m=1000，p=997，關(guān)鍵字k分散在20005000 對(duì)記錄總量1000個(gè)的文件，存儲(chǔ)地址范圍在0996 H（k）=k mod p 如H（k）=2000 mod 997=6 存儲(chǔ)地址為6,隨機(jī)數(shù)法,利用隨機(jī)函數(shù)RND( )，求關(guān)鍵字k 的存儲(chǔ)地址 H（k）=RND（k）,一、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的產(chǎn)生和構(gòu)成 二、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 三、實(shí)體聯(lián)系模型 四、數(shù)據(jù)模型 五、關(guān)系的規(guī)范化 六、數(shù)據(jù)庫操作 七、數(shù)據(jù)庫保護(hù),三、 數(shù)據(jù)庫技術(shù),（一）數(shù)據(jù)庫的幾個(gè)基本概念,數(shù)據(jù)

17、庫 文件由記錄構(gòu)成，通過數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述數(shù)據(jù)及其關(guān)系，數(shù)據(jù)存取以記錄為單位 數(shù)據(jù)庫是以一定組織方式存儲(chǔ)在一起的相關(guān)數(shù)據(jù)的集合。,數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 數(shù)據(jù)定義 數(shù)據(jù)操縱 數(shù)據(jù)庫運(yùn)行管理 數(shù)據(jù)組織、存儲(chǔ)和管理 數(shù)據(jù)庫的建立和維護(hù) 數(shù)據(jù)通信接口,數(shù)據(jù)定義包括定義構(gòu)成數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的模式、存儲(chǔ)模式和外模式，定義各個(gè)外模式與模式之間的映射，定義模式與存儲(chǔ)模式之間的映射，定義有關(guān)的約束條件。,數(shù)據(jù)操縱包括對(duì)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的檢索、插入、修改和刪除等基本操作。,包括對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行并發(fā)控制、安全性檢查、完整性約束條件的檢查和執(zhí)行、數(shù)據(jù)庫的內(nèi)部維護(hù)（如索引、數(shù)據(jù)字典的自動(dòng)維護(hù)）等，以保證數(shù)據(jù)的安全性、完整性、一致性以及多用戶對(duì)數(shù)據(jù)

18、庫的并發(fā)使用。,對(duì)數(shù)據(jù)字典、用戶數(shù)據(jù)、存取路徑等數(shù)據(jù)進(jìn)行分門別類地組織、存儲(chǔ)和管理，確定以何種文件結(jié)構(gòu)和存取方式物理地組織這些數(shù)據(jù)，如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，以便提高存儲(chǔ)空間利用率以及提高隨機(jī)查找、順序查找、增、刪、改等操作的時(shí)間效率。,建立數(shù)據(jù)庫包括數(shù)據(jù)庫初始數(shù)據(jù)的輸入與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等。 維護(hù)數(shù)據(jù)庫包括數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)儲(chǔ)與恢復(fù)、數(shù)據(jù)庫的重組織與重構(gòu)造、性能的監(jiān)視與分析等。,DBMS需要提供與其他軟件系統(tǒng)進(jìn)行通信的功能。例如提供與其他DBMS或文件系統(tǒng)的接口，從而能夠?qū)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為另一個(gè)DBMS或文件系統(tǒng)能夠接受的格式，或者接收其他DBMS或文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。,數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的主要功能,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

19、：用于數(shù)據(jù)庫管理的計(jì)算機(jī)硬軟件及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫：包括物理數(shù)據(jù)庫和描述數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)：管理數(shù)據(jù)庫的軟件 人員： 數(shù)據(jù)庫管理員：控制、維護(hù)和保護(hù)數(shù)據(jù)庫 系統(tǒng)程序員：設(shè)計(jì)DBMS 用戶： 應(yīng)用程序員：編制維護(hù)應(yīng)用程序 專門用戶：信息檢索、補(bǔ)充信息 參數(shù)用戶：固定、有規(guī)則的與DB交互,按用戶的觀點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)和信息建模。常常首先將現(xiàn)實(shí)世界的客觀對(duì)象抽象為某一種不依賴于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和某一個(gè)DBMS的信息結(jié)構(gòu)即概念模型，如E-R模型，然后再把概念模型轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)上某一DBMS支持的數(shù)據(jù)模型，如關(guān)系表。,（二）數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容,數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì) 信息的轉(zhuǎn)換,概念 實(shí)體：現(xiàn)實(shí)世界中存在的對(duì)象或事物

20、 屬性：實(shí)體具有的某種特性 聯(lián)系：實(shí)體之間的關(guān)系 一對(duì)一聯(lián)系(1:1) 一對(duì)多聯(lián)系(1:n) 多對(duì)多聯(lián)系(m:n),(三)概念模型,三個(gè)不同世界術(shù)語 客觀世界 信息世界 數(shù)據(jù)世界組織（事物及其聯(lián)系） 實(shí)體及其聯(lián)系 數(shù)據(jù)庫（概念模型）事物類（總體） 實(shí)體集 文件事物（對(duì)象、個(gè)體） 實(shí)體 記錄特征（性質(zhì)） 屬性 數(shù)據(jù)項(xiàng),實(shí)體及其聯(lián)系,概念模型,ER圖,E-R圖描述現(xiàn)實(shí)世界的概念模型 實(shí)體： 屬性： 聯(lián)系： 一對(duì)一聯(lián)系 一對(duì)多聯(lián)系 多對(duì)多聯(lián)系,實(shí)體集,屬性,聯(lián)系集,線段,ER模型的設(shè)計(jì) 實(shí)體、屬性、聯(lián)系分別用方框、橢圓、菱形表示，用直線將它們相連，構(gòu)成ER圖。,（a）經(jīng)理與企業(yè)一對(duì)一關(guān)系,（b）倉庫

21、與產(chǎn)品一對(duì)多關(guān)系,（c）學(xué)生與課程多對(duì)多關(guān)系,兩個(gè)實(shí)體間三種不同聯(lián)系的E-R圖表示,醫(yī)生,任職,病人,診治,任職,實(shí)體 屬性 聯(lián)系 聯(lián)系方式 供方單位 單位號(hào)、單位名、地址、聯(lián)系人、郵政編碼 入庫 1：N 物資 物資代碼、名稱、規(guī)格、備注 驗(yàn)收 1：N 庫存 入庫號(hào)、日期、貨位、數(shù)量 購進(jìn) 多對(duì)多 合同 合同號(hào)、數(shù)量、金額、備注 付款 多對(duì)多 結(jié)算 結(jié)算編號(hào)、用途、金額、經(jīng)手人 訂貨 M：N：1,某企業(yè)物資入庫管理E-R圖,數(shù)據(jù)模型是對(duì)客觀事物及其聯(lián)系的數(shù)據(jù)化描述。在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中,對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中數(shù)據(jù)的抽象、描述以及處理等都是通過數(shù)據(jù)模型來實(shí)現(xiàn)的。數(shù)據(jù)模型在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)中是用來提供信息表示和操作

22、手段的形式構(gòu)架,是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。,(四)數(shù)據(jù)模型,數(shù)據(jù)庫應(yīng)用發(fā)展的歷史上使用了三種數(shù)據(jù)模型： （1）層次模型 （2）網(wǎng)狀模型 （3）關(guān)系模型 在三種數(shù)據(jù)模型中，關(guān)系模型是最重要的模型，也是應(yīng)用最廣泛的模型。,關(guān)系模型 每一個(gè)關(guān)系為一張二維表，相當(dāng)于一個(gè)文件。實(shí)體間的聯(lián)系均通過關(guān)系進(jìn)行描述。 下表用m行n列的二維表表示了具有n元組(n-Tuple)的付款關(guān)系。每一行即一個(gè)n元組,相當(dāng)于一個(gè)記錄,用來描述一個(gè)實(shí)體。,關(guān)系模型中的主要術(shù)語：,關(guān)系，一個(gè)關(guān)系對(duì)應(yīng)于一張二維表 元組，表中的一行成為一個(gè)元組 屬性，表中的一列成為一個(gè)屬性，列名即為屬性名 主鍵，也稱主關(guān)鍵字，表中的某個(gè)屬性值（組），

23、它的值惟一地標(biāo)識(shí)一個(gè)元組 外鍵，某個(gè)屬性值（組）不是關(guān)系A(chǔ)的主鍵，而是關(guān)系B的主鍵，則稱為關(guān)系A(chǔ)的外鍵 域，屬性的取值范圍 分量，元組中的一個(gè)屬性值 關(guān)系模式，對(duì)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)系模式的性質(zhì)：,關(guān)系中每一列的所有值具有相同的數(shù)據(jù)類型，且取自同一個(gè)域； 屬性必須有不同的名稱，但是不同屬性的屬性值可以出自相同的域； 任意兩條記錄不能完全相同； 列的次序?qū)Ρ磉_(dá)查詢要求的查詢表達(dá)式?jīng)]有影響； 行的次序?qū)Ρ磉_(dá)查詢要求的查詢表達(dá)式?jīng)]有影響； 每個(gè)屬性都是不可再分的最小數(shù)據(jù)項(xiàng)。,ER圖向關(guān)系數(shù)據(jù)模型的轉(zhuǎn)換過程示意圖,E-R圖,關(guān)系模型,DBMS,ER圖的轉(zhuǎn)換

24、將E-R圖轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的表 表是行和列的集合，實(shí)體被表示成表的形式。 用列標(biāo)題表示實(shí)體的屬性 用行表示關(guān)于實(shí)體的實(shí)際數(shù)據(jù) 關(guān)于表和屬性的命名規(guī)則 屬性名和表名中不能包含空格 表名對(duì)實(shí)體的描述應(yīng)該是有意義的。 如 student (cStuID, cStuName, nStuAge,) 表名只能描述一個(gè)主題,轉(zhuǎn)換的步驟,轉(zhuǎn)化實(shí)體 一個(gè)實(shí)體轉(zhuǎn)化成一個(gè)關(guān)系，實(shí)體名稱可作為表名，實(shí)體的屬性為關(guān)系的屬性，用下劃線標(biāo)識(shí)主碼 轉(zhuǎn)化聯(lián)系：一個(gè)聯(lián)系轉(zhuǎn)化成一個(gè)關(guān)系，屬性為兩端實(shí)體的主碼和聯(lián)系的屬性 1:1聯(lián)系：可任意選擇聯(lián)系兩端實(shí)體的主碼之一作為聯(lián)系的主碼 1:N聯(lián)系：選擇多端實(shí)體的主碼作為聯(lián)系的主碼 N:M聯(lián)系：

25、兩端實(shí)體的主碼共同作為聯(lián)系的主碼 關(guān)系合并 將主碼相同的幾個(gè)關(guān)系合并成一個(gè)關(guān)系，主碼不變,轉(zhuǎn)換舉例一(1:1聯(lián)系）,廠長（廠長號(hào)，姓名，年齡）,工廠（廠號(hào)，廠名，地點(diǎn)）,管理（廠號(hào)，廠長號(hào)）或管理（廠長號(hào)，廠號(hào)）,廠長（廠長號(hào)，姓名，年齡）,工廠（廠號(hào)，廠名，地點(diǎn)，廠長號(hào)）,轉(zhuǎn)換舉例二（1:N聯(lián)系）,倉庫（倉庫號(hào)，地點(diǎn)，面積）,產(chǎn)品（貨號(hào)，品名，價(jià)格）,存放（貨號(hào)，倉庫號(hào)，數(shù)量）,倉庫（倉庫號(hào)，地點(diǎn)，面積）,產(chǎn)品-存放（貨號(hào)，品名，價(jià)格，倉庫號(hào)，數(shù)量）,轉(zhuǎn)換舉例三（N:M聯(lián)系）,學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，年齡）,課程（課程號(hào)，課程名，學(xué)時(shí)數(shù)）,學(xué)習(xí)（學(xué)號(hào)，課程號(hào)，成績）,無法合并,圖書館數(shù)據(jù)庫中對(duì)每個(gè)

26、借閱者保存的記錄包括：讀者號(hào)，姓名，性別，年齡，地址，單位；對(duì)每本書保存有：書號(hào)，書名，作者，出版社。對(duì)每次借書保存有讀者號(hào),書號(hào)，借出日期和應(yīng)還日期。 1.要求畫出該圖書館數(shù)據(jù)庫的E-R圖。 2.將概念模型轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)模型,用關(guān)系模式加以表示。,關(guān)系必須是規(guī)范化的關(guān)系，滿足一定的約束條件。稱為范式（Normal Form） 第一范式(1NF) 元組中的每一個(gè)分量都必須是不可分割的數(shù)據(jù)項(xiàng)。 第二范式(2NF) 關(guān)系不僅滿足第一范式，而且所有非主屬性都完全依賴于主碼 第三范式 不僅滿足第二范式，而且它的任何一個(gè)非主屬性都不傳遞依賴于主碼。,（五）關(guān)系的規(guī)范化,函數(shù)依賴及相關(guān)概念,函數(shù)依賴： 設(shè)R(

27、U)是屬性集U上的關(guān)系模式，X，Y是U的子集。若對(duì)R(U)的任何一個(gè)可能的關(guān)系r，r中不可能存在兩個(gè)元組在X上的屬性值相等，而在Y上的屬性值不等，則稱X函數(shù)決定Y或Y函數(shù)依賴于X，記作：XY。,研究課題,教師代碼姓名 系電話 研究課題號(hào)研究課題名 （教師代碼，研究課題號(hào)）其他屬性,函數(shù)依賴及相關(guān)概念,完全依賴： 在R(U)中，如果XY，并且對(duì)于X的任何一個(gè)真子集X，都有X不能決定Y，則稱Y對(duì)X完全函數(shù)依賴，記作： XY 主屬性：構(gòu)成主碼的屬性 非主屬性：所有不是碼的屬性,主碼：教師代碼和研究課題號(hào) 主屬性：教師代碼，研究課題號(hào) 主屬性的真子集：教師代碼和研究課題號(hào) 非主屬性：姓名，職稱，系，電

28、話，研究課題名 其中：教師代碼姓名 研究課題號(hào)研究課題名,分解關(guān)系后滿足第二范式,傳遞依賴： 在R(U)中，如果XY，(Y X)，YX，YZ 則稱Z對(duì)X傳遞依賴。,函數(shù)依賴及相關(guān)概念,主碼：教師代碼 非主屬性：姓名，職稱，系，電話 其中：教師代碼系，系教師代碼， 系電話，教師代碼電話,分解關(guān)系后滿足第三范式,數(shù)據(jù)庫操作主要有基本表的建立與刪除、數(shù)據(jù)查詢及更改等。一般使用關(guān)系數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)語言結(jié)構(gòu)化查詢語言SQL(Structured Query Language)來完成上述操作。 如：SQL的核心語句是數(shù)據(jù)庫查詢語句，其一般格式為： SELECT FROM WHERE GROUP BY ORDER

29、 BY ASC/DESC 其功能是根據(jù)WHERE子句中的條件表達(dá)式，從指定表中找出滿足條件的元組 。,（六）數(shù)據(jù)庫操作,為了保證數(shù)據(jù)的安全可靠和正確有效，DBMS必須提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)保護(hù)功能，主要包括數(shù)據(jù)的安全性、完整性、并發(fā)控制和數(shù)據(jù)庫恢復(fù)等內(nèi)容。,（七）數(shù)據(jù)庫保護(hù),數(shù)據(jù)庫的安全性,數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)是重要的資源，它需要被共享，但同時(shí)需要進(jìn)行保護(hù)。 數(shù)據(jù)庫的安全性是指對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行保護(hù)，防止非法用戶的使用而造成的數(shù)據(jù)泄漏、更改或破壞。,安全性控制的一般方法,用戶標(biāo)識(shí)和鑒定： 存取控制：對(duì)用戶授權(quán) 密碼存儲(chǔ)：,用戶名：,SA,口令：,*,數(shù)據(jù)庫的完整性,數(shù)據(jù)庫的完整性是指數(shù)據(jù)的正確性、有效性和相容性。

30、 數(shù)據(jù)完整性 實(shí)體完整性 參照完整性 用戶自定義完整性 用于防止合法用戶向數(shù)據(jù)庫中加入不合語義的數(shù)據(jù)。 通過在數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)上規(guī)定完整性約束條件來實(shí)現(xiàn),數(shù)據(jù)庫完整性控制機(jī)制,提供定義功能 如：提供定義關(guān)系主碼的功能 提供自動(dòng)檢查功能 如：插入、修改時(shí)，DBMS自動(dòng)對(duì)主碼的值進(jìn)行檢查 提供保證措施 如：拒絕插入主碼屬性為空的元組,并發(fā)控制,當(dāng)多個(gè)用戶同時(shí)存取或修改數(shù)據(jù)庫時(shí)，可能會(huì)發(fā)生相互干擾，導(dǎo)致結(jié)果錯(cuò)誤，破壞數(shù)據(jù)庫完整性的情況時(shí)，需要對(duì)多用戶的并發(fā)操作加以控制、協(xié)調(diào)。,數(shù)據(jù)庫恢復(fù),當(dāng)計(jì)算機(jī)軟、硬件或網(wǎng)絡(luò)通信線路發(fā)生故障破壞數(shù)據(jù)庫或?qū)е虏僮魇r(shí)，系統(tǒng)應(yīng)具備數(shù)據(jù)庫恢復(fù)的功能 數(shù)據(jù)庫備份 增量備份

31、海量備份 日志文件,第三節(jié) 數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),本節(jié)內(nèi)容： 一、數(shù)據(jù)通信 二、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 三、網(wǎng)際互連-INTERNET技術(shù),一、數(shù)據(jù)通信,通信系統(tǒng)模型,（一）數(shù)據(jù)通信的基本概念,數(shù)據(jù)：模擬數(shù)據(jù)、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù) 信號(hào)：數(shù)據(jù)的電編碼或電磁編碼，模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào) 信道：傳送電信號(hào)的一條通路 模擬傳輸和數(shù)字傳輸：傳輸信號(hào)的方式 調(diào)制解調(diào)器：信號(hào)變換裝置 帶寬：信號(hào)占據(jù)的頻率范圍 數(shù)據(jù)率：數(shù)據(jù)傳輸速率，信號(hào)速率、調(diào)制速率 誤碼率：二進(jìn)制在傳輸中被傳錯(cuò)的概率 延遲：信道中從發(fā)送第一位數(shù)據(jù)起，到最后一位數(shù)據(jù)能被接收所經(jīng)歷的時(shí)間,雙絞線(TP)螺旋狀扭在一起的兩根絕緣導(dǎo)線組成。雙絞線一般分為非屏蔽雙絞線(UT

32、P)和屏蔽雙絞線(STP)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中最常用的是第三類和第五類非屏蔽雙絞線。 同軸電纜-由繞同一軸線的兩個(gè)導(dǎo)體所組成，被廣泛用于局域網(wǎng)中。為保持同軸電纜的正確電氣特性，電纜必須接地，同時(shí)兩頭要有端接器來削弱信號(hào)反射作用。,（二）傳輸介質(zhì),光纖由能傳導(dǎo)光波的石英玻璃纖維外加保護(hù)層構(gòu)成的。光纖具有寬帶、數(shù)據(jù)傳輸率高、抗干擾能力強(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。按使用的波長區(qū)的不同分為單模和多模光纖通信方式。 無線傳輸媒體： 微波通信。 衛(wèi)星通信。 紅外通信。 激光通信。 微波、紅外線和激光都需要在發(fā)送方和接收方之間有一條視線通路，故它們統(tǒng)稱為視線媒體。,（一）基本概念 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 用通信介質(zhì)把分布在不同地理

33、位置的計(jì)算機(jī)和其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接起來，實(shí)現(xiàn)信息互通和資源共享的系統(tǒng)。 協(xié)議 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間進(jìn)行通信的一組約定。如TCP/IP，IEEE802.3,802.4,FDDI,ATM等。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議具體規(guī)定了設(shè)備間通信的電氣性能、數(shù)據(jù)組織方式等。 節(jié)點(diǎn) 網(wǎng)絡(luò)中某分支的端點(diǎn)或網(wǎng)絡(luò)中若干條分支的公共匯交點(diǎn)。 鏈路 是指兩個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)之間的通信線路。,二、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),常見的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備,調(diào)制解調(diào)器：在通信過程中將數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)或者將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信號(hào)的設(shè)備。 網(wǎng)絡(luò)接口卡：網(wǎng)絡(luò)接口卡簡稱網(wǎng)卡，用來負(fù)責(zé)計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)之間的集中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。 中繼器：中繼器是一種連接設(shè)備，用來連接兩個(gè)以至于同類網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)段。中繼器的作用

34、是對(duì)信號(hào)進(jìn)行整形，防止因線路的阻抗造成信號(hào)的衰減和畸變，增加信息傳輸?shù)木嚯x。 集線器：集線器（HUB）是一個(gè)具有多個(gè)連接端口的設(shè)備，每個(gè)端口可連接一個(gè)節(jié)點(diǎn)。 交換機(jī)：交換機(jī)（Switch）是用來連接多網(wǎng)段的中規(guī)模以上的局域網(wǎng)的一種網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備。,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要功能,數(shù)據(jù)通信 終端計(jì)算機(jī) 計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī) 資源共享 硬件、軟件、信息 網(wǎng)絡(luò)計(jì)算 分布式處理 集中控制 集中分配和管理網(wǎng)絡(luò)資源,網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指網(wǎng)絡(luò)的鏈路和節(jié)點(diǎn)在地理上所形成的幾何構(gòu)形。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)從功能上可分為兩部分，資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)。,拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有：星形拓?fù)?、總線拓?fù)洹h(huán)形拓?fù)浼皹湫瓮負(fù)洹?星形拓?fù)洌焊鹘Y(jié)點(diǎn)通過點(diǎn)點(diǎn)通信線路與中心點(diǎn)相連。中心結(jié)點(diǎn)控制全網(wǎng)的通信，任何兩結(jié)點(diǎn)之間的通信必須通過中心結(jié)點(diǎn)。 總線拓?fù)洌焊鹘Y(jié)點(diǎn)通過一條共用的通信線路進(jìn)行通信。 環(huán)形