管理信息系统-5章-3范式-CDM-1.ppt

1,管理信息系统-MIS,4.6 数据建模方法和信息工程 数据建模是信息系统开发中一种面向数据的技术，它是从系统数据和由这些数据产生信息的角度来描述系统的。这种方法是一种根据数据的组织和存取来建立系统模型的技术。 1.数据建模技术 该技术可简要地描述如下： 识别所有采集数据的业务实体 描述每一个实体的属性 识别发生与这些实体间的业务活动,2,管理信息系统-MIS,4.6 信息系统建模和信息工程 信息工程（Information Engineering IE）是指以数据系统为基础，建立一个计算机化企业所需要的一套相互关联的原则。信息工程的焦点是用计算机来存储和维护数据，而信息则是从这些数据中提炼出来的。信息工程是一种数据驱动的但同时也强调过程的技术，在运用信息工程时，首先建立数据模型，然后再建立过程模型。 信息工程的倡导者以James Martin和 Clive Finkestein为代表。 James Martin对信息工程的定义是：在一个企业或企业的主要部门中，关于信息系统规划、分析、设计和构成的一套相互关联的环环紧扣的正规化、自动化技术集合的应用，成为IE。使用这套技术，使得企业模型、数据模型和业务活动过程模型在一个综合的知识库中建立起来，用于创建和维护数据处理系统。 简单地说： IE就是把一个企业常见成功的信息系统所使用的各种技术加以总结、提高和规范化。,3,管理信息系统-MIS,4.6 信息系统建模和信息工程 软件工程（ Software Engineering ）与信息工程（Information Engineering IE）区别： 软件工程的主要焦点是用于计算机化处理过程的逻辑形式，是指用于说明、设计和编制计算机软件的一套规范；而信息工程的焦点是用计算机来存储和维护数据，信息则是从这些数据中提炼出来的 软件工程将系统开发技术用于一个项目的范围；而信息系统工程则是把系统开发技术用于全企业或企业的一个部门,4,管理信息系统-MIS,4.6 数据建模方法和信息工程 2.信息工程 除了将过程建模和数据建模有机地结合起来以外，信息工程（Information Engineering 简称IE）更强调系统规划的重要性，它是以数据系统为基础，建立一个计算机化企业所需要的一套相互关联的原则。IE的焦点是用计算机来存储和维护数据，而信息则是从这些数据中提炼出来的。IE的倡导者有James Martin 、Clive Finkestein .信息工程的特点 按自顶向下的方式，通过企业的战略规划、业务分析、系统设计和构成来进行开发； IE开发的是一个企业计算机化的框架，在这个框架中，可以独立设计各个子系统； 使用自动化工具，快速创建和修改各个子系统； 用户积极参与到系统建设的各个阶段。,5,管理信息系统-MIS,.信息工程的步骤 信息工程的步骤分为四个阶段，即信息战略规划、业务领域分析、系统设计、系统构成 第一阶段 信息战略规划（Information Strategic Planning ISP） 系统分析员首先参与战略系统计划的制定，内容是确定企业的战略机会、长远目标、关键成功因素（Critical Success Factors CFS）和企业个部门的信息需求，以及使用何种技术能更好地实现目标和创建新的业务机会。建立企业的一个全局模型，并对成功业务领域进行划分。 信息战略规划的目标是： 研究如何使用新技术，使得企业获得竞争优势； 制定企业的目标和CSF； 通过对CSF的分析，指导企业更好地完成其目标； 确定什么样的信息能够使管理人员有效的完成工作； 确定系统开发的优先级。,6,管理信息系统-MIS,应用信息战略规划的步骤根据不同企业和使用的规划工具的不同，其步骤有所不同： 面向业务 建立计算机化的企业机构组织图； 区分该机构的长远目标、重点和战略； 研究技术趋势，以及企业如何利用技术趋势创新的机会何竞争优势； 确定企业的CSF ，并按组织结构图向下分解CSF ； 采访关键的行政负责人，以确立企业存在的问题、机会和所需信息。 面向技术 开发一个企业模型，在一个功能分解图表中表示出企业的基本功能； 开发一个全局的实体模型； 分析功能实体，确定业务领域，为第二阶段作准备； 分析线性系统； 为信息系统的开发设置优先级。,7,管理信息系统-MIS,第二阶段 业务领域分析（Business Area Analysis BAA） 根据战略计划，系统分析员将应用分解为一系列子系统（这些子系统在信息工程中被称为业务域） 第三阶段 系统设计 系统分析员将优先级最高的子系统继续分解，然后利用结构化技术进行分析和设计。其目标和内容是： 最终用户完全参加到系统的设计过程中； 加速设计的实现； 使系统具有灵活性和易变性； 自动进行设计、管理和维护； 设计自动化与代码生成器； 建立和完善原型。,8,管理信息系统-MIS,第四阶段 系统构成（实施应用） 当信息系统设计出来后，利用代码生成器、4GL、决策支持工具等构成系统 在信息工程中，关键的因素是所存储的数据。系统分析员、程序员和其它的计算机专业人员负责所有数据存储的设计和采集、维护，同时负责设计和实施主要的信息输出。,9,管理信息系统-MIS,4.6 数据建模方法和信息工程 数据建模是信息系统开发中一种面向数据的技术，它是从系统数据和由这些数据产生信息的角度来描述系统的。这种方法是一种根据数据的组织和存取来建立系统模型的技术。这种方法又称为以数据为驱动的方法。数据建模技术和信息工程就是这方面的典型代表。 1.数据建模技术 该技术可简要地描述如下： 识别所有采集数据的业务实体。实体包括以下几种类型： 有形实体（如材料、机器、产品） 角色（如顾客、供应商、雇员等） 时间（如订单、合同、付款等） 地点（如销售办公室、仓库等）,10,管理信息系统-MIS,4.6 数据建模方法和信息工程 描述每一个实体的属性 属性描述了每一个实体的实例。属性也称之为字段或域。例如，实体“学生”的属性包括学号、学生姓名、性别、年龄、平均学分绩（GPA）等。这些属性将被存放在数据文件或数据库中。 识别发生与这些实体间的业务活动 例如，学生选修课程。“学生”和“课程”是实体，而“选修”则是联系“学生”和“课程”这两个实体的业务活动。系统分析员通常要用一个图来描述实体、它们之间的关系以及属性，该图称之为数据模型，也称之为实体关系图（Entity-Relationship Diagram ERD）。,11,管理信息系统-MIS,4.6 数据建模方法和信息工程 数据建模的作用非常明显。如果新系统的文件和数据库是根据数据模型来建立的，它们将完成如下功能： 包含准确而又及时的数据 满足所有当前的输入需求 由于数据很容易加入到适当的实体中去，所以能够在对系统不做明显修改的情况下满足未来的输入需求。 换言之，过程和应用可以围绕数据模型来处理，而无需过多地修改模型本身。 数据建模的原理极为简单，如果所有的数据都是通过灵活的数据文件或数据库来采集和存储，那么，现在的和未来的信息需求只能利用这些数据来完成。数据建模的概念已远远超出了数据库设计的概念。 数据建模技术已越来越普遍。但不幸的是，仍存在许多问题急待解决。许多资料将数据建模作为数据库的技术之一，实际上，它对于传统的文件处理和分布式数据处理同样有用。 尽管数据建模非常有用，但迟早要涉及系统的处理过程。因此面向过程的方法和面向数据的方法一般要结合使用，二者互为补充。比较好地体现这种思想的方法是信息工程技术。,12,管理信息系统-MIS,4.6 数据建模方法和信息工程 2.信息工程 除了将过程建模和数据建模有机地结合起来以外，信息工程（Information Engineering 简称IE）更强调系统规划的重要性，它是指以数据系统为基础，建立一个计算机化企业所需要的一套相互关联的原则。IE的焦点是用计算机来存储和维护数据，而信息则是从这些数据中提炼出来的。IE的倡导者有James Martin 、Clive Finkestein, James Martin 指出，应用信息工程方法的前提是： 首要前提是：在现代数据处理中，要以数据为中心，数据的存储和管理是通过各种数据系统软件来支持的。数据处理包括：数据的创建、数据的更新、文件的生成、各种综合分析图表和报表的生成、信息检索以及审查。 第二个前提是：一个企业的数据类型变化不能太大。数据是按实体存储的，除在极特殊的情况下需要加入新实体外，在一项业务活动的生命周期中，实体类型是不会变化的，即数据是相对稳定的。这样可以通过规范化得到一个比较稳定的数据模型。,13,管理信息系统-MIS,4.6 数据建模方法和信息工程 2.信息工程 信息工程的特点 按自顶向下的方式，通过企业的战略规划、业务分析、系统设计和构成来进行开发； IE开发的是一个企业计算机化的框架，在这个框架中，可以独立设计各个子系统； 使用自动化工具，快速创建和修改各个子系统； 用户积极参与到系统建设的各个阶段。,14,管理信息系统-MIS,3.系统开发策略 在J.Martin著作中信息系统开发的战略和策略考虑贯彻始终，其根本出发点是： 计算机化的大型企业信息系统的建设是一项企业的重大建设，投资大、开发周期长，具有较高、较复杂的建设项目。 计算机化的信息系统不仅是一项技术性的工程，同时也是一项社会性工程。 信息系统的建设，涉及企业的各类人员，包括：高层管理人员、管理人员、专业技术人员、计算机技术人员和其它用户。 信息系统建设涉及管理科学、决策科学、计算机科学和数学等多学科。 信息系统建设密切依赖于企业的信息需求、企业环境、企业内部机制、企业人员水平等条件。 从长远观点看，计算机信息系统应注意和强调投资效益，特别是可见效益、直接经济效益，无经济效益的系统建设难于持久。 由此可见，信息系统的建设是一项具有技术复杂度的工程。必须从实际出发，采用正确的开发策略。正确的系统开发方法论和正确的开发策略是必不可少的。,15,管理信息系统-MIS,4.信息系统开发必须考虑的问题 根据J.Martin的观点，在计算机信息系统建设过程中应充分考虑如下问题： 企业建立信息系统总体规划的必要性 自顶向下规划与局部设计相结合 高层管理人员的参与 处理部门与管理者之间的交流与联系 提高数据处理生产率的途径 选择快速收回投资的应用项目 数据库费用的支付,16,管理信息系统-MIS,4.7 数据建模和逻辑数据分析 4.7.1 什么是数据模型 数据模型（Data Model）是对数据的结构和语义的一种描述。数据模型可分为两个层次，一个是概念数据模型(Conceptual Data Model CDM)，另一个是结构数据模型。概念数据模型描述了数据的属性和语义，而不强调数据在计算机中是如何表示的。常用的一个数据模型是实体关系模型。 数据建模是一门组织和记录信息系统数据的技术。也称为数据库建模或信息建模。 4.7.2 数据建模准则 简单性（Simplicity）:所创建的数据结构应尽可能直观，并使得用户易于理解。 非冗余性（Non-Redundancy）:在数据库中没有重复的属性、记录和文件。因为，如果出现冗余，则可能会产生数据的不一致性，也浪费存储空间。非冗余性是一个很高的目标，要完全消除几乎不可能实现。,17,管理信息系统-MIS,4.7 数据建模和逻辑数据分析 4.7.3 范式理论（规范化的步骤） 要达到上述两个基本要求，关系数据库中的范式理论提供了一种规范数据的方法。规范化是对数据属性重新组织，形成稳定的、灵活的、具有可适应性的实体的技术。 第一范式（1NF）：如果一个实体的属性没有重复，即每一个实体的实例的属性值都是定长的，则称其满足第一范式。 第二范式（2NF）：如果满足第一范式，且实体属性中的每一个非键属性都完全函数依赖于主键，即每一个非键属性不是只依赖于组合键的一部分，则称其满足第二范式。显然，只有当一个实体的属性中存在组合键时，才有可能不满足第二范式。 第三范式（3NF）：如果满足第二范式，且非键属性不传递依赖于主键，即每一个非键属性都不依赖于其它的非键属性，则称其满足第三范式。,18,管理信息系统-MIS,学生选课系统DFD,19,管理信息系统-MIS,4.7 数据建模和逻辑数据分析 关于数据字典 数据字典（Data Dictionary）是对数据的定义，是对逻辑结构的一种描述（所谓逻辑结构，是指从用户的角度对数据结构的一种描述，与之对应的是物理结构，是指数据的存储介质、存储结构）。 数据元素（Data Element）：是最基本的数据单元，即不能再进一步分解的数据，如顾客帐号、学号等； 数据结构（Data Structure）：是指可以进一步分解的数据包，即是两个或两个以上相互关联的数据元素或其它数据结构组成的。 任何一个数据的逻辑结构（数据字典）都可以用三种基本结构来描述： 顺序结构：一般用“+”来表示 循环结构：一般用 重复N次：N 重复1-N次或N1 或有或无N0 选择结构：一般用 表示,20,管理信息系统-MIS,举例说明数据字典 1.顺序结构 (1)class-file = class all classes offered where class = class_number + class_name + class_credits + class_room + class_time + class_instructor,21,管理信息系统-MIS,2.重复结构 Registration-file =student-registration all student where Student-Registration = student-number+ student-name+ student-address+ student-credits+ class_number+ class_name+ class_credits+ class_grade all classes for student,22,管理信息系统-MIS,3.选择结构 假设在职职工工资处理系统中，职工中有人是按月拿工资，有人是按小时拿工资，则职工的类型可以描述为： Salaried Employee Type = Hourly 也可以表示成： Employee Type =SalariedHourly,23,管理信息系统-MIS,举例说明系统规范化的过程（学生选课系统 数据字典） (1)class-file =classall classes offered where class =class_number+ class_name+ class_credits+ class_room+ class_time+ class_instructor (2)instructior-file =instructorall instructors where instructor =instructor_number+ instructor_name+ instructor_dept+ instructor_office,24,管理信息系统-MIS,(3)Registration-file =student-registrationall student where Student-Registration =student-number+ student-name+ student-address+ student-credits+ class_number+ class_name+ class_credits+ class_grade all classes for student,25,管理信息系统-MIS,(4)Roster-file =rosterall classes where Roster =class_number+ class_name+ class_credits+ class_room+ class_time+ class_instructor+ student_number+ student_name+ student_level all students in class,26,管理信息系统-MIS,(5)student-file =studentall student where student =student_number+ student_name+ student_address+ student_major+ student_level+ student_credits_earned+ student_GPA,27,管理信息系统-MIS,(6)teaching-file =instructorall classes where instructor-assignment =instructor_number+ instructor_name+ instructor_dept.+ instructor_office+ class_number+ class_name+ class_credits+ class_room+ class_time all classes taught by instructor,学生选课系统部分数据字典,28,管理信息系统-MIS,4.7 数据建模和逻辑数据分析 4.7.3 范式理论（规范化的步骤） 首先去掉变长的数据结构，即重复结构。显然，上述结构中第（3）、（4）、（6）均不满足第一范式，需要对它们进行分解。 通过分解将原来6个数据结构分解成9个，注意，这9个中有些是重复的，如（7）与（5）、（9）与（1）、（11）与（2），所以将重复结构中（7）、（9）、（11）去掉，变成6个结构，即 （1）、（2）、（5）、（8）、（10）、（12）。 再分析保留下来的6个结构中哪些不满足第二范式。在这6个结构中，（8）、（10）、（12）中是复合键。不难看出其中第（8）是不满足第二范式的，因为，在该结构中，class-name,class-credits只是部分依赖于class-number。第（10）也同样不满足第二范式，因为在该结构中，student-name student-level 只是部分依赖于student-number。第（12）也同样不满足第二范式，因为在该结构中，class-name class-credits也只部分依赖于class-number。将这三个结构分解，结果如图所示：,29,管理信息系统-MIS,3)student-registration (7)student-registrated =student_number+ =student_number+ student_name+ student_name+ student_address+ student_address+ student_credits+ student_credits+ (8)student_class class_number+ =student_number+ class_name+ class_number+ class_credits+ class_name+ class_grade all classes for student class_credits+ class_grade,首先去掉变长的数据结构,即重复结构,30,管理信息系统-MIS,(4)roster (9)roster-class =class_number+ =class_number+ class_name+ class_name+ class_credits+ class_credits+ class_room+ class_room+ class_time+ class_time+ class_instructor+ class_instructor student_number+ (10)roster-student student_name+ =class_number+ student_level all students in class student_number+ student_name+ student level,31,(6)instructor-assignment (11)instructor-assignment =instructor_number+ =instructor_number+ instructor_name+ instructor_name+ instructor_dept.+ instructor_dept.+ instructor_office+ instructor_office (12)class-taught-by-instructor class_number+ =instructor_number+ class_name+ class_number+ class_credits+ class_name+ class_room+ class_credits+ class_time all classes taught by instructor class_room+ class_time,通过分解，将原来6个数据结构分解成9个。注意，这9个中有些是重复的，如（7）与（5）、（9）与（1）、（11）与（2），所以将重复结构中（7）、（9）、（11）去掉，变成6个结构。 （1）（2）（5）（8）（10）（12） 下步进一步分析保留的6个结构中哪些不满足第二范式。 （8）（10）（12）中是复合键，不难看出，它们不满足第二范式，需进一步分解。,33,(8)student-class (13)grade =student-number+ =student_number+ class_number+ class_number+ class_name+ class_grade class_credits+ (14)class-registrated-by- student class_grade =class_number+ class_name+ class credits (10)roster_strdent (15)class_student =class-number+ =class_number+ student_number student_number student_name+ (16)roster_stu