专家与决策支持系统

1、第五章 数据库管理系统 5.1 数据库系统的开发与应用5.2 数据库系统在DSS中的作用数据库管理系统 1. 人工管理（人工管理（50年代中期）年代中期） 数据不保存数据不保存 没有数据管理软件没有数据管理软件2. 文件系统（文件系统（60年代中期）年代中期） 数据管理软件数据管理软件文件管理系统文件管理系统 面向单个应用，冗余度大、独立性差面向单个应用，冗余度大、独立性差3. 数据库系统（数据库系统（60年代后期开始）年代后期开始） 数据管理软件数据管理软件数据库管理系统数据库管理系统 面向组织，冗余度小、独立性好面向组织，冗余度小、独立性好数据库系统一般由四部分组成：数据库系统一般由四部分

2、组成： 1、数据库（、数据库（DB） 2、数据库管理系统（、数据库管理系统（DBMS） 3、数据库管理员、数据库管理员 4、用户和应用程序、用户和应用程序数据库系统的数据库系统的核心核心是是数据库管理系统和数据库。数据库管理系统和数据库。一、数据库系统组成数据库系统组成结构图数据库管理系统(DBMS)数据库管理员(DBA)数据库(DB)用户应用程序二、数据库管理系统 数据库管理系统有四项主要功能：数据库管理系统有四项主要功能： 1、描述数据库、描述数据库 描述数据的逻辑结构、存储结构、语义信息描述数据的逻辑结构、存储结构、语义信息和保密要求等。和保密要求等。2、管理数据库、管理数据库 （1）控

3、制数据库系统的运行；）控制数据库系统的运行； （2）控制用户的并发访问；）控制用户的并发访问； （3）进行数据检索、插入、删除和修改的操）进行数据检索、插入、删除和修改的操作；作；二、数据库管理系统数据库管理系统有四项主要功能：数据库管理系统有四项主要功能：3、维护数据库、维护数据库 （1）初始数据的装入；）初始数据的装入； （2）修改、更新数据库；）修改、更新数据库； （3）恢复故障的数据库；）恢复故障的数据库；4、数据通信、数据通信 完成数据的传输完成数据的传输三、数据库语言 数据库管理系统是通过数据库语言来实现的。数据库管理系统是通过数据库语言来实现的。 1、数据描述语言（、数据描述语言

4、（DDL）及其编译程序）及其编译程序 用于描述数据库的数据结构。用于描述数据库的数据结构。 2、数据操作语言（、数据操作语言（DML）及其编译程序）及其编译程序 操作语言供用户存储、检索、修改数据库中的数操作语言供用户存储、检索、修改数据库中的数据。据。 数据库应用系统的设计过程主要是：数据库应用系统的设计过程主要是： （1）系统需求分析）系统需求分析 （2）概念结构设计）概念结构设计 （3）逻辑结构设计）逻辑结构设计 （4）物理结构设计）物理结构设计四、数据库应用系统的设计和开发EEREER物理结构设计逻辑结构设计概念结构设计单用户视图ER图关系模型（一）系统需求分析 通过对用户的信息需求和

5、处理需求的调查分通过对用户的信息需求和处理需求的调查分析，得到系统所必须的需求信息。析，得到系统所必须的需求信息。 1、确定设计范围、确定设计范围 确定计算机能够处理的范围和内容。确定计算机能够处理的范围和内容。 2、数据收集和分析、数据收集和分析 获得数据库设计所必须的数据信息。获得数据库设计所必须的数据信息。 3、写出需求说明书、写出需求说明书 对应用系统需求分析建立文档资料，包括：对应用系统需求分析建立文档资料，包括：系统目标、功能、性能、运行环境，及功能结系统目标、功能、性能、运行环境，及功能结构图、数据流程图、数据字典等。构图、数据流程图、数据字典等。（二）概念结构设计数数据据分分析

6、析单单用用户户视视图图设设计计多多用用户户视视图图集集成成视视图图分分析析与与修修改改概概念念结结构构模模型型 E-R方法（实体联系方法）：由实体、联系、属性三个成份组成。（二）概念结构设计（续）姓名姓名性别性别子女子女工作工作工种工种工具工具使用使用职工职工nn111n用用E-R图进行用户视图设计图进行用户视图设计（三）逻辑结构设计 从从E-R图向关系模型转换：图向关系模型转换：一个实体对应一个关一个实体对应一个关系模型，实体的属性就是关系的属性。系模型，实体的属性就是关系的属性。 两个实体间的联系两个实体间的联系 1：1联系：联系：在两个实体各自的关系模式中各增加在两个实体各自的关系模式中

7、各增加一个对方实体编码属性项。一个对方实体编码属性项。 例如：例如： 教研室（教研室编号、主任编号、教研室名教研室（教研室编号、主任编号、教研室名.） 主任（主任编号、教研室编号、姓名主任（主任编号、教研室编号、姓名.）两个实体间的联系1：n的联系：的联系：在在n方实体的关系模式中增加对方实体的方实体的关系模式中增加对方实体的编码属性项。例如：编码属性项。例如： 教研室（教研室编号、主任编号、教研室名教研室（教研室编号、主任编号、教研室名.） 教员（教员号、教研室编号、姓名、年龄教员（教员号、教研室编号、姓名、年龄.）n：n的联系：的联系：除两个实体建立关系模式外，把除两个实体建立关系模式外，

8、把“联系联系”也建立关系。也建立关系。 学生（学生号、学生名学生（学生号、学生名.） E 课程（课程号、课程名课程（课程号、课程名.） E 选课（学生号、课程号、成绩）选课（学生号、课程号、成绩） R（四）物理结构设计设计数据在物理设备上的存储结构设计数据在物理设备上的存储结构1、存储记录、存储记录 包括：数据项、指针和记录开销。包括：数据项、指针和记录开销。2、访问路径、访问路径 建立数据项或数据项组合的索引。建立数据项或数据项组合的索引。3、记录实际存储、记录实际存储 对记录的聚类和划分，以及物理块大小的选对记录的聚类和划分，以及物理块大小的选择。择。数据库查询（一）数据库列查询（一）数据

9、库列查询 1、查询指定的列；2、查询全部列；3、指定条件的查询（二）条件查询（二）条件查询 1、比较大小的查询 2、指定范围的查询 3、指定集合的查询 4、字符匹配的查询 5、设计控制的查询 6、多重条件的查询（三）组合查询（三）组合查询 多条件的任意组合查询。数据项表达式的查询数据项进行数值计算（表达式计算）的查询：数据项进行数值计算（表达式计算）的查询：（1）表达式的形式是任意变化的。）表达式的形式是任意变化的。（2）表达式的计算是临时进行的。）表达式的计算是临时进行的。 需要专门编制程序来完成这种特殊的查询。需要专门编制程序来完成这种特殊的查询。 编制这种查询程序需要利用编制这种查询程序

10、需要利用编译技术编译技术，完成对表，完成对表达式的识别和解释执行。达式的识别和解释执行。实例 社会总产值工业总产值农业总产值建筑业总产社会总产值工业总产值农业总产值建筑业总产值运输邮电业总产值商业、饮食业总产值值运输邮电业总产值商业、饮食业总产值 固定资产投资效果（当年工业总产值去年工业固定资产投资效果（当年工业总产值去年工业总产值）总产值）/当年固定资产投资额当年固定资产投资额 物耗率（社会总产值国民收入）物耗率（社会总产值国民收入）/社会总产值社会总产值 四、数据库系统在DSS中的作用 1、 数据是最基本的决策资源数据是最基本的决策资源 数据反映了事物在量值方面大小。数据反映了事物在量值方

11、面大小。 1）数据归约（分离、合并、聚集等）数据归约（分离、合并、聚集等） 2）聚集值的数据细节）聚集值的数据细节 3）多重数据源的数据）多重数据源的数据 4）历史数据用于预测）历史数据用于预测 5）数据不同精度的查询）数据不同精度的查询四、数据库系统在DSS中的作用2、数据是模型组合的基础、数据是模型组合的基础 每个数学模型每个数学模型都需要输入数据和计算结果都需要输入数据和计算结果的输出数据。的输出数据。 对于一个较复杂的问题，要对于一个较复杂的问题，要多个模型组合多个模型组合起来，共同辅助决策。模型之间的组合一般是起来，共同辅助决策。模型之间的组合一般是通过数据来实现，即：通过数据来实现

12、，即： 一个模型的输出数据是另一个模型的输入一个模型的输出数据是另一个模型的输入数据，或者是一个模型输出数据经过加工处理数据，或者是一个模型输出数据经过加工处理后成为另一个模型的输入数据。后成为另一个模型的输入数据。3、演绎数据库 演绎数据库基本概念演绎数据库基本概念 演绎数据库的研究始于演绎数据库的研究始于70年代中期，由于年代中期，由于J.Minker和和Gallaire等人首创。等人首创。 将人工智能中的将人工智能中的演绎功能与关系数据库相演绎功能与关系数据库相结合结合而产生的一种新的数据库叫而产生的一种新的数据库叫演绎数据库演绎数据库。演绎功能演绎功能 + 关系数据库关系数据库 演绎数

13、据库演绎数据库 演绎推理：假言推理（形式逻辑）演绎推理：假言推理（形式逻辑） P，PQ Q P、Q为事实，为事实， PQ 为规则。为规则。 从已知的关系数据库中一事实（实数据）推出一从已知的关系数据库中一事实（实数据）推出一些新数据，这些新数据是数据库中所没有的。些新数据，这些新数据是数据库中所没有的。演绎推理推出的新数据称为演绎推理推出的新数据称为虚数据虚数据。演绎数据库基本概念演绎数据库实例表表 父子关系数据库父子关系数据库F（f ， s）f（父）（父）s（子）（子）李平李平李学李学李学李学李同李同李同李同李山李山刘定刘定刘军刘军刘军刘军刘思刘思演绎数据库实例（续）建立如下两种逻辑规则：建

14、立如下两种逻辑规则：1祖孙规则祖孙规则 F（X，Z）F（Z，Y）G（X，Y） 该规则表示该规则表示X是是Z的父亲，的父亲，Z是是Y的父亲，则的父亲，则X是是Y的的祖父。祖父。 通过以上规则得出的祖孙关系为：通过以上规则得出的祖孙关系为： 李学李学李山李山 ， 李平李平李同李同 ， 刘定刘定刘思刘思f（父）（父）s（子）（子）李平李平李学李学李学李学李同李同李同李同李山李山刘定刘定刘军刘军刘军刘军刘思刘思Z(祖祖)C(孙孙)李李平平李李同同李学李学李李山山刘定刘定刘思刘思ijk获取祖孙数据库的程序是用二重循环来完成的2祖先规则祖先规则（1） F（X，Y）A（X，Y）（2） A（X，Z）F（Z，Y

15、）A（X，Y） 其中：其中： （1）表示）表示X是是Y的父亲，则的父亲，则X是是Y的祖先，的祖先， （2）表示）表示X是是Z的祖先，的祖先，Z是是Y的父亲，则的父亲，则X是是 Y的祖先。的祖先。 父子关系父子关系F通过以上规则得到祖先关系通过以上规则得到祖先关系A。演绎数据库实例（续）主程序k：=1检索数据库 F（fk，sk）输出： sk（某晚辈） fk（祖先）调用过程A（a， fk）k：=k+1k n ? 结束YNA（a，z）i ：= 1检索数据库是否存在F（fi，si=z）?输出：fi（祖先）调用A（a，fi）i ：= i+1i n?退出YYNN过程祖先祖先-子孙推理算法流程子孙推理算法流程演绎数据库的基本结构 演绎数据库系统由三部分组成：演绎数据库系统由三部分组成： 传统数据库系统传统数据库系统 具有演绎推理的机构具有演绎推理的机构 在实数据中推出虚数据。在实数据中推出虚数据。 数据库和演绎推理之间的接口数据库和演绎推理之间的接口 演绎推理机构是逻辑的，而数据库是非逻辑的，演绎推理机构是逻辑的，而数据库是非逻辑的，两者需要有一个接口，以实现其物理上的连接。两者需要有一个接口，以实现其物理上的连接。演绎数据库的基本结构