第二章 管理信息系统的技术基础

本章要点:数据处理数据库技术（数据库系统的构成、数据库设计主要内容、E-R图、数据模型、关系的规范化）计算机网络第二章管理信息系统的技术基础2.1数据处理指把来自科学研究、生产实践和社会经济活动等领域中的原始数据，用一定的设备和手段，按一定的使用要求，加工成另一种形式的数据。一、概念二、数据处理的目的把数据转换成便于观察分析、传送或进一步处理的形式。从大量的原始数据中抽取、推导出对人们有价值的信息以作为行动和决策的依据。科学地保存和管理已经过处理（如校验、整理等）的大量数据，以便人们能方便而充分地利用这些宝贵的信息资源。2.1数据处理数据收集数据转换数据的筛选、分组和排序数据的组织数据的运算数据的存储数据的检索数据输出三、数据处理的基本内容2.1数据处理简单应用（20世纪50年代以前）无外存；无操作系统；数据是程序的组成部分四、发展过程文件系统（50年代后期到60年代中期）出现大容量的硬盘；出现操作系统；数据有结构，组织在文件内。数据库系统（60年代后期开始）2.1数据处理四、发展过程特点文件系统阶段数据库管理阶段程序与数据的关系数据共享

数据独立数据结构一致性

存取方法应用程序1应用程序2应用程序n文件1文件2文件n较少共享(冗余小)工资:BH,XM,BM,JB,JBGZ……人事:BH,XM,BM,JB,出身,籍贯…工资:BH,XM,BM,JB,JBGZ…人事:BH,出身,籍贯…数据面向一个或几个应用程序独立性差应用程序与数据基本无关独立性好内部有结构;整体无结构整体结构化不好可以避免数据不一致数据库DBMS程序1程序2程序n2.2数据库技术一、数据库系统的构成计算机软硬件系统目的手段、工具数据库DBMS用户2.2数据库技术二、数据库设计的内容现实世界客观事物及联系映射抽象表达实体属性联系实体1实体2实体3联系联系联系111nnm变换关系层次网状变换数据结构用户要求用户视图概念结构模型(E-R图)逻辑结构模型物理模型数据世界数据化信息世界概念化客观事物类：事物相关性质集合人实体实体集合及实体联系相关属性集合加工、转换数文件据记录库相关数据项集合加工转换存储二进制数据集合结构计算机世界DBMS数据世界信息世界认识选择描述现实世界E-R模型信息的转换数据模型2.2数据库技术1976年，P.P.S.Chen提出Ｅ-Ｒ模型（Entity-RelationshipModel），用Ｅ-Ｒ图来描述概念模型。观点：世界是由一组称作实体的基本对象和这些对象之间的联系构成的。三、实体联系(EntityRelation)图,即E-R图2.2数据库技术三、实体联系(EntityRelation)图,即E-R图实体:客观存在并可相互区分的事物叫实体。可以是人、物、抽象的概念，可以指事物的本身，也可指事物之间的联系。如学生张三、工人李四、计算机系、数据库概论。属性:实体具有的某种特征。实体型(EntityType)：实体名与其属性名集合共同构成实体型。例，学生（学号、姓名、年龄、性别、系、年级）。注意实体型与实体（值）之间的区别，后者是前者的一个特例。如(9808100，王平，21，男，计算机系，2)是一个实体。2.2数数据库技术术三、实体联联系(EntityRelation)图,即E-R图实体集(EntitySet)：同型实体的的集合称为为实体集。。如全体学学生。联系:联系(Relationship)：：实体之间的的相互关联联。如学生与老老师间的授授课关系，，学生与学学生间有班班长关系。。联系也可以以有属性，，如学生与与课程之间间有选课联联系，每个个选课联系系都有一个个成绩作为为其属性。。同类联系的的集合称为为联系集。。2.2数数据库技术术三、实体联联系(EntityRelation)图,即E-R图联系的种类类实体之间的的联系的数数量，即一一个实体通通过一个联联系集能与与另一实体体集相关联联的实体的的数目。可以有一对对一的（1:1），，一对多的的（1:m），多对对多的（m:n）几种情况。。例如：管理组成班主任班级学生111n2.2数数据库技术术学生课程选修学号姓名系别课程名先修课主讲老师成绩用矩形表示实体集，在框内写上实体名用椭圆表示实体的属性用无向边把实体与其属性连接起来用菱形表示实体间的联系将参与联系的实体用线段连接例：学生选修课程mn联系的数量三、实体联联系(EntityRelation)图,即E-R图2.2数数据库技术术E-R模型型示例(教教学实体联联系模型））学工部:学号,姓名名,性别,年龄,籍籍贯,入校校时间,各各科成绩………教务科:学号,姓名名,课程程,学时,学分,成成绩,任课课教师,职职称……人事部:教师姓名,性别,年年龄,职称称,评价………课程学生教师mnmnnm选修教学授课课号课名学分成绩学号姓名……评价教号姓名职称2.2数数据库技术术四、数据模模型层次模型有且仅有一一个节点无无双亲（根根）其它节点有有且仅有一一个双亲网状模型可有一个以以上节点无无双亲至少有一个个节点有多多于一个的的双亲关系模型2.2数数据库库技术关系模型型每一个关关系为一一张二维维表，相相当于一一个文件件。实体体间的联联系均通通过关系系进行描描述。下表用m行n列列的二维维表表示示了具有有n元组组(n-Tuple)的"付付款"关关系。每每一行即即一个n元组,相当于于一个记记录,用用来描述述一个实实体。结算编码合同号数量金额J0012HT1008100030000J0024HT110760012000J0036HT111520004000关系模式式的描述述：关系名（（属性1，属性2，…，，属性n）2.2数数据库库技术实体关关系属性关关系的的属性学生（学号，姓名，，系别））E-R模模型向关关系模式式的转换换学生学号姓名系别2.2数数据库库技术E-R模模型向关关系模式式的转换换一对一联联系：若联系一一方全部部参与，，则将联联系另一一方的关关键字作作为全部部参与一一方的属属性。例如：班班级（班班号，人人数………教师编编号）或教教师(教教师编号号,职称称……班班号)例如：班主任班级管理11管理（教教师编号号，班级级号）若联系双双方均部部分参与与，则将将联系定定义为一一个新的的关系，，属性为为参与双双方的关关键字。。2.2数数据库库技术E-R模模型向关关系模式式的转换换一对多联联系：班级学生组成1n学生(学学号,姓姓名………班级号号)多对多联联系：将将联系定定义为新新的关系系，双方方的关键键字作为为联系实实体的属属性。学生课程选修mn选修(学号,课程号号,成绩)将一方的关键键字作为多方方实体的属性性。2.2数据据库技术E-R模型向向关系模式的的转换E-R模型示示例学工部:学号,姓名,性别,年龄龄,籍贯,入入校时间,各各科成绩………教务科:学号,姓名,课程,学学时,学分,成绩,任课课教师,职称称……人事部:教师姓名,性性别,年龄,职称,评价价……课程学生教师mnmnnm选修教学授课课号课名学分成绩学号姓名……评价教号姓名职称2.2数据据库技术E-R模型向向关系模式的的转换E-R模型示示例转换为5个关关系选修(学号,课程号号,成绩)授课(教师号,课程程号,评价)学生(学号,姓名,……)课程(课程号,课程名,学学分)教师(教师号,教师姓名,职称……)学生课程教师选修授课2.2数据据库技术五、关系的规范化化关系模式的设设计问题示例：考虑为管理职职工的工资信信息而设计一一个关系模式式。2.2数据据库技术五、关系的规范化化问题：麻烦!麻烦!!好麻烦!!!唉，剪不断，，理还乱关系模式的设设计问题插入异常：如果没有职工工具有8级工工资，则8级级工资的工资资数额就难以以插入。删除异常：如果仅有职工工赵明具有4级工资，如如果将赵明删删除，则有关关4级工资的的工资数额信信息也随之删删除了。数据冗余：职工很多，工工资级别有限限，每一级别别的工资数额额反复存储多多次。更新异常：如果将5级工工资的工资数数额调为620，则需要要找到每个具具有5级工资资的职工，逐逐一修改。2.2数据据库技术解决之道：分分解!分解解!!再分分解!!!关系模式的设设计问题级别工资450056006700哇，原来生活活可以如此简简单五、关系的规范化化2.2数据据库技术五、关系的规范化化有关学生的关关系模式S(S#,SN,SD,DEAN,C#,G)快速热身：它有哪些数据据冗余？望闻问切：不良的数据依赖关系模式的设设计问题2.2数据据库技术五、关系的规范化化函数依赖如果在一个关关系R中，数数据元素B的的取值依赖于于数据元素A的取值，我我们称B函数数依赖于A。。句话说，A决定B。用用“AB”表示。。2.2数据据库技术五、关系的规范化化范式（NormalForm)定义:范式是是对关系的不不同数据依赖程度度的要求。通过过模式分解将将一个低级范范式转换为若若干个高级范范式的过程称称作规范化。。2.2数据据库技术五、关系的规范化化第一范式（1NF）定义关系中每一分分量不可再分分。S#C#S1C1C2S1C1C22.2数据据库技术数据冗余：如果一个学生生选修了k门门课，则有关关他的所在系系的信息重复复。五、关系的规范化化第二范式（2NF）关系模式S(S#,SN,SD,DEAN,C#,G)不良特性插入异常：如果学生没有有选课，关于于他的个人信信息及所在系系的信息就无无法插入。删除异常：如果删除学学生的选课信信息，则有关关他的个人信信息及所在系系的信息也随随之删除了。。更新异常：如果学生转系系，若他选修修了k门课，，则需要修改改k次。2.2数据据库技术五、关系的规范化化第二范式（2NF）定义如果一个符合合1NF的关关系，它所有有的非关键字字数据元素都都完全函数依依赖于整个关关键字，我们们称它是第二二规范化形式式，简称2NF。2.2数据据库技术五、关系的规范化化第二范式（2NF）学号S#姓名SN系名SD系主任DEAN课程号C#成绩G改造将S分解SC(S#,C#,G)S_SD(S#,SN,SD,DEAN)非主属性有两两种，一种完完全依赖于关关键字，一种种部分依赖于于关键字。根据2NF的的定义，如果果一个满足1NF的关系系，其关键字字仅由一个数数据元素组成成，那么它必必然属于2NF。2.2数据据库技术五、关系的规范化化第三范式（3NF）数据冗余：每个学生都存存储了所在系系的系主任的的信息。S_SD(S#,SN,SD,DEAN)不良特性插入异常：如果系中没有有学生，则有有关系的信息息就无法插入入。删除异常：如果学生全部部毕业了，则则在删除学生生信息的同时时有关系的信信息也随之删删除了。更新异常：如果学生转系系，不但要修修改SD，还还要修改DEAN，如果果换系主任，，则该系每个个学生元组都都要做相应修修改。2.2数据据库技术五、关系的规范化化学号S#姓名SN系名SD系主任DEAN改造将S分解STUDENT(S#