第六部分 计算机信息系统及数据库

第六章信息系统与数据库什么是信息系统计算机信息系统（ComputerInformationSystem），是指由计算机及配套的设备、设施（含网络）构成的，按照一定的应用目标和规则对信息进行采集、加工、存储、传输、检索等处理的人机系统。

具有4个重要的特点：（1）涉及的数据量大，一般需要存放到外存。（2）持久性强，绝大部分数据需要长期保留在计算机系统中。（3）共享性高，数据为多个应用程序和多个用户所共享。（4）服务性全，包括管理,检索,分析,决策等。什么是信息系统信息系统的分层结构各类数据信息，资源管理系统.主要有数据库管理系统，数据库等.实现业务功能的流程、规则、策略和程序.向用户显示信息处理结果.如：Web浏览器界面.支持系统运行的硬件,系统软件和网络.信息系统广泛应用于各个行业和领域的·信息化建设（管理信息系统、决策支持系统、联机事务处理系统、地理信息系统、电子政务系统等）银行账户管理系统是我们身边一个典型的计算机信息系统，它具有信息系统所有的特点及分层结构。该系统所的基本功能如图所示。

基础设施层：配置符合要求的计算机，安装符合要求的操作系统资源管理层：数据库系统和数据库管理系统用来存储数据和实现对数据的各种操作业务逻辑层：软件开发人员使用某种编程语言根据系统所要完成的具体功能编写程序代码应用表现层：银行的工作人员和普通的客户可以通过友好的界面与系统进行交互。什么是信息系统什么是信息系统信息系统的分类按功能分：电子数据处理、管理信息系统、决策支持系统从应用领域分：办公自动化系统、军事指挥信息系统、医疗信息系统、电子商务系统、民航订票系统等。通常习惯从信息处理的深度来对其进行分类，可以分为三大类：业务信息处理系统信息检索系统信息分析系统什么是信息系统采用计算机技术进行日常业务处理的信息系统，从而使业务工作自动化，提高业务工作的效率和质量。根据服务对象的不同，业务信息处理系统又可以进一步划分.操作层业务处理系统管理层业务处理系统知识层业务处理系统业务信息处理系统主要用于对日常业务工作的数据进行记录、查询和处理。

什么是信息系统采用计算机技术进行日常业务处理的信息系统，从而使业务工作自动化，提高业务工作的效率和质量。根据服务对象的不同，业务信息处理系统又可以进一步划分.操作层业务处理系统管理层业务处理系统知识层业务处理系统业务信息处理系统为一般管理者提供检查、控制和管理业务服务的系统

什么是信息系统采用计算机技术进行日常业务处理的信息系统，从而使业务工作自动化，提高业务工作的效率和质量。根据服务对象的不同，业务信息处理系统又可以进一步划分.操作层业务处理系统管理层业务处理系统知识层业务处理系统业务信息处理系统是支持企事业单位中的设计和文秘人员业务的信息系统，用以进行企事业单位的设计、创作和文秘工作。

辅助技术系统办公信息系统知识层业务处理系统办公自动化系统(OA)计算机辅助设计(CAD)计算机辅助制造(CAM)计算机辅助测试(CAT)计算机辅助教学(CAI)计算机辅助工艺规划(CAPP)什么是信息系统信息检索系统是指根据特定的信息需求而建立起来的一种有关信息搜集、加工、存储和检索的程序化系统。目录检索系统全文检索系统信息检索系统是支持企事业单位中的设计和文秘人员业务的信息系统，用以进行企事业单位的设计、创作和文秘工作。

根据检索结果的详细程度和检索词的来源不同划分

信息检索系统其主要目的是为人们提供信息服务。例如，我国为科技工作服务的各类科学和技术文献库（如中国科技文献数据库，中国学位论文数据库等）什么是信息系统是一种高层次的信息系统，是为管理决策人员掌握企事业单位运行规律和趋势、制订规划、进行决策的辅助系统。决策支持系统(DSS)专家系统(ES)信息分析系统（

IAS

）是辅助决策者通过数据、模型、知识以人机交互方式进行半结构化或非结构化决策的计算机信息系统，旨在帮助决策者提高决策能力和水平。

根据检索结果的详细程度和检索词的来源不同划分

DSS对决策只起“支持”和“辅助”作用，它永远不能代替决策者的重要思维和最终判断，因此必须通过人机对话，充分发挥决策者的分析、判断能力。什么是信息系统是一种高层次的信息系统，是为管理决策人员掌握企事业单位运行规律和趋势、制订规划、进行决策的辅助系统。决策支持系统(DSS)专家系统(ES)信息分析系统（

IAS

）是一种知识信息的加工处理系统，模仿人类专家的思维活动，通过推理与判断来求解问题。

根据检索结果的详细程度和检索词的来源不同划分

知识库推理机专家系统(ES)在专家系统中首先将专家的知识及经验以某种形式存入计算机，利用类似人类专家的思维规律，对问题的原始数据进行逻辑分析、推理和演绎，最终做出判断和决策。什么是信息系统信息与数据的关系计算机是一种基于二进制运算的信息处理机器，任何需要由计算机进行处理的信息，都必须进行一定程度的形式化，并表示成二进制编码的形式，这就引进了数据的概念。数据是计算机中对事实、概念或指令进行描述的一种特殊格式。在信息处理领域中，信息指的是人们要解释的那些数据的含义。计算机信息处理，微观上就是由计算机进行数据处理的过程，实际上就是数据处理，数据处理的目的是获取有用的信息。在许多场合，如果不引起混淆的话，信息和数据通常并不严格加以区分。数据库系统(DBS)的组成:数据库设计,开发,管理DBS的人员和用户利用DBS资源开发的,解决管理和决策问题的各种应用程序.对数据进行管理的软件系统功能:创建DB结构;对DB中的数据操作;对DB数据管理和控制指按一定的数据模式组织并长期存放在外存上的,可共享的,面向部门全局应用的数据集合。理解数据库技术是信息系统的核心技术

计算机系统理解数据库技术是信息系统的核心技术

数据模型DB数据:数据库是某个企业、组织或部门所涉及的数据的综合①反映数据本身的内容，②反映数据之间的联系。由于使用数据库的信息系统是一种计算机软件系统，而计算机不可能直接处理现实世界中的事物，所以必须先将其转换成计算机能够处理的数据，再由计算机进行处理。在数据库中用数据模型这个工具来抽象、表示和处理现实世界中的事物和信息。理解数据库技术是信息系统的核心技术数据模型信息的三个领域数据模型是数据库系统中用于提供信息表示和操作的手段，是对客观世界的抽象，即客观事物及其联系的数学描述。为了把现实世界中的具体事物抽象、组织为某一DBMS支持的数据模型，人们常常首先将现实世界抽象为信息世界，然后将信息世界转换为机器世界。存在于人们头脑之外的客观世界，由客观事物及其相互联系组成。

信息是客观世界中实体的特征在人们头脑中的反映，它用一种人为的文字、符号、标记来表示。

数据世界又称为计算机世界，由于计算机只能处理数据化的信息，因此必须对信息进行数据化处理。理解数据库技术是信息系统的核心技术

三个世界术语对照表

数据模型信息的三个领域理解数据库技术是信息系统的核心技术

数据模型实体间的联系现实世界中的事物是彼此联系的，任何一个实体都不是孤立存在的。实体之间的联系错综复杂，但经过抽象化以后可以归结为一下三种类型。如果对于实体集A中的每个实体，实体集B中至多有一个（可以没有）与之相对应，反之亦然，则称实体集A与实体集B之间具有一对一联系，记作1:1。例如班级与班长之间的联系

如果对于实体集A中的每个实体，实体集B中有n个实体（n≥0）与之相对应；反过来，实体集B中的每个实体，实体集A中至多只有一个实体与之联系，则称实体集A与实体集B之间具有一对多联系，记作1:n，例如班级与学生之间的关系如果对于实体集A中的每个实体，实体集B中有n个实体(n≥0)与之相对应；反过来，实体集B中的每个实体，实体集A中也有m个实体(m≥0)与之联系，则称实体集A与实体集B之间具有多对多联系，记作m:n，例如学生与课程之间的关系理解数据库技术是信息系统的核心技术

数据模型数据模型的分类由于现实世界实体之间的联系不同，则数据之间的联系也就不同，必须用不同的据结构来表示实体之间的联系，即不同的数据模型。目前比较常用的数据模型有层次模型、网状模型和关系模型。层次模型是指用树型结构来表示实体及实体间联系的模型。在现实世界中，许多实体及其联系本身就是一个层次关系，如行政机构、家族关系等。层次模型反映实体间的一对多的联系。层次模型的优点是层次分明、结构清晰，它适于描述客观事物中有主、细目之分的结构关系；缺点是不能直接反映事物间多对多的联系，查询效率低理解数据库技术是信息系统的核心技术

数据模型数据模型的分类由于现实世界实体之间的联系不同，则数据之间的联系也就不同，必须用不同的据结构来表示实体之间的联系，即不同的数据模型。目前比较常用的数据模型有层次模型、网状模型和关系模型。网状模型是指用网络结构来表示实体及实体间联系的模型。例如，学生、课程、教室和教师之间的关系。这种数据结构就是网状数据结构。网状模型比层次模型更具有普遍性，允许多个结点没有双亲。网状模型和层次模型一样，记录的存取路径是由模型的结构定义好的，数据必须按照定义好的存取路径才能进行存取操作。理解数据库技术是信息系统的核心技术

数据模型数据模型的分类由于现实世界实体之间的联系不同，则数据之间的联系也就不同，必须用不同的据结构来表示实体之间的联系，即不同的数据模型。目前比较常用的数据模型有层次模型、网状模型和关系模型。关系模型指的是用二维表格来表示实体及实体间联系的模型。关系模型数据结构简单、概念清楚，符合人们的思维习惯，表达能力强，能直接反映实体之间的三种联系，并且建立在严格的数学理论基础之上，因此，关系模型是目前使用最为广泛的一种数据模型。理解数据库技术是信息系统的核心技术

数据库系统的特点20世纪60年代后期，数据管理的规模日趋增大，数据量急剧增加，为了满足巨大数据处理的需要，数据库系统应运而生。数据库系统也是以文件方式存储数据的，但是它是数据的一种高级组织形式。数据库系统利用DBMS把所有应用程序中使用的数据汇集在一起，并以记录为单位存储起来，以便于应用程序查询和使用。特点

①数据结构化，面向全局应用，不但要描述数据本身的特征，同时还要描述数据之间的联系。

②数据共享，冗余度低，节省存储空间，避免数据之间的不相容性，保证数据的一致性。③数据独立性高，数据独立于程序。数据独立性包括数据的逻辑独立性和数据的物理独立性两方面的内容。

④数据由DBMS统一管理和控制。

理解数据库技术是信息系统的核心技术

信息系统中的数据库访问所谓“数据库访问”指的是用户根据使用要求对存放在数据库中的数据进行操作。数据库的所有操作都是通过DBMS进行的，为了方便用户对数据库进行访问，DBMS一般都配置有结构化查询语言（StructuredQueryLanguage，SQL），供用户使用。查询命令（SQL)

查询结果DBS伴随着计算机技术的不断发展和计算机应用的普及，信息系统中所使用的数据库访问方式也在不断发展，目前计算机信息系统中数据库访问一般采用客户/服务器（C/S）模式或浏览器/服务器（B/S）模式。理解数据库技术是信息系统的核心技术

信息系统中的数据库访问C/S模式的数据库访问

客户机直接面向用户，接收并处理任务，将其中需要对数据库操作的任务（用SQL表达）通过网络委托给数据库服务器执行，实现对数据的查询和更新，并将结果返回给客户机。客户机应用程序再按照所要求的格式展示查询结果。在网络上只需要传送查询语句和查询结果，不必将查询所需要的数据库表传输到客户机中，因而减少了网络数据的传输量，提高了系统效率。

理解数据库技术是信息系统的核心技术

信息系统中的数据库访问B/S模式的数据库访问B/S模式实质上就是在C/S模式的基础了增加了Web服务器，构成了三层模式。其第一层是配置有浏览器的客户机，用户的所有操作都是通过浏览器进行的，它在信息系统的四层中起着应用表现层的作用。中间的第二层是Web服务器，它是B/S结构的核心部分，负责接收远程（或本地）网页查询请求，之后根据查询条件通过数据库服务器获取所需数据，再将结果翻译成HTML和各种网页语言，传回到提出查询请求的浏览器。类似的，浏览器也会将更改、删除和新增数据记录的申请传给Web服务器，之后由Web服务器与数据库服务器联系完成相关操作。综上可看出该层起着业务逻辑层的作用。B/S模式的第三层是数据库服务器层，当应用程序中嵌有数据库查询SQL语句时，就将数据库访问的任务作为一种“查询请求”委托数据库服务器执行。这一层专门接收使用SQL语言描述的查询请求，访问数据库并将查询结果返回给中间层Web服务器。ODBC/JDBC是Web服务器与数据库服务器的标准接口（也称为应用程序接口API），通过这个接口，不但可以向数据库服务器提出请求，还可以与之对话。关系数据库系统的理解与操作

关系数据模型的二维表结构某高职院校教务管理系统的数据库中用来反映学生选课和和成绩管理的有三张二维表二维表中的数据都是以文件的形式存储在外存储器中，称为存储结构或物理结构。数据库中每个二维表的结构都是各不相同的，关系数据模型可以准确表达具体应用单位中客观对象的实体集和联系的结构，一般将其称为关系数据模式，而二维表中的内容即为其实例。关系数据库系统的理解与操作

关系的完整性约束几个术语候选键(CandidateKey)：能唯一标识关系中元组的属性或最小属性组称其为该关系的候选键。学生表中的学号、姓名（假设没有重名）主键(PrimaryKey)：若一个关系中有多个候选键，则选定一个为主键。外键(ForeignKey)：设F是基本关系R的一个属性或属性组合，但不是R的键(主键或候选键)，如果F与基本关系S的主键K相对应，则称F是R的外键，并称R为参照关系，S为被参照关系。例如在前面的三张表中中，学号在成绩表中不是主键，而在学生表中为主键，则学号就是成绩表的外键，成绩表为参照关系，学生表为被参照关系。关系数据库系统的理解与操作

关系的完整性约束实体完整性若属性A是基本关系R的主键，则A不能取空值（NULL），或重复值。学生表和成绩表的关系模式如下：学生表（学号，姓名，系别，性别，出生日期，身高）学号属性为主键，不能取空值，也不允许学生表中有两个相同学号的元组。成绩表（学号，课程号，成绩）学号、课程号属性组合为主键，两者都不能取空值。关系数据库系统的理解与操作

关系的完整性约束参照完整性上面提到的教务管理系统中的三个关系之间也存在着属性的引用，即成绩表引用了学生表的主键“学号”和课程表的主键“课程号”。显然，成绩表中的学号值必须是确实存在的学生的学号，即学生表中有该学生的记录；成绩表中的课程号值也必须是确实存在的课程的课程号，即课程表中有该课程的记录。换句话说，成绩表中某些属性的取值需要参照其他关系的属性取值。参照完整性定义了一个关系数据库中不同表中列之间的关系，即外键与主键之间的引用规则。要求不能引用不存在的值，如果一个主键值发生更改，则整个数据库中，对该值的所有引用都要统一进行更改。关系数据库系统的理解与操作

关系的完整性约束域完整性

域完整性是指关系中的列必须满足某种特定的数据类型或约束，可以强制域完整性，例如限制类型、限制格式或限制值的范围等。如限定性别列只能取“男”或“女”。关系数据库系统的理解与操作

关系的完整性约束域完整性

用户定义的完整性就是用户按照实际的数据库应用系统环境的要求，针对某一具体关系数据库的约束条件。例如，属性“成绩”的取值范围必须在0～100之间。用户定义的完整性反映某一具体应用所涉及的数据必须满足的语义要求，保证数据库中的数据取值的合理性。关系数据库系统的理解与操作

二维表的基本操作从用户观点来看，关系数据库中的关系就是二维表，因此，关系操作也就是对二维表的操作，它的操作对象是二维表，其操作结果也是二维表。我们以前教务管理系统涉及的三张表为例，介绍二维表最基本的三个操作（选择、投影和连接）。关系数据库系统的理解与操作

二维表的基本操作选择操作选择操作是在原关系中选择满足给定条件的元组（行），并生成一个新的关系，新关系中的属性列与原关系相同，新关系中的行为原关系中行的子集，这是从行的角度进行的运算。从关系学生表中选出所有性别为男的同学，产生一个仅包含男同学的新关系。可以看出，它是原关系学生表的子集

关系数据库系统的理解与操作

二维表的基本操作投影操作投影操作是从原关系中选择某些属性列并产生一个新的关系。它与选择操作一样，也作用于一个关系，新关系中属性（列）是原关系属性的子集，这是从列的角度进行的运算。关系学生表中选出所有学生的“姓名”和“性别”列。

注意：因为投影运算的属性列中不一定包含主键，经投影后，结果关系中很可能出现重复元组，消除重复元组后所得关系的元组数将小于原关系的元组数。如果属性列中包含主键，就不会出现重复元组，投影后所得关系的元组数与原关系的元组数一样。关系数据库系统的理解与操作

二维表的基本操作连接操作连接运算是二元关系运算，是从两个关系元组的所有组合中选取满足一定条件的元组，由这些元组形成连接运算的结果关系。其中，条件表达式涉及两个关系中属性的比较，该表达式的取值为逻辑真或假。学生表和成绩表的连接操作，生成了一个信息更全面的新关系（二维表），新关系不但包含了学生的原有属性列，还在其上增加了该学生选修课程的课程号和相应的成绩。关系数据库系统的理解与操作

关系数据库语言SQL使用数据库就要对数据库进行各种各样的操作，因此，DBMS必须为用户提供相应的命令和语言。关系数据库都配有说明性的关系数据库语言，即用户只需说明需要什么数据，而不必表示如何获得这些数据，系统就会自动完成。目前，最成功、应用最广的首推结构化查询语言(StructuredQueryLanguage，SQL)，它已成为关系数据库语言的国际标准。SQL语言是一个综合的、通用的、功能极强、同时又简单易学的语言。它集数据查询、数据操纵、数据定义和数据控制功能于一体，充分体现了关系数据库语言的特点和优点。关系数据库系统的理解与操作

关系数据库语言SQLSQL数据库的三级模式结构

关系数据库系统的理解与操作

关系数据库语言SQLSQL数据库的三级模式结构

外模式也称用户模式，对应于视图和部分基本表。它是数据库用户能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述，是数据库用户的数据视图，是与某一应用有关的数据的逻辑表示。用户使用SQL语言对数据库查询主要是通过视图进行的，很少对基本表进行操作。视图是从一个或几个基本表（或视图）中导出的表，视图并不直接对应存储在数据库中的文件，它与基本表不同，是一个虚表。也就是说，数据库中只存放视图的定义，而不存放视图对应的数据，这些数据仍存放在原来的基本表中。基本表中的数据发生变化，从视图中查询出的数据也就随之改变了。外模式通常是模式的子集。一个数据库可以有多个外模式。关系数据库系统的理解与操作

关系数据库语言SQLSQL数据库的三级模式结构模式也称逻辑模式或概念模式，模式对应于基本表。是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据视图。模式实际上是数据库数据在逻辑上的视图。一个数据库只有一个模式。定义模式时不仅要定义数据的逻辑结构，而且要定义数据之间的联系，定义与数据有关的安全性、完整性要求。关系数据库系统的理解与操作

关系数据库语言SQLSQL数据库的三级模式结构内模式也称存储模式，一个数据库只有一个内模式，内模式对应于存储文件。它是数据物理结构和存储方式的描述，是数据在数据库内部的表示方式。例如，记录的存储方式是顺序结构存储还是链式结构存储；索引按什么方式组织；数据是否压缩，是否加密；数据的存储记录结构有何规定等。关系数据库系统的理解与操作

数据库的二级映像功能与数据独立性

外模式／模式映像

对应于同一个模式可以有任意多个外模式。对于每一个外模式，数据库系统都有一个外模式／模式映像，它定义了该外模式与模式之间的对应关系。当模式改变时，由数据库管理员对各个外模式／模式映像作相应的改变，可以使外模式保持不变。应用程序是依据数据的外模式编写的，从而应用程序可以不必修改，保证了数据与程序的逻辑独立性。关系数据库系统的理解与操作

数据库的二级映像功能与数据独立性

模式／内模式映像

数据库中只有一个模式，也只有一个内模式，所以模式／内模式映像是惟一的，它定义了数据库的全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系。当数据库的存储结构改变时，由数据库管理员对模式/内模式映像做相应改变，可以使模式保持不变，从而应用程序也不必修改。保证了数据与程序的物理独立性。关系数据库系统的理解与操作

SQL的数据查询和视图

SQL的数据查询

查询是数据库的核心操作。SQL提供SELECT语句,具有灵活的使用方式和极强查询的功能。关系操作中最常用的是“投影”、“选择”和“连接”,都体现在SELECT语句中。指出目标表的列名,相应于“投影”指出基本表或视图,相应于“连接”F为“选择”操作的条件SELECTA1，A2，……，AnFROMR1，R2，…，Rm［WHEREF］整个SELECT语句的含义是，根据WHER