第2章物流信息技术(PPTminimizer2016)

第2章物流信息技术2.1条码技术2.2射频识别技术2.3EDI技术2.4数据库技术2.4数据库应用技术2.4.1数据库的几个基本概念2.4.2数据库设计2.4.1数据库的几个基本概念1．数据库(DB，Database)2．数据库管理系统(DBMS,DatabaseManagementSystem)3．数据库系统(DBS,DatabaseSystem)1．数据库(DB，Database)（1）数据。数据是描述事物的符号记录，形式上可以是数字、文字、图形、声音和图象。（2）信息。信息是经过加工的数据，或对接受者有意义和价值的数据，通过解释可以从中获得结果和提示。（3）数据库。数据库是以一定的组织方式存放于计算机存储器中相互关联的数据集合。它反映了数据自身和数据间的联系，它可以供各种用户共享、具有最小冗余度和较高的数据独立性。(１)数据和程序的独立性较高

(2)数据冗余度小，共享度高，易扩充可以大大减小数据的冗余度，既节约存储空间，减少存取时间．又可避免数据之间的不相容性和不一致性。

(3)数据结构化数据库在描述数据时不仅要求描述数据本身，还要求描述数据之间的联系，即建立数据模型。这样，数据库中的数据便结构化了，数据的结构化是数据库的重要特征之一。数据库的特征(4)统一的数据控制功能数据库是系统中各用户的共享资源。计算机的共享一般是并发的，许多用户同时使用数据库，因此．系统必须提供以下三方而的控制功能。A数据的安全性控制

B数据的完整性数据的完整性指数据的正确性、有效性与相容性。

C并发控制当多个用户的并发进程同时存取、修改数据库时，可能会发生互相干扰而得到错误的结果并使数据库完整性遭到破坏，因此必须对多用户的并发操作加以控制、协调。（4）数据处理。数据库的核心是数据处理。数据处理通常也称为信息处理，是指对各种类型的数据进行收集、存储、分类、编码、计算、加工、检索和传输等操作的过程。其目的：

1）从大量的、原始的数据中抽取、推导出对人们有价值的信息作为决策依据；

2）借助计算机科学地保存和管理复杂的大量的数据，以便人们能方便利用这些宝贵的信息资源。

1．数据库(DB)2．数据库管理系统(DBMS)数据库管理系统是管理和维护数据库的软件系统。数据库管理系统是在操作系统支持下运行的，它可以提供数据库的建立、查询、更新和各种数据控制。数据库管理系统是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。数据库在建立、运用和维护时由数据库管理系统统一管理、统一控制。数据库系统是由计算机系统、数据、数据库管理系统和有关人员组成的总体。主要组成部分：计算机系统数据库数据库管理系统（DBMS)人员

(1)数据库管理员。(2)系统程序员。(3)用户。

3．数据库系统

(DBS)把数据库比做图书馆．一个图书馆要想很好地为读者服务，必须完成以下工作：

(1)建立完善的书卡

(2)图书应有组织地存放在书库中

(3)规定借阅权限

(4)建立周密的借阅管理制度

数据库系统的使用

对数据库来说，也要完成类似于图书馆的上述工作(1)建立数据模型

数据模型是对客观事物及其联系的数据描述．反映各种数据之间的内在联系。其目的就是方便用户利用数据，使用户可以根据数据模型快速访问数据库中的数据(如查询检索、增加、修改和删除)。数据库系统的使用(2)有组织地存储数据

数据库中的数据是有组织地存放在存储设备上的，并建立数据模型到物理存储位置的对应表(这种对应称为映射)，这样数据库管理系统就能够按照用户的访问请求，快速找到被访问的数据，而不必关心数据在数据库中的物理存储位置，就像读者可以按书卡填写借书单，而不用顾及书籍存放在书库的具体位置一样。数据库系统的使用(3)设定访问权限

用户对数据库的访问是受访问权限控制的。数据库设计者首先根据使用用户设定合法用户标识(用户名和口令)，然后依据席同用户身份规定用户不同的访问权限和级别并授权。当一个用户访问数据库时，数据库管理系统首先要检查用户身份，合法用户才能进入数据库系统，当用户对数据库执行操作时，系统检查用户权限，检变通过后才执行允许的操作。数据库系统的使用(4)建立完善的数据管理体系

设立“数据库系统“的目的是为了管理大量信息。对数据的管理既涉及数据存储结构的定义，又涉及信息操作机制的提供。此外，数据库系统还必须提供信息的安全性、完整性保证，数据库系统的并发控制、灾难恢复等管理机制。完善的数据管理体系就显得重要。数据库系统的使用

数据库是通用的综合的数据集合。它可以供各种用户共享且具有最小冗余度和较高的数据与程序的独立性。数据库管理系统(DBMS)在建立、使用和维护数据时对数据库进行统一控制。总结：数据库系统2.4.2数据库设计1．需求分析阶段2．概念结构设计阶段3．逻辑结构设计阶段4．数据库物理设计阶段5．数据库实施阶段6．数据库运行和维护阶段1．需求分析阶段需求分析的重点是调查、收集与分析用户在数据管理中的信息要求、处理要求、安全性与完整性要求。信息要求是指用户需要从数据库中获得信息的内容与性质。由用户的信息要求可以导出数据要求，即在数据库中需要存储哪些数据。处理要求是指用户要求完成什么处理功能，对处理的响应时间有什么要求，处理方式是批处理还是联机处理。新系统的功能必须能够满足用户的信息要求、处理要求、安全性与完整性要求。2．概念结构设计阶段概念结构是对现实世界的一种抽象，即对实际的人、物、事和概念进行人为处理，抽取人们关心的共同特性，忽略非本质的细节，并把这些特性用各种概念精确地加以描述。将需求分析得到的用户需求抽象为信息结构即概念模型的过程就是概念结构设计。通过对用户需求进行综合、归纳与抽象，形成一个独立于具体DBMS的概念模型，可以用E-R图（实体-联系图）表示。实体一联系图（E—R图)

为了用数据库来模拟现实世界中的客观对象，人们需要将现实世界的这些对象经过选择、命名、分类、整理等活动．抽象为一种信息结构。这个过程常用的方法是建立客观对象的实体一联系模型。现实世界是由一组称为实体的基本对象及这些对象间的联系组成。E—R模型力图表达数据的意义,可以将现实世界实体的含义和相互关系映射成概念模式。此模型的提出是为了有助于数据库的设计，通过定义数据模式来实现数据库的全局逻辑结构的设计。2．概念结构设计阶段

E-R模型所采用的三个主要概念是：实体集、联系集和属性。

(1)实体与实体集实体(entity):是指明客观存在并相互区别的事物。实体可以是具体对象。例：一本书、一个工厂、一种材料等。实体也可以是抽象的概念和联系。例：学生的一次选课、一次借书等。实体集(entityset):具有相同性质的同类实体的集合。例：所有教师、所有选课等。

2．概念结构设计阶段(2)属性属性(attribute)：实体具有许多特性，每一个特性称为属性。实体是通过属性来表示。属性是实体集中每个成员具有的描述性性质。

例。学生的实体可由学号、姓名、性别、年龄、系别等属性组成。每个属性有一个取值范围，即值域。

例。性别的取值范围是“男”或“女”。对某个客户实体，它的客户号的编码是001，客户名称的值是东方电机，地址是上海徐汇区。一般来说、每个实体集中要创建或分配包含一个或几个属性的属性子集惟一标识实体，这个属性子集被称为该实体集的主关键字。

举例。学生实体的？可作为学生实体的主键。2．概念结构设计阶段客户实体集表1下表所示为运输管理信息系统中运输数据库的一部分，其中有两个实体集：客户实体集(表1)和订单实体集(表2)，主关键字以下划线表示。2．概念结构设计阶段订单实体集(表2)2．概念结构设计阶段(3)联系集

联系是指多个实体间的相互关联。两个实体集A和B之间的联系可分为四类：一对一。A中的一个实体至多同B中的一个实体相联系，如图(a)所示。一对多。A中的一个实体可以同B中的任意数目的实体相联系，而B中的一个实体至多同A中的一个实体相联系．如图(b〕所示。多对一。A中的一个实体至多同B中的一个实体相联系，而B中的一个实体可以同A中的任意数目的实体相联系，如图(c)所示。多对多。A中的一个实体可以同B中的任意数目的实体相联系．B中的一个实体也可以同A中的任意数目的实体相联系，如图(d)所示。2．概念结构设计阶段2．概念结构设计阶段一对一联系，记为1:1。例。校长与学校之间，班级与班长都是1:1联系。一对多联系，记为1:N。例。一个学校有若干学生，而每个学生都在一个学校学习，学校与学生之间是一对多的联系。多对多联系，记为M:N。例。课程与学生之间，一个学生可选多门课程，而每一门课程可有多个学生选修，课程与学生之间是多对多的联系。

2．概念结构设计阶段

(4)实体一联系图数据库的实体一联系模型可以用E一R图做图形化表示。E—R图中包括如下几个主要组件：矩形，表示实体集。椭圆，表示属性。菱形，表示联系。线段，将属性连接到实体集或将实体集连接到联系集中，并在直线上标注联系的种类，如：

1：1表示1对l的联系。1：n表示1对多的联系。M：1表示多对1的联系。n：m表示多对多的联系。一个表示仓储管理中供货联系的E—R图如图所示。

2．概念结构设计阶段E—R模型（图）是一个很好的方法，但现有数据库中没有一个能直接接受E—R模型。主要因为E—R只能说明实体以及实体间语义的联系，还不能进一步说明详细的数据结构，计算机也不能直接方便处理E-R图中的数据。一般在解决实际问题中，总是先设计一个E—R模型转换成计算机能实现的数据模型。2．概念结构设计阶段3．逻辑结构设计阶段将概念结构转换为某个DBMS所支持的数据模型（例如关系模型），并对其进行优化。设计逻辑结构时一般要分三步进行：①将概念结构转换为一般的关系(网状、层次)模型；②将转化来的关系（网状、层次）模型向特定DBMS支持下的数据模型转换；③对数据模型进行优化。1.数据模型数据库是企业或部门所涉及的数据的综合，不仅反映数据本身的内容，而且反映数据之间的联系，数据库结构的基础是数据模型。

数据模型是对客观事物及其联系的数据描述，是描述数据、数据联系、数据语义以及一致性约束的概念工具的集合。数据模型给出了一种逻辑层的数据库设计方法。常见的数据模型：关系模型。层次模型。网状模型。

3．逻辑结构设计阶段2．关系模型关系模型是建立在数学概念基础上的，用表的集合来表示数据和数据间的联系。所以，关系模型是通过表格数据来表示实现和实体间联系。关系模型的几个术语：关系：一张表对应于一个关系，表名即关系名。元组：表中的一行称为一个元组或记录。属性：表中的一列称为属性，列名即属性名。主码(主关键字)：表中的某个属性组，它们的值惟—域：属性的取值范围。分量：元组中的一个属性值。一个运输管理系统的货品关系表如表所示。3．逻辑结构设计阶段3．逻辑结构设计阶段

关系数据库是一种共享的数据知识库，是目前信息系统产最常用的一种数据库。关系数据库其核心部分是关系模型。关系数据库

关系数据库的基本摄念1．数据结构关系数据库的数据结构单一，是二维表的结构，如表6—5、6—6所示关系数据库的基本摄念2．基本术语(1)关键字。在关系的诸属性中，惟一能够用来标识元组的属性(或属性的组合)称为关键字或码。在一个关系中，关键字的值不能为空，也不能重复。(2)候选关键字。如果在一个关系中存在多个属性(或组合)能用来惟一标识该关系的元织，则这些属性或(组合)就称为该关系的候选关键字或候选码。(3)主关键字。在一个关系的若干个候选关键字中指定作为关键字的属性。(4)非主属性。其他的属性。关系数据库的基本摄念

(5)外部关键字。当关系中的某个属性(或组合)虽个是该关系的关键宇或只是非关键字的一部分，却是另一个关系的关键字时，称该属性为这个关系的外键。如学生关系中的学部号虽不是关键字，却是教学部关系的关键字，所以，学部号为学生关系的外键。(6)主表与从表。主表与从表是与外键相关联的两个表，以外键为主键的表为主表，外键所在的表为从表。如上面的学生关系是从表，教学部关系是主表。需要注意的是，关系模式是稳定的．但随着数据库中数据的不断更新，是随时间不断变化的。关系数据库数据完整性和安全性1．完整性

数据库的数据完整性是指数据库中数据的正确性、相一致性。在数据库中定义数据的完整性约束是为了保证授权用户对数据库进行修改时不会破坏数据的一致性。防止对数据库的意外破坏。为了维护数据中数据的正确性和一致性，在对关系数据库进行插入、删除和修改时，必须遵循下述三类完整性原则。关系数据库数据完整性和安全性(1)实体完整性规则。这条规则要求关系中元组的主控属性不能有空值。如果出现空值，主键就起不了惟一标识的作用。(2)引用完整性规则。这条规则要求不允许引用不存在的元组。(3)用自定义的完整性规则。这是针对某一具体数据的约束条件，由应用环境决定。关系数据库数据完整性和安全性2．安全性除了完整性约束保护意外引入的不一致性之外，数据库个存储的数据还要防止未经授权的访问和蓄意的破坏或修改。

数据库安全性指保护数据库不受恶意访问。绝对杜绝对数据库的恶意滥用是不可能的，但可以使那些企图在没有适当授权情况下访问数据库的代价足够高，以阻止绝大多数这样的访问企图。关系数据库数据完整性和安全性为了保护数据库，我们必须在几个层次上采取安全性措施：(1)数据库系统层次。数据库系统的某些用户获得的授权可能只允许他访问数据库中的有限部分，而另外一些用户获得的授权可能允许他提出杏询，但不允许他修改数据。保证这样的授权限制不被违反是数据库系统的责任。(2)操作系统层次。不管数据库多安全、搽作系统安全性方面的弱点总是可能成为对数据库进行未经授权访问的一种手段。

(3)网络层次。由于几乎所有的数据库系统都允许通过终端或网络进行远程访问，网络软件的软件层安全性和物理安全性一样重要，不管在互联网上还是在私有的网络内。(4)物理层次。计算机系统所位于的结点（一个或多个)必须在物理层受到保护，以防止入侵者强行进入或暗中潜入。(5)人员层次。对用户的授权必须格外小心．以减少授权用户接受贿赔或其他好处而给入侵者提供访问机会的可能性。数据库所具有的特点１.数据是结构化的；２.数据的组织面向系统；针对系统的全局应用。３.数据的独立性高；应用程序不依赖于数据的组织与物理存储方式。４.数据的共享性高；数据面向全部用户和全部应用（当然要受到必要的权限的制约）。５.具有对数据的安全性、完整性和并发性操作的控制功能；６.对数据进行管理、操作的功能强。数据库中具有专门的软件负责对数据库进行管理和操作（ＤＢＭＳ）关系数据库总结数据库是比文件系统更高级的一种组织方式，是以一定组织方式存储在一起的相关数据的集合。它能以最佳的方式、最少的数据冗余位多种应用服务，程序与数据具有较高的独立性。下图是某企业关于职工管理的全局数据结构示例。关系数据库设计-将概念结构转换为一般的关系模型；

关系数据库设计-将概念结构转换为一般的关系模型；

数据库设计的主要内容

关系数据库设计-将概念结构转换为一般的关系模型；

对上表进行分析时，可以发现：

1.数据冗余大．用户与产品栏中将存在着大量的数据重复。

2.数据维护与更新困难。当某一个用户的有关信息需要变更的话，则每一条同一用户的记录都需要修改，必然造成混乱，危害极大。

3．关系模式变动时对其他关系模式和应用程序的影响大。如用户信息、产品信息变化时，必然影响到运输计划、销售分析等。

4．存在插入异常和删除异常。如新产品尚未进入市场便无法插入；而当一个客户完成交易后删除时，有关信息将随之删除。规范化的目的就在于消除上述四点问题。

关系数据库设计-将概念结构转换为一般的关系模型；

关系的规范化规范化理论研究关系模式中各属性之间的依赖关系及其对关系模式性能的影响，探讨关系模式应该具备的性质和设计方法。是判别关系模式优劣的标准，为数据库设计提供了严格的理论依据。关系数据库设计-将概念结构转换为一般的关系模型；

⑴第一范式（１NF，NormalForm）：关系模式需要满足一定的约束条件，最低要求的条件是关系的每一个属性（分量）必须是不可分的数据项。

不符合第一范式的关系表关系数据库设计-将概念结构转换为一般的关系模型；

属于第一范式的关系应满足的基本条件是元组中的每一个分量都必须是不可分割的数据项，上表关系不符合第一范式，下表经过处理后符合第一范式的关系。

符合第一范式的关系关系数据库设计-将概念结构转换为一般的关系模型；

⑵第二范式（２NF）第二范式是指这种关系不仅满足第一范式，而且所有非主属性完全依赖于主码（主键）。不符合第二范式的教师和科研关系表关系数据库设计-将概念结构转换为一般的关系模型；

此例的问题在于非主属性不完全依赖于教师代码和课题代码组成的主关键字，其中姓名和职务只依赖于主关键字的一个分量——教师代码，研究课题名只依赖于主关键字的另一个分量——研究课题号。这种关系会引发下列问题：1、数据冗余：当某个教师有多项研究课题时，必须有多条记录，而这多条记录中，该教师的姓名和职称数据项完全相同。2、插入异常：当新调入一个教师时，只有教师代码、姓名、职称的信息，没有研究课题的信息，而研究课题号是主关键字之一，缺少时无法输入该教师信息。反之，当插入一个新的研究课题时也往往缺少相应的教师代码，以致无法插入。3、删除异常：当删除某个教师的信息时，常常会丢失研究课题的信息。关系数据库设计-将概念结构转换为一般的关系模型；

本例中，如果将其关系分解为如下三个关系：*教师关系：教师代码，姓名，职务*课题关系：研究课题号，研究课题名*教师与课题关系：教师代码，研究课题号这些关系符合２NF要求。关系数据库设计-将概念结构转换为一般的关系模型；

⑶第三范式（３NF）是指这种关系不仅满足第二范式，而且它的任何一个非主属性都不传递依赖于任何一个关键字。不符合第三范式的产品关系表中产品代码（注意：产品代码唯一确定该产品的生产厂家），生产厂地址又依赖于生产厂名，因此，生产厂地址传递依赖于产品代码，这就造成了数据的高度冗余和更新异常。消除传递依赖关系的办法将原关系分解为：*产品关系：产品代码，产品名，生产厂名*生产厂关系：生产厂名，生产厂地址关系数据库设计-将概念结构转换为一般的关系模型；

⑷规范式小结优化是针对某个目标而言。规范化理论对关系模式的优化看重节约外存空间的角度来考虑时，因此，强调降低数据的冗余度。这个角度，第三范式是“好”的关系模式，但是，它仍有不足：将化费较多的运行时间。以前销售合同的关系模式为例：关系数据库设计-将概念结构转换为一般的关系模型；

将其分解后为：

*销售合同（合同编号、订货日期、订货数量、交货日期）

*用户（用户名称、邮码、地址、电话、法人、联系人、银行帐号）*产品（产品名称、型号、规格、计量单位、单价）

关系数据库设计-将概念结构转换为一般的关系模型；

因此，需要进行优化。若将上述关系模式改为：销售合同（合同编号、订货日期、用户编号、产品编号、订货数量、交货日期）产品（产品编号、产品名称、型号、规格、计量单位、单价）用户（用户编号、用户名称、邮码、法人、联系人、银行帐号）。其中销售合同1NF，产品2NF，用户2NF，将更适合。关系数据库设计-将概念结构转换为一般的关系模型；

由此可见：1）三个范式关系：3NF->2NF->1NF2）由实体模式{E-R}到关系数据库模式（即关系模式{R-N}）的转换不是唯一的。3）逻辑结构上虽然是等价的，但在数据冗余，维护方便上仍然存在优劣之分。4）规范化的进程是将一个复合的关系模式逐步分解为一组等价的单一的关系模式，分解的实质将复合关系模式中的实体，实体间联系进行分离，尽可能是一个关系反映一个实体或实体间的一种关系。关系数据库设计-将概念结构转换为一般的关系模型；

由此可见：5）关系模式的规范化进程是：非规范化—>（消去属性中的组合项）—>１ＮＦ—>(消去部分函数依赖)—>２ＮＦ—>（消去传递函数依赖）—>３ＮＦ。6）规范化理论看重从节约外存空间的角度来考虑问题，但实际中，在形成第三范式后，还要综合考虑时间、使用方便等因素进行适当调整，必要时，多采用一些2NF甚至1NF的