管理信息系统第五版黄梯云-MIS开发与设计王小君课件

数据组织技术数据库技术计算机网络技术和云计算技术第三章管理信息系统的技术基础信息技术是管理信息系统的基础，只有把信息技术与管理结合起来，才能真正发挥管理信息系统的作用。什么是数据处理？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。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。用计算机科学地保存和管理已经过处理的大量数据,以便人们能方便而充分地利用这些宝贵的信息资源。课本目的：数据处理的基本内容数据采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存储数据检索数据输出

数据处理的基本内容

数据处理是管理活动最基本的内容，也是管理信息系统的基本功能。数据处理一般不涉及复杂的数学计算,但要求处理的数据量很大。因此进行数据处理时需要考虑以下几个方面的问题：（1）数据以何种方式存储在计算机中？（2）采用何种数据结构有利于数据的存储和取用？（3）采用何种方法从已组织好的数据中检索数据？数据的组织数据组织是按照一定的方式和规则对数据进行归并、存储、处理的过程。管理中要处理的数据量很大，在应用计算机时，首先遇到的问题就是如何组织这些数据，使他们便于存储、分类、检索、归并和调用。数据的组织具有不同的形式

,通常可以用数组、文件及数据库来组织数据。在管理信息系统中，大量数据以一定的形式存放在各种存贮介质中，数据的存储结构及内在联系的表示方式决定着数据处理的效率。数据结构数据结构是计算机信息处理中的一个重要概念，包括数据的存储结构及结构上的运算或操作。数据结构又分为数据的逻辑结构和物理结构。数据的逻辑结构是指数据间的逻辑关系，逻辑结构包括两大类：线性结构--线性表、栈、队列及串

非线性结构--树和图物理结构又称存贮结构，指数据元素在计算机存贮器中的存储方式，存储方式一般有四种：

顺序存储链接存储索引存储散列存储对于给定的逻辑结构需要寻找一种对应的存储结构，以便在计算机中存储。通常把这种对应关系称为映象。结点、指针与链NO.NAMEAGENEXT在数据结构中，表征某一数据结构特点及其连接方式的基本单位称为结构的结点(Node)。一个结点通常有几个域，用来存放与结点有关的信息。存放结点本身信息的域称为数据域，存放结点与其他结点关系信息的域，称为指针域或链域，其中存放有与结点有关的结点的地址称为指针。若干带指针的结点组成的集合，称为链。一个结点课本线性表及顺序存储方式

线性表是指数据的结构形式本质上是一维的线性关系，其中的每个结点都是同一类型的数据结构。

线性表的结点按逻辑次序依次存放在一组连续的存贮单元里，用这种方法存储的线性表称为顺序表。对于顺序表，若开始结点的存放位置为LOC(k1)，每个结点占用空间大小为L，则第i个结点ki的存放位置可由下式直接计算得到LOC(ki)=LOC(k1)+L*(i-1)

顺序表的存储优点是对于任何一个结点的检索都很方便。通常由堆栈或队列实现。顺序表的插入与删除操作序号

结点内容序号结点内容

1

9

1

9

2

15

2

15

3

17

3

17

4

25

4

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5

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6

6

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插入前

插入后序号

结点内容序号结点内容

1

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1

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2

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6

39

6

删除前

删除后要在顺序表中插入一个元素，由于插入后的顺序表仍要求有序，必须将插入位置以后的元素依次向后移动一个单元。同样，若要删除元素，则需把后面的元素依次向前移动一个单元。平均数据移动量为n/2。

线性表的链式存储方式以链接方式存储的线性表称为链表。链表结构在每个结点设有链指针，用来指示下一个结点的位置，结点本身则可以存放在任意一组存贮单元中，这些存贮单元可以是连续的，也可以是分散的。结点之间的逻辑关系由指针表示。在链表的插入和删除操作中，只需改变前后结点的指针，而不需要进行大量的数据移动。单链表header元素1指针元素2指针元素3指针元素4指针在每个节点上有一个指针项，指向该节点的后继节点，如果节点无后继，则指针项的值为空。每个链表存在一个链表首指针，指向链表的第一个元素。对单链表而言主要的操作有插入、删除和查找元素。header元素1指针元素2指针元素3指针元素4NullPheader元素1指针元素2指针元素3指针元素4NullP元素XQ单链表的插入操作算法Step1.找到插入点（假设在插入点后增加一个节点）Step2.得到新节点，并赋值header元素1指针元素2指针元素3指针元素4NullP元素X指针Qheader元素1指针元素2指针元素3指针元素4NullP元素X指针QStep3.修改指针项Q->指针:=P->指针P->指针:=Qheader元素1指针元素2指针元素3指针元素4NullPheader元素1指针元素2指针元素3指针元素4NullP单链表的删除操作算法Step1.找到删除点（假设在删除点删除一个节点）Step2.修改指针项P->指针:=P->指针->指针双向链表元素1rlinkllinkheader元素2rlinkllink元素3rlinkllink元素4rlinkllink元素5rlinkllink在每个节点上有两个指针项，一个指向该节点的后继节点，另一个指向该节点的前驱节点。每个链表存在一个链表首指针，指向链表的第一个元素。对双向链表而言主要的操作有插入、删除和查找元素。双向链表的插入操作算法Step1.找到插入点（假设在插入点后增加一个节点）Step2.得到新节点，并赋值元素Xrlinkllink元素1rlinkllinkheader元素2rlinkllink元素3rlinkllink元素4rlinkllink元素5rlinkllinkPQ元素Xrlinkllink元素1rlinkllinkheader元素2rlinkllink元素3rlinkllink元素4rlinkllink元素5rlinkllinkPQStep2.修改指针项Q->rlink:=P->rlink；Q->llink:=P；P->rlink->llink:=Q；P->rlink:=Q；树树是结点之间有分支的、层次关系的结构，类似于自然界中的树。是最重要的一类非线性结构。反映不同规格的钢材的库存情况的树结构如下图：一棵二叉树示例树的抽象定义Tree{

数据对象：

D是具有相同特性的数据元素的集合。

数据关系：

若D为空集，则称为空树；

若D中仅含一个数据元素，则关系R为空集；否则R={H}。

(1)

在D中存在唯一的称为根的数据元素root，它在关系H下无前驱；

(2)当n>1时，其余数据元素可分为m(m>0)个互不相交的(非空)有限集T1,T2,…,Tm,其中每一个子集本身又是一棵符合本定义的树，称为根root的子树，每一棵子树的根xi都是根root的后继，即<root,xi>∈H,（i=1,2,…,m）。}结点(node)—

表示树中的元素，包括数据项及若干指向其子树的分支结点的度(degree)—结点拥有的子树数叶子(leaf)—度为0的结点孩子(child)—结点子树的根称为该结点的孩子双亲(parents)—

孩子结点的上层结点叫该结点的双亲兄弟(sibling)—

同一双亲的孩子树的度—一棵树中最大的结点度数深度(depth)—

树中结点的最大层次数森林(forest)—m(m0)棵互不相交的树的集合当树的每个结点最多只允许存在两棵子树时，该树称为二叉树，二叉树的子树有左右之分，不能颠倒。树的基本术语和定义二叉树的基本操作对于树结构中最常见的二叉树，其中的基本操作有存储二叉树，删除/增加树结点，遍历/线索二叉树等。

二叉树的存储表达方式主要有顺序存储和链式存储两种。对于完全二叉树，为了能在存储结构中反映出结点之间的逻辑关系，可用顺序存储方式将二叉树中结点依照一定规律安排在连续存储单元中。而常用的是采用二叉链表来存储二叉树。LchilddataRchild遍历是对树结构中的每个数据元素都访问一次且仅仅访问一次。进行遍历应该确定一条搜索路径，使得结构中的每个数据元素都出现在这条搜索路径上，才能确保每个数据元素都被访问到。非线性结构中每个数据元素可以有多个后继，为保证遍历成功就需要确定合适的搜索路径。对于二叉树，存在先序遍历、中序遍历及后序遍历三种路径。图图是一种比较复杂的非线性数据结构。对于图结构，图中顶点之间的关系可以是多对多，即一顶点和其它顶点间的关系是任意的，可以有关也可以无关。若图中的边是有方向的，则称为为有向图。否则，为无向图。213421453图的基本操作有：创建/销毁图，增加/删除/查找顶点，增加/删除边，遍历图等。图的存储结构方法有：邻接矩阵表示法；邻接表；邻接多重表及十字链表等。数据文件把数据按某种数据结构组织起来存放在外部设备上，就构成数据文件。数据文件系统是数据库系统的基础。

数据文件是为某一目的而形成的同类记录的集合，记录是文件中数据组织的基本单位，由若干个数据项组成，数据项是数据处理的最小单位。常用的文件组织方式有两种：顺序文件和索引文件。

记录在文件中的位置与记录进入文件的时序直接相关。记录连续存放，文件结构紧凑，空间节省。记录的查询必须顺序进行，查找时间慢，在文件中插入或删除一个记录时，该记录的后续记录的存放位置被更改，当文件过于庞大时，需要耗费大量的系统时间。处理效率不高。职工编号姓名所属部门电话10042张健企管部8426566710233李兵生产部8433765410005周茵企管部8785099913002王文理供应部8485868710010刘大鹏财务部87542345顺序数据文件结构在顺序文件的基础上增添一个索引表，索引表按关键字排序，并标注记录在文件中的位置，以提高记录的检索速度。87850999企管部周茵1000587542345财务部刘大鹏1001084858687供应部王文理1300284337654生产部李兵1023384265667企管部张健10042电话所属部门姓名职工编号1300210233100421001010005索引职工编号索引表顺序文件索引数据文件结构课本P38数据库系统类似于一个数据文件是相关记录的集合，一个数据库则是相关数据文件的集合。数据库系统的出现是为了解决数据文件系统的弊端。文件系统的最大弊端是数据文件的共享性差。在文件系统环境中，每个应用程序通常都是为某个特定的操作而写的，甚至可能是由不同的程序员用不同的语言编写的。因此，每个文件的记录往往被设计成只适合某个应用程序，如果其他应用程序不年此种记录格式进行设计的话，它就不可能读取这些记录。因此一个企业的若干应用系统中存在大量的数据文件，这些文件中包含有大量的重复数据，这种情况称为数据冗余。应用程序A文件A应用程序B文件B应用程序C文件C应用程序对为其专门设计的文件的依赖数据库系统的构成数据库系统的构成

计算机系统数据库数据库管理系统(DBMS)人员

数据库管理员系统程序员用户计算机系统数据库人员数据库管理系统课本数据库管理系统一个数据库管理系统（DBMS）是一系列软件程序的集合。它一般具有以下功能：

在数据库管理系统中，应用程序不能直接从存储介质获得所需的数据。它必须先将请求提交给DBMS，由DBMS负责从存储介质检索数据并提供给应用程序使用。因此，一个数据库管理系统是应用程序与数据间的接口。1.以规范、一致的方式存储数据；2.以规范、一致的方式将数据组织成记录；3.允许用规范、一致的方式存取记录。应用程序数据库管理系统数据库应用程序应用程序应用程序、数据库、数据库管理系统三者的关系数据库的基本类型--层次型数据库

以树状结构描述数据。最常用的层次型数据库是IBM的IMS(InformationManagementSystem)。它把每个记录中的数据元素组成一个个记录块叫做节点。对于用户来说，每个记录就象一个组织图，最上层的节点叫根节点，上下层的节点以父-子逻辑关系关联。父节点可以有多个子节点，而子节点只能有一个父节点。员工工作分配福利收入收入收入收入收入收入这是层次型数据库的变种。实际上，数据库为了优化数据处理，既可以从层次变为网状，也可以从网状变为层次。层次结构描述的是一对多的关系，而网络结构描述的是多对多的关系。课程1课程1课程1学生1学生5学生2学生4学生3数据库的基本类型–网络型数据库

该模型将数据库中所有数据以二维关系表的形式来表示。表(Table)看起来类似于一个文件，多个文件中的信息很容易地提取和合并。即可以将任何一个表与另一个表关联起来，前提是两个表要有共同的数据项。数据库的基本类型–关系型数据库24.30114503/01/0101/13/01163679.70313702/29/0101/12/011635144.50215202/22/0102/02/011634金额数量零件号发货日期订货日期订单编号145137152零件号112570.00压缩机203822.50门把手405826.25门锁供应商编号单价零件名称112520384058供应商编号智远公司先锋公司光明公司供应商名称112324海滨路51号114321五四路32号116044人民路44号邮编供应商地址订货表供应商表零件表数据库中的数据模型

按用户的观点对数据和信息建模，常常首先将现实世界的客观对象抽象为某一种不依赖于计算机系统和某一个DBMS的信息结构，即概念模型；然后再把概念模型转换为计算机上某种DBMS支持的数据模型。概念模型概念模型是按用户观点对数据和信息的建模。建立概念模型需要确定的三大要素是：实体、属性和联系。概念模型最常用的表示方法是1976年Chen提出的E-R模型(Entity-RelationModel)。规定：矩形表示实体，菱形表达实体间联系，椭圆表示实体的属性，实体间的对应数量关系在无向边上予以标识。实体的关键属性在对应的属性名下方予以短横线划记。一对一联系一对多联系多对多联系销售企业进销存系统E-R图E-R图实际应用数据模型

数据模型是对客观事物及其联系的数据化描述。在数据库系统中,对现实世界中数据的抽象、描述以及处理等都是通过数据模型来实现的。数据模型在数据库系统设计中是用来提供信息表示和操作手段的形式构架,是数据库系统实现的基础。目前，最主要的数据模型是关系数据模型(RelationalModel)。关系数据模型每一个关系为一张二维表，相当于一个文件。实体间的联系均通过关系进行描述。下表用m行n列的二维表表示了具有n元组(n-Tuple)的“同学”关系。每一行即一个n元组,相当于一条记录,用来描述一个实体。

E－R模型与关系模型的转换运动员编号姓名性别名次顺序11运动员（编号，姓名，性别，名次，上一名次编号，下一名次编号）

职工工号姓名年龄性别领导1N职工（工号，姓名，年龄，性别，经理工号）

零件零件号零件名规格数量组成MN仓库商品商店仓库号仓库名地址数量商店号商品名商品号商店名日期进货MNP零件（零件号，零件名，规格）组成（零件号，子零件号，数量）

仓库（仓库号，仓库名，地址）商店（商店号，商店名）商品（商品号，商品名）进货（商店号，商品名，仓库号，日期，数量）

关系的范式化—1NF

关系数据模型必须是规范化的关系，满足一定的约束条件。称为范式(NormalForm)。

元组中的每一个分量都必须是不可分割的数据项。第一范式(1NF)AM2M2D2DN2AM1M1D1DN1副经理正经理经理部门号部门名非1NF关系副经理正经理部门号部门名AM2M2D2DN2AM1M1D1DN11NF关系第二范式要求数据表里的所有数据都要和该数据表的主键有完全依赖关系；如果有哪些数据只和主键的一部份有关的话，它就不符合第二范式。同时可以得出：如果一个数据表的主键只有单一一个字段的话，它就一定符合第二范式(前提是该数据表符合第一范式)。第二范式(2NF)学分课程号2KC23KC1BKC2S004BKC1S004AKC2S003CKC2S002BKC1S002AKC2S001AKC1S001成绩课程号学号2BKC2S0043BKC1S0042AKC2S0032CKC2S0023BKC1S0022AKC2S0013AKC1S001学分成绩课程号学号关系的范式化—2NF第三范式(3NF)不仅满足第二范式，而且不包含已在其他表中包含的非主关键字信息（每个非关键字列都独立于其他非关键字列，并依赖于关键字，第三范式指数据库中不能存在传递函数依赖关系。）。

生产厂地址生产厂名产品名产品代码非3NF关系1.产品关系：（产品代码，产品名，生产厂名）2.生产厂关系：（生产厂名，生产厂地址）关系的范式化—3NF请分析问题原因关系的范式化—3NF

例：如S1（SNO，SNAME，DNO，DNAME，LOCATION）各属性分别代表学号，姓名，所在系，系名称，系地址。关键字SNO决定各个属性。由于是单个关键字，没有部分依赖的问题，肯定是2NF。但这关系肯定有大量的冗余，有关学生所在的几个属性DNO，DNAME，LOCATION将重复存储，插入，删除和修改时也将产生类似以上例的情况。原因：关系中存在传递依赖造成的。即SNO->DNO。而DNO->SNO却不存在，DNO->LOCATION,因此关键字SNO对LOCATION函数决定是通过传递依赖DNO->LOCATION实现的。也就是说，SNO不直接决定非主属性LOCATION。解决目地：每个关系模式中不能留有传递依赖。解决方法：分为两个关系S（SNO，SNAME，DNO），D（DNO，DNAME，LOCATION）注意：关系S中不能没有外关键字DNO。否则两个关系之间失去联系。关系模式规范化解析案例设车间考核职工完成生产定额关系W：W(日期，工号，姓名，工种，定额，超额，车间，车间主任)

分析Step1.

因每个职工，每个月超额情况不同，而定额一般很少变动，因此为了识别不同职工以及同一职工不同月份超额情况，决定了主关键字为(日期,工号)。

Step2.为了直观且醒目，可以在关系框架中，在主关键字下方划一横线，然后再用箭头标出各属性的函数依赖情况，如下图所示：W（日期，工号，姓名，工种，超额，定额，车间，车间主任）

图中表明：“超额”完全依赖于主关键字；“姓名”、“工种”和“车间”部分依赖于主键中的“工号”；“定额”传递依赖于“工号”；“车间主任”传递依赖于“工号”。数据库及关系数据库操作数据库是指以一定的结构存储在计算机外部存储器上的相关数据集合。这里的“数据”是指所有计算机系统能够处理的对象，包括文字、图像、声音等。而数据库技术就是专门研究数据的存储和数据库的管理的一门技术，就是我们俗称的数据库系统。数据库操作主要有基本表的建立与删除、数据查询及修改等。一般使用关系数据库标准语言——结构化查询语言SQL(StructuredQueryLanguage)来完成上述操作。基本表的创建、修改和撤销基本表S(S#,SNAME,AGE,SEX)可用下列语句创建：CREATETABLES (S#CHAR(4)NOTNULL,SNAMECHAR(8)NOTNULL,

AGECHAR(1),SEXCHAR(1),PRIMARYKEY(S#));在基本表S中增加地址(ADDRESS)列，可用下列语句：ALTERTABLESADDADDRESSVARCHAR(30);在基本表S中SNAME的长度修改为12，可用下列语句：

ALTERTABLESMODIFYSNAMECHAR(12);撤销基本表S的语句为：

DROPTABLES;SQL数据查询

教学数据库中有三个基本表：S（S#，SNAME，AGE，SEX）

SC（S#，C#，GRADE）

C（C#，CNAME，TEACHER）试用SELECT查询语句表达以下每种查询：①检索学习课程号为C2的学生学号与成绩。②检索选修课程名为MATHS的学生学号与姓名。③检索至少选修课程号为C2和C4的学生学号。④统计每一年龄选修课程的学生人数。SELECT<目标列>FROM<表名>[WHERE<条件表达式>][GROUPBY<列名1>][ORDERBY<列名2>[ASC/DESC]]SQL数据更新数据修改UPDATE基本表名 SET列名=值表达式[，列名=值表达式…]│ROW=(元组)[WHERE条件表达式]数据删除DELETE

FROM

基本表名

[WHERE条件表达式]数据插入单元组的插入

INSERTINTO基本表名[（列名表）]VALUES（元组值）多元组的插入

INSERTINTO基本表名[（列名表）]

VALUES(元组值),(元组值),…,(元组值)查询结果的插入

INSERTINTO基本表名[(列名表)]

＜SELECT查询语句＞表的插入

INSERTINTO基本表名1[（列名表）]

TABLE基本表名2数据库的保护

数据库中数据的共享是在DBMS统一的严格的控制之下的共享，即只允许有合法使用权限的用户访问允许他存取的数据。

数据库的安全性是指保护数据库，防止因用户非法使用数据库造成数据泄露、更改或破坏。数据库保护的措施数据安全性数据完整性并发控制数据恢复数据库复制与数据库镜像数据资源管理技术的发展趋势(1)多媒体/超媒体数据库

将多媒体信息直接存放于数据库中。(2)分布式数据库

数据库的分散存放与集中管理的结合。(3)多维数据分析

提供在线分析处理（OLAP）工具，用户可以从多个角度来归集数据信息。(4)面向对象的数据库

将对象作为一个基本数据项保存在数据库中。计算机网络的概念计算机网络是指由通信设备（如调制解调器、网卡、集中器等）和通信线路（如电话线、电缆、卫星设备等）构架成的，按照共同的网络协议，连接多台地理位置分散、具有独立功能的计算机，以实现计算机之间的数据通信和资源共享的系统。计算机网络有如下几个关键特点：

1、地理上分散

2、具有独立功能

3、通信系统

4、信息交流与共享P70案例网络分析计算机网络的拓扑结构

计算机网络的拓扑结构指网上计算机或设备与传输媒介形成的结点与线的物理构成模式。网络的结点有两类：一类是转换和交换信息的转接结点，包括结点交换机、集线器和终端控制器等；另一类是访问结点，包括计算机主机和终端等。总线型星型蜂窝型树型环型网状型计算机网络的分类局域网(LAN)

传输距离0.1～10km，传送速率在1Mbps～10Mbps。广域网(WAN)

相距较远的局域网经由公共电信网络互联而成，数据传输速率一般在1.2kbps～

1.554Mbps，传输距离可遍及全球。城域网或市域网（MAN）城域网或市域网分布范围在广域网或局域网之间。例如，分布范围是一个城市，其作用距离约为5-50km，传输速率一般在1Mbps以上。计算机网络体系结构计算机网络是一个非常复杂的系统，需要解决的问题很多。为了将庞大而复杂的问题分解为若干较小的易于处理的局部问题，早在1969年美国国防高级研究计划署在设计注明的ARPANET（Internet前身）时，就提出了分层的方法。计算机网络的各乘此及其协议的几何，就成为网络的体系结构。网络体系结构规定了计算机网络应该设置哪几个层次，每层应提供哪些功能。OSI体系结构与TCP/IP体系结构应用层运输层网络层表示层会话层数据链路层物理层OSI体系结构TCP/IP体系结构网络接口层网际层(IP)

(各种应用协议如TELNET,FTP,SMTP等)运输层(TCP或UDP)应用层1-2层解决网络信道问题，3-4层解决传输服务问题，5-7层处理对应用进程的访问。常见局域网通信技术—以太网以太网(EtherNet)是按照IEEE802.3协议建立的最为广泛应用的局域网络。包括标准以太网(10Mbps)、快速以太网(100Mbps)、千兆以太网(1000Mbps)和10G以太网。以太网采用CSMA/CD(载波侦听多路访问/冲突检测)技术。其中的信道竞争方式采用二进制指数退避算法。

以太网一般只能作为小型网络或工作组网络的选型，不宜作为主干网。常见局域网通信技术—令牌环网令牌环网(TokenRing)采用IEEE802.4协议。其传输方法在物理上采用了星形拓扑结构，但逻辑上仍是环形拓扑结构。节点间采用多站访问部件(MultistationAccessUnit,MAU)连接在一起。令牌环网采用按需分配信道的原则，即按一定的顺序在网络节点间传送称为“令牌”的24bit特定控制帧，得到令牌的节点若有信息要发送，则将令牌置为忙，表示信道被占用，随即发送报文。报文发送完毕后将令牌置为空，传给下一站点。随着以太网技术迅速发展，令牌环网存在固有缺陷，已逐渐淡出市场。

常见局域网通信技术—FDDI网FDDI(FiberDistributedDataInterface)即光纤分布式数据接口，