第四讲 信息系统的数据管理

管理信息系统作者：程宏

责任编辑：周卫群

出版日期：2008年9月IDPN：308-2008-015课件章数：121第四章信息系统的数据管理数据结构和数据存储数据库概念关系数据库管理系统数据仓库和数据挖掘知识要点：2本章学习目标了解传统的文件组织和管理技术了解数据库系统的数据组织方式掌握四种数据模型的主要特点掌握关系数据库的数据结构及完整性的要求了解数据库的新发展3第一节数据结构与数据处理系统的基础----数据管理数据管理方式的演化文件系统数据库系统人工管理高级数据库系统数据结构与数据存储4人工数据管理程序与数据的关系应用程序1数据集1应用程序2应用程序n数据集2数据集n…………5文件系统应用程序1应用程序2应用程序n文件1文件2文件n……文件系统中程序与数据的关系6文件系统数据库系统时间50年代后期到60年代中期60年代后期开始基本特征具有面向应用的数据管理功能，工作方式是仍然是分散、非手工的。支持多用户、多应用共享数据的需求应用背景硬件：外存有了很大的发展，除了磁带机，还出现了大容量的硬盘和灵活的软磁盘软件：出现了操作系统、文件管理系统和多用户的分时系统，专用于商业事务管理的高级语言COBOL硬件：大容量磁盘已经出现、硬件价格大幅下降软件：联机实时处理业务增多、面向组织的复杂数据结构、数据冗余度小，易于扩充、数据与程序独立、统一的数据控制功能。主要特点数据管理方面，实现了数据对程序的一定的独立性，数据不再是程序的组成部分，修改数据不必修改程序，数据有结构，被组织到文件内，存储在磁带、磁盘上，可以反复使用和保存。文件逻辑结构向存储结构的转换由软件系统自动完成，系统开发和维护工作得到减轻。面向全组织的复杂数据结构。数据库中的数据结构不仅描述了数据自身，而且描述了整个组织数据之间的联系，实现了整个组织数据的结构化。文件类型有了索引文件、链接文件、直接存取文件等，而且能对排序文件进行多码检索。主要以表的形式存放在数据库里数据存取以记录为单位以表为单位7传统文件环境下的数据整理8Problem？数据冗余（DataRedundancy）----同样的信息可能在不同的文件中重复出现数据不一致（DataInconsistency）程序-数据相互依赖（Program-datadependence）----对数据的改变都必须改变所有访问该数据的程序数据完整性问题安全性低（poorsecurity）数据缺乏弹性9数据库管理模式定义数据库（database）是指将收集整理过的资料，集中存放并减少重复的数据，以有效率地提供给多方面的应用10数据的层次11一条客户资料记录包含的信息关键字段12关键字段（KeyField

）特点存在于每一条记录中该记录中唯一的识别性用于检索、更新或分类13

Database的特色数据与应用程序相互独立。应用程序不必包括文件数据细节，甚至物理存放数据的方法与细节数据标准化数据输入只有一次数据共享数据整合14数据库管理系统（DBMS）Databasemanagementsystem15二、数据库管理系统数据库系统的逻辑结构数据库系统的三级模式：概念模式、外模式、内模式参见P11616数据库系统的构成应用系统应用开发工具数据库管理系统操作系统数据库用户用户用户数据库管理员17数据库用以存储数据，可分为两大类：用户数据系统数据如前述的客户资料数据关于数据库定义的数据，如数据库表的结构定义、系统中的用户及其权限、各种统计信息等数据字典DD（DataDictionary）18数据库管理系统（DBMS）数据定义语言（datadefinitionlanguage，DDL）----描述和定义数据库的结构和内容，包括数据库用户模式、逻辑模式、存储模式和安全保密等数据操纵语言（datamanipulationlanguage，DML）----对数据库中的数据进行基本操作，如查询、插入、修改和删除等---SQL数据库运行控制数据库的建立和维护功能----为便于数据共享而提供对数据的统一管理和控制机制，以保证数据安全、完整19软硬件支持系统和数据库应用系统必须有足够大的存储空间，包括系统的输入/输出效率，这些除有赖完善的硬件支持外，还需有良好的软件环境，包括支持DBMS运行的操作系统、与数据库接口的高级语言和实用程序人员系统开发人员、数据库管理人员、用户等20层次（树状）型数据库系统的数据模型21网状模型----层次模型的扩展以学生选课为例：一个学生可以选多门课，一门课也可为多个学生所选22关系型----利用表格来描述数据所有的数据元素都存在于称作“关系”的二维表格中，这种表格逻辑上等同于文件。在二维表格中，每一行是独特的一条记录，而每一列则为一种属性的字段（参加教材图4-10）关系型数据库的最大优势，在于其简化的数据模型概念，并且能够以非事先设定的方式连接到某条记录23三、关系型数据库概述几个基本概念：实体（Entity）属性（Attribute）关系（Relation）记录（Record）字段（Field）关系数据库概述24供货商表格零件表格订单表格关系型数据库举例25查询数据库：SQL的组成SQL：StructuredQueryLanguage1、SELECTSELECTColumn_Name1，Column_Name2，…FROMTable_Name

SELECTPart_Number，Part_Description，Unit_PriceFromPART；零件号码零件描述单价137145150152门锁门把防尘套压缩机22.5026.256.0070.00SELECTFROMWHERE26条件式选择SELECT

Part_Number，Part_Descriptioin，Unit_Price

FromPARTWHERE

Unit_Price<25.00；零件号码零件描述

单价137150门锁

22.50防尘套

6.0027连接两个表格SELECTPART.Part_Number，SUPPLIER.Supplier_Number，SUPPLIER.Supplier_Name，SUPPLIER.Supplier_Address

FROMPART，SUPPLIERWHEREPART.Supplier_Number=SUPPLIER.Supplier_Number；零件号码供应商号码供应商名称供应商地址1371451501524058203840581125天津锁具一厂上海五金三厂天津锁具一厂杭州压缩机总厂天津明祥路30号上海南京西路120号天津明祥路30号杭州天目山路300号28当前流行的DBMS当前最流行的关系型DBMS有：VisualFoxpro,Access,Foxbase.更完善的关系型DBMS有：Oracle8/8i,SYBASE,Informix,SQLserver等。----关系型数据库系统29四、数据库的发展面向对象数据库----ObjectOrientedDataBase，OODB分布式数据库多媒体数据库

Web数据库并行数据库数据库技术与计算机网络相结合的产物可极大地提高数据库的相应速度利用数字化或数据压缩技术，以适应对多媒体数据的管理是互联网时代数据库系统的发展方向30数据仓库----DataWarehouseOLTPOLAP联机事务处理联机分析处理定义数据仓库是一个面向主题（SubjectOriented）的、集成的（Integrated）、相对稳定的、反映历史变化的数据集合----W.H.Inmon

31数据比较操作型数据细节的在存取瞬间是准确的可更新操作需求事先可知道对性能要求高一个时刻操作一单元事物驱动面向应用一次操作数据量小支持日常操作分析型数据综合的，或提炼的代表过去的数据不更新操作需求事先不知道对性能要求宽松一个时刻操作一集合分析驱动面向分析一次操作数据量大支持管理需求32系统比较数据库系统数据库：操作型数据，增、删、改操作频繁数据库核心：功能强大，面向OLTP应用数据库工具：以查询工具为主数据仓库系统数据仓库：分析型数据，极少有更新操作数据仓库管理系统：因极少有更新操作，故功能简单数据仓库工具：以分析工具为主33数据仓库特征数据仓库数据是面向主题的（SubjectOriented）数据仓库的数据是集成的（Integrated）数据仓库的数据是不可更新的（反映历史化）数据仓库的数据是随时间不断变化的（稳定性）34数据挖掘----利用各种软件工具在大量数据中找出隐藏的模式与关系，并且从中推论出规则，用来预测未来的行为与作为决策的依据数据挖掘常用方法：关联分析（association）序列模式（sequence）分类分析（classification）聚类分析（clustering）----DataMining35数据挖掘的应用银行、电信、保险、交通、零售（大型超市）……数据库营