同方第6章61信息系统与数据库new

医学信息教研室同方教育第六章 信息系统与数据库6.1 计算机信息系统什么是计算机信息系统计算机信息系统 的类型同方教育信息和数据（复习）n 数据是事实，概念或指令的一种可供计算机加工处理的特殊表示形式。n 信息是对人们 “有用 ”的数据。同方教育什么是计算机信息系统 计算机信息系统（ Computer_based Information System ， 简称信息系统） 是一类以提供信息服务为主要目的的数据密集型、人机交互的计算机应用系统。n 4个主要技术特点 数据量大 ,一般需存放在外存中 数据存储持久性 数据资源使用共享性 信息服务功能多样性 (管理 ,检索 ,分析 ,决策等 )同方教育信息系统的结构n 基础设施n 资源管理n 业务逻辑n 应用表现同方教育计算机信息系统 的类型 业务处理信息系统信息检索系统信息分析系统专家系统注意和书上总结的更加详细同方教育计算机信息系统 的类型 业务处理系统信息检索系统信息分析系统一种高层次的信息系统，为管理决策人员掌握部门运行规律和 趋势，制订规划、进行决策的辅助系统。例如 : 决策支持系统（ DSS） ,专家系统 等将原始信息进一步处理并存储专门供检索用的 DB中。用户检索匹配获得信息 . 例如 : 中国科技文献库、专利数据库、学位论文数据库，DIALOG、 ORBIT以及 WE检索系统等 .企业业务流程信息化同方教育发展趋势n 信息多媒体化n 系统集成化n 功能智能化n 分布式结构同方教育随着计算机技术 的 发展 ， 以及数据处理 量的 增长 ， 计算机数据管理技术 也在 不断 地 发展 。根据提供 的 数据独立性 、 数据共享 性、 数据完整性 、 数据存取 等 水平 的 高低 ， 计算机数据管理技术 的 发展可以分为 三个 阶段 ：人工管理阶段文件系统阶段数据库系统阶段 . 数据管理技术 的 发展同方教育 . . 人工管理阶段在 世纪 年代中期之前 ， 计算机主要用于科学计算 ， 数据管理处于人工管理阶段 。其 特点主要 是： 数据管理 尚无 统一 的 数据管理软件 ， 主要 依靠应用程序管理数据 。 程序设计人员不仅 要 规定数据 的 逻辑结构 ， 而且 要 设计数据 的 物理存储结构 、 存取方式 ； 数据 是 面向应用程序 的，一组 数据只能对应一个应用程序 ， 数据不能共享 ； 应用程序依赖 于 数据 ，不 具有数据独立性 ， 一旦数据的 结构发生变化 ， 应用程序往往 要做 相应 的 修改 。同方教育 . . 文件系统阶段 世纪 年代后期 到 年代中期 ， 随着操作系统 的 产生 和 发展 ， 程序设计人员可以利用操作系统提供 的 文件系统功能 ，将 数据 按其 内容 、 用途 和 结构 等 组织 成 若干 个 互相独立 的 数据文件 。 文件系统管理数据具有以下特点 ： 数据可以 以 文件形式 长期存储 在 辅助存储器 中 ； 程序 与 数据之间具有相对 的 独立性 ，即 数据不再属于某个特定 的 应用程序 ， 可以重复使用 ； 数据文件组织 已呈 多样化 ，有 索引文件 、 连接文件 、 直接存取文件 等。同方教育文件系统 的 的局限虽然 用 文件系统管理数据 已 有了长足 的 进步 ，但面对数据 量大且 结构复杂 的 数据管理任务 ， 文件系统仍 不能胜任 。 例如 ， 数据文件之间相互独立 、 缺乏联系 ； 数据 冗余度大且易 产生数据 不 一致 性； 数据 无 集中管理 ，其 安全性 得不到 保证 ， 等等 。举例：一个 EXCEL表格多次修改且分开存放导致的管理困难（并且这种管理实际上是人工管理）我们的想法是：尽可能的让计算机去做原来由人做的事情而不是反之同方教育 . . 数据库系统阶段在 世纪 年代后期以来 ， 为了适应日益迅速增长 得 数据处理 的 需要 ， 数据库系统应运而生 。 数据库系统克服 了 文件系统 的 缺陷 ，其 主要特点 有 以下四个方面 ： 采用数据模型表示复杂 的 数据结构 。 数据模型不仅描述数据本身 的 特征 ， 还要描述数据之间的 联系 。 因此数据不再面向特定 的 某个应用 ，而是面向整个应用系统 ，且 数据 冗余 明显减少，可 实现 数据共享同方教育 . . 数据库系统阶段 有 较高 的 数据独立性 。 数据 的 结构分为逻辑结构与 物理结构 等 不同 的 层次 ， 用户 以 简单 的 逻辑结构操作数据 ，而 无需考虑数据 的 物理结构 。 提供 了 较高 的 数据安全性 、 完整性 等 控制功能 ，以及 对 数据操作 的 并发控制 、 数据 的 备份 与 恢复等 功能 。 为 用户提供 了 方便 的 用户接口 。目前 ， 世界 上已有 数以万计 的 数据库系统 在 运行 。数据库技术已经成为现代信息技术 的 重要组成部分 ，是 现代计算机应用系统 的 基础 和 核心 。同方教育数据库系统的特点数据结构化。数据可共享数据独立于程序统一管理控制数据 DBMS管理控制数据功能 :安全性 ,完整性 .并发控制 ,恢复 .从全局分析和描述数据，适应多个用户、多种应用共享数据的需求。可减少数据冗佘，节省存储空间，保证数据的一致性 .数据面向全局应用，用数据模型描述数据和数据之间的联系。逻辑独立性 :应用程序与 DB的逻辑结构相互独立 .物理独立性 :应用程序与 DB的存储结构相互独立 .同方教育 数据库系统 的 组成数据库系统 (Database System， 简称 DBS)是 实现 有 组织 地、 动态 地 存储大量关联数据 ， 方便用户访问 的 计算机 软硬件资源组成 的 具有管理数据库功能 的 计算机系统 。从 狭义 上讲， 数据库系统 由 数据库 、 数据库管理员 和 有关软件组成 。 这些软件包括数据库管理系统 、 宿主语言 、开发工具 和 应用程序 。 数据库管理系统用于建立 、 使用、 维护数据库 ； 宿主语言 是 可以嵌入数据库语言 的 程序设计语言 ； 数据库 是 长期储存 在 计算机 中有 组织 的 大量的、 可以共享 的 数据集合 ； 数据库管理员负责创建 、 监控 和 维护数据库 。 数据库系统 的 基本组成 如图 1.1所示。同方教育数据库系统的组成 用户 终端 应用系统数据库管理员系统分析设计员系统程序员用户视图逻辑结构存储结构DB数据和数据结构DBMS操作系统软件系统同方教育 . . 数据库数据库 ( )是指 以 一定 的 组织形式长期存放 在 计算机存储介质 上的 互相关联 的 数据 的 集合 。数据库中的数据 按 一定 的 数据模型组织 、 描述 和 储存 ， 具有较小 的冗余度， 较高 的 数据独立性和易扩展 性，并 可以 供 各种用户共享 。 整个数据库 的 建立 、 运用 和维护 由 数据库管理系统统一管理 、 统一控制 。 用户 能 方便 地 定义数据 和 操纵数据 ，并 保证数据 的 安全性 、 完整性 、 多用户 对 数据 的 并发使用 及 发生故障 后的 数据恢复。同方教育数据库通常包括两部分内容 ：一是按 一定 的 数据模型组织 并 实际存储 的 所有应用需要 的 数据 ；二是 存放 在 数据字典中的各种 描述信息 ， 包括所有数据 的 结构 名、 存储方式 、 完整性约束 、 使用权限 等 信息 ， 这些描述信息通常称为 “元 数据 ”。数据库 按 数据模型 可 分成 层次 型 数据库 、 网状数据库 、 关系数据库 和 面向对象数据库 。 . . 数据库同方教育 . . 数据库管理系统数据库管理系统 (Database Management System简称 DBMS)是 用于建立 、 使用 和 维护数据库 的 系统软件 。它对 数据库进行统一 的 管理 和控制 ，以 保证数据库 的 安全性 和 完整性 。 用户通过 DBMS访问数据库中的数据 ， 数据库管理员 也通过 DBMS进行数据库 的 维护工作 。数据库 (Database)数据库管理员 (Database Administrator )同方教育1 3 数据库系统 的 分级结构为了实现数据库 的 独立性 ， 便于数据库 的 设计 和实现 ， 美国国家标准 局（ ANSI） 计算机 与 信息处理委员会 （ 代号 为 X3） 以及标准规划 和 要求委员会 （ SPARC） 在 1975年将 数据库系统 的结构定义 为三级 模式结构 ： 外部 层（ 单个用户的 视图 ）、 概念 层（ 全体用户 的 公共视图 ） 和内部 层（ 存储视图 ） 。同方教育外部 层是最 接近用户 的 层次 ，它是 数据库 的 “外部视图 ”，是 各个用户 所 看到 的 数据库 。它所 表示 的是 数据库 的 局部逻辑 ，是 面向单个用户 的 内部 层是最 接近物理存储 的 层次 。它是 数据库 的 “内部视图 ”或 “存储视图 ”。它与 数据库 的 实际存储密切相关 ， 可以 理解 为 机器 “看到 ”的 数据库 。概念 层是 介于上述两者之间 的 层次 。它是 数据库 的 “概 念 视图 ”，是 数据库 中 所有信息 的 抽象表示 。它既 抽象 于 物理存储 的 数据 ，也 区别 于 各个用户 所 见到 的 局部数据库 。概 念 视图可以理解 为 数据库管理员 所 看到 的 数据库 。数据库系统结构 的 外部 层、 概念 层和 内部 层 分别对应 于 数据库模式 的外 模式 、 模式 和内 模式同方教育数据库系统结构分级对于提高数据独立性具有重要意义 。在三级 结构 间 存在 两级 映射 。 概念层与 内部 层 之间 的 映射定义 了 概念视图 与 物理存储之间 的 对应 。 如果物理存储 的 结构发生 了 变化， 可以相应 地 改变概念 层与 内部 层 之间映射 ，而使 概念视图保持不变 ， 即将物理存储 的 变化隔离在 概念 层下，不 反映 在 用户面前 ， 因此应用程序可以保持不变 ，这 称为 数据 的 物理独立性 。 外部层与 概念 层 映射定义 了 单个用户 的 外部视图 与 全局 的 概念视图之间 的 对应 。 如果概念视图发生变化 ， 可以改变外部 层与 概念 层 之间 的 映射 ，而使用户看到 的 外部视图保持不变 ， 因此应用程序可以保持不变 ，这 称作 数据 的 逻辑独立性 。同方教育数据模型信息来源于客观事物 ， 然后通过人们加工处理 再 用来控制客观事物 。 如何 将 现实世界 中 各种复杂 的 事情最终以 计算机 及 数据库 所 允许 的 形式反映 到 数据 中去？这需要一个逐步转化 的 过程 。一般 地讲，这 一个转化过程分为 三个 阶段 ， 或者 说 需要通过 三个 世界 ： 首先 将 现实世界 中 客观 的 事物抽象 为信息世界中的实体 ， 然后 再 转换 为 DBMS支持数据世界中的数据它们之间 的 关系 如图 1-3所示。信息 的这一 循环经历 了三个 领域 ： 现实世界 、 观念世界和 数据世界 。三个 领域 的 内容及其联系可用 图 1-3表示。同方教育数据模型 （ Data Model） 是在 数据库领域 中 定义数据及其操作 的 一种抽象表示 。 数据模型可以 由三个 部分组成 ： 实体 及 实体 间 联系 的 数据结构描述 ，对（ 表示实体 和 联系 的） 数据 的 操作 ， 以及数据 的 完整性约束条件。 根据适用对象 的 不同 、 数据模型可以分为 两类： 面向客观世界 、 面向用户 的 称为概念数据模型 （ 简称 “概念模型 ”），这类 数据模型描述用户 和 设计者 都能 理解 的 信息结构 ， 强调 其 表达能力和易理解 性，如 E-R模型 ； 面向数据库管理系统 的， 用以刻画实体 在 数据库中的存储形式 ， 称为逻辑数据模型 （ 数据模型 ），如 层次模型、 网状模型 、 关系模型 、 面向对象模型 。同方教育概念模型概念模型 是按 用户 的 观点 对 数据 建模，它是对 现实世界 的第 一层抽象 ，是 用户 和 数据库设计人员之间 的 进行交流 的 工具 ， 强调 其 语义表达能力 ， 应该简单 、 清晰 、 易于理解 。长期以来 ， 在 数据库设计 中 广泛使用 的 概念模型 当属 “实体 联系 ”模型 （ Entity-Relationship Model, 简称 E-R模型 ） 。同方教育1 E-R模型 的 基本概念E-R模型 中有 3个 基本 的 抽象概念 ： 实体 、 联系 和 属性 。实体 （ Entity） 是 客观存在 、 可以互相区别 的事物 。 实体可以 是 具体 的 对象 （ 例如 一位 学生 、一本书），也 可以 是 抽象 的 对象 （ 例如一次考试 、一场 比赛 ）。 具有相同性质 的 实体集合称为实体 集， 例如 全校 学生 的 集合组成学生实体 集。 实体集中各个实体借助实体标识符 （ 称为关键字 ） 加以区别 ， 例如 在 学生实体集中可以通过 学号来 区别 每 一个实体。同方教育 联系 （ Relationship） 是 实体 集 之间关系 的 抽象表示 。 例如 ， 教师实体 集与 学生实体 集 之间存在 “讲授 ”联系 ， 学生实体 集与 课程实体 集 之间存在 “选课 ”联系 ， 等等 。两个 实体 集 之间 的 联系可以分为一对一联系 、 一对 多 联系 或 多对多联系 。假设 有两个 实体 集 X和 Y： 如果 X与 Y中的 每 一个实体至多 和 另一个实体集中 的 一个实体 有 联系 ，则称 X与 Y是 一对一联系（ 简记 为 1:1） 如果 X中的 每 一个实体至多 和 Y中的任意 个（ 包括 0个） 实体 有 联系 ，则称 X与 Y是 一对 多 联系 （简记 为 1:m）； 如果 X与 Y中的 每 一个实体 和 另一个实体集中 的任意 个（ 包括 0个） 实体 有 联系 ，则称 X与 Y是 多对多联系 （ 简记 为 m:m）。同方教育属性属性 （ Attribute） 是指 实体 或 联系 所 具有