优秀课件 现代管理信息系统 chap4

现代管理信息系统 主讲：刘腾红 教授 中南财经政法大学信息学院 88045575 目录 第一章 导论 第二章 企业组织活动 第三章 通信与计算机网络 第四章 数据与文件组织 第五章 信息系统规划 第六章 信息系统开发技术 第七章 企业资源计划系统 第八章 办公自动化系统 第九章 智能决策支持系统 第十章 电子商务-管理信息系统的新发展 第四章 数据与文件组织 本章目标：通过文件系统与数据库系统的对比，更深刻地了解 数据库管理数据的优势；初步了解数据库系统的相关知识。 第一节 数据结构的层次 第二节 文件与文件组织 第三节 数据库系统 第四节 SQL语言 第五节 数据仓库与数据挖掘 本章主要内容： 第四章 数据与文件组织 第一节 数据结构的层次 本节目标：了解数据结构有哪几个层次及其各层次的相关知识 点。 q位、字节、数据元（字段） 、 记录、文件和数据库 本节主要内容： 第四章 数据与文件组织 第一节 数据结构的层次 q位、字节、数据元（字段）、记录、文件和数据库 二进进制位（bit）：0，1 字节节（byte）：由8位bit组组成，可构成文字字符 例如：字母、数字等 字符段（field）：描写主体某属性的数据值值 例如：学生姓名 记录记录 （record）：若干字符段组组合起来，描述一个主体 例如：学生李怡的基本情况 文件（file）：相关记录记录 的集合 例如：学生基本情况数据文件 数据库库（database）：相关文件的集合 例如：学生数据库库，可能包括学生基本情况文件、学生学习习成绩绩文 件、课课程文件、指导导教师师文件等 第四章 数据与文件组织 第二节 文件与文件组织 本节目标：了解外存设备、文件存取方法与文件组织。 q外存设备 q文件存取方法与文件组织 本节主要内容： 第四章 数据与文件组织 第二节 文件与文件组织 q外存设备 常用的外存储设备有（磁带、磁盘）、光盘和移动硬盘 （U盘）。 v简述磁带、磁盘、光盘和移动硬盘如何存取数据以 及它们各自的特点。 移动硬盘顾名思义是以硬盘为存储介制，强调便携性的存储 产品。 移动硬盘在数据的读写模式与标准IDE硬盘是相同的。 移动硬盘多采用USB、IEEE1394等传输速度较快的接口，可以 较高的速度与系统进行数据传输。 移动硬盘的特点：容量大、传输速度高、轻巧便捷和数据安 全可靠等。 第四章 数据与文件组织 第二节 文件与文件组织 q文件存取方法与文件组织 文件在逻辑上是具有相同类型的记录的有序集合。 数据按记录组织起来，并按一定的次序存放在文件中， 而文件中记录间的逻辑关系就是文件组织。 v文件组织不仅关系到对记录的操作方式，还关系到数据 处理的效率，文件组织显然和文件的物理结构以及文件存 储的设备类型有关。 第四章 数据与文件组织 第二节 文件与文件组织 q记录的逻辑结构和物理结构 记录的逻辑结构是指记录在逻辑上的组织形式，是用户 对数据的表示和组织形式，它表明了记录数据之间的关系。 记录的物理结构是指记录在物理存储器上的存储方式， 是一个与计算机存储设备相联系的概念。 逻辑记录与物理记录之间存在着三种关系：一个记录 一个块、若干个记录一个块及一个记录占用多个块。 第四章 数据与文件组织 第二节 文件与文件组织 q文件操作 在计算机信息处理时，对文件的常用操作要求主要有如下 几种：打开文件、生成记录、检索记录、更新记录、删除记 录、关闭文件。 打开文件就是将文件与内存中的某个缓冲区建立联系，并将文件开 关的部分数据读入此缓冲区中。 生成记录：指在文件中加入记录。在文件末尾加入记录称为追加记 录，在文件的记录中间加入记录称为插入记录。 检索记录：根据某个或某些给定的条件，在文件中查找满足这些条 件的记录。 更新记录：修改记录的数据项的值。 删除记录：从文件中将某个记录删除。 关闭文件：将文件缓冲区的内容写入文件中，并切断文件与其内存 缓冲区的联系。 第四章 数据与文件组织 第二节 文件与文件组织 q文件存储方法 文件的存取指将内存缓冲中的记录信息写入（存入）外 存储器上相应的文件中或从文件中读出（取出）记录送到内 存缓冲区中。 顺序存取方法就是严格按记录排列的顺序依次存取。 直接存取方法就是按照给出的记录号，直接确定记录 在文件中的位置并将其读出的存取方法。 根据存取的次序来划分，文件存取方法通常可分为两大 类：顺序存取和直接存取。 第四章 数据与文件组织 第二节 文件与文件组织 q顺序文件 只能按记录建立的次序访问记录数据的文件称作顺序文 件。 顺序文件的特点： 顺序访问 适用于成批处理和定期处理业务 作修改、插入、删除等操作很费事 第四章 数据与文件组织 第二节 文件与文件组织 q随机文件 存放于随机存储设备上并可以任意次序访问任意记录的文 件称作随机文件。 另一种典型的文件组织称为索引文件。为避免计算记录 的位置，我们可以保存一个索引，记载数据文件中关键 字值及其相对应的地址。 根据“存储地址”和记录关键字段建立联系的方式，随机文 件又可分为索引文件和散列文件（HASH文件）两种 。散列文件又称HASH文件，在散列文件中，各记录的地 址由关键字段的一个Hash函数（Hashing function）决定 。 第四章 数据与文件组织 第二节 文件与文件组织 qHASH文件 第四章 数据与文件组织 第二节 文件与文件组织 q索引文件 第四章 数据与文件组织 第三节 数据库系统 本节目标：初步了解数据库系统的相关知识。 q数据库系统 q数据模型 q关系模式规范化 本节主要内容： 第四章 数据与文件组织 第三节 数据库系统 q数据库系统 文件系统的缺陷是：数据和程序是相互依赖的,而各个数 据文件相互独立，不能共享。 数据库是一种作为计算机系统资源共享的全部数据之集合 ，数据库有统一的质量保证规程，有统一的管理机构，能 够对数据进行统一管理。 数据库的主要优点是可以把数据冗余减少到合理的程度， 同时减少了数据和应用程序之间的相互依赖，当数据修改 时，不至于引起对程序过多的修改 第四章 数据与文件组织 第三节 数据库系统 q数据库系统 数据库系统的核心是数据库管理系统DBMS（DataBase Management System）。DBMS是用来建立数据库、使 用数据库、提供数据操作语言、对数据的合法性和安全性 等进行管理的软件系统。各用户对数据的访问与控制由 DBMS统一管理，DBMS还承担着数据库和用户之间的接 口的作用。用户通过数据库管理系统可以对自己的数据进 行管理，如：建库、查询、修改、统计等。 第四章 数据与文件组织 第三节 数据库系统 q数据库系统 数据库系统 示意图 第四章 数据与文件组织 第三节 数据库系统 q数据库系统体系结构 美国国家标准委员会（ANSI）所属标准计划和要求委员 会（Standards Planning And Requirements Committee)在1975年公布了一个关于数据库标准报告， 提出了数据库的三级结构组织，这就是有名的SPARC分 级结构。 三级结构对数据库的组织从内到外分三个层次描述，分别 称为内模式、概念模式和外模式。 第四章 数据与文件组织 第三节 数据库系统 q数据库系统体系结构 模式：全称概念模式，是对数据库的整体逻辑描述，并不 涉及物理存储，故称为DBA视图。 v三个模式之间的映射 “外模式/模式”用户数据库与概念数据库联系 “模式/内模式”概念数据库与物理数据库联系 内模式：又称存储模式，具体描述了数据如何组织存储在 存储介质上。 外模式：外模式通常是模式的一个子集，故又称为外模式 为子模式。 第四章 数据与文件组织 第三节 数据库系统 q数据库系统体系结构 第四章 数据与文件组织 第三节 数据库系统 q数据模型 数据模型就是现实世界数据特征的抽象。 v 典型的概念模型是实体-联系模型，典型的逻辑数据模型有三种 ：层次模型、网状模型和关系模型。常见的是关系模型。 概念模型：按用户的观点对现实世界进行抽象建立的数据模型称为 概念模型。 逻辑模型：按计算机信息处理的观点用于描述数据的相互间语义关 系的数据模型称为逻辑数据模型 物理模型：用于描述数据的物理存储方式的数据模型称为物理数 据模型。 第四章 数据与文件组织 第三节 数据库系统 q实体联系模型 基本概念： 实体 属性 域 实体型 实体集 v概念模型用于信息世界的建模，它是现实世界到信息世界的第一层 抽象，它是数据库设计的有力工具，也是数据库开发人员与用户之间 进行交流的语言。 实体之间的联系 一对一联系（1:1） 一对多联系（1:n） 多对多联系（m:n） 第四章 数据与文件组织 第三节 数据库系统 q实体联系模型 学生选课E-R图 第四章 数据与文件组织 第三节 数据库系统 q关系模型 基本概念 关系 属性 元组 关键字 域 分量 关系模式 v关系模型与层次和网状模型的理论和风格截然不同，如果说层次和 网状模型是用“图”表示实体及其联系的话，那么关系模型则是用“表” 来表示的。 关系模型中，实体及实体之间的联系均采用关系来表示 ，每个关系是由n个数据项所组成的形如（a1，a2，a3， ，an）的元组的集合即表，表中的各字段（栏）是记录 的属性，各行是具有唯一性的实体。 第四章 数据与文件组织 第三节 数据库系统 q关系模式规范化 在规范化理论中表是二维的（如上表所示），它有如下性 质： 在表中的任意一列上，数据项应属于同一个属性。 表中所有行都是不同的，不允许有重复项出现。 在表中，行/列的顺序无关紧要。 v数据组织的规范化形式是关系数据库的创始人之 IBM公司的 科德（E.F.Codd）首先提出的，并形成了一整套数据规范化模式。在 对表的形式进行了规范化定义后，科德还对数据结构进行了五种规范 化定义，并命名为规范化模式，称为范式。在这五种范式中，一般只 用前三种，对于应用系统就足够了。 第四章 数据与文件组织 第三节 数据库系统 q关系模式规范化 第一范式 （first normal form，1st NF）就是指在同一 表中没有重复项出现，如果有则应去掉重复项。 第二范式（second normal form，2nd NF）是指每个表必 须有一个（而且仅一个）数据元素为主关键字，其它数据 元素与主关键字一一对应。 第三范式（third normal form，3rd NF）就是指表中的 所有数据元素不但唯一地被关键键字所标识标识 ，而且它们们之间间 还还必须须相互独立，不存在其它的函数关系 。 第四章 数据与文件组织 第四节 SQL语言 本节目标：初步了解数据库操作语言 q建立表、索引和视图 qSELECT语句 本节主要内容： 第四章 数据与文件组织 第四节 SQL语言 qSQL语言 结构化查询语言SQL（Structured Query Languege）是一个通用的、功能极强的关系数据库语言 ，同时又具有简单易学的特点，它集数据定义、数据查询 、数据操纵和数据控制与一体，是一种非过程化的语言。 SQL支持关系数据库的三级模式结构，其中模式对应于 基本表，关系数据库的模式由数据库中的所有表的模式集 合构成；外模式对应于视图，它由部分表及表示中的部 分数据构成；内模式对应于存储文件。 CREATE TABLE表名 （字段名1数据类型 NOT NULL， 字段名2数据类型 NOT NULL， 字段名n数据类型 NOT NULL；） 第四章 数据与文件组织 第四节 SQL语言 q建立表、索引 定义一个表的结构 SQL语言使用CREATE TABLE语句来定义基本表，它的 一般格式如下： INSERT INTO表名 (字段名1，字段名2，) VALUES(，); 第四章 数据与文件组织 第四节 SQL语言 q建立表、索引 向表中插入入数据记录 SQL中向表中追加数据的基本语句为INSERT INTO。其 语法规则为： CREATE UNIQUE INDEX ON （字段名1ASC/DSC， 字段名2ASC/DSC，）； 第四章 数据与文件组织 第四节 SQL语言 q建立表、索引 建立索引 对已建好的表还可以根据需要建立索引，其语法规则为 ： UPDATE表名 SET 字段名1= ， 字段名2= ， 字段名n= WHERE ； 第四章 数据与文件组织 第四节 SQL语言 q建立表、索引 修改表中的记录 对已建立的数据库进行修改可以用UPDATE语句来完成， 其语法规则如下： SELECT ALL|DISTINCT ， FROM ， WHERE GROUP BY HAVING ORDER BY ASC|DESC； 第四章 数据与文件组织 第四节 SQL语言 qSELECT语句 SQL中查询用SELECT语句来实现。 SELECT的基本语法为： CREATE VIEW (,) AS SQL 查询语 句 WITH CHECK OPTION; 第四章 数据与文件组织 第四节 SQL语言 q建立视图 视图是关系数据库系统提供给用户以多种角度观察数据库 中数据的重要机制。视图是从一个或几个基本表（或视图 ）中导出的表，它与基本表不同，是一个虚拟表，数据库 系统也只存放视图的定义，而不存放视图对应的数据。 建立视 图的语 法规则 第四章 数据与文件组织 第五节 数据仓库与数据挖掘 本节目标：初步了解数据仓库与数据挖掘相关知识 q数据仓库的定义 q数据仓库的特征 q数据仓库与数据库 q数据仓库的结构 qOLAP与数据挖掘 本节主要内容： 第四章 数据与文件组织 第五节 数据仓库与数据挖掘 q数据仓库的定义 数据仓库（Data Warehouse）是一个面向主题的（ Subject Oriented）、集成的（Integrate）、相对稳定 的（Non-Volatile）、反映历史变化（Time Variant） 的数据集合，用于支持管理决策。 数据仓库并没有严格的数学理论基础，也没有成熟的基本 模式，且更偏向于工程，具有强烈的工程性。因此，在技 术上人们习惯于从工作过程等方面来分析，并按其关键技 术部份分为数据的抽取、存储与管理以及数据的表现 等三个基本方面。 第四章 数据与文件组织 第五节 数据仓库与数据挖掘 q数据的抽取 数据的抽取是数据进入仓库的入口。由于数据仓库是 一个独立的数据环境，它需要通过抽取过程将数据从联机 事务处理系统、外部数据源、脱机的数据存储介质中导入 到数据仓库。 数据抽取在技术上主要涉及互连、复制、增量、转换、调 度和监控等方面。 第四章 数据与文件组织 第五节 数据仓库与数据挖掘 q存储和管理/数据的表现 数据仓库的真正关键是数据的存储和管理。数据仓库 的组织管理方式决定了它有别于传统数据库，同时也决定 了其对外部数据的表现形式。 数据表现实际上相当于数据仓库的门面，其性能主要 集中在多维分析、数理统计和数据挖掘方面。 第四章 数据与文件组织 第五节 数据仓库与数据挖掘 q数据仓库的特征 数据仓库的主要特征： v 反映历史变化 ：包含历史信息 v 面向主题：数据按照一定的主题组织。 v 集成化：支持不同的数据格式、具有变量度量的一致 性和其他如支持结构编码的一致性。 v 相对稳定：数据操作主要是数据查询。 第四章 数据与文件组织 第五节 数据仓库与数据挖掘 q数据仓库与数据库 联机事务处理系统只涉及当前数据 数据中心：