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管理信息系统的技术基础 第一节信息技术概述第二节数据处理第三节数据库技术第四节计算机网络 第一节信息技术概述 一 计算机硬件技术文字处理 数学计算 决策 通信 工程 教育 娱乐等领域二 计算机软件技术操作系统 数据库管理系统 应用软件三 数据通信技术通信线路 通信协议 第二节数据处理 本节内容 一 数据处理的概念和发展阶段二 数据组织 一 数据处理的概念和发展阶段 1 数据处理的概念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 数据处理的目的1 把数据转换成便于观察分析 传送或进一步处理的形式 2 把数据加工成对决策有用的数据 3 把数据编辑后存储起来 供以后取用 一 数据处理的概念和发展阶段 2 数据处理的基本内容1 数据收集2 数据转换3 数据的筛选 分组和排序4 数据的组织5 数据的运算 指算术运算和逻辑运算6 数据存储7 数据检索8 数据输出 一 数据处理的概念和发展阶段 3 一 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 包括 物理结构逻辑结构映象 二 数据组织 1 逻辑结构数据间的逻辑关系 逻辑结构包括两大类 线性结构和非线性结构 线性表 栈 队列及串为线性结构 而树和图则为非线性结构 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 存储方式一般有三种 顺序存储 链接存储 索引存储 映象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 二 数据组织 2 逻辑结构 指数据间的逻辑关系 物理结构 存储结构 指数据元素在计算机存储器中的存储方式 线性结构 包括线性表 堆栈 队列 串等 非线性结构 包括树 图等 顺序存储 链接存储 索引存储 散列存储 指针与链在数据结构中 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 其中存放与结点有关的其他结点的地址信息称为指针 若干带指针的结点组成的集合 称为链 结点的结构如下图 二 数据组织 3 职工登记表 采用链接存储方式 数据域 指针域 H 链表的逻辑结构 线性表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 二 数据组织 4 例如英文字母表 职工登记表 产品的编号都是线性表 线性表中每个结点中的元素可以是一个数字 一串字符 或一项记录 线性表的顺序存贮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 顺序表对于任何一个结点的检索都很方便 二 数据组织 5 顺序表的插入与删除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 二 数据组织 6 二 数据组织 7 链表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 二 数据组织 8 链表的插入与删除 删除一个节点 断开该节点的前后链接 将前一个节点的指针直接指向后一个节点 要删除的节点与整个链表脱离关系 增加一个节点 断开一个指针 将该指针指向要增加的节点 从增加的节点引出一个指针指向后面的节点 要增加的节点与整个链表连接成一个整体 链表的插入与删除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 二 数据组织 9 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 二 数据组织 10 二 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 二 数据组织 11 数据组织的层次数据项记录文件数据库 数据组织的层次 数据组织的相关概念数据项是组成数据系统的有意义的最小基本单位 它的作用是描述一个数据处理对象的某些属性 记录与数据处理的某一对象有关的一切数据项构成了该对象的一条记录 记录中能惟一地标志该记录的数据项称作主键 文件相关 同类 记录的集合称为文件 数据库按一定方式组织起来的逻辑相关的文件集合形成数据库 例 学生成绩表 学生基本表 文件组织形式建立并确定数据记录的物理顺序和逻辑顺序之间的对立关系 逻辑数据记录 物理存储方式 顺序文件索引文件链表文件 顺序映射关系 顺序文件文件中数据记录的物理顺序与逻辑顺序一致 文件记录按主键的值递增 或递减 次序排序 形成其逻辑顺序 文件记录 物理设备 主键的值 相对磁道 索引文件具有索引表的文件称为索引文件 索引文件 主文件 索引表 数据记录区 索引区 记录原始信息 记录关键字 记录地址 举例 主文件 索引表 主键字学号与学生记录地址的对应表 数据库 数据库是比文件系统更高级的一种数据组织方式 文件系统的缺陷数据的独立性 程序依赖于专门为它们所设计的文件结构数据冗余性 重复的数据的存储数据的一致性 数据的重复的存放导致了数据的不一致性 数据库管理系统 DBMS 以规范一致的方式存储数据以规范一致的方式将数据组织成记录以规范一致的方式存取记录 传统文件处理系统存在问题数据冗余与数据不一致性数据结构的不一致 数据联系弱缺少数据字典 缺少灵活性 应用程序1 数据文件1 应用程序2 应用程序3 数据文件2 数据文件3 用户 用户 用户 银行文件处理系统 客户财务报表 分期贷款程序 帐户核对处理 存款处理 分期贷款处理 贷款分析报告 客户票据 存款文件修改 文件修改核对 帐户核对程序 分期贷款文件修改 存款程序 客户交易 客户交易 数据库处理系统优点完善的数据字典和数据模型数据独立性方便的接口完整的数据控制功能提高了系统的灵活性 应用程序1 应用程序2 应用程序3 DBMS 数据库 中央数据库 用户 用户 用户 银行数据库处理系统 客户交易处理 数据库管理系统 核对帐户程序 存款帐目程序 分期贷款程序 客户数据库 查询 本节内容 一 数据库系统的构成二 数据库设计的主要内容三 数据模型四 数据库设计五 数据库操作六 数据库保护 第三节数据库技术 一 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 1 计算机系统 计算机系统指用于数据库管理的计算机软 硬件及网络系统 硬件方面 数据库系统需要大容量的内在以存放和运行操作系统 DBMS 应用程序以及数据库数据缓冲区 由于数据量大 则需要大容量的磁盘等直接存取设备存取数据 此外 系统应具有较高的网络功能 软件方面 为了开发应用系统 除了需要操作系统和DBMS之外 还需要各种高级语言及其编译系统 2 数据库 物理数据库是指按照一定的数据模型组织并存放在外存上的一组相关数据的集合 描述数据库是指存放有关数据库定义的信息 如用户名表及权限 数据库表的定义等 这些信息通常存放在 数据字典 中 有人形象地把数据字典称为数据库的数据库 数据字典是数据库管理系统的组成部分之一 它是由数据库管理系统自动生成并维护的一组表和视图 数据字典是数据库管理系统工作的依据 数据库管理系统通过它对数据库中的数据进行管理与维护 DBMS是数据库系统的核心软件 数据库系统的一切操作 包括创建各种规格数据库对象 如表 视图 存储过程等 以及应用程序对这些对象的操作 都是通过DBMS进行的 具有以下功能 数据库定义功能数据库存取功能数据库管理功能 3 数据库管理系统 DBMS 4 相关人员 数据库管理员 DBA 系统程序员用户 二 数据模型 数据模型是数据库系统设计中用于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 根据模型应用的不同目的 可以将模型分为两个层次 概念模型 信息模型 和数据模型 如网状 层次及关系模型 概念模型 是按用户的观点对数据和信息建模 数据模型 是按计算机系统的观点对数据建模 1 模型分类 3 关系模型的构成 从用户的角度来看 一个关系模型的逻辑结构是一张二维表 它由行和列组成 如 表2 1学生登记表 关系 行 元组 列 属性 域 属性的取值范围 分量 元组中的一个属性值 关系模式 对关系的描述 用关系名 属性1 属性2 属性N 表示 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一DBMS支持的数据模型 如E R模型 三 数据库设计 客观事物类 事物相关性质集合 人 实体实体集合及实体联系相关属性集合 加工 转换 数文件据记录库相关数据项集合 加工转换 存储二进制数据集合结构 计算机世界 DBMS 数据世界 DBMS的数据模型 信息世界 认识选择描述 现实世界 E R模型 信息的转换 概念模型 逻辑数据模型 物理数据模型 三个不同世界术语客观世界信息世界数据世界组织 事物及其联系 实体及其联系数据库 概念模型 事物类 总体 实体集文件事物 对象 个体 实体记录特征 性质 属性数据项 实体及其联系 概念模型 E R图 2 概念模型 信息模型 指现实世界中存在的对象或事物 它可以是人 也可以是物或抽象的概念 可以是指事物本身 也可以指事物之间的联系 指实体具有的某种特性 属性用来描述一个实体 如学生这个实体可由学号 姓名 年龄 性别 系 年级等属性来刻画 现实世界的事物总是存在着这样或那样的联系 这种联系必然要在信息世界中得到反映 E R图描述现实世界的信息模型实体 属性 联系 一对一联系一对多联系多对多联系 实体 属性 联系 线段 E R例子 例 厂长号 姓名 年龄 厂长 厂长与工厂一对一关系 产品 厂长号 姓名 年龄 例 仓库号 地点 面积 仓库 仓库与产品一对多关系 课程 课程号 课程名 学时数 学号 姓名 性别 学生 学生与课程多对多联系 助学金 例 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 主要的数据模型是关系模型 RelationalModel 3 数据模型 1 E R图向关系数据模型的转换转换过程示意图 E R图 关系模型 DBMS E R模型转换为关系模型 与该联系相连的各实体的码 转换举例一 厂长号 姓名 年龄 厂长 厂号 厂名 地点 工厂 管理 1 1 厂长 厂长号 厂号 姓名 年龄 工厂 厂号 厂名 地点 关系之间的联系通过相容 来自同一域 的属性表示 3 E R模型转换为关系模型的实例 转换举例二 仓库号 地点 面积 仓库 货号 品名 价格 产品 存放 1 n 仓库 仓库号 地点 面积 产品 货号 品名 价格 仓库号 数量 数量 学号 姓名 年龄 学生 课程号 课程名 学时数 课程 学习 n m 学生 学号 姓名 年龄 课程 课程号 课程名 学时数 成绩 选课 学号 课程号 成绩 四 关系的规范化 规范化是指在关系模型中 关系必须满足给定的条件 最基本的要求是关系中的每一个分量都是不可分的数据项 即表不能多于二维 范式表示的是关系模式的规范化程度 第一范式 1NF 元组中的每一分量都必须是不可分割的数据项 就是同一表中没有重复项存在 第二范式 2NF 指的是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其主码 例 不符合第二范式的教师与研究课题关系 表中关系虽满足1NF 但不满足2NF 因为它的非主属性不完全依赖于由教师代码和研究课题号组成的主关键字 分解为 1 教师关系 教师代码 姓名 职称 2 课题关系 研究课题号 研究课题名 3 教师与课题关系 教师代码 研究课题号 第三范式 3NF 指的是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主关键字 不符合第三范式的产品关系 五 数据库操作 数据库操作主要有基本表的建立与删除 数据查询及更新等 如何使用关系数据库标准语 结构化查询语言SQL StructuredQueryLanguage 来完成上述操作 基本表的建立与删除 建立建立基本表的语句格式为 CREATETABLE 列名1类型 列名2类型 常用的类型有CHAR 字符型 INT 整型 NUMERIC 数值型 DATETIME 日期时间型 等 修改修改基本表定义的语句格式为 ALTERTABLEADD列名类型删除删除基本表的语句为 DROPTABLE 数据查询 SELETEFROMWHEREORDERBYASC DESC 数据更新 数据修改 UPDATE UPDATE语句的一般格式为 UPDATESET WHERE数据删除 DELETE DELETE语句的一般格式为 DELETEFROMWHERE数据插入 INSERT INSERT语句的一般格式为 INSERTINTOVALUES 第四节计算机网络 本节内容 一 计算机网络的概念与分类二 局域网技术三 网际互联 INTERNET技术 一 基本概念计算机网络用通信介质把分布在不同地理位置的计算机和其它网络设备连接起来 实现信息互通和资源共享的系统 网络介质数据传输的物理通道 有同轴电缆 双绞线 光纤 微波 卫星信道等 协议网络设备间进行通信的一组约定 如TCP IP IEEE802 3 802 4 FDDI ATM等 网络协议具体规定了设备间通信的电气性能 数据组织方式等 节点网络中某分支的端点或网络中若干条分支的公共汇交点 链路是指两个相邻节点之间的通信线路 一 计算机网络的概念与分类 1 网络拓扑结构是指网络的链路和节点在地理上所形成的几何构形 计算机网络从功能上可分为两部分 资源子网和通信子网 一 计算机网络的概念与分类 2 点到点 广播式 总线结构 卫星和无线电 星形结构 环形结构 树形结构 网状结构 网络拓扑结构分为两大类 二 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 Internet 因特网 是国际最大的互联网 Internet已形成覆盖全球的网络 成为远程网的代名词 我国的CHINANET CERNET等都是该网的一部分 综合业务数字网 ISDN 综合业务数字网是一种能在一个网络内传送多种业务信息的网络 包括数据 图像 语音 文字等 能够满足一个单位日常业务中网络应用的需要 一 计算机网络的概念与分类 3 二 局域网技术 一 网络体系结构文件服务器 工作站客户机 服务器分布式处理B S 二 网络操作系统管理网络资源的软件 三 几种典型的局域网以太网 令牌环网 快速以太网 FDDI ATM 网际互联即通过主干网络把不同标准 不同结构甚至不同协议类型的局域网在一定的网络协议的支持下联系起来 从而实现更大范围的信息资源共享 ISO 国际标准化组织 提出了网络互联协议的基本框架 称为开放系统互联 OSI 参考模型 该模型把网络功能分为七个层次 1 物理层2 数据链路层3 网络层4 传输层5 会话层6 表示层7 应用层 三 网际互联 INTERNET技术 1 ISO 国际标准化组织 提出了网络互联协议的基本框架 称为开放系统互联 OpenSystemInterconnection 简称OSI 参考模型 该模型把网络功能分为七层 传输与应用接口 OSI参考模型 理想的 Internet Intranet ExtranetInternet 因特网 在TCP IP协议下实现的全球性的互联网络 称为 Internet网际 我国称之为 因特网 Intranet 企业内部网 把Internet技术应用到企业内部建立的基于开放技术的新型网络体系结构 Extranet即扩展的Intranet ExtendedIntranet 通过Internet网络把分散在不同地理位置的Intranet联系起来 采用通道技术提高通信两端的安全性级别 虚拟专网采用加密 认证和通道技术 提供了Internet上两点间的安全通信 这样 对采用Internet技术的企业而言 好像是一个专用的广域网一样 三 网际互联 INTERNET技术 2 作业 1 简述OSI模型各层的