第章数据资源管理技术ppt课件.ppt

第二章数据资源管理技术 2 3数据模型 2 2数据资源管理技术的产生和发展 2 1数据库系统概述 数据资源管理技术 企业管理活动离不开数据 数据是管理活动的基础与核心 是联系管理活动的纽带 数据管理也是管理信息系统的核心 数据管理是利用计算机硬件和软件技术对数据进行有效的收集 存储 处理和应用的过程 其目的在于充分有效地发挥数据的作用 实现数据有效管理的关键是数据组织 数据库 Database 简称DB 数据库 存放数据的仓库 数据库的定义 是长期储存在计算机内 有组织的 可共享的大量数据的集合 数据库中的数据按一定的数据模型组织在一起 具有较小的冗余度 较高的数据独立性和可扩展性 并能够为各种用户共享 选课数据库 选课学生表 1 1 2 01001 00001 李晓辉 2 1 2 01002 01002 张名久 2 1 2 01002 01002 陈新民 2 1 2 01002 01002 孙武 1 1 2 01001 00001 孙武 1 1 2 01001 00001 赵晓敏 1 1 2 01001 00001 马伟立 成绩 星期 课节 教室编号 课程编号 姓名 学号 选课数据库 任课教师信息表 在职 教授 1957 3 11 男 张大伟 105721 退休 博士导师 1945 12 3 女 赵丹茹 106723 在职 讲师 1970 1 12 女 李敏 103621 在职 副教授 1960 5 1 男 李晓光 103601 移动 住宅 办公 是否在职 联系电话 职称 出生日期 性别 教师姓名 教师编号 选课数据库 课程设置表 2 0 54 1 毛泽东思想概论 03001 4 24 70 1 大学英语基础 01001 4 24 54 2 大学计算机基础 00002 2 24 20 1 计算机文化基础 00001 学分 实验学时 理论学时 开课学期 课程名称 课程编号 选课数据库 教室表 1 2 1 02001 152132 300 第三教学楼1阶 02001 1 2 2 01002 108712 260 逸夫教学楼2阶 01002 3 4 1 00002 103621 200 逸夫教学楼1阶 01001 1 2 1 00001 103601 200 逸夫教学楼1阶 01001 课节 星期 课程编号 教师编号 座位数 名称 教室编号 数据库管理系统 DBMS DBMS是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件 使用它 可以科学地组织和存储数据 高效地获取和维护数据 什么是数据库管理系统 DBMS的主要功能 1 数据定义功能 DDL 2 数据操纵功能 DML 3 数据库的运行管理 4 数据库的建立和维护功能 数据定义功能 DDL 对一个具体的数据库系统来说 通常允许用户使用一种被称为数据定义语言 DataDefinitionLanguage DDL 的专门语言来建立数据库 定义数据库的结构 并且还可以对这些数据库和数据库结构进行修改和删除 例如 在MicrosoftSQLServer数据库系统中 可以使用Transact SQL语言中的下列DDL语句定义数据库和数据库中的各种对象 CREATEDATABASE 创建数据库CREATETABLE 创建表CREATEVIEW 创建视图 数据操纵功能 DML 数据库系统提供了可以查询数据库中数据的查询 Query 语言 该语言经常被称为数据操纵语言 DataManipulationLanguage DML 使用DML语言可以在数据库中执行以下操作 检索指定的数据 插入需要的数据 更新已经变化的或错误的数据 删除无用的或不再需要的数据等 在MicrosoftSQLServer数据库系统中 可以实现数据查询功能的Transact SQL语言包括如下的DML语句 SELECT 检索数据INSERT 插入数据UPDATE 更新数据DELETE 删除数据 常见的DBMS Oracle公司的Oracle微软公司的MicrosoftSQLServerIBM公司的DB2和InformixMySQLAB公司的MySQLSybase公司的SybaseAdaptive微软公司的Access 数据库系统 数据库 数据库管理系统 及其开发工具 应用系统 数据库管理员 DBA 用户 数据库系统 DBA DatabaseAdministrator 负责全面管理和控制数据库系统 包括设计与定义数据库结构 监督与控制数据库系统的使用和运行 改进和重组数据库系统 调优数据库系统的性能 备份和恢复数据库等 应用系统 数据库系统的组成 DBS 数据库在计算机系统中的地位 数据库系统 数据管理技术的产生和发展 对数据进行分类 组织 编码 存储 检索和维护 是数据处理的中心问题 数据管理 数据管理技术发展的过程 1人工管理阶段 40年代中 50年代中 2文件系统阶段 50年代末 60年代中 3数据库系统阶段 60年代末 现在 一 人工管理阶段 时期 40年代中 50年代中产生的背景 应用需求 科学计算硬件水平 无直接存取存储设备软件水平 没有操作系统 文件管理系统处理方式 批处理 人工管理阶段 续 特点 数据不保存应用程序管理数据数据不共享数据不具有独立性 应用程序与数据的对应关系 人工管理 二 文件系统阶段 时期50年代末 60年代中产生的背景应用需求 科学计算 数据处理硬件水平 磁盘 磁鼓软件水平 有操作系统 文件系统处理方式 联机实时处理 批处理 文件系统 续 特点 数据可以长期保存由文件系统管理数据数据共享性差 冗余度大数据独立性差 应用程序与数据的对应关系 文件系统 三 数据库系统阶段 时期60年代末以来产生的背景应用背景 大规模数据管理硬件背景 大容量磁盘软件背景 有数据库管理系统处理方式 联机实时处理 分布处理 批处理 数据库管理系统处理数据方式 1 数据结构化数据结构化是数据库与文件系统的根本区别数据库系统中 可以存取的最小单位是数据项文件系统中 可以存取的最小单位是记录 数据库系统的特点 2 数据的共享性高 冗余度低 4 数据由DBMS统一管理和控制数据库的共享是并发共享 3 数据独立性高 学生数据库 在文件系统阶段 只考虑了同一文件记录内部数据项之间的联系 而不同文件的记录之间是没有联系的 也就是说 从整体上看数据是无结构的 在数据库中 实现了整体数据的结构化 把文件系统中的简单的记录结构变成了记录和记录之间的联系所构成的结构化数据 在描述数据的时候 不仅要描述数据本身 还要描述数据之间的联系 数据库中数据的层次 数据库中数据的层次 续 字段描述了某个事物的属性 记录相关的一些字段组成一条记录 文件同一类型的所有记录组成一个数据文件若干个逻辑相关的文件构成一个数据库 数据独立性 物理独立性指用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库中数据是相互独立的 当数据的物理存储改变了 应用程序不用改变 逻辑独立性指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的 数据的逻辑结构改变了 用户程序也可以不变 DBMS对数据的控制功能 数据的安全性 Security 保护使每个用户只能按指定方式使用和处理指指定数据 保护数据以防止不合法的使用造成数据的泄密和破坏 数据的完整性 Integrity 检查将数据控制在有效的范围内 或保证数据之间满足一定的关系 DBMS对数据的控制功能 续 并发 Concurrency 控制对多用户的并发操作加以控制和协调 防止相互干扰而得到错误的结果 数据库恢复 Recovery 将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态 数据模型 模型 对现实世界事物特征的模拟和抽象 数据模型 对现实世界数据特征的模拟和抽象 数据模型的3个要求 1 真实模拟现实世界 2 容易为人所理解 3能在计算机上实现 概念模型 概念模型的用途概念模型用于信息世界的建模是现实世界到机器世界的一个中间层次是数据库设计的有力工具是数据库设计人员和用户之间进行交流的语言对概念模型的基本要求具有较强的语义表达能力 能够方便 直接地表达应用中的各种语义知识简单 清晰 易于用户理解 信息世界中的基本概念 1 实体 Entity 客观存在并可相互区别的事物称为实体 可以是具体的人 事 物 也可以是抽象的概念 实体举例 一个学生 一个部门 一门课 学生的一次选课 信息世界中的基本概念 续 2 属性 Attribute 实体所具有的某一特性称为属性 一个实体可以具有若干个属性 属性举例 学生实体可以由学号 姓名 性别 院系 入学时间等属性组成 200204 张山 男 信息学院 2002 信息世界中的基本概念 续 3 码 Key 唯一标识实体的属性集称为码 码举例 学生实体可以由学号 姓名 性别 院系 入学时间等属性组成 200204 张山 男 信息学院 2002 其中 学号是学生实体的码 信息世界中的基本概念 续 4 域 Domain 属性的取值范围称为该属性的域 例如 学号的域为8位整数姓名的域为字符串集合性别的域为 男 女 信息世界中的基本概念 续 5 实体型 EntityType 用实体名及其属性名的集合来抽象和刻画同类实体 称为实体型 例如 学生 学号 姓名 性别 出生年月 院系 入学时间 教师 职工编号 姓名 所在教研室 就是实体型 信息世界中的基本概念 续 6 实体集 EntitySet 同型实体的集合称为实体集 例如 全体学生 全体教师都是实体集 信息世界中的基本概念 续 7 联系 Relationship 现实世界中事物内部以及事物之间的联系在信息世界中反映为实体 型 内部的联系和实体 型 之间的联系两个实体型之间联系分为三类 一对一联系 1 1 一对多联系 1 n 多对多联系 m n 两个实体型间的3种联系 概念模型的表示方法 实体 联系方法 E R方法 用E R图来描述信息世界的概念模型E R图是对于信息世界的实体 属性及实体间联系的图形化表示 E R方法也称为E R模型在E R图中 可以表示实体型 属性和联系 E R图 实体型用矩形表示 矩形框内写明实体名 学生 教师 E R图 续 属性用椭圆形表示 并用无向边将其与相应的实体连接起来 E R图 续 联系联系本身 用菱形表示 菱形框内写明联系名 并用无向边分别与有关实体连接起来 同时在无向边旁标上联系的类型 1 1 1 n或m n 联系的属性 联系本身也是一种实体型 也可以有属性 如果一个联系具有属性 则这些属性也要用无向边与该联系连接起来 设计ER图的过程 建立ER图的过程是对数据进行归纳 分析 抽象的过程 首先把企业全部数据综合组织 然后根据不同用户对数据的使用需求进行分组一般而言 我们可以从局部或子系统入手 建立局部ER模型 再综合成总体ER模型 ER图的设计步骤 确定实体集 确定实体间的联系和联系类型把实体和联系组合成ER图 确定实体和联系的属性 确定实体的关键字 并做标记 将ER图优化 E R图实例1 学生实体及其属性 E R图实例2 供应商 供应 项目 零件 m n p 联系的属性 供应量 E R图实例3 E R图实例4 常用数据模型 常用数据模型有三种层次模型网状模型关系模型 常用数据模型 续 基本层次联系在非关系模型中 基本层次联系是指两个记录以及他们之间的一对多 包括一对一 的联系 如图 Ri位于联系Lij的始点 称为双亲结点 Parent Rj位于联系Lij的终点 称为子女结点 Child 层次模型 层次模型必须满足2个条件 1 有且只有一个结点没有双亲 根结点2 其它结点有且只有一个双亲结点 子女结点层次模型中的几个术语根结点 双亲结点兄弟结点 叶结点 层次模型只能处理一对多的实体联系 是一棵倒立树 层次数据模型实例 教员学生数据库模型 层次数据模型实例 续 教员学生数据库的一个值 层次模型中多对多联系的表示 冗余结点法 网状数据模型 网状模型的两个条件1 允许一个以上的结点无双亲 2 一个结点可以有多于一个的双亲 网状数据模型 续 网状数据模型 续 例 学生选课 一个学生可以选修若干门课程 某一课程可以被多个学生选修 关系模型 在关系模型中 数据的结构是一张二维表 由行和列组成 关系模型的基本概念 关系 一个关系对应一张表元组 表中的一行属性 表中的一列 起一个名 属性名主码 表中的某个属性组 其值唯一地标识一个元组域 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 属性名1 属性名2 属性名n 表示 例如 学生 学号 姓名 年龄 性别 系 年级 关系名学生登记表 关系 主码 整数 字符串 1 2 3 4 域 属性名 元组 行 属性 列 关系名学生登记表 关系 主码 整数 字符串 1 2 3 4 域 属性名 元组 行 属性 列 关系数据模型的存储结构 在关系数据库中 实体及实体间的联系都用表来表示 ER图转换为关系模型 基本策略是 先转实体 再转联系 实体转为关系模式的基本方法ER图中每个实体 都相应转换为一个关系 实体名作为关系名 实体的所有属性就是关系的属性 实体的关键字就是关系的关键字 联系的转换 1 1联系的转换方法将任意一方实体的关键字和联系的属性纳入另一方实体所对应的关系中1 n联系的转换方法将 1 方的主键纳入 n 方实体对应的关系中 同时将联系的属性也一并纳入 n 方关系中 1 n联系的转换 m n联系的转换 m n联系的转换方法一个m n联系单独用一个二维表来表示与该联系相连的各实体的关键字 以及联系本身的属性均成为此表的属性与该联系相连的各实体的关键字的组合作为此表的关键字 m n联系的转换 选课数据库表结构 选课学生表 数据库表结构 成绩为0 100 成绩 0And 成绩 100 整型 数字 成绩 是 5 文本 课节 是 值为1 7 星期 1And 星期 7 整型 数字 星期 8 文本 教室编号 5 文本 课程编号 8 文本 姓名 是 8 文本 学号 主键 有效性文本 有效性规则 字段大小 数据类型 字段名称 选课数据库表结构 任课教师表 数据库表结构 TRUE在职FALSE退休 1 是 否 逻辑 在职否 15 文本 移动电话 10 文本 住