《管理信息系统》第五章-数据的组织与管理PPT课件

1 第五章数据的组织与管理 2 5 1数据的描述与组织 5 1 1三个世界现实世界信息世界 是大脑以外的客观世界 研究的对象是 事物 即一个可以触及的对象 是现实世界在人们头脑中的反映 是对客观事务及其联系的一种抽象描述 研究对象是 实体 实体有若干个属性的属性值所组成 属性是事物某一方面特征的反映 3 计算机世界 信息世界的信息经过加工 编码 以数据形式存入计算机中 成为计算机世界中的数据记录 计算机世界研究的对象是 记录 它由相关的数据项 字段 所组成 数据项值的集合为一个记录 同类记录值的集合组成文件 相关文件的集合构成一个数据库 4 5 三个世界的对应术语 6 5 1 2数据组织的层次 7 数据的逻辑组织一般有四个逻辑元素组成 数据项 记录 文件 数据库1 数据项是组成数据系统的有意义的最小基本单位作用 描述一个数据处理对象的某些属性数据项有名称和值 如学生 学号 姓名 性别等 8 2 记录是与数据处理的某一对象有关的所有数据项构成 是文件中可存取的最小单位 一个记录对应一个实体 3 文件同类记录的集合称为文件文件的建立与维护 是计算机处理系统的重要工作之一 4 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 9 产品销售文件 10 11 5 2数据库管理技术 在管理信息系统中 大量的数据以一定的形式存放在各种存储介质中 数据的组织方式以及内在联系的表示方法直接决定着数据处理的效率 12 为什么要进行数据管理 名称 时代 作者 规格 幅面 内容 卷前引首 前隔水 后隔水 题跋 历代收藏人 印章 真迹图 细部放大图 13 14 什么是数据管理 对原始数据进行收集 存储 维护加工和传输等一系列活动的总称 数据处理的目的是从大量的数据中提取有用的信息 作为决策的依据 15 数据管理技术经历了三个发展阶段 1 人工管理阶段 20世纪50年代以前 数据管理的特点 1 数据不能保存 2 数据管理软件尚不存在 3 只有程序 没有文件的概念 4 数据文件与程序一一对应 数据冗余度大 因而数据更新容易出错 5 对数据的存取以记录为单位 灵活性差 16 2 文件系统阶段数据管理的特点 1 数据可以保存 2 有文件管理或数据管理系统软件 勿须用户直接管理外存上的数据 提高了数据与程序的独立性 3 文件的形式多样化 有索引文件 链接文件 随机文件 4 对数据的存取基本上还是以记录为单位 17 缺点 1 数据冗余大 2 缺乏数据的独立性 3 数据不能集中管理 18 3 数据库系统阶段数据管理的特点 1 实现数据共享 减少数据冗余 2 采用特定的数据模型 3 较高的数据独立性 19 4 统一的数据控制功能 数据库并发控制功能数据库的安全性控制功能数据库的完整性控制功能数据库的恢复功能 20 5 2 1什么是数据库 数据库是以一定的组织方式存贮在一起的 能为多个用户所共享的 与应用程序彼此独立的相互关联的数据集合 数据库是指自描述的完整记录的集合 所谓 自描述 是说数据库除了包含源数据外 还包含关于数据库本身结构的描述 称为数据字典或数据目录 或元数据 21 数据库比文件管理方式的主要优点 数据的共享性好数据的独立性好数据的完整性好数据库中冗余数据少安全性灵活性和可恢复性 22 5 2 2数据库三级模式 两级映象 23 概念数据库 用户数据库 模式 存储模式映射 物理数据库 子模式 模式映射 用户 数据库管理员 系统程序员 24 5 2 3数据库系统数据库系统 DBS 是指计算机系统中引进数据库技术后的整个系统构成 是指由数据库 软件 硬件和数据库系统用户组成的集合体 最终用户 应用开发人员 数据库管理员 数据库系统的软 硬件层次结构 25 数据库管理系统的功能 1 数据库的定义功能 包括定义外模式 概念模式 内模式 2 数据库的操作功能 检索 插入 删除 修改 26 3 数据库的保护功能 并发控制 安全 保密 完整性检查 4 数据库的维护功能数据库监督 数据库备份与恢复 5 数据的存储管理 27 5 3数据模型 5 3 1实体及其属性的概念实体实体是指客观存在的并可互相区别的任何事物 实体可以是实际事物 例如人 工厂 设备是实体 实体也可能是抽象事件 例如订购 销售 借阅图书等 实体集性质相同的实体的集合 称为实体集 28 属性实体的属性是指实体所具有的特征 例1 职工 实体 可用编号 姓名 性别 年龄 职务等属性描述 例2 订购 实体 可用产品号 产品名称 单价 数量等属性描述 29 型与值型是指结构 值是指在结构约束下的具体取值 实体及其属性均有型与值之分实体的型与值 型是空表的行结构 值是表中某行数据属性的型与值 型某列的结构 值是某列的数据 30 联系联系是指客观存在的事物之间的相互关系 通常是指实体与实体集之间的关系 键能唯一标识每个实体的属性或属性集 称为实体的键 关键字或码 域域是某个属性的取值范围 31 5 3 2数据模型数据模型的概念数据模型不仅包括实体本身的信息 还要包括实体与实体之间的联系 是指反映实体及其实体间联系的数据的组织结构和形式 是对数据库组织的一种模型化表示 它由三部分组成 数据结构 数据操作和完整性约束 32 数据结构 是指实体类型和实体间联系的表达 数据操作 是指对数据库检索和更新 包括插入 删除 修改 两大类操作 数据完整性约束 给出数据及其联系所具有的制约和依赖规则 这些规则用于限定数据库的状态及状态的变化 以保证数据库中数据的正确 有效和安全 33 实体之间的联系分为三种类型一对一 如丈夫和妻子 厂长和工厂的关系一对多 如老师和学生的关系多对多 如商店和顾客之间的关系数据模型的三种基本类型层次模型网状模型关系模型 34 1 层次模型 用树型结构来描述实体之间的联系的模型叫层次模型 主要用于描述 一对多 的关系 特点 1 有且只有一个结点没有双亲 2 其余结点有且仅有一个双亲 35 36 层次模型的典型代表是 IBM公司的大型数据库管理系统IMS InformationManagementSystem 层次模型的缺点 1 处理个别记录效率低 尤其是处理最低的个别记录 2 数据库维护麻烦 3 不能直接表示m n的联系 需要转换成多个1 m的联系 37 2 网状模型 用网状结构表示实体及实体之间联系的模型称为网状模型特点 1 可以有一个以上的结点无双亲 2 至少有一个结点有多于一个的双亲 3 两个结点之间可以有两种或多种联系 38 缺点 1 数据检索必须考虑存取路径 效率低 2 数据更新 扩充麻烦 涉及链接指针调整 3 复杂网状结构难于实现 需要转换成简单网状或层次结构 39 40 层次模式与网状模型不同之处 层次模型中从子女到双亲的联系是唯一的 而网状模型可以不是唯一的 网状模型中允许复合链 层次模型不可以 即两个记录型之间可以有两种以上的联系 R1 R2 S1 S2 工人 设备 使用 保养 41 层次模型与网状模型共同的缺点 一旦数据元素间关系被确定 就难以对其进行修改或创建新的关系 从而使得这两种模型在复杂数据库应用中很难满足要求 42 3 关系模型 含义 是用二维表来描述实体及其之间的联系的数据模型 关系模型中的主要术语 关系 一个关系对应于我们平常讲的一张表 元组 表中的一行称为一个元组 属性 表中的一列称为属性 给每一列起的一个名称即属性名 主码 表中的某个属性组 它们的值唯一地标识一个元组 43 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 来表示 44 45 关系模型既能反映属性间一对一的联系 又能反映属性间一对多的联系 还能反映属性间多对多的联系关系模型的优点 数据结构简单 概念清楚 符合习惯 能直接反映实体间的三种联系 格式单一 一律为表格框架 通过公共属性可建立关系之间的联系 具有严格的理论基础 46 数据库种类 数据模型有层次模型 网状模型和关系模型 对应地 数据库分为层次数据库 网状数据库和关系数据库关系数据库是用得最普遍的数据库 目前广泛使用和流行的关系数据库管理系统 RDBMS Oracle Sybase VisualFoxPro Access SQL Server等 47 5 4E R方法 E R EntityRelationshipApproach 即实体 联系方法 E R方法通过 E R图 来表示实体及其联系 再经过适当加工 从而构造出数据模型 因此E R方法是将现实世界的信息模型转化到数据模型的一个中间工具 48 5 4 1E R图的基本图素E R图中包括实体 属性 联系和连线四种基本图素实体用方框表示 属性用扁圆框表示 联系用菱形框表示 内部分别填上实体名 属性名和联系名把有联系的实体通过联系连接起来 并注明联系方式 实体的属性连到相应实体上需要注意 实体有属性 联系也可能有属性 49 E R图的基本图素举例 50 5 4 2设计E R图的方法 实体间联系的四种基本形式两实体间的二元联系有三种 一对一 一对多 多对多两实体间的两种以上不同的联系同一实体集内部个体间的二元联系两个实体以上的多元联系 51 设计E R图的一般步骤和原则画出反映该用户视图的局部E R图 针对特定用户的实际问题 确定实体 属性及实体间的联系 画出反映该用户视图的局部E R图 综合各用户的局部E R图 得出反映数据库整个概念的总体E R图 综合时 不同E R图中的同名实体 在总体E R图中只能出现一次 保持整体概念的一致性 不能产生相互矛盾 总体E R图应准确地反映原来的局部E R图 不能相互矛盾 52 5 4 3将E R图转换为关系数据模型 将E R图转换为等效的关系数据模型 就是要将总体E R图中的每个实体及其属性用一个关系框架或关系模式来表示 对于实体之间的联系是否也用一个关系模式来表示 要视具体情况而定 这也是转换问题的关键 每一个关系模式格式为 关系名 属性名1 属性名2 属性名3 属性名n 53 转换方法和原则 1 实体相应转换为一个关系 实体名称作为关系名称 该关系包括对应实体的全部属性 并确定出该关系的关键字 2 联系a 联系具有属性 联系名作为关系名 发生联系的实体的主关键字作为联系的主关键字 b 联系不具有属性 不带有属性的联系可以去掉 54 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 姓名 年龄 工厂 厂号 厂名 地点 管理 厂号 厂长号 55 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 数量 存放 仓库号 货号 数量 56 转换举例三 学号 姓名 年龄 学生 课程号 课程名 学时数 课程 学习 m n 学生 学号 姓名 年龄 课程 课程号 课程名 学时数 成绩 学习 学号 课程号 成绩 57 5 4 4关系的规范化 1 第一范式 1NF 关系中每个数据项 元组中每个分量 必须是一个不可分的数据项 即此项是一个不可分的数据项 列是同质的 即每一列中所有数据类型相同 各列指定一个相异的名字 列的次序任意 各行相异 不允许有重复的行 行的次序任意 58 非规范形式 59 第一范式 1NF 60 表1教师登记表 61 2 第二范式 2NF 从第一范式中分解出新的关系 使每个关系里都可确定一个或几个属性作为关系的主关键字 使该关系中的其他属性都完全依赖于它而确定 从而消去非主属性对主关键字的不完全依赖性 所得的关系称为第二范式的关系 62 关系 1 关系 2 63 3 第三范式 3NF 消去非主属性对主关键字的传递依赖性 称为第三范式 64 关系 a 关系 b 65 规范化的过程 先对二维表消去组合项与重复 组化为第一范式 接着消去非主属性对主关键