数据库与数据仓库ppt课件

1、管理信息系统 2版第第 2 页页2021-11-22第7章 数据库与数据仓库管理信息系统 2版第第 3 页页2021-11-22学习目的学习目的了解信息系统与数据管理；掌握数据库环境下的数据组织；掌握数据模型、关系方式规范化、数据视图概念和数据库设计；了解数据仓库与数据发掘。管理信息系统 2版第第 4 页页2021-11-22本讲内容本讲内容 信息系统的数据管理 数据库环境下的数据组织 数据模型 关系方式规范化 数据视图概念 数据库设计 数据仓库与数据发掘管理信息系统 2版第第 5 页页2021-11-22 信息系统的数据管理信息系统的数据管理 数据管理概念数据管理概念美国学者詹姆斯美国学者詹

2、姆斯马丁提出数据环境的概念，马丁提出数据环境的概念，以为只需企业的性质和目的不变，虽然企业以为只需企业的性质和目的不变，虽然企业的数据加工处置过程是多变，但数据是稳定的数据加工处置过程是多变，但数据是稳定的，企业任何业务活动都离不开对数据的存的，企业任何业务活动都离不开对数据的存取。取。MIS是有目的地对企业消费运营活动产生的是有目的地对企业消费运营活动产生的原始数据进展搜集、组织、加工处置，直至原始数据进展搜集、组织、加工处置，直至生成信息的系统。管理人员那么利用信息控生成信息的系统。管理人员那么利用信息控制企业各项运营活动并作出决策。制企业各项运营活动并作出决策。组织数据的逻辑存储构造，将

3、逻辑存储构造组织数据的逻辑存储构造，将逻辑存储构造转换成计算机物理存储构造，以及根据需求转换成计算机物理存储构造，以及根据需求准确、迅速地存取数据等，这些问题都是数准确、迅速地存取数据等，这些问题都是数据管理技术的主要研讨内容。据管理技术的主要研讨内容。管理信息系统 2版第第 6 页页2021-11-22 信息系统的数据管理信息系统的数据管理 数据管理概念数据管理概念随着计算机技术的产生和开展，企业的数据随着计算机技术的产生和开展，企业的数据管理技术阅历了人工管理，文件管理技术和管理技术阅历了人工管理，文件管理技术和数据库管理技术三个阶段。数据库管理技术三个阶段。目前数据库是企业信息系统组织、

4、管理数据目前数据库是企业信息系统组织、管理数据的最常用技术。的最常用技术。管理信息系统 2版第第 7 页页2021-11-22 信息系统的数据管理信息系统的数据管理 MIS的数据管理要求的数据管理要求需求有效的数据库技术需求有效的数据库技术需求稳定的数据根底需求稳定的数据根底需求良好的数据环境需求良好的数据环境管理信息系统 2版第第 8 页页2021-11-22本讲内容本讲内容 信息系统的数据管理 数据库环境下的数据组织 数据模型 关系方式规范化 数据视图概念 数据库设计 数据仓库与数据发掘管理信息系统 2版第第 9 页页2021-11-22 数据库环境下的数据组织数据库环境下的数据组织数据库

5、定义数据库定义数据库的定义数据库的定义长期储存在计算机内的、有组织的、可共长期储存在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。数据库中的数据按一定的享的数据集合。数据库中的数据按一定的数据模型组织、描画和储存，具有较小的数据模型组织、描画和储存，具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性，冗余度、较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共享。并可为各种用户共享。数据库的特点数据库的特点数据构造化、数据共享性、数据独立性数据构造化、数据共享性、数据独立性管理信息系统 2版第第 10 页页2021-11-22 数据库环境下的数据组织数据库环境下的数据组织数据库管理系统数据库管理系统数据库管理系统

6、数据库管理系统数据库管理系统数据库管理系统DBMS是位于用户与操作是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。系统之间的一层数据管理软件。DBMS的分类的分类按数据模型、按所支持的用户数、按允许数据按数据模型、按所支持的用户数、按允许数据库可以分布的站点数、按用途。库可以分布的站点数、按用途。数据库管理系统的组成数据库管理系统的组成数据定义言语及其翻译程序；数据支配或查数据定义言语及其翻译程序；数据支配或查询言语及其编译或解释程序；数据库管询言语及其编译或解释程序；数据库管理例行程序。理例行程序。 管理信息系统 2版第第 11 页页2021-11-22 数据库环境下的数据组织数据库环境下的数据

7、组织数据库系统构造数据库系统构造硬件硬件CPU、内存、磁盘、磁带以及其它外部设备。、内存、磁盘、磁带以及其它外部设备。软件软件操作系统操作系统OS、数据库管理系统、数据库管理系统DBMS、运、运用于开发运用程序的具有数据库接口的高级言语及其用于开发运用程序的具有数据库接口的高级言语及其编译系统、以编译系统、以DBMS为中心的运用开发工具、为某运为中心的运用开发工具、为某运用环境开发的数据库运用系统。用环境开发的数据库运用系统。人员人员数据库管理员数据库管理员Data Base Administrator，DBA、系统分析员和数据库设计人员、运用程序员和最终用系统分析员和数据库设计人员、运用程序

8、员和最终用户。户。管理信息系统 2版第第 12 页页2021-11-22本讲内容本讲内容 信息系统的数据管理 数据库环境下的数据组织 数据模型 关系方式规范化 数据视图概念 数据库设计 数据仓库与数据发掘管理信息系统 2版第第 13 页页2021-11-22 数据模型数据模型信息描画信息描画管理信息系统 2版第第 14 页页2021-11-22 数据模型数据模型 信息描画信息描画现实世界现实世界是指存在于人们头脑之外的客观世界，事物及其相互是指存在于人们头脑之外的客观世界，事物及其相互间联络就处在这个世界之中。间联络就处在这个世界之中。 信息世界信息世界信息是现实世界中的客观事物在人们头脑中的

9、反映。信息是现实世界中的客观事物在人们头脑中的反映。人的头脑对于这些事物经过认识、选择、描画之后进人的头脑对于这些事物经过认识、选择、描画之后进入信息世界。它包括：实体、属性、域、实体型、实入信息世界。它包括：实体、属性、域、实体型、实体集、码、联络等概念。体集、码、联络等概念。数据世界数据世界数据世界中研讨的对象是数据，数据是对信息的符号数据世界中研讨的对象是数据，数据是对信息的符号化表示。化表示。 计算机世界计算机世界数据世界中的数据经过编码、加工后就进入计算机世数据世界中的数据经过编码、加工后就进入计算机世界。界。管理信息系统 2版第第 15 页页2021-11-22 数据模型数据模型实

10、体实体-联络模型联络模型E-R根本根本E-R图形图形E-R模型有三个根本元素，即实体、实体之间的模型有三个根本元素，即实体、实体之间的联络和属性，它们分别用矩形框、棱型框和椭联络和属性，它们分别用矩形框、棱型框和椭园形框表示，并且将对应的名字填入框内以作园形框表示，并且将对应的名字填入框内以作标识，用无向边把实体与其属性衔接起来，将标识，用无向边把实体与其属性衔接起来，将参与联络的实体用线段衔接，并标上联络的数参与联络的实体用线段衔接，并标上联络的数量，见图所示的学生选修课程的量，见图所示的学生选修课程的E-R图。图。构造构造E-R模型模型构造构造E-R模型本质上就是根据现实世界客观存在模型本

11、质上就是根据现实世界客观存在的的“事物及其关系所给出的语义要求，组合根事物及其关系所给出的语义要求，组合根本本E-R图形为图形为E-R模型。它包括如下步骤：标识模型。它包括如下步骤：标识实体集；标识联络集；标识属性值集；标识关实体集；标识联络集；标识属性值集；标识关键字。键字。管理信息系统 2版第第 16 页页2021-11-22 数据模型数据模型 数据模型数据模型在数据库系统中，除了描画记录内部的联络外，在数据库系统中，除了描画记录内部的联络外，还必需思索记录之间，即文件之间的联络。数据还必需思索记录之间，即文件之间的联络。数据模型就是反映这种联络的构造，它是数据库系统模型就是反映这种联络的

12、构造，它是数据库系统的一个重要特征。在数据库系统中，根本的数据的一个重要特征。在数据库系统中，根本的数据模型有三种：层次模型、网络模型和关系模型。模型有三种：层次模型、网络模型和关系模型。 管理信息系统 2版第第 17 页页2021-11-22本讲内容本讲内容 信息系统的数据管理 数据库环境下的数据组织 数据模型 关系方式规范化 数据视图概念 数据库设计 数据仓库与数据发掘管理信息系统 2版第第 18 页页2021-11-22关系方式规范化关系方式规范化 问题的提出 一个企业销售记录的关系方式PEQ订单代码、订购日期、客户、发货日期、产品、单价、数量、雇员，如表7.8所示。假设关系方式设计得不

13、好会带来以下问题 ：管理信息系统 2版第第 19 页页2021-11-22关系方式规范化关系方式规范化 问题的提出问题的提出冗余度高冗余度高假设假设“雇员与客户的联络是固定的，而当该客户每购雇员与客户的联络是固定的，而当该客户每购买一种产品时，买一种产品时，“雇员就反复存放一次。雇员就反复存放一次。修正问题修正问题假设在假设在PEQ中，某客户的联络雇员变动时，就需求对中，某客户的联络雇员变动时，就需求对所涉及的雇员进展修正，这不仅添加了更新代价，而所涉及的雇员进展修正，这不仅添加了更新代价，而且有能够呵斥数据的不一致性。且有能够呵斥数据的不一致性。删除问题删除问题假设某客户暂时不需求任何产品，

14、那么删除时就丧失假设某客户暂时不需求任何产品，那么删除时就丧失了其所联络雇员的一些信息，而该雇员能够在以后能了其所联络雇员的一些信息，而该雇员能够在以后能够再次用到。够再次用到。插入问题插入问题在这个关系中，关键字由在这个关系中，关键字由“订单代码、客户、产品组订单代码、客户、产品组成。假设新增一个客户的有关数据，而所购买产品未成。假设新增一个客户的有关数据，而所购买产品未定，那么这个客户的数据无法插入，由于短少关键字定，那么这个客户的数据无法插入，由于短少关键字其他数据。其他数据。管理信息系统 2版第第 20 页页2021-11-22关系方式规范化关系方式规范化 函数依赖函数依赖函数依赖的概

15、念函数依赖的概念定义：设有关系方式定义：设有关系方式RA1，A2，Ak，X和和Y都是都是A1，A2，Ak的子集，假设是的子集，假设是R的任一详细关的任一详细关系元组。假设系元组。假设R的一切关系的一切关系r都存在着：对于都存在着：对于x的每的每一个详细值，都有一个详细值，都有Y的独一的详细值与之对应，那么称的独一的详细值与之对应，那么称X函数地决议函数地决议Y，或，或Y函数依赖于函数依赖于X。记为：。记为：XY函数依赖与属性关系函数依赖与属性关系在前面所引见的属性间三种联络中，并不是一切的联络在前面所引见的属性间三种联络中，并不是一切的联络都存在函数依赖。设有关系方式都存在函数依赖。设有关系方

16、式R，属性集为，属性集为A，X和和Y是是A的子集，的子集，X和和Y之间有如下情况：之间有如下情况：1 假设假设X与与Y之间是之间是“l：l的联络，那么存在函数依的联络，那么存在函数依赖：赖：XY，YX这种依赖称为互为函数依赖。这种依赖称为互为函数依赖。2假设假设X与与Y之间是之间是“N：1的联络，那么存在函数的联络，那么存在函数依赖：依赖：XY假设反过来就不一定存在函数依赖，由于同样的假设反过来就不一定存在函数依赖，由于同样的“工资工资可以对应多个职工。可以对应多个职工。3假设假设X与与Y之间是之间是“M：N的联络，那就不存在函的联络，那就不存在函数依赖关系。数依赖关系。管理信息系统 2版第第

17、 21 页页2021-11-22 规范关系规范关系第一范式第一范式1NF定义：假设一个关系方式定义：假设一个关系方式R的每个详细关系的每个详细关系r的每个属性的每个属性值都是不可分的最小数据单位，那么称值都是不可分的最小数据单位，那么称R为第一范式，为第一范式，简称简称1NFFirst Normal Form，r为为1NF关系。关系。第二范式第二范式2NF定义：假设满足第一范式的关系方式定义：假设满足第一范式的关系方式R，它的一切属性，它的一切属性都完全函数依赖于主关键字，那么称都完全函数依赖于主关键字，那么称R为第二范式，记为第二范式，记为为2NF。第三范式第三范式3NF定义：假设关系方式定

18、义：假设关系方式R满足满足2NF，并且它的任何一个属，并且它的任何一个属性都不传送依赖于任一主关键字，那么称性都不传送依赖于任一主关键字，那么称R是第三范式是第三范式，记为，记为3NF。关系方式规范化关系方式规范化管理信息系统 2版第第 22 页页2021-11-22本讲内容本讲内容 信息系统的数据管理 数据库环境下的数据组织 数据模型 关系方式规范化 数据视图概念 数据库设计 数据仓库与数据发掘管理信息系统 2版第第 23 页页2021-11-22数据视图概念数据视图概念用户看到的数据到计算机内的物理数据之间经过了用户看到的数据到计算机内的物理数据之间经过了两次转换。第一次是系统为了实现数据

19、共享、减少两次转换。第一次是系统为了实现数据共享、减少冗余，把一切用户视图的数据进展综合，笼统成一冗余，把一切用户视图的数据进展综合，笼统成一个一致视图个一致视图全局数据。第二次是系统为了提高全局数据。第二次是系统为了提高存取效率，把全局视图的数据按照物理组织的最优存取效率，把全局视图的数据按照物理组织的最优方式来存放。方式来存放。图给出了数据库的分层构造。普通来说，数据库系图给出了数据库的分层构造。普通来说，数据库系统的根本构造大体上是一致的，可以用三级方式和统的根本构造大体上是一致的，可以用三级方式和两级映像来概括描画。两级映像来概括描画。管理信息系统 2版第第 24 页页2021-11-

20、22数据视图概念数据视图概念管理信息系统 2版第第 25 页页2021-11-22数据视图概念数据视图概念 三级方式三级方式外方式外方式External Schema外方式对应于用户级数据库，又称子方式。它用子方式定义言语外方式对应于用户级数据库，又称子方式。它用子方式定义言语来定义，而且是用户与数据库的接口，因此，一个子方式中包含来定义，而且是用户与数据库的接口，因此，一个子方式中包含了相运用户的记录类型的描画以及与概念方式中相应记录的映像了相运用户的记录类型的描画以及与概念方式中相应记录的映像定义。这里，每个用户都必需运用一个子方式，但多个用户也可定义。这里，每个用户都必需运用一个子方式，

21、但多个用户也可以运用同一个子方式。以运用同一个子方式。概念方式概念方式Conceptual Schema概念方式对应于概念级数据库，又称方式。它用方式定义言语定概念方式对应于概念级数据库，又称方式。它用方式定义言语定义。方式的主体是数据库的数据模型，它是一切用户视图数据库义。方式的主体是数据库的数据模型，它是一切用户视图数据库的一个最小并集。的一个最小并集。内方式内方式Internal Schema内方式对应于物理级数据库，又称存储方式，用物理方式描画言内方式对应于物理级数据库，又称存储方式，用物理方式描画言语描画。物理级数据库包括数据库的全部存储数据，是用户操作语描画。物理级数据库包括数据库

22、的全部存储数据，是用户操作的对象。从系统程序员的角度看，这些数据是按一定的文件方式的对象。从系统程序员的角度看，这些数据是按一定的文件方式组织起来的。组织起来的。管理信息系统 2版第第 26 页页2021-11-22数据视图概念数据视图概念 两级映象两级映象在每两级方式之间存在着从一种方式构造到另一种方式在每两级方式之间存在着从一种方式构造到另一种方式构造的映像，这种功能是由构造的映像，这种功能是由DBMS支持的。支持的。从外方式到概念方式的映像的作用在于：当整个系统要从外方式到概念方式的映像的作用在于：当整个系统要求改动方式时，只需改动映像关系而坚持外方式不变。求改动方式时，只需改动映像关系

23、而坚持外方式不变。这种用户级数据独立于全局的逻辑数据的特性称为逻辑这种用户级数据独立于全局的逻辑数据的特性称为逻辑数据独立性。数据独立性。从概念方式到内方式的映像作用在于：当物理数据库改从概念方式到内方式的映像作用在于：当物理数据库改动时，只需修正这种映像关系而坚持概念方式和外方式动时，只需修正这种映像关系而坚持概念方式和外方式不变。这种全局的逻辑数据独立于物理数据的特性叫物不变。这种全局的逻辑数据独立于物理数据的特性叫物理数据独立性。理数据独立性。管理信息系统 2版第第 27 页页2021-11-22本讲内容本讲内容 信息系统的数据管理 数据库环境下的数据组织 数据模型 关系方式规范化 数据

24、视图概念 数据库设计 数据仓库与数据发掘管理信息系统 2版第第 28 页页2021-11-22数据库设计数据库设计 数据库设计概述数据库设计概述数据库设计的含义数据库设计的含义数据库设计在管理信息系统的开发中占有非常重要的位数据库设计在管理信息系统的开发中占有非常重要的位置，它涉及多学科的综合性技术。数据库设计的好坏将置，它涉及多学科的综合性技术。数据库设计的好坏将直接影响整个系统的效率。同时数据库设计者的知识和直接影响整个系统的效率。同时数据库设计者的知识和阅历还是非常重要的。阅历还是非常重要的。 规范设计法中主要有新奥尔良规范设计法中主要有新奥尔良New Orleans的四个的四个阶段方法

25、，它将数据库设计分为：需求分析分析用户阶段方法，它将数据库设计分为：需求分析分析用户要求、概念设计信息分析和定义、逻辑设计设要求、概念设计信息分析和定义、逻辑设计设计实现和物理设计物理数据库设计。后来计实现和物理设计物理数据库设计。后来S.B.Yao等人又将数据库设计分为五个步骤，以及等人又将数据库设计分为五个步骤，以及L.R.Palmer等等人以为数据库设计应该为一步接一步的过程，并采用一人以为数据库设计应该为一步接一步的过程，并采用一些辅助手段实现每一过程。些辅助手段实现每一过程。管理信息系统 2版第第 29 页页2021-11-22数据库设计数据库设计 数据库设计步骤数据库设计步骤数据库

26、设计主要包括如下步骤：需求分析；概念构造设计；逻辑构造设计；物理构造设计。数据库实施阶段的设计步骤为：运用程序设计与调试；系统性能测试与试运转。数据库运用阶段的设计步骤包括：数据库系统运转；数据库系统维护；数据库系统重构。本节主要讨论数据库设计阶段的四个步骤管理信息系统 2版第第 30 页页2021-11-22数据库设计数据库设计 数据库设计步骤数据库设计步骤需求分析需求分析需求分析的义务是详细调查现实世界要处置的对象，充需求分析的义务是详细调查现实世界要处置的对象，充分了解原系统任务概略，明确用户的各种需求，以确定分了解原系统任务概略，明确用户的各种需求，以确定新系统的功能。新系统的功能。概

27、念构造设计概念构造设计概念构造设计的义务是对用户的需求进展综合、归纳和概念构造设计的义务是对用户的需求进展综合、归纳和笼统，产生一个独立于笼统，产生一个独立于DBMS的概念数据模型。的概念数据模型。逻辑构造设计逻辑构造设计逻辑构造设计的义务是将概念模型如逻辑构造设计的义务是将概念模型如E-R模型转换模型转换为某个为某个DBMS支持的数据模型，然后再对转换后的模型支持的数据模型，然后再对转换后的模型进展定义描画，并对其进展优化，最终产生一个优化的进展定义描画，并对其进展优化，最终产生一个优化的数据库方式。数据库方式。物理构造设计物理构造设计物理构造设计是为逻辑构造选取最合顺运用环境的物理物理构造

28、设计是为逻辑构造选取最合顺运用环境的物理构造，包括存储构造和存取方法。构造，包括存储构造和存取方法。管理信息系统 2版第第 31 页页2021-11-22数据库设计数据库设计运用实例运用实例下面结合一家公司的销售管理业务来下面结合一家公司的销售管理业务来阐明阐明E-R模型的设计过程，见模型的设计过程，见P164。管理信息系统 2版第第 32 页页2021-11-22本讲内容本讲内容 信息系统的数据管理 数据库环境下的数据组织 数据模型 关系方式规范化 数据视图概念 数据库设计 数据仓库与数据发掘管理信息系统 2版第第 33 页页2021-11-22数据仓库与数据发掘数据仓库与数据发掘数据仓库数据仓库定义定义数据仓库是一个面向主题的、集成的、随时间变化的、相对稳定数据仓库是一个面向主题的、集成的、随时间变化的、相对稳定的数据集合，用于支持管理决策。的数据集合，用于支持管理决策。体系构造体系构造包含四个层次的体系构造：数据源、数据存储与管理、包含四个层次的体系构造：数据源、数据存储与管理、OLAP效效力器、前端工具力器、前端工具管理信