管理信息系统(5)

1、三、数据抽象与局部视图设计三、数据抽象与局部视图设计 以自底向上设计概念结构的方法为例，它以自底向上设计概念结构的方法为例，它通常分为两步：通常分为两步： 第一步，首先要根据需求分析的结果（数据第一步，首先要根据需求分析的结果（数据流图、数据字典等）对现实世界的数据进流图、数据字典等）对现实世界的数据进行抽象，设计各个局部视图即分行抽象，设计各个局部视图即分E-R图。图。 第二步，集成局部视图。第二步，集成局部视图。1、设计分、设计分E-R图的步骤是：图的步骤是：（1）选择局部应用）选择局部应用 在需求分析阶段，通过对应用环境和要求进行在需求分析阶段，通过对应用环境和要求进行详尽的调查分析，用

2、多层数据流图和数据字典详尽的调查分析，用多层数据流图和数据字典描述了整个系统。设计分描述了整个系统。设计分E-R图的第一步，就图的第一步，就是要根据系统的具体情况，在多层的数据流图是要根据系统的具体情况，在多层的数据流图中选择一个适当层次的（经验很重要）数据流中选择一个适当层次的（经验很重要）数据流图，让这组图中每一部分对应一个局部应用，图，让这组图中每一部分对应一个局部应用，以这一层次的数据流图为出发点，设计分以这一层次的数据流图为出发点，设计分E-R图。图。（2）逐一设计分）逐一设计分E-R图图 每个局部应用都对应了一组数据流图，局每个局部应用都对应了一组数据流图，局部应用涉及的数据都已经

3、收集在数据字部应用涉及的数据都已经收集在数据字典中了。现在就是要将这些数据从数据典中了。现在就是要将这些数据从数据字典中抽取出来，参照数据流图，标定字典中抽取出来，参照数据流图，标定局部应用中的实体、实体的属性、标识局部应用中的实体、实体的属性、标识实体的码，确定实体之间的联系及其类实体的码，确定实体之间的联系及其类型（型（1:1、1:n、m:n）。）。 例：设计学籍管理局部应用的分例：设计学籍管理局部应用的分E-R图：图：E - RE - R 图 中 实 体 的 属 性 分 别 为 ：图 中 实 体 的 属 性 分 别 为 ： 学 生 ： 学 生 ： 学 号学 号 ， 姓 名 ， 出 生 日

4、 期 ， ， 姓 名 ， 出 生 日 期 ， 档 案 材 料 ： 档 案 材 料 ： 档 案 号档 案 号 ， 班 级 ： 班 级 ： 班 级 号班 级 号 ， 学 生 人 数 ， 学 生 人 数 班主任：班主任：职工号职工号，姓名，性别，优秀班主任，姓名，性别，优秀班主任 宿 舍 ： 宿 舍 ： 宿 舍 编 号宿 舍 编 号 ， 地 址 ， 人 数 ， 地 址 ， 人 数 教 室 ：教 室 ： 教 室 编 号教 室 编 号 ， 地 址 ， 容 量， 地 址 ， 容 量 其中有下划线的属性为实体的码。其中有下划线的属性为实体的码。 我们用同样的方法得到课程管理局部应用的分我们用同样的方法得到课

5、程管理局部应用的分E-RE-R图：图： 各实体的属性分别为：各实体的属性分别为：学生：姓名，学生：姓名，学号学号，性别，年龄，所在系，年，性别，年龄，所在系，年级，平均成绩级，平均成绩 课 程 ： 课 程 ： 课 程 号课 程 号 ， 课 程 名 ， 学 分 ， 课 程 名 ， 学 分 教 师 ： 教 师 ： 职 工 号职 工 号 ， 姓 名 ， 性 别 ， 职 称 ， 姓 名 ， 性 别 ， 职 称 教科书：教科书：书号书号，书名，价钱，书名，价钱 教室：教室：教室编号教室编号，地址，容量，地址，容量 2、集成视图（E-R图）集成局部E-R图时都需要两步：1)合并；2)修改与重构。 1）合并

6、分E-R图，生成初步E-R图 。各分E-R图之间的冲突主要有三类：1属性冲突即属性值的类型、取值范围或取值集合不同。 2、命名冲突 (1) 同名异义。 (2) 异名同义（一义多名）。3、结构冲突 (1) 同一对象在不同应用中具有不同的抽象。例如“课程”在某一局部应用中被当作实体，而在另一局部应用中则被当作属性。(2) 同一实体在不同局部视图中所包含的属性不完全相同，或者属性的排列次序不完全相同。（3）实体之间的联系在不同局部视图中呈现不同的类型。 解决方法是根据应用的语义对实体联系的类型进行综合或调整。例：下面我们来看看如何生成学校管理系统的初步E-R图。我们着重介绍学籍管理局部视图与课程管理

7、局部视图的合并。这两个分E-R图存在着多方面的冲突： (1) 班主任实际上也属于教师，也就是说学籍管理中的班主任实体与课程管理中的教师实体在一定程度上属于异名同义，应将学籍管理中的班主任实体与课程管理中的教师实体统一称为教师，统一后教师实体的属性构成为： 教师：教师：职工号职工号，姓名，性别，职，姓名，性别，职称，是否为优秀班主任称，是否为优秀班主任 (2) 将班主任改为教师后，教师与学生之间的联系在两个局部视图中呈现两种不同的类型，一种是学籍管理中教师与学生之间的指导联系，一种是课程管理中教师与学生之间的教学联系，由于指导联系实际上可以包含在教学联系之中，因此可以将这两种联系综合为教学联系。

8、 (3) 在两个局部E-R图中，学生实体属性组成及次序都存在差异，应将所有属性综合，并重新调整 次 序 。 假 设 调 整 结 果 为 ： 学生：学号，姓名，出生日期，年龄，所在系，年级，平均成绩解决上述冲突后，学籍管理分E-R图与课程管理分E-R图合并为初步E-R图。 2）修改与重构，生成基本E-R图分E-R图经过合并生成初步E-R图，其中可能存在冗余的数据和冗余的实体间联系。冗余数据和冗余联系容易破坏数据库的完整性，给数据库维护增加困难，因此得到初步E-R图后，还应当进一步检查E-R图中是否存在冗余，消除冗余。修改、重构初步E-R图以消除冗余主要采用分析方法。 除分析方法外，还可以用规范化

9、理论来消除冗余。 在前面初步E-R图中存在着冗余数据和冗余联系： (1) 学生实体中的年龄属性可以由出生日期推算出来，属于冗余数据，应该去掉。这样不仅可以节省存储空间，而且当某个学生的出生日期有误，进行修改后，无须相应修改年龄，减少了 产 生 数 据 不 一 致 的 机 会 。 学生：学号，姓名，出生日期，所在系，年级，平均成绩 。 (2) 教室实体与班级实体之间的上课联系可以由教室与课程之间的开设联系、课程与学生之间的选修联系、学生与班级之间的组成联系三者推导出来，因此属于冗余联系，可以消去。 (3) 学生实体中的平均成绩可以从选修联系中的成绩属性中推算出来，可以去掉。例：进行修改和重构后生

10、成的基本E-R图 ： 学生管理子系统的基本学生管理子系统的基本E-RE-R图还必须进一图还必须进一步和教师管理子系统以及后勤管理子系统步和教师管理子系统以及后勤管理子系统的基本的基本E-RE-R图合并，生成整个学校管理系图合并，生成整个学校管理系统的基本统的基本E-RE-R图。图。 整体概念结构内部必须具有一致性，即不能存在互相矛盾的表达。整体概念结构能准确地反映原来的每个视图结构，包括属性、实体及实体间的联系。整体概念结构能满足需要分析阶段所确定的所有要求。视图集成后形成一个整体的数据库概念结构，对该整体概念结构还必须进行进一步验证，确保它能够满足下列条件：整体概念结构最终还应该提交给用户，

11、征求用户和有整体概念结构最终还应该提交给用户，征求用户和有关人员的意见，进行评审、修改和优化，然后把它确关人员的意见，进行评审、修改和优化，然后把它确定下来，作为进一步设计数据库的依据。定下来，作为进一步设计数据库的依据。 总结总结第一步：标定局部应用中的实体、实体的属性、第一步：标定局部应用中的实体、实体的属性、确定实体之间的联系及其类型。确定实体之间的联系及其类型。第二步：第二步： 画出实体，在实体之间添加联系，最画出实体，在实体之间添加联系，最后补充属性，美化后补充属性，美化E-R图。图。第三步：分析不同第三步：分析不同E-R图之间的冲突（属性，命图之间的冲突（属性，命名，结构）名，结构

12、）第四步：对相同实体进行合并，形成初步总体第四步：对相同实体进行合并，形成初步总体E-R图图第五步：消除冗余，优化结构第五步：消除冗余，优化结构逻辑设计是将概念结构转换为某个DBMS所支持的数据模型（例如关系模型），并对其进行优化。3.3 3.3 数据库逻辑设计数据库逻辑设计 关系模型关系模型 每一个关系为一张二维表，相当于一每一个关系为一张二维表，相当于一个文件。实体间的联系均通过关系进行描述。个文件。实体间的联系均通过关系进行描述。 关系的规范化方法是逻辑设计的一种方法，它将一组数据合理构造成关系数据库模型。第一范式：1. 关系中每一个数据项必须是一个不可分的数据项2. 列是同质的，即每一

13、列中所有数据项类型相同。3. 各行相异(二)第二范式所谓第二范式，指的是不仅满足第一范式，而且所有非主属性完全依赖于其主码的关系。(三)第三范式所谓第三范式，指的是不仅满足第二范式，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的关系下表不符合第一范式的关系教师代码姓名职称系名电话研究课题研究课题号研究课题名1101王一丽教授管理系3324500管理信息1102刘 明副教授管理系3324800金融工程1254李爱军讲师投资系3341630电子商务由非1NF规范化为1NF教师代码姓名职称系名电话研究课题号研究课题名1101王一丽教授管理系3324500管理信息1102刘 明副教授管理系332

14、4800金融工程1254李爱军讲师投资系3341630电子商务1NF转化为2NF 上表中关系满足1NF，但不满足2NF。这种关系会引发下列问题：数据冗余、插入异常、删除异常。解决的方法是将一个非2NF的关系模式分解为多个2NF的关系模式。在本例中，可分解为如下三个关系： 教师关系：教师代码、姓名、职称、系名、电话； 课题关系：研究课题号、研究课题名； 教师与课题关系：教师代码、研究课题号。由2NF规范化为3NF:教师代码姓名职称系名电 话上表符合第二范式，但是不符合第三范式这样的关系同样存在着高度冗余和更新异常问题。消除传递依赖关系 依赖关系的办法是将关系分解为如下几个3NF关系：教师关系：教

15、师代码、姓名、职称、系名；系关系：系名、电话;课题关系：研究课题号、研究课题名；教师与课题关系：教师代码、研究课题号。 3NF消除了插入异常、删除异常、数据冗余及修改复杂等问题，已经是比较规范的关系。将将E-R图转换成关系模型的步骤：图转换成关系模型的步骤：1、将每个实体的属性写出来形成一个关系；、将每个实体的属性写出来形成一个关系；2、每个多对多的联系转换成一个关系；、每个多对多的联系转换成一个关系；3、将一对多的联系所对应的、将一对多的联系所对应的“多方多方”实体实体（关系）中加入（关系）中加入“少方少方”的主码作为关键字；的主码作为关键字；4、对于一对一的联系来说，可以在任一方加、对于一

16、对一的联系来说，可以在任一方加入另一方的主码作为关键字。入另一方的主码作为关键字。转换举例一编号姓名年龄班主任班级号班级名专业班级管理班主任（编号，班级号，姓名，年龄）班级（班级号，班级名，专业）转换举例二仓库号地点面积仓库货号品名价格产品存放仓库（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选课mn学生（学生（学号学号，姓名，年龄），姓名，年龄）课程（课程（课程号课程号，课程名，学时数），课程名，学时数）成绩选课（学号，课程号，成绩）选课（学号，课程号，成绩）转换举例三转换举例三第四节第四节 数据通信和计算机网络数据通信和计算机网络 一

17、、数据通信一、数据通信 数字通讯系统数字通讯系统是以计算机为中心，结合是以计算机为中心，结合分散在远程的终端装置或其他计算机，通过分散在远程的终端装置或其他计算机，通过通讯线路彼此连接起来，进行数据或信息的通讯线路彼此连接起来，进行数据或信息的传输、交换、存储和处理的设备总称传输、交换、存储和处理的设备总称。信源信源通信媒介通信媒介信源信源信号转换信号转换设备设备调制设备调制设备信号复原信号复原设备设备解调设备解调设备 计算机计算机 终端终端 线道线道 通讯处理器：调制解调器通讯处理器：调制解调器; ;多路服务器；网络多路服务器；网络互联设备互联设备 网络软件网络软件 计算机通讯系统主机终端多

18、路器调制解调器调制解调器多路器前端处理器主机前端前端处理器处理器接受者接受者通讯媒介通讯媒介(通道通道)一、数据通信一、数据通信( (续续) ) 数据通信分为五个基本阶段数据通信分为五个基本阶段 建立通信线路建立通信线路 建立数据传输链路建立数据传输链路 传送通信控制信号和数据传送通信控制信号和数据 数据传输结束数据传输结束 切断链接通道切断链接通道 一、数据通信一、数据通信( (通信信道的分类表通信信道的分类表) ) 分类方式分类方式类别类别信道名称信道名称传输方式传输方式有线有线电话线、同轴电缆、双绞线、电话线、同轴电缆、双绞线、光纤、海底电缆，多芯电缆光纤、海底电缆，多芯电缆无线无线微波

19、、红外线、蓝牙微波、红外线、蓝牙多路复用多路复用频分频分只适用模拟数据只适用模拟数据时分时分模拟数据、数字数据都适用模拟数据、数字数据都适用数据类别分数据类别分模拟模拟电话线电话线数字数字同轴电缆、双绞线、光纤同轴电缆、双绞线、光纤计算机网络的形成与发展经历了三个阶段： 面向终端的计算机网络。例如50年代初美国的SAGE系统。 以资源共享为目标的计算机计算机网络阶段。例如60年代美国的ARPA网，IBM的SNA网，DEC的DNA网等。 开放式标准化网络阶段。例如Internet。二、计算机网络简介二、计算机网络简介 计算机网络计算机网络就是利用通信线路和通信设备将就是利用通信线路和通信设备将分

20、布在不同地点的具有独立功能的多个计算分布在不同地点的具有独立功能的多个计算机系统互相连接起来，在网络软件的支持下机系统互相连接起来，在网络软件的支持下实现彼此之间的数据通信和资源共享的系统。实现彼此之间的数据通信和资源共享的系统。 （一）计算机网络的特点 具体表现为： 1、能实现数据信息的快速传输和集中处理； 2、可共享计算机系统资源； 3、提高了计算机的可靠性及可用性； 4、能均衡负载，互相协作； 5、能进行分布处理； 6、能实现差错信息的重发； 7、提供了性能价格比，计算机网络系统容易扩充，便于维护。 （二）计算机网络的拓扑结构（二）计算机网络的拓扑结构 表示网络中的结点与通信线路之间表示

21、网络中的结点与通信线路之间的几何关系，反映网络中各实体间的几何关系，反映网络中各实体间的结构关系。具体形式有的结构关系。具体形式有 星形结构星形结构 总线结构总线结构 环形结构环形结构 树形结构树形结构 网状结构网状结构 1.星形结构星形结构 各结点通过点各结点通过点点通信线路与中心点相连。中点通信线路与中心点相连。中心结点控制全网的通信，任何两结点之间的通心结点控制全网的通信，任何两结点之间的通信必须通过中心结点。信必须通过中心结点。优点：结构简单、建网易，故障诊断易优点：结构简单、建网易，故障诊断易缺点：安装费用高；太依赖中央节点，可靠性低。缺点：安装费用高；太依赖中央节点，可靠性低。2.

22、总线形结构总线形结构 各结点通过一条共用的通信线路进行通信。各结点通过一条共用的通信线路进行通信。 所有节点都连到一条主干电缆上所有节点都连到一条主干电缆上 缺点：故障诊断困难，总线故障会引起整个网络瘫缺点：故障诊断困难，总线故障会引起整个网络瘫痪痪。3.3.环形结构环形结构 在环形拓扑结构中，结点通过点在环形拓扑结构中，结点通过点点通信线路连接成闭点通信线路连接成闭合环形。环中数据可沿一个方向或向两个方向逐站传送。合环形。环中数据可沿一个方向或向两个方向逐站传送。 各节点形成闭合的环，可实现任意两点间通信各节点形成闭合的环，可实现任意两点间通信 缺点：环中任意一处故障都会造成网络瘫痪缺点：环

23、中任意一处故障都会造成网络瘫痪。4.4.树形结构树形结构 从总线拓扑演变而来从总线拓扑演变而来 各节点形成一棵倒挂的树，各节点形成一棵倒挂的树，树叶就是用户终端树叶就是用户终端设备。设备。 特点：特点：结构易于扩展，结点发生故障容易从网结构易于扩展，结点发生故障容易从网络上脱离，便于隔离故障。络上脱离，便于隔离故障。 5.5.网状结构网状结构 结点之间的连接是任意的，没有规律。结点之间的连接是任意的，没有规律。 各节点各节点都有几条路径与网络相联都有几条路径与网络相联，一条线一条线路出故障，通过迂回线路，网络仍能正常路出故障，通过迂回线路，网络仍能正常工作，但是必须进行路由选择工作，但是必须进

24、行路由选择. . 特点：特点：结构可靠性高，但网络控制和路由结构可靠性高，但网络控制和路由选择比较复杂，一般用在广域网上。选择比较复杂，一般用在广域网上。 拓扑结构的选择 拓扑结构的选择往往与传输媒体的选择及媒体访问控制方法的确定紧密相关。选择网络拓扑结构应考虑可靠性、费用、灵活性、响应时间和吞吐量等因素。（三）计算机网络的分类（三）计算机网络的分类局域网局域网LANLAN：指在一个局部的地理范围内将各：指在一个局部的地理范围内将各种计算机、外部设备和数据库等互相连接起种计算机、外部设备和数据库等互相连接起来组成的计算机网。来组成的计算机网。广域网广域网WANWAN：指在一个国家甚至全球的广泛

25、地：指在一个国家甚至全球的广泛地理范围内所建立的计算机网。理范围内所建立的计算机网。 国际互联网国际互联网InternetInternet现今世界上最大、最流行的计算机网络，又被现今世界上最大、最流行的计算机网络，又被人们称之为全球性、开放型的信息资源网人们称之为全球性、开放型的信息资源网. .Intranet又称为企业内部网又称为企业内部网小结 ER图的合并 数据库的逻辑设计 计算机网络的功能，特点，应用以及目前的发展状况 1系统方法的主要原则是（） A整体性原则B目标优化原则 C分解一协调原则D上述各项 2在管理信息系统的金字塔型结构中，处于最下层的是（） A、财务子系统B、业务处理系统 C、决策支持系统D、数据处理系统 3（）是信息处理的基础。 A、数据B、信息 C、知