第2章管理信息系统的技术基础

第二章管理信息系统的技术基础（1）文件组织方式（2）数据库技术（3）项目管理技术本章要点1、数据组织的层次结构2、关键字的概念3、逻辑结构与物理结构的概念数据组织的基本知识在信息系统中，数据以一定的形式存放在各种存贮介质上，采用什么样的数据组织形式是根据不同的要求而定的。最常用的数据组织形式是文件，最高级的组织形式是数据库，而文件组织和数据库组织的共同基础是数据结构。数据项、记录、文件、数据库构成了数据组织的层次结构。数据组织的层次结构数据库文件1文件2文件3……文件n记录1记录2记录3……记录n数据项1数据项2数据项3……数据项n数据组织的层次结构四个层次含义如下：数据项：是数据组织的基本单位，是文件中可使用的最小单位，描述事物某一方面的属性。记录：是文件中可存取的最小单位，一般由若干个数据项组成，描述了事物的属性集合。文件：同质(类)记录的集合构成文件。数据库是逻辑相关的文件集合，是数据组织的最高形式。关键字(主键)为了识别一个记录，通常选用记录中的一个或若干个数据项作为鉴别键(KEY)，其中，能唯一识别某一记录的鉴别键称为主键(关键字)，其余的则称为副键。例：学生登记表中每个学生记录都由学号、学生姓名、出生年月、入学成绩、是否党员这几个数据项组成。那么，此表中学生记录的关键字是：学号例：学生成绩表中每条记录由学号、课程号、成绩三个数据项组成。它的关键字是：学号、课程号关键字的概念物理结构：又称为数据的存贮结构，是指数据元素在计算机存贮器中的表示及其配置。存储方法有四种：顺序存储方法、链接存储方法、索引存储方法和散列存储方法。逻辑结构：是指数据之间的逻辑关系，它是数据在用户或程序员面前呈现的方式，是用户对数据的表示方式和存取方式。分两大类：线性结构和非线性结构逻辑结构与物理结构的概念文件的组织方式顺序文件索引文件直接存取文件文件：是在逻辑上具有完整意义的信息的集合。文件组织：是指数据记录以某种数据结构形式在外存设备上的组织。文件组织方式：指文件内部构造数据的方式。主要有顺序、索引、直接、多关键字文件组织方式，并提供有效的存取方法。(1)顺序访问设备，如磁带等；直接访问设备，如磁盘等。顺序访问设备因信息存入的物理位置以及当前读写磁头位置的不同，其读写时间也可能不同。(2)直接访问设备,就是访问信息的时间与信息在外存上的存放位置关系不大。外存的类型：概念：将一个文件中逻辑上连续的信息存放到存储介质的依次相邻的块上便形成顺序结构。这类文件叫顺序文件。其记录存贮情况如下：R1R2R3R4R5R6……

顺序文件的物理顺序和逻辑顺序是一致的。顺序文件的优点是连续存取速度快，因此主要用于只进行顺序存取，批量修改，不适合于直接存取。（1）顺序文件存贮在顺序存取设备上的顺序文件，只能按照顺序扫描法进行查找，即依次逐个查找，要先检索第I个记录，必须先检索I－1个记录。存贮在直接存取设备上的顺序文件可以按顺序扫描法查找，也可按分块查找或“折半”。对顺序文件的操作（1）顺序文件例：有一个已按键排序的文件，将它们分成50个记录一块，在存贮到外存设备上时，造一张表，表中第一列是每块最后一个记录的键值，第二列是该块起始地址，即该块第一个记录在外设上的地址。键值地址253325351420587511864600…….

查找时，先将该表调入内存，根据该表可以确定被查找记录的存贮地址。例如：查找键值400的记录，查该表可知，它可能存贮在第三个块上，而第三块的地址为511，据这个地址，再从外存上调入第三块，在内存中进行查找(此时可以使用各种方法如二分法)即可将记录找到。

顺序文件，只适用于批处理的情况下使用，对于单个记录进行处理时不方便，特别是当记录有增删时就更不方便，所以在单个记录要求实时处理的情况下，为了对某个记录及时处理，就要用到索引文件了。带有索引表的文件称为索引文件，它由索引表和数据区这两部分组成。索引表是一张指示逻辑记录和物理记录之间对应关系的表。（2）索引文件索引文件的结构索引表建在索引区，表结构由每个记录的关键字和相应的物理存贮地址组成，我们将这两项合称为索引项。数据文件建立在数据区。索引非顺序文件：索引表的索引项按顺序排列，而数据文件本身记录不按顺序排列，则称为索引非顺序文件。索引顺序文件：索引表的索引项按顺序排列，而数据文件本身记录也按顺序排列，则称为索引顺序文件。（2）索引文件增添记录在原数据文件末尾加上新增加记录，同时对索引表插入一个新的索引项(维持有序)无需改变原数据记录的存贮状态。索引文件的基本操作（2）索引文件删除记录逻辑删除：待删记录前打标记后，整理索引表。物理删除：对数据文件重组，形成新的索引表。（2）索引文件查找将外存上的索引表调入内存，查得待查记录的地址，然后再将含有该记录的块送入内存。或者是查不到。①分块，将索引表分成若干个块，每次读一个块,依次读取、查找。缺点：多次内外存交换，速度慢。②建立索引表的索引表，对索引表再建索引叫二级索引，必要时还可建三级索引，基本思想一样。索引文件总结：①索引文件只能在直接存取设备上组织。②具有地址唯一性，不产生重号。③单个记录存取速度比较快。④索引表本身占据一定的索引空间。⑤各级索引均为线性表结构，每次修改都要重建索引。（2）索引文件概念直接存取文件是不需要索引而根据某个算法直接定位文件记录的组织形式，只能在直接存取(随机)设备实现。（3）直接存取文件有三种方法来实现：直接地址法：记录地址→关键字相对键法：DRK=F(K)K为关键字哈希法：采用Hashing函数。(杂凑法)

一般情况下，直接存取文件就是指用哈希法组织的文件。A直接地址法：程序员可以把存放某一记录的地址作为该记录的鉴别键的值，这样要检索某一记录时，只要给出了该记录的键值，也就给出了该记录的存放地址。（3）直接存取文件B相对键法：采用相对键法进行存取时，可以调用一算法过程对记录的键号进行计算，求出相应的记录地址。例：学生证号K是000~999的连续号，现要为每个学生存储一个记录长度为100字节的记录，若现在学生文件存储的起点地址为4000，则每个学生记录的存储地址为：。以此为键号，即可实现记录的直接存取。DRK=K×100+4000（3）直接存取文件C哈希法：就是指采用一种Hashing函数的算法把记录的键值转换为相应的地址，达到压缩存贮空间的目的。算法：Hashing函数的算法很多，这里介绍质数除余法。设：所需存贮单元数为M，确定一个接近M的质数P(P<=M)，再令需转换的键号为K。则转换后记录地址为：H(K)=K－INT(K/P)×P例：键号为10000到5000的记录，记录总数为5000个，则P取4999，其地址为：H(10000)=10000－INT(10000/4999)×4999=2H(5000)=5000－INT(5000/4999)×4999=1全部记录分布在0≤H(K)≤M－1（3）直接存取文件例：键号为10000到5000的记录，记录总数为5000个，则P取4999，其地址为：H(10000)=10000－INT(10000/4999)×4999=2H(5000)=5000－INT(5000/4999)×4999=1全部记录分布在0≤H(K)≤M－1问题：若此记录键号为5001，请根据质数除余法，计算其地址，会出现什么状况？为什么？（3）直接存取文件采用哈希法组织文件时，总是希望能通过某一Hashing函数的计算将记录均匀地分散到存贮单元中去，但实际上无论采用哪种Hashing函数，都不可避免地产生碰撞现象，即两个不同键号经Hashing函数计算而得到的地址结果一样，即产生冲突。解决碰撞的方法一般有两种：①开放地址法②溢流表法思路：用Hashing函数算法计算出来的地址，如已被占满，再依次下推，达到最后一个单元后，再转回第一个单元，直到这个记录存贮完毕。（3）直接存取文件直接存取文件的特点：直接存取文件比索引文件更简单，它的特点是：文件记录随机存入，存取速度快，不用索引，节约空间，但记录未排序，不能按关键字值顺序读取，也不易找到一个理想的算法(Hashing函数)，使碰撞次数减少。（3）直接存取文件数据库技术的重要地位数据库技术的基本概念数据库的设计过程数据库技术数据库技术的基本概念数据(Data)数据库(DataBase)数据库管理系统(DBMS)数据库系统(DBS)描述事物的物理符号。长期储存在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。指在计算机系统中引入数据库后的系统，一般由数据库、数据库管理系统、应用系统、数据库管理员和用户构成。位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。现实世界信息世界数据世界概念模型数据模型需求分析数据库设计思路-----------(信息的转换)概念模型也称E－R模型。概念模型是现实世界到机器世界的一个中间层次。概念模型用于信息世界的建模。应该具有较强的语义表达能力。应该简单、清晰、易于用户理解。一般用E-R图(EntityRelationshipDiagram)来描述。数据库设计之概念模型<实体名＞＜联系名＞<属性名>E-R图的几个概念与图形表示：实体：客观存在并可相互区别的事物。属性：指事物的特征。联系：指事物之间的关系。数据库设计之概念模型

实体联系的三种基本类型

1：11：mm：n车间领导车间主任车间所属工人工人加工产品数据库技术111mmn

E-R图绘制步骤：A．用长方形表示实体集合，找出系统中涉及到的所有实体集合，在框内写上实体名称。B．用菱形表示实体之间的联系，在菱形框内写上联系的名称，用线连接菱形与有关的方框(实体)，并注明联系的类型。C．用椭圆表示实体属性，在椭圆内标上属性名,用线连接实体与属性。注意：联系也可能有属性。例：在教学管理子系统中，有三个实体的信息已知，试分析实体间联系，画出E-R图。数据库技术学生(学号，姓名，性别，班级)课程(课程号，课程名，学时数，考核方式)教师(编号，姓名，性别，职称)学习任课mmnn学生课程教师成绩工作量问题：由此图导出的关系数据模型包含几个关系。返回数据库设计之数据模型即E-R模型(概念模型)在计算机世界中的描述。目前几乎所有的数据库系统都支持的是

模型。数据模型分为几种？层次模型、网状模型、关系模型、面向对象模型。关系数据模型的优点是什么？关系是什么含义？二维表如何表示？表名（属性）结构简洁、操作方便、易于理解、理论基础深例：学号姓名年龄姓别籍贯89101李平18男北京89102刘明18男河南…………88109王林20女山东表名（属性）学生信息表学生信息表（学号，姓名，年龄，姓名，籍贯）数据模型从E－R图中导出关系数据模型E-R图中每一个实体都相应地转换为一个关系，该关系应包括对应实体的全部属性，并应根据该关系表达的语义确定出关键字。对