数据的组织与管理.ppt

1、,数据的组织与管理 数据库技术 数据库设计,8.7 数据库技术与数据库设计,第一节 数据的组织与管理,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。,数据库Database,文件1,文件2,文件n,文件n-1,记录1,记录2,记录n-1,记录n,数据项1,数据项2,数据项n-1,数据项n,.,.,.,姓名、性别等,若干学生,学生文件,学生数据库,一、数据组织的层次,数据项 多个字符组成一个词或者一个完整的数字 不能再分成有意义的单位。,记录 与某个特殊对象或活动有关的所有数据项组成,文件 与某个特定主题相关的数据记录

2、的集合。,数据库(Database) 综合的、相关的文件集合 数据库中包括了数据，它们之间的联系,示例：学生数据库的数据层次,数据的层次,举例,文件,数据项,纪录,数据库,图 1 数据的层次,二、数据管理的内容,企业建立和维护其信息资源的全部工作称为信息资源管理 数据是一种资源，对它进行管理的过程称为数据管理。 包括： 数据收集 存储 维护 加工处理 安全保证 组织 检索,第二节 数据库技术,应用程序1,数据文件1,应用程序2,应用程序3,数据文件2,数据文件3,存在问题：,1、数据冗余与数据不一致性,2、数据联系弱,3、缺少数据字典，缺乏灵活性,用户,用户,用户,一、数据处理的发展,传统文件

3、处理系统,数据库处理系统,特点：,1、完善的数据字典和数据模型 2、数据独立性 3、方便的接口 4、完整的数据控制功能 5、提高了系统的灵活性,两种数据管理方式的对比,数据库系统的诞生（20世纪60年代末和70年代初）,1、数据库管理系统IMS(Information Management System) 1968年研制成功、1969年形成产品的。 IBM(International Business Machine) 层次数据模型,数据库是统一管理的相关数据的集合。,二、数据库系统的产生与构成,2、DBTG报告 美国数据系统语言协会（Conference On Data System Lan

4、guage）下属的数据库任务组（Database Task Group）发表了若干个报告，奠定了数据库的很多概念、方法和技术。 网状数据模型,3、1970年，IBM公司的研究员E.F.Codd发表了论文“大型共享数据库的关系模型”，为关系数据库的发展奠定了理论基础。 关系数据模型,数据库系统是由计算机系统、数据、数据库管理系统和有关人员组成的具有高度组织的总体。,1、计算机系统(支持数据库系统的硬件和软件环境),2、数据库（Database）,3、数据库管理系统 (DBMS),4、人员,数据库管理员,系统程序员,用户,数据库强调数据数据库管理系统是系统软件 数据库系统强调的是系统,数据库系统的

5、构成,数据模型,数据库不仅存放数据，而且还要存放数据和数据之间的联系。,表示数据和数据之间的联系的方法称为数据模型。 （1）表示数据 （2）数据之间的关系,层次模型,（Hierarchical Model）用树形结构表示客观事物之间联系的模型。,网状模型,(Network Model)用网络结构表示客观事物之间联系的数据模型。,关系模型,(Relational Model)用二维表表示实体与实体之间联系的模型。,仓库,器件,仓库,器件,库存,美国IBM公司的E.F.Codd，从1970年起连续发表了多篇论文，提出关系模型，奠定了关系数据库的理沦基础。,库存,三、关系数据模型(Relationa

6、l Model),2、元组。表中一行称为一个元组。,3、属性。表中一列称为一个属性。给每列起一个名即为属性名。,4、主码 (Primary Key，也称主关键字)。,1、关系。一个关系对应于一张二维表。,5、域。属性的取值范围。,6、分量。元组中的一个属性值。,7、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。,eg. 库存（仓库号，器件号，数量） 仓库（仓库号，城市，面积）,第三节 数据库的设计,3.1 数据库设计概述,3.2 概念结构设计（ER图）,3.3 逻辑结构设计（关系模式）,3.4 物理结构设计,一、数据库设计的主要内容,现实世界,观念世界,数据世界,人们头脑

7、之外的客观世界，它包含客观事物及其相互联系,信息世界，是现实世界在人们头脑中的反映,现实世界中的事物及其联系，在数据世界中用数据模型描,数据库设计的步骤,现实世界,观念世界,数据世界,用户需求分析,概念结构设计,逻辑结构设计,物理结构设计,E-R图,数据模型,概念结构设计,逻辑结构设计,信息的转换,客观 事物类： 事物 相关性质集合,人,实体 实体集合 及 实体 联系 相关属性集合,加工、转换,数 文件 据 记录 库 相关数据项集合,加工 转换,存储 二进制数据集合 结构,计算机世界,DBMS,数据世界,DBMS的数据模型,信息世界,认识选择描述,现实世界,E-R模型,3.1 数据库设计概述,

8、3.2 概念结构设计（ER图）,3.3 逻辑结构设计（关系模式）,3.4 物理结构设计,二、实体联系模型(E-R模型),实体联系模型反映的是现实世界中的事物及其相互联系。,图书,作者,写作,出版社,类别,页数,ISBN*,书名,姓名,出生地,身份证号*,定稿时间,价格,1、实体(Entity) 描述客观事物的概念,实体名称,表示方法：,2、属性 属性指实体具有的某种特性。,表示方法：,属性,实体名称,属性1,属性2,属性n,3、联系 现实世界的事物总是存在着这样或那样的联系,联系,表示方法：,联系的类型,设A，B为两个包含若干个体的总体，,1、一对一联系 如果对于A中的一个实体，B中至多有一个

9、实体与其发生联系，反之，B中的每一实体至多对应A中一个实体，则称A与B是一对一联系。,系,系主任,任职,1,1,2、一对多联系 如果对于A中的每一实体，实体B中有一个以上实体与之发生联系，反之，B中的每一实体至多只能对应于A中的一个实体，则称A与B是一对多联系。,教研室,教师,联系,1,n,3、多对多联系 如果A中至少有一实体对应于B中一个以上实体，反之，B中也至少有一个实体对应于A中一个以上实体，则称A与B为多对多联系。,ER图建模,实体及其联系,概念模型,ER图,ER图绘制,图书,作者,写作,出版社,类别,页数,ISBN*,书名,姓名,出生地,身份证号*,定稿时间,价格,1、利用分类、聚集

10、、概括等方法抽象出实体，并一一命名。,2、描述实体之间的联系,3、实体属性和联系属性的说明,构造E-R图应注意的问题：,1、注意标识实体属性中的关键字；,2、如果所处理的对象是一个比较大的系统，则应该先画出各个部门的子E-R图，然后再合并同类实体，消除冗余。,3、对于一个特定的应用处理对象，所构造的E-R模型可能不是唯一的。,3.1 数据库设计概述,3.2 概念结构设计（ER图）,3.3 逻辑结构设计（关系模式）,3.4 物理结构设计,三、ER图向关系数据模型的转换,回顾,实体 实体集合 及 实体 联系 相关属性集合,加工、转换,数 文件 据 记录 库 相关数据项集合,数据世界,DBMS的数据

11、模型,信息世界,E-R模型,eg. 库存（仓库号，器件号，数量） 仓库（仓库号，城市，面积）,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。,转换过程示意图,E-R图,关系模型,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。,转换方法和原则,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。,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

12、点）,管理（厂号，厂长号）,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）,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）,3.1 数据库设计概述,3.2 概念结构设计（ER图）,3.3 逻辑结构设计（关系模式）,3.4 物理结构设计,物理结构设计是为数据模型在设备上选定合适的存储结构和存取方法，以获得数据库的最佳存取效率。数据库的物理结构设计就是对

13、一个给定的逻辑结构选取一个最适合应用环境的物理结构的过程。,四、数据库的物理结构设计,1、确定库文件的组织形式 如选用顺序文件组织形式、索引文件组织形式等。 2、存取路径的选择 对同一个数据提供多条存取路径。物理设计要确定应该建立哪些存取路径。,3、确定数据存放位置 为了提高系统性能，数据应该根据应用情况将易变部分和稳定部分、经常存取部分和存取频率较低的部分分开存放。例如将易变的、存取频繁的数据存放在高速存储器上;稳定的、存取频度小的数据存放在低速存储器上。,测试题,1、有关信息的说法，正确的是（ ） A、信息是关于主观愿望、不可通讯的知识 B、信息是人类思维活动的结果 C、信息是可以通讯的

14、D、信息可以分为战术信息、管理信息和数字信息,C,2、信息与数据的关系是（ ） A、信息是数据的载体 B、数据决定于信息 C、信息与数据的含义是相同的 D、数据是信息的表达形式,D,3、管理信息系统是（ ） A、计算机系统 B、数据处理系统 C、办公自动化系统 D、人机交互系统,D,4、决策问题的类型包括（ ） A、结构化决策和半结构化决策 B、优化决策和结构化决策 C、组织结构和非组织结构 D、结构化决策、非结构化决策和半结构化决策,D,5在数据库设计中，根据用户要求，一般先建立能反映不同实体间存在的各种联系，即ER图。如果一个教师可指导多名研究生，且一名研究生可由多位教师指导，那么指导教师与研究生间的这种指导联系便是（ ） A自联系 B一对一（1：1） C一对多（1：N） D多对多（M：N）,D,6信息中包含信息量的大小是由（ ）决定的 A消除不确定程度B消除不精确程度C消除不可靠程度D消除不真实程度,A,6数据组织的层次由高到低的顺序是（ ） A数据项、记录、文件、数据库 B数据库、文件、数据项、记录 C数据项、