现代管理信息系统的技术基础讲义课件

10 七月 2024现代管理信息系统的技现代管理信息系统的技术基础讲义术基础讲义2.1 数据处理v指把来自科学研究、生产实践和社会经济活动等指把来自科学研究、生产实践和社会经济活动等领域中的领域中的原始数据原始数据，用一定的设备和手段，按一，用一定的设备和手段，按一定的使用要求，定的使用要求，加工加工成另一种形式的成另一种形式的数据数据。一、概念 二、数据处理的目的 v把数据转换成便于观察分析、传送或进一步处理的形式。把数据转换成便于观察分析、传送或进一步处理的形式。v从大量的原始数据中抽取、推导出对人们有价值的信息从大量的原始数据中抽取、推导出对人们有价值的信息以作为行动和决策的依据。以作为行动和决策的依据。v科学地保存和管理已经过处理（如校验、整理等）的大科学地保存和管理已经过处理（如校验、整理等）的大量数据，以便人们能方便而充分地利用这些宝贵的信息资量数据，以便人们能方便而充分地利用这些宝贵的信息资源。源。2.1 数据处理v数据收集数据收集v数据转换数据转换v数据的筛选、分组和排序数据的筛选、分组和排序v数据的组织数据的组织v数据的运算数据的运算v数据的存储数据的存储v数据的检索数据的检索v数据输出数据输出三、数据处理的基本内容 2.1 数据处理v简单应用（简单应用（20世纪世纪50年代以前）年代以前）无外存；无操作系统；数据是程序的组成部分无外存；无操作系统；数据是程序的组成部分四、发展过程 v文件系统（文件系统（50年代后期到年代后期到60年代中期）年代中期）v出现大容量的硬盘；出现操作系统；数据有结构，组织出现大容量的硬盘；出现操作系统；数据有结构，组织在文件内。在文件内。v数据库系统（数据库系统（60年代后期开始）年代后期开始）2.1 数据处理四、发展过程四、发展过程 特点文件系统阶段 数据库管理阶段程序与数据的关系数据共享 数据独立数据结构一致性 存取存取方法方法应用程序应用程序1 1应用程序应用程序2 2应用程序应用程序n n文件文件1 1文件文件2 2文件文件n n较少较少n共享共享(冗余小冗余小)工资工资:BH,XM,BM,JB,JBGZ人事人事:BH,XM,BM,JB,出身出身,籍贯籍贯工资工资:BH,XM,BM,JB,JBGZ人事人事:BH,出身出身,籍贯籍贯n数据面向一个或几个应用程数据面向一个或几个应用程序序n独立性差独立性差n应用程序与数据基本无关应用程序与数据基本无关n独立性好独立性好n内部有结构内部有结构;整体无结构整体无结构整体结构化整体结构化n 不好不好n可以避免数据不一致可以避免数据不一致数据库数据库DBMS程序程序1 1程序程序2 2程序程序n n2.2 数据库技术一、数据库系统的构成一、数据库系统的构成 计算机软硬件系统计算机软硬件系统目的目的手段、工具手段、工具数据库数据库DBMS用户用户2.2 数据库技术n二、数据库设计的内二、数据库设计的内容容现实世界现实世界客观客观事物事物及联及联系系映射映射抽象抽象表达表达实体实体属性属性联系联系实体实体1实体实体2实体实体3联系联系联系联系联系联系111nnm变换变换关系关系层次层次网状网状变换变换数数据据结结构构用户要求用户要求用户视图用户视图概念结构模概念结构模型型(E-R(E-R图图)逻辑结逻辑结构模型构模型物理模物理模型型数据世界数据世界数据化数据化信息世界信息世界概念化概念化客观 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数据世界信息世界信息世界认识选择描述认识选择描述现实世界现实世界E-RE-R模型模型信息的转换信息的转换数据模型数据模型2.2 数据库技术v1976年，P.P.S.Chen提出-模型（Entity-Relationship Model），用-图来描述概念模型。v观点：世界是由一组称作实体实体的基本对象和这些对象之间的联系联系构成的。n三、实体联系三、实体联系(Entity Relation)(Entity Relation)图图,即即E-RE-R图图2.2 数据库技术n三、实体联系三、实体联系(Entity Relation)(Entity Relation)图图,即即E-RE-R图图n实体实体:客观存在并可相互区分的事物叫实体。客观存在并可相互区分的事物叫实体。可可以以是是人人、物物、抽抽象象的的概概念念，可可以以指指事事物物的的本本身身，也也可可指指事事物物之之间间的的联联系系。如如学学生生张张三三、工人李四、计算机系、数据库概论。工人李四、计算机系、数据库概论。n属性属性:实体具有的某种特征。实体具有的某种特征。n实体型实体型(Entity Type)(Entity Type)：实体名与其属性名集合：实体名与其属性名集合共同构成实体型。例，学生（学号、姓名、年龄、共同构成实体型。例，学生（学号、姓名、年龄、性别、系、年级）。性别、系、年级）。注注意意实实体体型型与与实实体体（值值）之之间间的的区区别别，后后者者是是前前者者的的一一个个特特例例。如如(9808100(9808100，王王平平，2121，男，计算机系，男，计算机系，2)2)是一个实体。是一个实体。2.2 数据库技术n三、实体联系三、实体联系(Entity Relation)(Entity Relation)图图,即即E-RE-R图图v实体集实体集(Entity Set)(Entity Set)：-同型实体的集合称为实体集。如全体学生。同型实体的集合称为实体集。如全体学生。v联系联系:联系联系(Relationship)(Relationship)：实体之间的相互关联。实体之间的相互关联。如如学学生生与与老老师师间间的的授授课课关关系系，学学生生与与学学生生间间有有班班长关系。长关系。联联系系也也可可以以有有属属性性，如如学学生生与与课课程程之之间间有有选选课课联联系，每个选课联系都有一个成绩作为其属性。系，每个选课联系都有一个成绩作为其属性。同类联系的集合称为联系集。同类联系的集合称为联系集。2.2 数据库技术n三、实体联系三、实体联系(Entity Relation)(Entity Relation)图图,即即E-RE-R图图n联系的种类联系的种类实实体体之之间间的的联联系系的的数数量量，即即一一个个实实体体通通过过一一个个联联系系集集能能与与另另一一实实体体集集相相关关联联的的实实体体的数目。的数目。可可以以有有一一对对一一的的（1:11:1），一一对对多多的的（1:m1:m），多对多的（），多对多的（m:nm:n）几种情况。）几种情况。例如：管理管理组成组成班主任班级学生111n2.2 数据库技术学生学生课程课程选修选修学号学号姓名姓名系别系别课程名课程名先修课先修课主讲老师主讲老师成绩成绩用矩形表示实体集，用矩形表示实体集，在框内写上实体名在框内写上实体名用椭圆表示实用椭圆表示实体的属性体的属性用无向边用无向边把实体与把实体与其属性连其属性连接起来接起来用菱形表示实体用菱形表示实体间的联系间的联系将参与联系的实将参与联系的实体用线段连接体用线段连接例：学生选修课程例：学生选修课程mn联系的联系的数量数量n三、实体联系三、实体联系(Entity Relation)(Entity Relation)图图,即即E-RE-R图图2.2 数据库技术E-R模型示例模型示例(教学实体联系模型）教学实体联系模型）学工部学工部:学号学号,姓名姓名,性别性别,年龄年龄,籍贯籍贯,入校时间入校时间,各科成绩各科成绩教务科教务科:学号学号,姓名姓名,课程课程,学时学时,学分学分,成绩成绩,任课教师任课教师,职称职称人事部人事部:教师姓名教师姓名,性别性别,年龄年龄,职称职称,评价评价课程课程学生学生教师教师mnmnnm选修选修教学教学授课授课课号课号课名课名学分学分成绩成绩学号学号姓名姓名评价评价教号教号姓名姓名职称职称2.2 数据库技术n四、数据模型四、数据模型v层次模型层次模型v有且仅有一个节点无双亲（根）有且仅有一个节点无双亲（根）v其它节点有且仅有一个双亲其它节点有且仅有一个双亲v网状模型网状模型v可有一个以上节点无双亲可有一个以上节点无双亲v至少有一个节点有多于一个的双亲至少有一个节点有多于一个的双亲v关系模型关系模型2.2 数据库技术 关系模型关系模型 每每一一个个关关系系为为一一张张二二维维表表，相相当当于于一一个个文文件件。实实体体间间的的联联系系均均通通过过关关系进行描述。系进行描述。下表用下表用m行行n列的二维表表示了具有列的二维表表示了具有n元组元组(n-Tuple)的的付款付款关系。每关系。每一行即一个一行即一个n元组元组,相当于一个记录相当于一个记录,用来描述一个实体。用来描述一个实体。结结 算算 编编 码码合合 同同 号号数数 量量金金 额额J0012HT1008100030000J0024HT110760012000J0036HT111520004000关系模式的描述：关系模式的描述：关系名（关系名（属性属性1 ，属性，属性2，属性，属性n）2.2 数据库技术n实体 关系n属性 关系的属性学生（学生（学号学号，姓名，系别），姓名，系别）n nE-RE-R模型向关系模式的转换模型向关系模式的转换学生学生学号学号姓名姓名系别系别2.2 数据库技术n nE-RE-R模型向关系模式的转换模型向关系模式的转换v一对一联系：一对一联系：若联系一方全部参与，则将联系另一方的关键字作为全部参与一方的属性。例如：班级（班号，人数例如：班级（班号，人数教师编号）教师编号）或或 教师教师(教师编号教师编号,职称职称班号班号)例如：例如：班主任班级管理11管理（教师编号，班级号）管理（教师编号，班级号）若联系双方均部分参与，则将联系定义为一个新若联系双方均部分参与，则将联系定义为一个新的关系，属性为参与双方的关键字。的关系，属性为参与双方的关键字。2.2 数据库技术n nE-RE-R模型向关系模式的转模型向关系模式的转换换v一对多联系：班级学生组成1n学生学生(学号学号,姓名姓名班级号班级号)v多对多联系：将联系定义为新的关系，双方的关多对多联系：将联系定义为新的关系，双方的关键字作为联系实体的属性。键字作为联系实体的属性。学生学生课程课程选修选修mn选修选修(学号学号,课程号课程号,成绩成绩)n将一方的关键字作为多方实体的属性。将一方的关键字作为多方实体的属性。2.2 数据库技术n nE-RE-R模型向关系模式的转换模型向关系模式的转换E-R模型示例学工部学工部:学号学号,姓名姓名,性别性别,年龄年龄,籍贯籍贯,入校时间入校时间,各科成绩各科成绩教务科教务科:学号学号,姓名姓名,课程课程,学时学时,学分学分,成绩成绩,任课教师任课教师,职称职称人事部人事部:教师姓名教师姓名,性别性别,年龄年龄,职称职称,评价评价课程课程学生学生教师教师mnmnnm选修选修教学教学授课授课课号课号课名课名学分学分成绩成绩学号学号姓名姓名评价评价教号教号姓名姓名职称职称2.2 数据库技术n nE-RE-R模型向关系模式的转换模型向关系模式的转换E-R模型示例模型示例转换为转换为5个关系个关系选修选修(学号学号,课程号课程号,成绩成绩)授课授课(教师号教师号,课程号课程号,评价评价)学生学生(学号学号,姓名姓名,)课程课程(课程号课程号,课程名课程名,学分学分)教师教师(教师号教师号,教师姓名教师姓名,职称职称)学生学生课程课程教师教师选修选修授课授课2.2 数据库技术n五、五、关系的规范化关系的规范化关系模式的设计问题关系模式的设计问题n示例：示例：考虑为管理职工的工资信息而设计一个关系模式。考虑为管理职工的工资信息而设计一个关系模式。2.2 数据库技术n五、五、关系的规范化关系的规范化n问题：麻烦!麻烦!好麻烦!唉，剪不断，理还乱关系模式的设计问题关系模式的设计问题-插入异常：插入异常：如果没有职工具有如果没有职工具有8 8级工资，则级工资，则8 8级级工资的工资数额就难以插入。工资的工资数额就难以插入。删除异常：删除异常：如果仅有职工赵明具有如果仅有职工赵明具有4 4级工资，如果将赵级工资，如果将赵明删除，则有关明删除，则有关4 4级工资的工资数额信息也随之删除了。级工资的工资数额信息也随之删除了。-数据冗余：数据冗余：职工很多，工资级别有限，每一级别职工很多，工资级别有限，每一级别的工资数额反复存储多次。的工资数额反复存储多次。更新异常：更新异常：如果将如果将5 5级工资的工资数额调为级工资的工资数额调为620620，则需，则需要找到每个具有要找到每个具有5 5级工资的职工，逐一修改。级工资的职工，逐一修改。2.2 数据库技术n解决之道：分解!分解!再分解!关系模式的设计问题关系模式的设计问题级别工资450056006700-哇，原来生活可以如此简单哇，原来生活可以如此简单n五、五、关系的规范化关系的规范化2.2 数据库技术n五、五、关系的规范化关系的规范化有关学生的关系模式S(S#,SN,SD,DEAN,C#,G)n快速热身：快速热身：它有哪些数据冗余？n 望闻问切：不良的不良的数据依赖数据依赖关系模式的设计问题关系模式的设计问题2.2 数据库技术n五、五、关系的规范化关系的规范化函数依赖函数依赖 如果在一个关系如果在一个关系R中，数据元素中，数据元素B的的取值依赖于数据元素取值依赖于数据元素A的取值，我们称的取值，我们称B函数依赖于函数依赖于A。句话说，。句话说，A决定决定B。用。用“A B”表示。表示。2.2 数据库技术五、关系的规范化范式（范式（Normal Form)Normal Form)定义:范式是对关系的不同数据依赖程度的要求。通过模式分解将一个低级范式转换为若干个高级范式的过程称作规范化。2.2 数据库技术n五、五、关系的规范化关系的规范化第一范式（第一范式（1NF1NF）n定义关系中每一分量不可再分。S#C#S1C1 C2S1C1C22.2 数据库技术 数据冗余：数据冗余：如果一个学生选修了如果一个学生选修了k k门课，则有关门课，则有关他的所在系的信息重复。他的所在系的信息重复。n五、五、关系的规范化关系的规范化第二范式（第二范式（2NF2NF）关系模式关系模式S(S#,SN,SD,DEAN,C#,G)S(S#,SN,SD,DEAN,C#,G)不良特性不良特性插入异常：插入异常：如果学生没有选课，关于他的个人如果学生没有选课，关于他的个人信息及所在系的信息就无法插入。信息及所在系的信息就无法插入。删除异常删除异常：如果删除学生的选课信息，则有关：如果删除学生的选课信息，则有关他的个人信息及所在系的信息也随之删除了。他的个人信息及所在系的信息也随之删除了。更新异常：更新异常：如果学生转系，若他选修了如果学生转系，若他选修了k k门课，门课，则需要修改则需要修改k k次。次。2.2 数据库技术n五、五、关系的规范化关系的规范化第二范式（第二范式（2NF2NF）n定义 如果一个符合1NF的关系，它所有的非关键字数据元素都完全函数依赖于整个关键字，我们称它是第二规范化形式，简称2NF。2.2 数据库技术n五、五、关系的规范化关系的规范化第二范式（第二范式（2NF2NF）学号S#姓名SN系名SD 系主任 DEAN课程号C#成绩G改造将S分解SC(S#,C#,G)S_SD(S#,SN,SD,DEAN)非主属性有两种，一种完全依赖于非主属性有两种，一种完全依赖于关键字，一种部分依赖于关键字。关键字，一种部分依赖于关键字。根据根据2NF2NF的定义，如果一个满足的定义，如果一个满足1NF1NF的关系，其关键字仅由一的关系，其关键字仅由一个数据元素组成，那么它必然属于个数据元素组成，那么它必然属于2NF2NF。2.2 数据库技术n五、五、关系的规范化关系的规范化第三范式（第三范式（3NF3NF）数据冗余：每个学生都存储了所在系的系主任的信息。-S_SD(S#,SN,SD,DEAN)不良特性不良特性插入异常：插入异常：如果系中没有学生，则有关系的信如果系中没有学生，则有关系的信息就无法插入。息就无法插入。删除异常：删除异常：如果学生全部毕业了，则在删除学如果学生全部毕业了，则在删除学生信息的同时有关系的信息也随之删除了。生信息的同时有关系的信息也随之删除了。更新异常：更新异常：如果学生转系，不但要修改如果学生转系，不但要修改SDSD，还，还要修改要修改DEANDEAN，如果换系主任，则该系每个学生，如果换系主任，则该系每个学生元组都要做相应修改。元组都要做相应修改。2.2 数据库技术n五、五、关系的规范化关系的规范化学号S#姓名SN系名SD 系主任 DEAN改造将S分解STUDENT(S#,SN,SD)DEPT(SD,DEAN)第三范式（第三范式（3NF3NF）传递依赖：假设传递依赖：假设A,B,C分别是同一个关系分别是同一个关系R中的三个中的三个数据元素，或分别是数据元素，或分别是R中若干个数据元素的集合。中若干个数据元素的集合。如果如果C函数依赖于函数依赖于B，而，而B又函数依赖于又函数依赖于A，那么，那么C函数也函数依赖于函数也函数依赖于A，我们称，我们称“C传递依赖于传递依赖于A”。定义：满足定义：满足2NF，且它的任何一个非主属性都不传，且它的任何一个非主属性都不传递依赖于主关键字。递依赖于主关键字。2.2 数据库技术n五、五、关系的规范化关系的规范化小结：小结：将一个非规范化的关系转换成将一个非规范化的关系转换成3NF的过程的过程A BFECDABE FA CDAB C DAB C A DA B C A BB C练习：将不规范化的关系规范化（练习：将不规范化的关系规范化（3NF）1、有一个职工与项目的关系如下：、有一个职工与项目的关系如下：EMP-PROJ（E#，ENAME，TITLE，P#，PNAME）2、有一个产品的关系如下：、有一个产品的关系如下：PROD（P#，PNAME，FNAME，ADDR）2.2 数据库技术n五、五、关系的规范化关系的规范化2.2 数据库技术n选择合适的结构，给出选择合适的结构，给出ABC公司出货清单的关系数据模型公司出货清单的关系数据模型