管理信息系统-5章-3范式-CDM.ppt

1,管理信息系统-MIS,4.6数据建模方法和信息工程数据建模是信息系统开发中一种面向数据的技术，它是从系统数据和由这些数据产生信息的角度来描述系统的。这种方法是一种根据数据的组织和存取来建立系统模型的技术。1.数据建模技术该技术可简要地描述如下：识别所有采集数据的业务实体描述每一个实体的属性识别发生与这些实体间的业务活动,2,管理信息系统-MIS,4.6信息系统建模和信息工程信息工程（InformationEngineeringIE）是指以数据系统为基础，建立一个计算机化企业所需要的一套相互关联的原则。信息工程的焦点是用计算机来存储和维护数据，而信息则是从这些数据中提炼出来的。信息工程是一种数据驱动的但同时也强调过程的技术，在运用信息工程时，首先建立数据模型，然后再建立过程模型。信息工程的倡导者以JamesMartin和CliveFinkestein为代表。JamesMartin对信息工程的定义是：在一个企业或企业的主要部门中，关于信息系统规划、分析、设计和构成的一套相互关联的环环紧扣的正规化、自动化技术集合的应用，成为IE。使用这套技术，使得企业模型、数据模型和业务活动过程模型在一个综合的知识库中建立起来，用于创建和维护数据处理系统。简单地说：IE就是把一个企业常见成功的信息系统所使用的各种技术加以总结、提高和规范化。,3,管理信息系统-MIS,4.6信息系统建模和信息工程软件工程（SoftwareEngineering）与信息工程（InformationEngineeringIE）区别：软件工程的主要焦点是用于计算机化处理过程的逻辑形式，是指用于说明、设计和编制计算机软件的一套规范；而信息工程的焦点是用计算机来存储和维护数据，信息则是从这些数据中提炼出来的软件工程将系统开发技术用于一个项目的范围；而信息系统工程则是把系统开发技术用于全企业或企业的一个部门,4,管理信息系统-MIS,4.6数据建模方法和信息工程2.信息工程除了将过程建模和数据建模有机地结合起来以外，信息工程（InformationEngineering简称IE）更强调系统规划的重要性，它是以数据系统为基础，建立一个计算机化企业所需要的一套相互关联的原则。IE的焦点是用计算机来存储和维护数据，而信息则是从这些数据中提炼出来的。IE的倡导者有JamesMartin、CliveFinkestein.信息工程的特点按自顶向下的方式，通过企业的战略规划、业务分析、系统设计和构成来进行开发；IE开发的是一个企业计算机化的框架，在这个框架中，可以独立设计各个子系统；使用自动化工具，快速创建和修改各个子系统；用户积极参与到系统建设的各个阶段。,5,管理信息系统-MIS,.信息工程的步骤信息工程的步骤分为四个阶段，即信息战略规划、业务领域分析、系统设计、系统构成第一阶段信息战略规划（InformationStrategicPlanningISP）系统分析员首先参与战略系统计划的制定，内容是确定企业的战略机会、长远目标、关键成功因素（CriticalSuccessFactorsCFS）和企业个部门的信息需求，以及使用何种技术能更好地实现目标和创建新的业务机会。建立企业的一个全局模型，并对成功业务领域进行划分。信息战略规划的目标是：研究如何使用新技术，使得企业获得竞争优势；制定企业的目标和CSF；通过对CSF的分析，指导企业更好地完成其目标；确定什么样的信息能够使管理人员有效的完成工作；确定系统开发的优先级。,6,管理信息系统-MIS,应用信息战略规划的步骤根据不同企业和使用的规划工具的不同，其步骤有所不同：面向业务建立计算机化的企业机构组织图；区分该机构的长远目标、重点和战略；研究技术趋势，以及企业如何利用技术趋势创新的机会何竞争优势；确定企业的CSF，并按组织结构图向下分解CSF；采访关键的行政负责人，以确立企业存在的问题、机会和所需信息。面向技术开发一个企业模型，在一个功能分解图表中表示出企业的基本功能；开发一个全局的实体模型；分析功能实体，确定业务领域，为第二阶段作准备；分析线性系统；为信息系统的开发设置优先级。,7,管理信息系统-MIS,第二阶段业务领域分析（BusinessAreaAnalysisBAA）根据战略计划，系统分析员将应用分解为一系列子系统（这些子系统在信息工程中被称为业务域）第三阶段系统设计系统分析员将优先级最高的子系统继续分解，然后利用结构化技术进行分析和设计。其目标和内容是：最终用户完全参加到系统的设计过程中；加速设计的实现；使系统具有灵活性和易变性；自动进行设计、管理和维护；设计自动化与代码生成器；建立和完善原型。,8,管理信息系统-MIS,第四阶段系统构成（实施应用）当信息系统设计出来后，利用代码生成器、4GL、决策支持工具等构成系统在信息工程中，关键的因素是所存储的数据。系统分析员、程序员和其它的计算机专业人员负责所有数据存储的设计和采集、维护，同时负责设计和实施主要的信息输出。,9,管理信息系统-MIS,4.6数据建模方法和信息工程数据建模是信息系统开发中一种面向数据的技术，它是从系统数据和由这些数据产生信息的角度来描述系统的。这种方法是一种根据数据的组织和存取来建立系统模型的技术。这种方法又称为以数据为驱动的方法。数据建模技术和信息工程就是这方面的典型代表。1.数据建模技术该技术可简要地描述如下：识别所有采集数据的业务实体。实体包括以下几种类型：有形实体（如材料、机器、产品）角色（如顾客、供应商、雇员等）时间（如订单、合同、付款等）地点（如销售办公室、仓库等）,10,管理信息系统-MIS,4.6数据建模方法和信息工程描述每一个实体的属性属性描述了每一个实体的实例。属性也称之为字段或域。例如，实体“学生”的属性包括学号、学生姓名、性别、年龄、平均学分绩（GPA）等。这些属性将被存放在数据文件或数据库中。识别发生与这些实体间的业务活动例如，学生选修课程。“学生”和“课程”是实体，而“选修”则是联系“学生”和“课程”这两个实体的业务活动。系统分析员通常要用一个图来描述实体、它们之间的关系以及属性，该图称之为数据模型，也称之为实体关系图（Entity-RelationshipDiagramERD）。,11,管理信息系统-MIS,4.6数据建模方法和信息工程数据建模的作用非常明显。如果新系统的文件和数据库是根据数据模型来建立的，它们将完成如下功能：包含准确而又及时的数据满足所有当前的输入需求由于数据很容易加入到适当的实体中去，所以能够在对系统不做明显修改的情况下满足未来的输入需求。换言之，过程和应用可以围绕数据模型来处理，而无需过多地修改模型本身。数据建模的原理极为简单，如果所有的数据都是通过灵活的数据文件或数据库来采集和存储，那么，现在的和未来的信息需求只能利用这些数据来完成。数据建模的概念已远远超出了数据库设计的概念。数据建模技术已越来越普遍。但不幸的是，仍存在许多问题急待解决。许多资料将数据建模作为数据库的技术之一，实际上，它对于传统的文件处理和分布式数据处理同样有用。尽管数据建模非常有用，但迟早要涉及系统的处理过程。因此面向过程的方法和面向数据的方法一般要结合使用，二者互为补充。比较好地体现这种思想的方法是信息工程技术。,12,管理信息系统-MIS,4.6数据建模方法和信息工程2.信息工程除了将过程建模和数据建模有机地结合起来以外，信息工程（InformationEngineering简称IE）更强调系统规划的重要性，它是指以数据系统为基础，建立一个计算机化企业所需要的一套相互关联的原则。IE的焦点是用计算机来存储和维护数据，而信息则是从这些数据中提炼出来的。IE的倡导者有JamesMartin、CliveFinkestein,JamesMartin指出，应用信息工程方法的前提是：首要前提是：在现代数据处理中，要以数据为中心，数据的存储和管理是通过各种数据系统软件来支持的。数据处理包括：数据的创建、数据的更新、文件的生成、各种综合分析图表和报表的生成、信息检索以及审查。第二个前提是：一个企业的数据类型变化不能太大。数据是按实体存储的，除在极特殊的情况下需要加入新实体外，在一项业务活动的生命周期中，实体类型是不会变化的，即数据是相对稳定的。这样可以通过规范化得到一个比较稳定的数据模型。,13,管理信息系统-MIS,4.6数据建模方法和信息工程2.信息工程信息工程的特点按自顶向下的方式，通过企业的战略规划、业务分析、系统设计和构成来进行开发；IE开发的是一个企业计算机化的框架，在这个框架中，可以独立设计各个子系统；使用自动化工具，快速创建和修改各个子系统；用户积极参与到系统建设的各个阶段。,14,管理信息系统-MIS,3.系统开发策略在J.Martin著作中信息系统开发的战略和策略考虑贯彻始终，其根本出发点是：计算机化的大型企业信息系统的建设是一项企业的重大建设，投资大、开发周期长，具有较高、较复杂的建设项目。计算机化的信息系统不仅是一项技术性的工程，同时也是一项社会性工程。信息系统的建设，涉及企业的各类人员，包括：高层管理人员、管理人员、专业技术人员、计算机技术人员和其它用户。信息系统建设涉及管理科学、决策科学、计算机科学和数学等多学科。信息系统建设密切依赖于企业的信息需求、企业环境、企业内部机制、企业人员水平等条件。从长远观点看，计算机信息系统应注意和强调投资效益，特别是可见效益、直接经济效益，无经济效益的系统建设难于持久。由此可见，信息系统的建设是一项具有技术复杂度的工程。必须从实际出发，采用正确的开发策略。正确的系统开发方法论和正确的开发策略是必不可少的。,15,管理信息系统-MIS,4.信息系统开发必须考虑的问题根据J.Martin的观点，在计算机信息系统建设过程中应充分考虑如下问题：企业建立信息系统总体规划的必要性自顶向下规划与局部设计相结合高层管理人员的参与处理部门与管理者之间的交流与联系提高数据处理生产率的途径选择快速收回投资的应用项目数据库费用的支付,16,管理信息系统-MIS,4.7数据建模和逻辑数据分析4.7.1什么是数据模型数据模型（DataModel）是对数据的结构和语义的一种描述。数据模型可分为两个层次，一个是概念数据模型(ConceptualDataModelCDM)，另一个是结构数据模型。概念数据模型描述了数据的属性和语义，而不强调数据在计算机中是如何表示的。常用的一个数据模型是实体关系模型。数据建模是一门组织和记录信息系统数据的技术。也称为数据库建模或信息建模。4.7.2数据建模准则简单性（Simplicity）:所创建的数据结构应尽可能直观，并使得用户易于理解。非冗余性（Non-Redundancy）:在数据库中没有重复的属性、记录和文件。因为，如果出现冗余，则可能会产生数据的不一致性，也浪费存储空间。非冗余性是一个很高的目标，要完全消除几乎不可能实现。,17,管理信息系统-MIS,4.7数据建模和逻辑数据分析4.7.3范式理论（规范化的步骤）要达到上述两个基本要求，关系数据库中的范式理论提供了一种规范数据的方法。规范化是对数据属性重新组织，形成稳定的、灵活的、具有可适应性的实体的技术。第一范式（1NF）：如果一个实体的属性没有重复，即每一个实体的实例的属性值都是定长的，则称其满足第一范式。第二范式（2NF）：如果满足第一范式，且实体属性中的每一个非键属性都完全函数依赖于主键，即每一个非键属性不是只依赖于组合键的一部分，则称其满足第二范式。显然，只有当一个实体的属性中存在组合键时，才有可能不满足第二范式。第三范式（3NF）：如果满足第二范式，且非键属性不传递依赖于主键，即每一个非键属性都不依赖于其它的非键属性，则称其满足第三范式。,18,管理信息系统-MIS,学生选课系统DFD,19,管理信息系统-MIS,4.7数据建模和逻辑数据分析关于数据字典数据字典（DataDictionary）是对数据的定义，是对逻辑结构的一种描述（所谓逻辑结构，是指从用户的角度对数据结构的一种描述，与之对应的是物理结构，是指数据的存储介质、存储结构）。数据元素（DataElement）：是最基本的数据单元，即不能再进一步分解的数据，如顾客帐号、学号等；数据结构（DataStructure）：是指可以进一步分解的数据包，即是两个或两个以上相互关联的数据元素或其它数据结构组成的。任何一个数据的逻辑结构（数据字典）都可以用三种基本结构来描述：顺序结构：一般用“+”来表示循环结构：一般用重复N次：N重复1-N次或N1或有或无N0选择结构：一般用表示,20,管理信息系统-MIS,举例说明数据字典1.顺序结构(1)class-file=classallclassesofferedwhereclass=class_number+class_name+class_credits+class_room+class_time+class_instructor,21,管理信息系统-MIS,2.重复结构Registration-file=student-registrationallstudentwhereStudent-Registration=student-number+student-name+student-address+student-credits+class_number+class_name+class_credits+class_gradeallclassesforstudent,22,管理信息系统-MIS,3.选择结构假设在职职工工资处理系统中，职工中有人是按月拿工资，有人是按小时拿工资，则职工的类型可以描述为：SalariedEmployeeType=Hourly也可以表示成：EmployeeType=SalariedHourly,23,管理信息系统-MIS,举例说明系统规范化的过程（学生选课系统数据字典）(1)class-file=classallclassesofferedwhereclass=class_number+class_name+class_credits+class_room+class_time+class_instructor(2)instructior-file=instructorallinstructorswhereinstructor=instructor_number+instructor_name+instructor_dept+instructor_office,24,管理信息系统-MIS,(3)Registration-file=student-registrationallstudentwhereStudent-Registration=student-number+student-name+student-address+student-credits+class_number+class_name+class_credits+class_gradeallclassesforstudent,25,管理信息系统-MIS,(4)Roster-file=rosterallclasseswhereRoster=class_number+class_name+class_credits+class_room+class_time+class_instructor+student_number+student_name+student_levelallstudentsinclass,26,管理信息系统-MIS,(5)student-file=studentallstudentwherestudent=student_number+student_name+student_address+student_major+student_level+student_credits_earned+student_GPA,27,管理信息系统-MIS,(6)teaching-file=instructorallclasseswhereinstructor-assignment=instructor_number+instructor_name+instructor_dept.+instructor_office+class_number+class_name+class_credits+class_room+class_timeallclassestaughtbyinstructor,学生选课系统部分数据字典,28,管理信息系统-MIS,4.7数据建模和逻辑数据分析4.7.3范式理论（规范化的步骤）首先去掉变长的数据结构，即重复结构。显然，上述结构中第（3）、（4）、（6）均不满足第一范式，需要对它们进行分解。通过分解将原来6个数据结构分解成9个，注意，这9个中有些是重复的，如（7）与（5）、（9）与（1）、（11）与（2），所以将重复结构中（7）、（9）、（11）去掉，变成6个结构，即（1）、（2）、（5）、（8）、（10）、（12）。再分析保留下来的6个结构中哪些不满足第二范式。在这6个结构中，（8）、（10）、（12）中是复合键。不难看出其中第（8）是不满足第二范式的，因为，在该结构中，class-name,class-credits只是部分依赖于class-number。第（10）也同样不满足第二范式，因为在该结构中，student-namestudent-level只是部分依赖于student-number。第（12）也同样不满足第二范式，因为在该结构中，class-nameclass-credits也只部分依赖于class-number。将这三个结构分解，结果如图所示：,29,管理信息系统-MIS,3)student-registration(7)student-registrated=student_number+=student_number+student_name+student_name+student_address+student_address+student_credits+student_credits+(8)student_classclass_number+=student_number+class_name+class_number+class_credits+class_name+class_gradeallclassesforstudentclass_credits+class_grade,首先去掉变长的数据结构,即重复结构,30,管理信息系统-MIS,(4)roster(9)roster-class=class_number+=class_number+class_name+class_name+class_credits+class_credits+class_room+class_room+class_time+class_time+class_instructor+class_instructorstudent_number+(10)roster-studentstudent_name+=class_number+student_levelallstudentsinclassstudent_number+student_name+studentlevel,31,(6)instructor-assignment(11)instructor-assignment=instructor_number+=instructor_number+instructor_name+instructor_name+instructor_dept.+instructor_dept.+instructor_office+instructor_office(12)class-taught-by-instructorclass_number+=instructor_number+class_name+class_number+class_credits+class_name+class_room+class_credits+class_timeallclassestaughtbyinstructorclass_room+class_time,通过分解，将原来6个数据结构分解成9个。注意，这9个中有些是重复的，如（7）与（5）、（9）与（1）、（11）与（2），所以将重复结构中（7）、（9）、（11）去掉，变成6个结构。（1）（2）（5）（8）（10）（12）下步进一步分析保留的6个结构中哪些不满足第二范式。（8）（10）（12）中是复合键，不难看出，它们不满足第二范式，需进一步分解。,33,(8)student-class(13)grade=student-number+=student_number+class_number+class_number+class_name+class_gradeclass_credits+(14)class-registrated-by-studentclass_grade=class_number+class_name+classcredits(10)roster_strdent(15)class_student=class-number+=class_number+student_numberstudent_numberstudent_name+(16)roster_studentstudent_level=student_number+student_name+student_level,分解,分解,34,(12)Class-Taught-by-Instructor(17)Instructor-Class=Instructor_number+=Instructor_number+class_number+class_number+class_name+class_credits+(18)class-registrated-by-studentclass_room+=class_number+class_timeclass_nameclasscreditsclass_room+class_time,分解,最后，满足第二范式的数据结构为（1）（2）（6）（13）（15）（17）,35,管理信息系统-MIS,1.class2.student=class_number+=student_numberclass_name+student_name+class_credits+student_addressclass_room+student_major+class_time+student_level+class_instructorstudent_credits_earned+studentgpa,经过分解后又得到9个结构，将其中的重复部分去掉，保留（1）、（2）、（6）、（13）、（15）、（17）。经分析，这6个数据结构全部满足第三范式。所以经过规范化后得到的结果如图所示。,36,管理信息系统-MIS,3.instructor4.grade=instructor_number+=student_number+instructor_name+class_number+instructor_dept.+class_gradeinstructoroffice5.class_student6.instructor_class=class_number+=instructor_number+studentnumberclassnumber,37,管理信息系统-MIS,课堂练习：某单位的个人情况登记表，如下所示。现要求根据数据库范式理论，设计该表实体的属性（关系模式），并要求满足3NF。,