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第4讲 信息系统的技术基础现在学习的是第1页，共54页第三章第三章 信息系统的技术基础信息系统的技术基础第一节第一节 文件组织文件组织第二节第二节 数据库技术数据库技术现在学习的是第2页，共54页1.1 数据组织的层次数据组织的层次人们需要用数据来进行决策和采取行动如果这些数据能够在限定的时间内被检索处理，这些数据就产生了价值，成为信息。因此需要将数据有序的组织起来，才能对数据进行有效的处理。数据的逻辑组织有四个基本的逻辑元素：数据项记录文件数据库现在学习的是第3页，共54页1.1 续续数据组织的层次数据库数据库文件文件1文件文件2文件文件n文件文件n-1记录记录1记录记录2记录记录n-1记录记录n数据项数据项1数据项数据项2数据项数据项n-1数据项数据项n.姓名、性别等姓名、性别等若干学生若干学生学生文件学生文件学生数据库学生数据库现在学习的是第4页，共54页1.2 数据组织的相关概念数据组织的相关概念数据项是组成数据系统的有意义的最小基本单位。它的作用是描述一个数据处理对象的某些属性。记录与数据处理的某一对象有关的一切数据项构成了该对象的一条记录。标识记录的数据项称为关键项。文件相关（同类）记录的集合称为文件。数据库按一定方式组织起来的逻辑相关的文件集合形成数据库。现在学习的是第5页，共54页1.3 文件的分类文件的分类文件的管理观大量的企业数据不可能存放在主存中某一时刻，企业只使用其中的一部分数据企业的数据一般以文件形式组织起来分类按存储介质光盘文件磁带文件磁盘文件按文件在信息系统中所执行的功能主文件事务文件报告文件工作文件程序文件现在学习的是第6页，共54页1.4 文件组织形式文件组织形式建立并确定数据记录的物理顺序和逻辑顺序之间的对立关系。逻辑逻辑逻辑逻辑数据记录数据记录数据记录数据记录物理物理物理物理存储方式存储方式存储方式存储方式顺序文件顺序文件顺序文件顺序文件索引文件索引文件索引文件索引文件 .顺序映射关系顺序映射关系顺序映射关系顺序映射关系现在学习的是第7页，共54页1.4.1 顺序文件顺序文件文件中数据记录的物理顺序与逻辑顺序一致，文件记录按关键字值的递增（或递减）次序排序，形成其逻辑顺序。870001张三456870002李四645870003王五587870004孙六676870005钱七56512345文件记录文件记录文件记录文件记录物理设备物理设备物理设备物理设备关键字值关键字值关键字值关键字值相对磁道相对磁道相对磁道相对磁道现在学习的是第8页，共54页1.4.2 索引文件索引文件具有索引表的文件称为索引文件。索引文件索引文件索引文件索引文件主文件主文件主文件主文件索引表索引表索引表索引表数据记录区数据记录区数据记录区数据记录区索引区索引区索引区索引区记录原始信息记录原始信息记录原始信息记录原始信息记录关键字记录关键字记录关键字记录关键字+记录地址记录地址记录地址记录地址组成组成组成组成映射映射映射映射加工加工加工加工现在学习的是第9页，共54页1.4.2 举例举例记录地址学号姓名成绩A870005张三456B870002李四645C870001王五587D870004孙六676E870003钱七565主关键字（学号）记录地址870001C870002B870003E870004D870005A主文件主文件主文件主文件索引表索引表索引表索引表关键字学号与学生记录关键字学号与学生记录关键字学号与学生记录关键字学号与学生记录地址的对应表地址的对应表地址的对应表地址的对应表现在学习的是第10页，共54页2.1 数据库技术数据库技术传统文件处理系统存在问题数据冗余与数据不一致性数据结构的不一致，数据联系弱缺少数据字典，缺少灵活性应用程序应用程序应用程序应用程序1 1数据文件数据文件数据文件数据文件1 1应用程序应用程序应用程序应用程序2 2应用程序应用程序应用程序应用程序3 3数据文件数据文件数据文件数据文件2 2数据文件数据文件数据文件数据文件3 3用户用户用户用户用户用户用户用户用户用户用户用户现在学习的是第11页，共54页续续银行文件处理系统客户财务客户财务客户财务客户财务报表报表报表报表分期贷分期贷款程序款程序帐户核对帐户核对处理处理存款处理存款处理分期贷款分期贷款处理处理贷款分析贷款分析贷款分析贷款分析报告报告报告报告客户票据客户票据客户票据客户票据存款文存款文件修改件修改文件修文件修改核对改核对帐户核帐户核对程序对程序分期贷款分期贷款文件修改文件修改存款存款程序程序客户交易客户交易客户交易客户交易客户交易客户交易客户交易客户交易现在学习的是第12页，共54页 续续数据库处理系统优点完善的数据字典和数据模型数据独立性方便的接口完整的数据控制功能提高了系统的灵活性应用程序应用程序应用程序应用程序1 1应用程序应用程序应用程序应用程序2 2应用程序应用程序应用程序应用程序3 3DBMSDBMS数据库数据库数据库数据库中央中央数据库数据库用户用户用户用户用户用户用户用户用户用户用户用户现在学习的是第13页，共54页 续续银行数据库处理系统客客客客 户户户户 交交交交 易易易易 处处处处 理理理理数数数数 据据据据 库库库库 管管管管 理理理理 系系系系 统统统统核对帐核对帐户程序户程序存款帐存款帐目程序目程序分期贷分期贷款程序款程序客户数据库客户数据库.查询查询现在学习的是第14页，共54页2.2 数据库管理系统数据库管理系统数据库管理系统（DBMS）功能DBMS是一组计算机程序，控制组织和用户的数据库的生成、维护和使用。具有以下功能：数据库开发数据库查询数据库维护应用与开发现在学习的是第15页，共54页2.3 数据库设计数据库设计信息的转换客观客观 事物类：事物类：事物事物 相关性质集合相关性质集合人人实体实体 实体集合实体集合及及 实体实体联系联系 相关属性集合相关属性集合 加工、转换加工、转换数数 文件文件据据 记录记录库库 相关数据项集合相关数据项集合加工加工转换转换存储存储 二进制数据集合二进制数据集合结构结构计算机世界计算机世界DBMS数据世界数据世界DBMS的数据模的数据模型型信息世界信息世界信息世界信息世界认识选择描述认识选择描述认识选择描述认识选择描述现实世界现实世界现实世界现实世界E-RE-R模型模型模型模型现在学习的是第16页，共54页2.3 续续三个不同世界术语 客观世界 信息世界 数据世界组织（事物及其联系）实体及其联系 数据库（概念模型）事物类（总体）实体集 文件事物（对象、个体）实体 记录特征（性质）属性 数据项实体及其联系实体及其联系实体及其联系实体及其联系概念模型概念模型概念模型概念模型ERER图图图图现在学习的是第17页，共54页2.3 E-R信息模型的设计与应用信息模型的设计与应用E-R图描述现实世界的概念模型实体：属性：联系：一对一联系一对多联系多对多联系实体集实体集实体集实体集属性属性属性属性联系集联系集联系集联系集线段线段现在学习的是第18页，共54页2.3 数据库设计步骤数据库设计步骤对现实世界进行需求分析了解组织机构,分析信息流了解各部门业务情况,输入和使用的数据及处理数据的方式与算法确定数据库的信息组成及计算机系统应实现的功能建立信息世界中的E-R模型分E-R图,综合,总的E-R图从E-R图导出计算机世界的关系数据模型现在学习的是第19页，共54页2.3 续续ER图设计原则真实性原则避免冗余原则,同一实体只能出现一次简单性原则合适性原则（用实体或属性或联系集）注意对客观对象的约束映射约束、键码约束、参照完整性约束现在学习的是第20页，共54页2.3 续续实体（Entity）：客观存在并可相互区分的事物叫实体是一个有着一系列显著的、易辨认的属性的对象。实体可以是具体的（物体、人物等。）实体也可以抽象的（事、概念、事物之间的联系）确定实体的指导找出问题中的大模块问题陈述中的名词现在学习的是第21页，共54页2.3 续续属性（Attribute）实体的特性,它描述了实体的一个部分。一个实体可由若干个属性来刻画。如学生（学号，姓名，性别，）码（Key）：唯一标识实体的属性集。如：学号为学生的码。确定属性的指导可能将名词当作属性,但不应将其和实体混淆.现在学习的是第22页，共54页2.3 续续ER图绘制图书图书图书图书作者作者作者作者写作写作写作写作出版社出版社出版社出版社类别类别类别类别页数页数页数页数ISBNISBN书名书名书名书名姓名姓名姓名姓名出生地出生地出生地出生地身份证号身份证号身份证号身份证号定稿时间定稿时间定稿时间定稿时间价格价格价格价格包含实体集包含实体集包含实体集包含实体集“图书图书图书图书”和和和和“作者作者作者作者”的的的的ERER图图图图现在学习的是第23页，共54页基本基本-图符号图符号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例：学学生生选选修修课课程程nm标注联系标注联系类型类型现在学习的是第24页，共54页实体间的不同联系实体间的不同联系系系主任主任负责负责系系1 11 1班级班级包含包含学生学生1 1N N产品产品组成组成零件零件M MN N一对一联系一对一联系一对多联系一对多联系多对多联系多对多联系现在学习的是第25页，共54页2.3 续续ER图向关系数据模型的转换1、ER图中每个实体，相应转换为一个关系，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2、对于“联系集”，根据联系方式不同，采取不同手段以使被它联系的实体所对应的关系彼此实现某种联系现在学习的是第26页，共54页2.3 续续ER图向关系数据模型的转换转换过程示意图E-RE-R图图图图关系模型关系模型关系模型关系模型DBMSDBMS现在学习的是第27页，共54页2.3 续续ER图的转换将E-R图转换成相应的表表是行和列的集合，实体被表示成表的形式。用列标题表示实体的属性用行表示关于实体的实际数据关于表和属性的命名规则属性名和表名中不能包含空格表名对实体的描述应该是有意义的。如 student(cStuID,cStuName,nStuAge,)表名只能描述一个主题现在学习的是第28页，共54页29转换举例一职工号职工号姓名姓名年龄年龄班主任班主任班级号班级号班级名班级名专业专业班级班级管理管理1 1 1 11 1 1 1班主任（班主任（职工号职工号，班级号，姓名，年龄），班级号，姓名，年龄）班级（班级（班级号班级号，班级名，专业），班级名，专业）现在学习的是第29页，共54页10.3 续续练习：厂长号厂长号厂长号厂长号姓名姓名姓名姓名年龄年龄年龄年龄厂长厂长厂长厂长厂号厂号厂号厂号厂名厂名厂名厂名地点地点地点地点工厂工厂工厂工厂管理管理管理管理1 11 1厂长（厂长（厂长号厂长号，厂号厂号，姓名，年龄），姓名，年龄）工厂（工厂（厂号厂号，厂名，地点），厂名，地点）现在学习的是第30页，共54页如果两实体间是1：n联系，就将“1”方的关键字纳入“n”方实体对应的关系中作为外部关键字，同时把联系的属性也一并纳入“n”方的关系中。现在学习的是第31页，共54页32转换举例二仓库号仓库号地点地点面积面积仓库仓库货号货号品名品名价格价格产品产品存放存放1 1 1 11 1n n n nn n仓库（仓库（仓库号仓库号，地点，面积），地点，面积）产品（产品（货号货号，品名，价格，仓库号，数量），品名，价格，仓库号，数量）数量数量现在学习的是第32页，共54页如果两实体间是m：n联系，则需对联系单独建立一个关系，用来联系双方实体，该关系的属性中至少要包括被它所联系的双方尸体的关键字，如果联系有属性，也要归入这个关系中。现在学习的是第33页，共54页34学号学号姓名姓名年龄年龄学生学生课程号课程号课程名课程名学时数学时数课程课程选课选课m mm mn nn n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现在学习的是第34页，共54页练习练习1设计一个图书借阅数据库，图书馆需要保存全部图书的信息（书号，书名，作者，出版社，日期），还要登记读者信息（读者编号，姓名，地址，性别，年龄，单位）颁发借书证，需要保存借阅记录（借出日期，还书日期）。请设计请设计E-R图，并最后转换成关系逻辑数据模图，并最后转换成关系逻辑数据模型。型。现在学习的是第35页，共54页参考答案参考答案练习1图书图书读者读者借借 阅阅MN还书日期还书日期借出日期借出日期作者作者出版社出版社书号书号书名书名性别性别读者编号读者编号年龄年龄姓名姓名地址地址单位单位日期日期现在学习的是第36页，共54页参考答案参考答案转换为关系逻辑数据模型如下：图书（书号，书名，作者，出版社，日期）读者（读者编号，姓名，地址，性别，年龄，单位）借阅（书号，读者编号，借出日期，还书日期）现在学习的是第37页，共54页练习练习2某厂生产多种产品，每种产品又要使用多种零件，一种零件可能装在多种产品上。每种零件由一种材料制造，每种材料可用于不同零件的制作，有关产品、零件、材料的数据字段如下：产品：产品号，产品名，产品单价零件：零件号，零件名，单重，单价材料：材料号，材料名，计量单位，材料单价要求：要求：（1）请画出产品、零件、材料的E-R图；（2）请将该E-R图转换为关系数据模型。现在学习的是第38页，共54页参考答案参考答案练习2产品产品材料材料产品名产品名产品单价产品单价产品号产品号产品产品零件零件零件数零件数材料号材料号材材料料名名计量单位计量单位材料单价材料单价材料材料零件零件材料量材料量零件零件零件号零件号零件名零件名单重单重单价单价NNM1现在学习的是第39页，共54页参考答案参考答案E-R图转换关系数据模型产品（产品号，产品名，产品单价）零件（零件号，零件名，单重，单价，材料号，材料量）材料（材料号，材料名，计量单位，材料单价）产品零件（产品号，零件号，零件数）现在学习的是第40页，共54页练习练习3一个图书借阅管理数据库要求提供下述服务：1）可随时查询书库中现有书籍的品种，数量与存放位置。所有各类书籍均可由书号唯一标识。2）可随时查询书籍借还情况。包括借书人单位、姓名、借书证号、借书日期和还书日期。约定任何人可借多种书，任何一种书可为多个人所借，借书证号具有唯一性。3）当需要时，可通过数据库中保存的出版社的电报编号、电话、邮编及地址等信息向有关书籍的出版社增购有关书籍。约定一个出版社可以出版多种书籍，同一本书仅为一个出版社出版，出版社名具有唯一性。根据以上情况，试构造满足需求的根据以上情况，试构造满足需求的E-R图，并转换成等价的关系图，并转换成等价的关系模型结构。模型结构。现在学习的是第41页，共54页参考答案参考答案E-R图转换关系数据模型借书人（借书证号，姓名，单位）图书（书号，书名，数量，位置，出版社名）出版社（出版社名，电报，电话，邮编，地址）借阅（借书证号，书号，借书日期，还书日期）现在学习的是第42页，共54页数据库设计实例数据库设计实例 工厂管理系统工厂管理系统现在学习的是第43页，共54页数据库设计实例数据库设计实例 工厂管理系统工厂管理系统 本实例说明用本实例说明用E-R图进行概念结构设计，并运图进行概念结构设计，并运用转换策略设计关系模式的过程。用转换策略设计关系模式的过程。n n数据需求描述数据需求描述n n概念设计概念设计n n逻辑设计逻辑设计现在学习的是第44页，共54页1 数据需求描述数据需求描述 考虑一个机械制造厂的工厂技术部门和工厂考虑一个机械制造厂的工厂技术部门和工厂供应部门。技术部门关心的是产品性能参数、供应部门。技术部门关心的是产品性能参数、产品由哪些零件组成、零件的材料和耗用量产品由哪些零件组成、零件的材料和耗用量等；工厂供应部门关心的是产品的价格、使等；工厂供应部门关心的是产品的价格、使用材料的价格和库存量等。用材料的价格和库存量等。现在学习的是第45页，共54页2 概念设计概念设计产品产品组成组成零件零件产品号产品号产品名产品名性能性能参数参数零件号零件号零件名零件名m n零件数零件数耗用量耗用量材料名材料名图图1 1 技术部门的分技术部门的分E-RE-R图图现在学习的是第46页，共54页2 概念设计概念设计(续续)使用使用材料材料价格价格库存量库存量m n产品产品仓库仓库仓库号仓库号仓库名仓库名n类别类别地点地点存放存放材料号材料号材料名材料名m 产品号产品号产品名产品名价格价格存放量存放量耗用量耗用量图图2 2 供应部门的分供应部门的分E-RE-R图图现在学习的是第47页，共54页2 概念设计概念设计(续续)使用使用材料材料价格价格库存量库存量m n产品产品仓库仓库仓库号仓库号仓库名仓库名n类别类别地点地点存放存放材料号材料号材料名材料名m 产品号产品号产品名产品名价格价格存放量存放量耗用量耗用量图图3 3 集成的初始集成的初始E-RE-R图图性能参数性能参数组成组成零件零件零件号零件号零件名零件名m 零件数零件数耗用量耗用量n消耗消耗m n 现在学习的是第48页，共54页2 概念设计概念设计(续续)材料材料价格价格产品产品仓库仓库仓库号仓库号仓库名仓库名n类别类别地点地点存放存放材料号材料号材料名材料名m 产品号产品号产品名产品名价格价格存放量存放量图图4 4 改进的改进的E-RE-R图图性能参数性能参数组成组成零件零件零件号零件号零件名零件名m 零件数零件数耗用量耗用量n消耗消耗m n 现在学习的是第49页，共54页产品号产品号*产品名产品名价格价格性能参数性能参数材料号材料号*材料名材料名价格价格仓库号仓库号*仓库名仓库名类别类别地点地点1.产品产品3.材料材料4.仓库仓库3 逻辑设计逻辑设计零件号零件号*零件名零件名2.零件零件产品号产品号*零件号零件号*零件数零件数5.组成组成零件号零件号*材料号材料号*消耗量消耗量6.消耗消耗材料号材料号*仓库号仓库号*存放量存放量7.存放存放1NF现在学习的是第50页，共54页仓库号仓库号*仓库名仓库名类别类别地点地点4.仓库仓库3 逻辑设计逻辑设计(改进改进)仓库号仓库号*仓库名仓库名类别类别4-1.仓库仓库类别类别*地点地点4-2.仓库地点仓库地点分解成分解成现在学习的是第51页，共54页精品课件！现在学习的是第52页，共54页精品课件！现在学习的是第53页，共54页现在学习的是第54页，共54页