1、本章要點(diǎn):數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù) （數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的構(gòu)成、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容、E-R圖、數(shù)據(jù)模型、關(guān)系的規(guī)范化）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第二章 管理信息系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)2.1 數(shù)據(jù)處理指把來(lái)自科學(xué)研究、生產(chǎn)實(shí)踐和社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)等領(lǐng)域中的原始數(shù)據(jù)，用一定的設(shè)備和手段，按一定的使用要求，加工成另一種形式的數(shù)據(jù)。一、概念 二、數(shù)據(jù)處理的目的 把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成便于觀察分析、傳送或進(jìn)一步處理的形式。從大量的原始數(shù)據(jù)中抽取、推導(dǎo)出對(duì)人們有價(jià)值的信息以作為行動(dòng)和決策的依據(jù)?？茖W(xué)地保存和管理已經(jīng)過(guò)處理（如校驗(yàn)、整理等）的大量數(shù)據(jù)，以便人們能方便而充分地利用這些寶貴的信息資源。2.1 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)收集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的篩選、分組和排序數(shù)據(jù)的組織

2、數(shù)據(jù)的運(yùn)算數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的檢索數(shù)據(jù)輸出三、數(shù)據(jù)處理的基本內(nèi)容 2.1 數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)單應(yīng)用（20世紀(jì)50年代以前）無(wú)外存；無(wú)操作系統(tǒng)；數(shù)據(jù)是程序的組成部分四、發(fā)展過(guò)程 文件系統(tǒng)（50年代后期到60年代中期）出現(xiàn)大容量的硬盤；出現(xiàn)操作系統(tǒng)；數(shù)據(jù)有結(jié)構(gòu)，組織在文件內(nèi)。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（60年代后期開(kāi)始）2.1 數(shù)據(jù)處理四、發(fā)展過(guò)程 特點(diǎn)文件系統(tǒng)階段 數(shù)據(jù)庫(kù)管理階段程序與數(shù)據(jù)的關(guān)系數(shù)據(jù)共享 數(shù)據(jù)獨(dú)立數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一致性 存取方法應(yīng)用程序1應(yīng)用程序2應(yīng)用程序n文件1文件2文件n較少共享(冗余小)工資:BH ,XM ,BM ,JB ,JBGZ人事:BH ,XM ,BM ,JB ,出身,籍貫工資:BH ,XM ,BM ,

3、JB ,JBGZ人事:BH,出身,籍貫數(shù)據(jù)面向一個(gè)或幾個(gè)應(yīng)用程序獨(dú)立性差應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)基本無(wú)關(guān)獨(dú)立性好內(nèi)部有結(jié)構(gòu);整體無(wú)結(jié)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)化 不好可以避免數(shù)據(jù)不一致數(shù)據(jù)庫(kù)DBMS程序1程序2程序n2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)一、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的構(gòu)成 計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)目的手段、工具數(shù)據(jù)庫(kù)DBMS用戶2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)二、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的內(nèi)容現(xiàn)實(shí)世界客觀事物及聯(lián)系映射抽象表達(dá)實(shí)體屬性聯(lián)系實(shí)體1實(shí)體2實(shí)體3聯(lián)系聯(lián)系聯(lián)系111nnm變換關(guān)系層次網(wǎng)狀變換數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用戶要求用戶視圖概念結(jié)構(gòu)模型(E-R圖)邏輯結(jié)構(gòu)模型物理模型數(shù)據(jù)世界數(shù)據(jù)化信息世界概念化客觀 事物類：事物 相關(guān)性質(zhì)集合人實(shí)體 實(shí)體集合及 實(shí)體聯(lián)系 相關(guān)屬性集合 加工

4、、轉(zhuǎn)換數(shù) 文件據(jù) 記錄庫(kù) 相關(guān)數(shù)據(jù)項(xiàng)集合加工轉(zhuǎn)換存儲(chǔ) 二進(jìn)制數(shù)據(jù)集合結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)世界DBMS數(shù)據(jù)世界信息世界認(rèn)識(shí)選擇描述現(xiàn)實(shí)世界E-R模型信息的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)模型2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)1976年，P.P.S.Chen提出-模型（Entity-Relationship Model），用-圖來(lái)描述概念模型。觀點(diǎn)：世界是由一組稱作實(shí)體的基本對(duì)象和這些對(duì)象之間的聯(lián)系構(gòu)成的。三、實(shí)體聯(lián)系(Entity Relation)圖,即E-R圖2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)三、實(shí)體聯(lián)系(Entity Relation)圖,即E-R圖實(shí)體:客觀存在并可相互區(qū)分的事物叫實(shí)體。可以是人、物、抽象的概念，可以指事物的本身，也可指事物之間的聯(lián)系。

5、如學(xué)生張三、工人李四、計(jì)算機(jī)系、數(shù)據(jù)庫(kù)概論。屬性:實(shí)體具有的某種特征。實(shí)體型(Entity Type)：實(shí)體名與其屬性名集合共同構(gòu)成實(shí)體型。例，學(xué)生（學(xué)號(hào)、姓名、年齡、性別、系、年級(jí)）。注意實(shí)體型與實(shí)體（值）之間的區(qū)別，后者是前者的一個(gè)特例。如(9808100，王平，21，男，計(jì)算機(jī)系，2)是一個(gè)實(shí)體。2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)三、實(shí)體聯(lián)系(Entity Relation)圖,即E-R圖實(shí)體集(Entity Set)：同型實(shí)體的集合稱為實(shí)體集。如全體學(xué)生。聯(lián)系:聯(lián)系(Relationship)：實(shí)體之間的相互關(guān)聯(lián)。如學(xué)生與老師間的授課關(guān)系，學(xué)生與學(xué)生間有班長(zhǎng)關(guān)系。聯(lián)系也可以有屬性，如學(xué)生與課程之間有選

6、課聯(lián)系，每個(gè)選課聯(lián)系都有一個(gè)成績(jī)作為其屬性。同類聯(lián)系的集合稱為聯(lián)系集。2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)三、實(shí)體聯(lián)系(Entity Relation)圖,即E-R圖聯(lián)系的種類實(shí)體之間的聯(lián)系的數(shù)量，即一個(gè)實(shí)體通過(guò)一個(gè)聯(lián)系集能與另一實(shí)體集相關(guān)聯(lián)的實(shí)體的數(shù)目?？梢杂幸粚?duì)一的（1:1），一對(duì)多的（1:m），多對(duì)多的（m:n）幾種情況。例如： 管理組成班主任班級(jí)學(xué)生111n2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)學(xué)生課程選修學(xué)號(hào)姓名系別課程名先修課主講老師成績(jī)用矩形表示實(shí)體集，在框內(nèi)寫上實(shí)體名用橢圓表示實(shí)體的屬性用無(wú)向邊把實(shí)體與其屬性連接起來(lái)用菱形表示實(shí)體間的聯(lián)系將參與聯(lián)系的實(shí)體用線段連接例：學(xué)生選修課程mn聯(lián)系的數(shù)量三、實(shí)體聯(lián)系(Enti

7、ty Relation)圖,即E-R圖2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)E-R模型示例(教學(xué)實(shí)體聯(lián)系模型）學(xué)工部:學(xué)號(hào),姓名,性別,年齡,籍貫,入校時(shí)間,各科成績(jī)教務(wù)科:學(xué)號(hào),姓名, 課程,學(xué)時(shí),學(xué)分,成績(jī),任課教師,職稱人事部:教師姓名,性別,年齡,職稱,評(píng)價(jià)課程學(xué)生教師mnmnnm選修教學(xué)授課課號(hào)課名學(xué)分成績(jī)學(xué)號(hào)姓名評(píng)價(jià)教號(hào)姓名職稱2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)四、數(shù)據(jù)模型層次模型有且僅有一個(gè)節(jié)點(diǎn)無(wú)雙親（根）其它節(jié)點(diǎn)有且僅有一個(gè)雙親網(wǎng)狀模型可有一個(gè)以上節(jié)點(diǎn)無(wú)雙親至少有一個(gè)節(jié)點(diǎn)有多于一個(gè)的雙親關(guān)系模型2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù) 關(guān)系模型 每一個(gè)關(guān)系為一張二維表，相當(dāng)于一個(gè)文件。實(shí)體間的聯(lián)系均通過(guò)關(guān)系進(jìn)行描述。 下表用m行n列的

8、二維表表示了具有n元組(n-Tuple)的付款關(guān)系。每一行即一個(gè)n元組,相當(dāng)于一個(gè)記錄,用來(lái)描述一個(gè)實(shí)體。 結(jié) 算 編 碼合 同 號(hào)數(shù) 量金 額J0012HT1008100030000J0024HT110760012000J0036HT111520004000關(guān)系模式的描述：關(guān)系名（ 屬性1 ，屬性2，屬性n）2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)實(shí)體 關(guān)系屬性 關(guān)系的屬性學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，系別）E-R模型向關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換學(xué)生學(xué)號(hào)姓名系別2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)E-R模型向關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換一對(duì)一聯(lián)系：若聯(lián)系一方全部參與，則將聯(lián)系另一方的關(guān)鍵字作為全部參與一方的屬性。例如：班級(jí)（班號(hào)，人數(shù)教師編號(hào)）或 教師(教師編號(hào),職稱

9、班號(hào))例如：班主任班級(jí)管理11管理（教師編號(hào)，班級(jí)號(hào)）若聯(lián)系雙方均部分參與，則將聯(lián)系定義為一個(gè)新的關(guān)系，屬性為參與雙方的關(guān)鍵字。2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)E-R模型向關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換一對(duì)多聯(lián)系：班級(jí)學(xué)生組成1n學(xué)生(學(xué)號(hào),姓名班級(jí)號(hào))多對(duì)多聯(lián)系：將聯(lián)系定義為新的關(guān)系，雙方的關(guān)鍵字作為聯(lián)系實(shí)體的屬性。學(xué)生課程選修mn選修(學(xué)號(hào),課程號(hào),成績(jī))將一方的關(guān)鍵字作為多方實(shí)體的屬性。2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)E-R模型向關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換E-R模型示例學(xué)工部:學(xué)號(hào),姓名,性別,年齡,籍貫,入校時(shí)間,各科成績(jī)教務(wù)科:學(xué)號(hào),姓名, 課程,學(xué)時(shí),學(xué)分,成績(jī),任課教師,職稱人事部:教師姓名,性別,年齡,職稱,評(píng)價(jià)課程學(xué)生教師mnmn

10、nm選修教學(xué)授課課號(hào)課名學(xué)分成績(jī)學(xué)號(hào)姓名評(píng)價(jià)教號(hào)姓名職稱2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)E-R模型向關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換E-R模型示例轉(zhuǎn)換為5個(gè)關(guān)系選修(學(xué)號(hào),課程號(hào),成績(jī))授課(教師號(hào),課程號(hào),評(píng)價(jià))學(xué)生(學(xué)號(hào),姓名,)課程(課程號(hào),課程名, 學(xué)分)教師(教師號(hào),教師姓名,職稱)學(xué)生課程教師選修授課2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)五、 關(guān)系的規(guī)范化關(guān)系模式的設(shè)計(jì)問(wèn)題示例： 考慮為管理職工的工資信息而設(shè)計(jì)一個(gè)關(guān)系模式。2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)五、 關(guān)系的規(guī)范化問(wèn)題：麻煩! 麻煩! 好麻煩!唉，剪不斷，理還亂關(guān)系模式的設(shè)計(jì)問(wèn)題插入異常：如果沒(méi)有職工具有8級(jí)工資，則8級(jí)工資的工資數(shù)額就難以插入。刪除異常：如果僅有職工趙明具有4級(jí)工資，如

11、果將趙明刪除，則有關(guān)4級(jí)工資的工資數(shù)額信息也隨之刪除了。數(shù)據(jù)冗余：職工很多，工資級(jí)別有限，每一級(jí)別的工資數(shù)額反復(fù)存儲(chǔ)多次。更新異常：如果將5級(jí)工資的工資數(shù)額調(diào)為620，則需要找到每個(gè)具有5級(jí)工資的職工，逐一修改。2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)解決之道：分解! 分解! 再分解!關(guān)系模式的設(shè)計(jì)問(wèn)題級(jí)別工資450056006700哇，原來(lái)生活可以如此簡(jiǎn)單五、 關(guān)系的規(guī)范化2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)五、 關(guān)系的規(guī)范化有關(guān)學(xué)生的關(guān)系模式S(S# , SN , SD , DEAN , C# , G)快速熱身：它有哪些數(shù)據(jù)冗余？ 望聞問(wèn)切：不良的數(shù)據(jù)依賴關(guān)系模式的設(shè)計(jì)問(wèn)題2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)五、 關(guān)系的規(guī)范化函數(shù)依賴 如果在一個(gè)

12、關(guān)系R中，數(shù)據(jù)元素B的取值依賴于數(shù)據(jù)元素A的取值，我們稱B函數(shù)依賴于A。句話說(shuō)，A決定B。用“A B”表示。2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)五、 關(guān)系的規(guī)范化范式（Normal Form)定義:范式是對(duì)關(guān)系的不同數(shù)據(jù)依賴程度的要求。通過(guò)模式分解將一個(gè)低級(jí)范式轉(zhuǎn)換為若干個(gè)高級(jí)范式的過(guò)程稱作規(guī)范化。2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)五、 關(guān)系的規(guī)范化第一范式（1NF）定義關(guān)系中每一分量不可再分。S#C#S1C1 C2S1C1C22.2 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù) 數(shù)據(jù)冗余：如果一個(gè)學(xué)生選修了k門課，則有關(guān)他的所在系的信息重復(fù)。五、 關(guān)系的規(guī)范化第二范式（2NF）關(guān)系模式S(S# , SN , SD , DEAN , C# , G)不良特性插入

13、異常：如果學(xué)生沒(méi)有選課，關(guān)于他的個(gè)人信息及所在系的信息就無(wú)法插入。刪除異常：如果刪除學(xué)生的選課信息，則有關(guān)他的個(gè)人信息及所在系的信息也隨之刪除了。更新異常：如果學(xué)生轉(zhuǎn)系，若他選修了k門課，則需要修改k次。2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)五、 關(guān)系的規(guī)范化第二范式（2NF）定義 如果一個(gè)符合1NF的關(guān)系，它所有的非關(guān)鍵字?jǐn)?shù)據(jù)元素都完全函數(shù)依賴于整個(gè)關(guān)鍵字，我們稱它是第二規(guī)范化形式，簡(jiǎn)稱2NF。2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)五、 關(guān)系的規(guī)范化第二范式（2NF）學(xué)號(hào)S# 姓名SN系名SD 系主任 DEAN課程號(hào)C# 成績(jī)G改造將S分解SC(S# , C# , G)S_SD(S# , SN , SD , DEAN)非主屬性有兩

14、種，一種完全依賴于關(guān)鍵字，一種部分依賴于關(guān)鍵字。根據(jù)2NF的定義，如果一個(gè)滿足1NF的關(guān)系，其關(guān)鍵字僅由一個(gè)數(shù)據(jù)元素組成，那么它必然屬于2NF。2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)五、 關(guān)系的規(guī)范化第三范式（3NF） 數(shù)據(jù)冗余：每個(gè)學(xué)生都存儲(chǔ)了所在系的系主任的信息。S_SD(S# , SN , SD , DEAN)不良特性插入異常：如果系中沒(méi)有學(xué)生，則有關(guān)系的信息就無(wú)法插入。刪除異常：如果學(xué)生全部畢業(yè)了，則在刪除學(xué)生信息的同時(shí)有關(guān)系的信息也隨之刪除了。更新異常：如果學(xué)生轉(zhuǎn)系，不但要修改SD，還要修改DEAN，如果換系主任，則該系每個(gè)學(xué)生元組都要做相應(yīng)修改。2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)五、 關(guān)系的規(guī)范化學(xué)號(hào)S# 姓名SN系名SD 系主任 DEAN改造將S分解STUDENT(S# , SN , SD)DEPT(SD , DEAN)第三范式（3NF）傳遞依賴：假設(shè)A,B,C分別是同一個(gè)關(guān)系R中的三個(gè)數(shù)據(jù)元素，或分別是R中若干個(gè)數(shù)據(jù)元素的集合。如果C函數(shù)依賴于B，而B又函數(shù)依賴于A，那么C函數(shù)也函數(shù)依賴于A，我們稱“C傳遞依賴于A”。定義：滿足2NF，且它的任何一個(gè)非主屬性都不傳遞依賴于主關(guān)鍵字。2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)五、 關(guān)系的規(guī)范