内蒙科大管理信息系统教案03 管理信息系统的技术基础

课程名称：管理信息系统授课章节第三章管理信息系统的技术基础课时3目的要求掌握管理信息系统相关的技术基础，尤其是数据处理、数据库及计算机网络的相关知识；了解数据库的组成、数据库的基本操作以及数据库的规范化理论，学会用实体－联系方法（E－R方法）设计数据库的概念结构；了解计算机网络的发展、拓扑结构、网络的分类，并重点了解局域网的相关知识。重点难点重点：信息技术概述；数据库技术；信息技术是管理信息系统的基础，只有把信息技术与管理结合起来，才能真正发挥管理信息系统的作用。难点：数据库技术的发展过程；数据模型的分类、特点；关系模型和关系数据库的概念。§3.1数据处理3.1.1数据处理的概念数据处理指把来自科学研究、生产实践和社会经济活动等领域中的原始数据，用一定的设备和手段，按一定的使用要求，加工成另一种形式的数据。1、数据处理的目的(1)把数据转换成便于观察分析、传送或进一步处理的形式。(2)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。(3)利用计算机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源。2、数据处理的基本内容(1)数据收集：根据系统自身的需求和用户的需要收集相关的数据。(2)数据转换：为了使收集的信息适用于计算机处理的形式，要设计各种代码来描述自然界中的各种实际数据，这种将实际数据采用代码表述的方法被称为数据的转换。(3)数据的筛选、分组和排序。(4)数据的组织：将具有某种逻辑关系的一批数据组织起来，按一定存储表示方式配置在计算机的存储器中，目的是使计算机处理时能够符合速度快、占用存储器的容量少、成本低等多方面的要求。(5)数据的运算：指算术运算和逻辑运算(6)数据存储。(7)数据检索。(8)数据输出。§3.2数据组织1、数据结构数据结构是计算机信息处理中的一个重要概念，包括数据的存储结构及结构上的运算或操作。包括：①逻辑结构数据间的逻辑关系，逻辑结构包括两大类：线性结构和非线性结构，线性表、栈、队列及串为线性结构，而树和图则为非线性结构。②物理结构又称存贮结构，指数据元素在计算机存贮器中的存储方式，存储方式一般有四种：顺序存储、链接存储、索引存储及散列存储。③映象对于给定的逻辑结构需要寻找一种对应的存储结构，以便在计算机中存储。通常把这种对应关系称为映像。(1)指针与链在数据结构中，表征某一数据结构特点及其连接方式的基本单位称为结构的结点(Node)。一个结点通常有几个域，用来存放与结点有关的信息。存放结点本身信息的域称为数据域，存放结点与其他结点关系信息的域，称为指针域或链域，其中存放有与结点有关的结点的地址称为指针。若干带指针的结点组成的集合，称为链。结点的结构如下所示：LLINK左指针INFO信息RLINK右指针(2)线性表①定义：线性表是指数据的结构形式本质上是一维的线性关系，其中的每个结点都是同一类型的数据结构。②线性表的顺序存贮问题：线性表的结点按逻辑次序依次存放在一组连续的存贮单元里，用这种方法存储的线性表称为顺序表。对于顺序表，若开始结点的存放位置为LOC(k1)，每个结点占用空间大小为L，则第i个结点ki的存放位置可由下式直接计算得到：LOC(ki)=LOC(k1)+L*(i-1)。顺序表对于任何一个结点的检索都很方便。③线性表的插入与删除：要在线性表中插入一个元素，由于插入后的线性表仍要求有序，必须将插入位置以后的元素依次向后移动一个单元。同样，若要删除元素，则需把后面的元素依次向前移动一个单元。(参下表3.1及3.2)表3.1线性表的插入序号结点内容序号结点内容19192152153173174254235395256639插入前插入后表3.2线性表的删除序号结点内容序号结点内容19192152153173174234255255396396删除前删除后④链表链接方式存储的线性表称为链表。链表结构在每个结点设有链指针，用来指示下一个结点的位置，结点本身则可以存放在任意一组存贮单元中，这些存贮单元可以是连续的，也可以是分散的。结点之间的逻辑关系由指针表示。链表的插入与删除：在链表的插入和删除操作中，只需改变前后结点的指针，而不需要进行大量的数据移动。如图3.1所示。图3.1链表的插入与删除(3)树树是结点之间有分支的、层次关系的结构，类似于自然界中的树。是最重要的一类非线性结构。反映不同规格的钢材的库存情况的树结构如图3.2所示。图3.2树结构实例2、数据文件(1)相关的概念：数据文件：是为某一目的而形成的同类记录的集合。记录：是文件中数据组织的基本单位，由若干个数据项组成。数据项：是数据处理的最小单位。主键：纪录中能唯一标识该记录的数据项。(2)数据文件的组织方式是指文件内部构造数据的方式，包括：①顺序文件：文件中的记录时按照某些关键字排序的文件。②索引文件。3、数据库数据库是比文件系统更高级的一种数据组织方式，文件系统的结构只限于记录内部，因而仅能适用于单项应用的场合，在复杂的应用中，应采用数据库组织数据。§3.3数据库技术3.2.1数据库系统的构成1、计算机系统。2、数据库。3、数据库管理系统(DBMS)。4、人员：包括数据库管理员、系统程序员、用户。3.2.2数据模型数据库反映了某个企业、组织或部门所涉及的数据本身的内容，同时也反映了数据之间的联系。根据模型应用的不同目的，可以将模型分为两个层次：1、概念模型是按用户的观点对数据和信息建模。常常首先将现实世界的客观对象抽象为某一种不依赖于计算机系统和某一个DBMS的信息结构即概念模型，然后再把概念模型转换为计算机上某一DBMS支持的数据模型。如E-R模型。(1)概念实体(Entity)：指现实世界中存在的对象或事物。属性：指实体具有的某种特性。联系，实体间的联系方式可分为：①一对一联系(1:1)；②一对多联系(1:n)；③多对多联系(m:n)。2、E-R方法如图3.3。图3.3物资入库管理E-R图3、数据模型数据模型是对客观事物及其联系的数据化描述。在数据库系统中，对现实世界中数据的抽象、描述以及处理等都是通过数据模型来实现的。数据模型在数据库系统设计中是用来提供信息表示和操作手段的形式构架，是数据库系统实现的基础。目前，主要的数据模型是关系模型（RelationalModel）。每一个关系为一张二维表，相当于一个文件。实体间的联系均通过关系进行描述。下表3.3用m行n列的二维表表示了具有n元组(n-Tuple)的“付款”关系。每一行即一个n元组，相当于一个记录，用来描述一个实体。表3.3关系数据模型的一种关系——“付款”关系结算编号合同号数量金额J0012HT1008100030000J0024HT110760012000J0036HT111520004000关系模型的主要特点：关系模型的概念单一；关系是规范化的关系；关系模型中的子集仍是一个二维表。3.2.3关系的规范化范式是关系模式的规范化化程度，也即满足某种约束条件的关系模式，根据满足的约束条件的不同来确定范式。1、第一范式(1NF)满足1NF的基本条件是元组中的每一个分量都必须是不可分割的数据项，即同一表中没有重复项存在。表3.4不符合1NF的关系教师代码姓名工资基本工资附加工资1001张兴500.0060.001002李明799.0070.001003王进400.0050.00解决方法：去掉重复项即可。表3.5符合1NF的关系教师代码姓名基本工资附加工资1001张兴500.0060.001002李明799.0070.001003王进400.0050.002、第二范式(2NF)满足2NF的基本条件是不仅满足1NF，而且所有非主属性完全依赖于其主码。表3.6不符合2NF的教师与科研课题关系教师代码姓名职称研究课题号研究课题名解决方法：将一个非2NF的关系模式分解为多个2NF的关系模式。例如，表3.6的关系可分解为如下三种关系：教师关系：教师代码、姓名、职称；课题关系：研究课题号、研究课题名；教师与课题关系：教师代码、研究课题号。3、第二范式(3NF)满足3NF的基本条件是不仅满足2NF，而且它的任何一个非主属性都不传递依赖于任何主关键字。表3.7不符合3NF的产品关系产品代码产品名生产厂名生产厂地址其中，可以看到：生产厂地址依赖于生产厂名，而生产厂名依赖于产品代码，这样生产厂地址传递依赖于产品代码。解决方法：将一个非3NF的关系模式分解为多个3NF的关系模式。例如，表3.7的关系可分解为如下三种关系：产品关系：产品代码、产品名、生产厂名；生产厂关系：生产厂名、生产厂地址；3NF消除了插入、删除异常及数据冗余、修改复杂等问题，已经是比较规范的关系。3.2.4数据库操作1、基本表的建立与删除2、数据查询3、数据更新3.2.5数据库保护1、数据的安全性：是指保护数据库以防止不合法的使用所造成的数据泄露、更改和破坏。2、数据的完整性：是指数据的正确性、有效性与相容性。3、并发控制4、数据库恢复§3.4计算机网络3.3.1计算机网络的概念与分类1、计算机网络的概念计算机网络：用通信介质把分布在不同地理位置的计算机和其它网络设备连接起来，实现信息互通和资源共享的系统。网络介质：数据传输的物理通道，有同轴电缆、双绞线、光纤、微波、卫星信道等。协议：网络设备间进行通信的一组约定。如TCP/IP，IEEE802.3，802.4，FDDI，ATM等。网络协议具体规定了设备间通信的电气性能、数据组织方式等。节点：网络中某分支的端点或网络中若干条分支的公共汇交点。链路：是指两个相邻节点之间的通信线路。2、网络拓扑结构指采用拓扑学方法抽象出来的网络结构，网络的链路和节点在地理上所形成的几何结构。计算机网络从功能上可分为两部分：即资源子网和通信子网。更具通信信道的类型，计算机网络具有以下结构：点-点信道网络；共享信道网络。3、计算机网络的分类更具网络应用范围和应用方式不同，可分为：局域网、广域网、Internet(因特网或称互联网)、综合业务数字网ISDN。3.3.2局域网技术1、网络体系结构经历了以下几个发展阶段：文件服务器/工作站；客户/服务器；分布式处理环境。2、网络操作系统3、几种典型的局域网络的简介以太网、令牌环网、快速以太网、FDDI、ATM。3.3.3网际互联随着管理信息系统的发展和信息技术应用水平的不断提高，一个企业或组织需要更为广泛的信息联系，这些应用超出了局域网的应用范围。因而，把不同的局域网通过主干网互连起来，既能满足信息技术应用日益发展的需要，又可以充分保护已有的投资，成为网络技术发展的重要方向。Internet即是在TCP/IP协议下实现的全球性的互连网络。Internet网络大致形成三层结构，最底层是大学、企业网络，中间层是地区网络，最上层是全国主干网。目前，Internet提供的服务多种多样，一般可分为电子邮件服务、远程登录服务、文件传送服务、信息查询服务、网络新闻服务和公告服务、娱乐和会话服务及电子商务。开放系统互联OSI参考模型(7层协议)：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。能够提供商务、政治、经济、娱乐、新闻、科技等等种类信息，实现全球资源共享。3.3.4多媒体网络多媒体网络是指能够传送、接收及处理多媒体数据的计算机网络。多媒体网络设计需从三个方面解决多媒体的需求：一是增加系统总线和网络对带宽的要求；二是研究开发压缩技术，降低多媒体数据对带宽的要求；三是采用异步传输模式（ATM）的关键技术，以便能快速转接微型信息包，同时支持多媒体数据和普通数据的发送。