第4章-信息管理技术基础

信息管理基础信息管理基础科学出版社2008.5精品课程立体化教材系列信息管理基础第四章信息管理技术基础信息管理基础本章内容：数据管理发展数据库管理方法关系数据库实现数据仓库与数据挖掘智能信息处理技术信息管理基础4.1数据管理概述数据是信息在计算机世界的具体表现形式，借助于现代信息处理技术进行信息管理，也就是数据管理。信息管理基础4.1.1信息与数据信息是事物之间相互联系、相互作用的状态的描述。数据是信息载体上反映信息内容且可被接收者(人或机器)识别的物理符号。信息是数据的含义，数据是信息的具体表示，但使用中一般不加区别，信息管理也就是数据管理。信息管理基础4.1.2信息的组织层次数据的组织一般分为数据项、记录、文件和数据库四个层次:1.数据项是具有确定逻辑意义的数据的最小单位。是不可再分的数据单位。2.记录是具有一定关系的数据项的一个集合。3.文件是同类记录的有序集合。4.数据库是存储起来的相关数据的集合。信息管理基础4.1.3数据管理技术的发展数据管理的主要任务：实现对数据的合理组织、维护和存取，处理好应用程序与数据之间的关系。数据管理大致经历了三个阶段：人工管理阶段文件系统数据库系统信息管理基础1．人工管理阶段20世纪50年代中期以前，也就是计算机应用于业务管理之前的阶段。数据管理的主要特点是：数据不在计算机中长期保存没有软件系统对数据进行管理一组数据对应于一个应用程序信息管理基础2．文件系统计算机用于管理，有了专门管理数据的软件。数据管理工作的特点：数据按一定的规则组织成文件后，可对文件进行反复的查询、修改、插入、删除等操作程序与数据之间有了一定的独立性。文件不易扩充，修改维护还比较费时。数据共享有限，冗余度仍然较大，空间浪费严重等信息管理基础3．数据库系统处理数据量的增加，产生了专门的数据管理软件，实现对数据的管理工作。数据管理方面具有如下特点：能够描述各数据元素间数据集合间的关系具有最小的数据冗余，节省存储空间，减少重复。具有较好的数据共享性。允许多用户并发地使用数据库中的数据，以最好的方式去满足多用尸的需要。具有较好的数据独立性对数据进行统一的管理和控制。信息管理基础4.2数据库技术及其管理数据库概述概念模型数据模型数据库的结构数据库系统信息管理基础4.2.1数据库概述如前所述，数据是信息的具体化、形象化，是表示信息的物理符号。在信息系统中，要对大量的数据进行处理，首先就要弄清现实世界中事物及事物间的联系是怎样的，然后再逐步分析、变换，得到系统可以处理的表现形式。对客观世界的认识、描述是一个逐步深入的过程。信息世界信息模型计算机世界数据模型系统分析信息化数据库设计数据化现实世界事物及联系信息管理基础信息描述l.现实世界是信息的现实世界是指要处理的客观存在的各种事物、事物之间的相互联系及事物的发生、变化过程。2.信息世界它是客观存在的现实世界在人们头脑中的反映。3.数据世界信息世界中的有关信息经过加工、编码、格式化等处理，便进入了数据世界，也称为计算机世界。信息管理基础4.2.2概念模型概念模型是对信息世界的管理对象、属性及联系等信息的描述形式。它不考虑计算机实现，客观地反映所研究问题中的信息及信息联系的模型，是对现实世界的真实反应。实体可以指实际的东西，也可以指概念性的东西属性是实体(事物)的某一方面的性质或特性联系是指客观存在的事物之间的相互关系，通常是指实体集与实体集之间的关系。l.概念模型的要素信息管理基础2.两个实体集之间相互联系的方式工厂负责厂长学校负责教师车间加工零件111nmn一对多联系（1:n）一对一联系（1:1）多对多联系（m:n）信息管理基础3.E-R模型E-R方法是一种信息结构的图示法，它主要描述实体集之间的联系。通常用长方形表示实体集；用椭圆形表示实体集的属性，用菱形表示实体集间的联系。实体集属性1属性2属性3图5-3实体集与属性供应零件mnp项目供应商图5-4三个实体联系的E-R图信息管理基础实体联系的特点一个联系可定义在两个以上的实体集一个联系也可以定义在一个集合自身之上对给定的实体集，还可以有两个以上的联系联系的类型必须标注清楚信息管理基础实体和属性的区分尽量减少实体集，能作为属性时不要作为实体集。作为属性的事物，不能再有需要描述的性质(属性)，也不能与其他事物有联系。作为属性的事物与所描述的实体间只能1:N(含1:1)的对应关系。即表示每个职工只有一个年龄值，而每个年龄值可能对应许多职工。信息管理基础4.2.3数据模型数据模型是面向数据库中数据的逻辑结构，是对信息世界中概念模型的数字化。数据类型的三要素：基本数据结构类型数据操作完整性约束规则信息管理基础1.数据模型(1)构造数据库的基本数据结构类型规定如何把基本数据项组织成更大的数据单位，并通过这种结构来表达数据项之间的关系。数据模型是现实世界与计算机世界的中介。数据结构类型应有很强的表达能力，可以有效地表达数据之间各种复杂的关系。信息管理基础(2)数据操作提供的这些操作能实现对上述数据结构按任意方式组合起来所得数据库的任何部分进行检索、推导和修改等。数据结构只规定了数据的静态结构，而数据操作的定义则说明了数据的动态特性。(3)完整性约束规则它用于给出不破坏数据库完整性、数据相容性等数据关系的限定。为了避免对数据执行某些操作时破坏数据的正常关系，形成一组通用的约束规则，只允许在满足该组规则的条件下对数据库进行插入、删除、更新等操作。信息管理基础2.常见数据模型概述层次模型(HierarchicalModel)层次模型的数据结构是一种树型结构R1R3R2R5R4图5-7层次模型的树型结构信息管理基础网状模型(NetworkMode)–数据模型中各个记录型(实体集)相互联系形成一个整体均可以看着是网状模型。但为了与层次模型相区别，在网状模型上增加了一些限制条件，即满足下列条件的数据模型称为网状模型：1)可以有一个以上的节点(记录型)无父节点；2)至少有一个节点的父节点多于一个。网状模型信息管理基础关系模型(RelationalModel)–关系模型将数据的逻辑结构归纳为满足一定条件的二维表的形式，称为一个关系(Relation)，关系又由关系框架和若干元组(Tuple)组成,一个元组实际上就是二维表中的一行内容。一个关系相当于数据组织中的同质文件关系框架相当于其记录类型，每个元组相当于一个记录值(常代表一个实体)关系中每一列(分量)是同类型的数据的值的集合(常代表实体的属)，也称域每个数据库中的数据均可划分成多个关系(多个二维表)信息管理基础3.关系模型关系模型的数据结构无论对实体集还是实体集之间的联系(包含多元多对多的联系)，均采用关系(二维表)来描述要求关系规范化，就是指关系模式要满足一定的规范条件。满足最基本规范化化的关系模式加第一范式第一范式的关系模式再满足另外一些约束条件就产生了第二范式、第三范式、BC范式等等信息管理基础关系操作和关系的完整性约束条件关系操作主要包括数据查询和插入、删除、修改数据。关系中的数据操作是主要集合操作，包括传统的集合运算，如并、交、差和关系运算，如选择、连接、投影等。关系的完整性约束条件包括三类：关系模型的完整性约束，是为了使数据库在使用、维护、调整、更新、扩展时保持数据结构的灵活、稳定、可靠和数据与程序的相对独立性。实体完整性参照完整性用户定义的完整性信息管理基础4.2.4数据库的结构模式/内模式映象应用A应用B应用C应用D应用E外模式1外模式2外模式3逻辑模式内模式数据库外模式/模式映象数据库系统的三级模式结构数据库是存储介质上的相关数据的集合。数据模式由外模式、逻辑模式（模式）和内模式构成，如图所示。信息管理基础1.逻辑模式及概念数据库逻辑模式(LogicalSchema)也常称为模式(Schema)，它是对数据库中数据的整体逻辑结构和特征的描述。逻辑模式定义的内容包括对数据库的记录型、数据项的型、记录问的联系等的描述，包括对数据的安全性定义(保密方式、保密级别和数据使用权)、数据应满足的完整性条件和数据寻址方式的说明。逻辑模式为框架的数据库为概念数据库。信息管理基础2.外模式及用户数据库外模式(ExternalSchema)也称子模式(Subschema)，它是对各个用户或程序所涉及到的数据的逻辑结构和数据特征的描述。外模式定义主要涉及对子模式的数据结构、数据域、数据构造规则及数据的安全性和完整性等属性的描述。以子模式为框架的数据库为用户数据库信息管理基础3.内模式及物理数据库内模式(IntelnalSchema)也叫存储模式(AccessScherna)或物理模式(PhysicalSchema)。内模式是对数据的内部表示或底层描述。内模式不仅定义数据的数据项、记录、数据集、索引和存取路径在内的一切物理组织方式等属性，同时还要规定数据的优化性能、响应时间和存储空间需求，规定数据的记录位置、块的大小与数据溢出区等。以物理模式为框架的数据库为物理数据库。信息管理基础4.2.5数据库系统数据库系统是指带有数据库并利用数据库技术进行数据管理的计算机系统。一个数据库系统包括：计算机硬件数据库数据库管理系统应用程序系统数据库管理员信息管理基础1．数据库系统的构成支持系统的计算机硬件设备数据库及相关的计算机软件系统开发管理数据库系统的人员信息管理基础数据库系统的系统结构：计算机硬件操作系统DBMS、主语言编译系统应用开发工具软件应用系统、数据库数据库系统的系统结构信息管理基础2.数据库管理系统的功能结构(1)数据定义功能：DBMS能够提供数据定义语言(DDL)，提供相应的建库机制(2)数据操纵功能(DCL):实现数据的插入、修改、删除、查询、统计等数据存取操作的功能(3)数据库的建立和维护功能:是指数据的载入、转储、重组织及数据库恢复功能。(4)数据库的运行管理功能信息管理基础4.3关系型数据系统及其应用1关系数据库的特点2关系数据语言简介3结构化查询语言(SQL)4常见关系数据库系统简介信息管理基础4.3.1关系数据库的特性(1)简单、灵活易用。(2)关系数据语言具有较好的非过程化特性(3)有更高的数据独立性(4)易于实现对数据库的重组和控制(5)易于实现各种不可预计的随机查询(6)完备性，规范化及查询优化等方法(7)易于向推理系统和知识库系统扩展和综合信息管理基础4.3.2关系数据语言简介1．关系数据语言分类关系代数关系演算SQL语言2．关系数据语言的特点一体化数据操纵的单一性非过程化程度高处理集合数据信息管理基础1.SQL的特点（1）标准化（2）应用的广泛性和可移植性（3）语言简单、易学易用（4）SQL语言可以联机交互使用，也可以嵌入到高级语言中使用（5）动态数据定义（6）支持C/S结构（7）强大的技术支持4.3.3结构化查询语言(SQL)信息管理基础SQL的命令SQL功能命令动词数据定义（数据模式定义、删除、修改）CREATE,DROP,ALTER数据操纵（数据查询和维护）SELECT,INSERT,UPDATE,DELETE数据控制（数据存取控制授权和收权）GRANT,REVOKE信息管理基础2．SQL语言应用(1)定义数据库中二维表的结构如：学生基本信息包含学生的学号、姓名、年龄、入学日期，数据表定义如下：CREATETABLE学生基本信息表(学号varchar(10),姓名varchar(20),年龄int,入学日期datetime)信息管理基础(2)向数据表中增加、删除、修改信息INSERTINTO学生基本信息表(学号,姓名,年龄,入学日期)VALUSE(‘20070401’,’王强’,’18’,’2007/09/10’)UPDATE学生基本信息表SET年龄=19WHERE学号=’20070401’DELETEFROM学生基本信息表WHERE学号=’20070401’(3)从表中检索数据例如：从学生基本信息表中找年龄为19岁的学生的信息：SELEC