信息系统 与数 据库

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1、第六章 信息系统与数据库,6.1 计算机信息系统,6.1.2 信息系统的结构,6.1.4 信息系统的发展趋势,6.1.3 信息系统的类型,6.1.1 什么是计算机信息系统,计算机信息系统（Computer_based Information System ）是一类以提供信息服务为主要目的的数据密集型、人机交互的计算机应用系统。,计算机信息系统,涉及的数据量大 绝大部分数据是持久的 这些持久数据为多个应用程序所共享，甚至在一个单位或更大范围内共享 除具有数据采集、传输、存储和管理等基本功能外，还可向用户提供信息检索，统计报表、事务处理、分析、控制、预测、决策、报警、提示等信息服务,计算机信息系统

2、技术上的特点,“信息”和“数据”这两个概念在计算机信息处理中是既有区别又有联系的。 信息指的是人们要解释的那些数据的含义。 数据是事实、概念或指令的一种可供计算机加工处理的特殊表示形式. 信息处理的过程实际上就是数据处理，数据处理的目的是获取有用的信息。,6.1.2 信息系统的结构,虽然信息系统是多种多样的，但其基本结构又是共同的，信息系统的层次结构可分为： 基础设施层 资源管理层 业务逻辑层 应用表现层,可将计算机信息系统视为面向信息的，由计算机硬件、软件和相关的人员共同组织成一个整体的计算机应用系统。,6.1.3 信息系统的类型,从信息处理的深度来区分信息系统，可分为4大类，这些系统还可以

3、按处理深度再继续进行划分。,信息系统的类型,1 业务信息处理系统,从信息学的角度看，业务信息处理系统是一次信息（直接信息）的生产和处理系统。由于在企事业单位中不同层次的业务信息处理系统服务对象不同，因而可以进一步将它分为三类。 （1）操作层业务处理系统 （2）管理层业务处理系统 （3）知识层业务处理系统,信息检索系统（Information Retrieval System）将原始信息（一次情报）预处理生成的二次信息（二次情报）输入到计算机中，经过计算机的加工再处理，生成具有一定结构的供检索用的情报数据库。 信息检索系统不是为一个单位服务的，它可以供广大的用户使用，例如我国用于科学技术“查新”

4、建立有各类科学和技术的文献数据库（如中国科技文献库、中国科技成果库、中国专利数据库、中国学位论文数据库，中国学术会议数据库等），世界上著名的情报检索系统（如DIALOG、ORBIT等）包含的众多数据库，均可向有关人员提供联机检索服务。, 信息检索系统,信息检索系统的特点： 信息量大 检索功能强 服务面广 根据获得最终检索结果的详细程度和检索词的来源不同将信息检索系统分为两大类： 目录检索系统 全文检索系统 从信息的内容来划分信息检索系统，将其分为： 文献检索系统 事实检索系统 数值检索系统等,信息分析系统是为管理决策人员掌握企事业单位运行规律和趋势，制订规划、进行决策的辅助系统。 是一种高层次

5、的信息系统，三次信息的处理系统。,决策支持系统 经理支持系统, 信息分析系统 （Information Analysis System）,两种常见的信息分析系统：,决策支持系统（Decision Support System，简称DSS）是辅助决策者通过数据、模型、知识以人机交互方式进行半结构化或非结构化决策的计算机信息系统。,经理支持系统（Executive Support System，简称ESS）不提供某种固定的应用或某种具体的能力，而是提供一个综合性的计算和通信环境。,专家系统（Expert System，简称ES）是一种知识信息的加工处理系统，也是人工智能最为重要的应用系统。 专家系

6、统模仿人类专家的思维活动，通过推理与判断来求解问题。 一个专家系统通常由两部分组成：一部分是称为知识库的知识集合，它包括要处理问题的领域知识，另一部分是称为推理机的程序模块。推理是指从已有事实推出新事实（或结论）的过程。, 专家系统,6.1.4 信息系统的发展趋势,信息系统的发展趋势：,信息多媒体化 系统集成化 功能智能化 结构分布化,本 节 考 题,从信息处理的深度来区分，信息系统可以分为业务信息处 理系统、信息检索系统、信息分析系统和专家系统。在下 列相关叙述中，错误的是： A 业务信息处理系统是采用计算机进行日常业务处理的信息系统 B 信息检索系统就是指因特网上提供的各种搜索引擎，可以供

7、各类用户免费使用 C 决策支持系统是一种常见的信息分析系统 D 专家系统可模仿人类专家的思维活动，通过推理与判断来求解问题。,6.2 数据库系统及应用,6.2.1 数据管理技术的发展,计算机数据管理技术的发展可划分为三个阶段: 人工管理阶段 文件系统阶段 数据库系统阶段,数据库管理系统（Data Base Management System ，简称DBMS）以统一管理和共享数据为主要特征,数据库系统阶段,数据不再仅仅服务于某个程序或用户，而是按一定的结构存储于数据库，作为共享资源，由数据库管理系统的软件管理，使得数据能为尽可能多的应用服务。,DBMS中应用程序与数据的关系,(1) 数据结构化。

8、 (2) 数据共享性高，冗余度低。 (3) 系统灵活，易于扩充。 (4) 数据独立于程序。 (5) 统一管理和控制数据。 (6) 具有良好的用户接口。,数据库系统的特点,数 据 独 立 性,逻辑独立性：是指用户的应用程序与数据库的逻辑结构相互独立。 物理独立性：是指用户的应用程序与存储在数据库中的数据相互独立。,数据库系统的组成,（1）计算机支持系统 （2）数据库 （3）数据库管理系统 （4）人员,6.2.2 数据模型（Data Model）,在数据库系统中，一般采用数据模型来对现实世界数据进行抽象。 数据模型是数据库系统中用于数据表示和操作的一组概念和定义。 各种数据库产品都是基于某种数据模

9、型的。,首先把现实世界的对象抽象为某一种不依赖于具体计算机系统的数据结构（概念模型）;然后再把概念模型转换为计算机中DBMS所支持的数据模型,概念模型可以按用户观点准确地模拟应用单位对数据的描述及业务需求，即对应用数据和信息建模。 建模的最终目的是按计算机系统所支持的数据模型来组织数据。 数据模型要用严格的形式化定义来描述数据的结构特点和结构约束。 通常一个数据模型包括以下两方面的内容： 数据静态的特性 它包括数据的基本逻辑结构，数据间的联系和数据中的完整性约束，以保证数据的正确、有效和相容。 数据的动态特性 它指定义在数据上的操作，包括这些操作的规则及实现操作的语言。 目前常用“实体-联系（

10、Entity-Relationship，简称E_R）”方法来建立概念模型。,概念模型 是对应用单位数据的第一次抽象，也是用户和数据库设计人员之间进行交流与沟通的工具。,ER概念模型有关术语 实体:凡是可以被人们识别而又可以互相区别的客观对象统统抽象为实体(Entity)。具有共性的一类实体可以组合为一个实体集。 属性:实体一般具有若干特征，用于描述其性质，这种特征称之为实体的属性（Attribute）。称每个属性的取值范围为值域。 实体主键:能够唯一标识实体的属性或属性组（这组属性的任何真子集无此性质）称为实体集的实体键。 联系:抽象到概念系统中的实体之间会有各种联系（Relationship

11、）。 如果一个实体集有多个实体键存在，则可从中选一个最常用的作为实体主键，简称主键(Primary Key)。,联系又可分为两种： 1. 实体集内部的联系 2. 实体集之间的联系,三类不同语义的联系：(以二元联系(两个实体集之间的联系)为例) 一对一联系（1：1） 对于实体集A的每一个实体，实体集B中至多有一个实体与之联系；反之亦然，则称实体集A和实体集B具有1：1联系 一对多联系（1：n） 对于实体集A中的每一个实体，实体集B中有n个实体与之联系；而对于实体集B中的每一个实体，实体集A中至多只有一个实体与之联系，则称实体集A与实体集B存在1：n的联系。 多对多联系（m:n） 若对于实体集A中

12、的每一个实体，实体集B中有n个实体与之联系；而对于实体集B中的每一个实体，实体集A中也有m个实体与之联系，则称该二个实体集A，B之间存在m:n联系,ER图,数据模型,层次模型（Hierarchica Model） 层次模型用树结构表示实体集之间的联系。 网状模型（Network Model） 用网络结构表示实体集之间联系的数据模型。 关系模型（Relational Model） 用二维表结构表示实体集以及实体集之间联系的数据模型 面向对象模型（Object-Orinted Model）,在面向对象模型中把现实世界的实体都模拟为一种对象，并把类似的对象归并为一类（Class） 每个对象有一个状态

13、，对象的状态是该对象属性值的集合 每个对象有一组操作，而每个操作决定对象的一种行为 每个对象有一个唯一的标识符，它把对象状态和对象行为“封装”在一起 对象之间通过消息进行通信。当一个对象要求另一个对象做某个动作时，就向它发送一个消息，以激活该对象的某个方法 对象的每个方法都对应且仅对应一条消息 对象运行的结果也以消息的形式给出,面向对象模型,6.2.3 关系数据库,（1）关系数据模型的逻辑结构 关系数据模型的基本结构是关系 关系数据模型中数据的逻辑结构是一张二维表（Table），它由表名、行和列组成。表的每一行称为一个元组（Tuple），每一列称为一个属性（Attribute）。 用关系数据模

14、型对一个具体单位中客观对象的实体集、属性和联系的结构描述，一般称为关系数据模式（Data Schema），而二维表中的内容即为其实例。 关系数据模式的一般描述形式为： R（A1,A2,Ai,An）,1 关系数据模型的数据结构,（2）关系数据模型的存储结构 在关系数据模型中，实体集、实体集之间的联系都用二维表来表示。在支持关系模型的数据库（即关系数据库）物理组织中，二维表以文件形式存储。在大多数数据库中，二维表与操作系统中的文件相对应。,（3）关系数据模型的特点,在这一节里，我们从集合论角度给出关系数据结构的形式化定义。 【定义1】域（Domain）是一组具有相同数据类型的值的集合。 【定义2】

15、给定一组域D1，D2，Dn，这些域中可以有相同的。其笛卡尔积（Cartesian product）为：D1D2 Dn = (d1,d2,dn)| diDi , i = 1,2,n 。,2 关系模型结构的形式化定义,【定义3】D1D2Dn的子集称为在域D1，D2，Dn上的关系。 若D1，D2，Dn对应的属性名为A1,A2,，An，则可将这种关系的结构表示如下： R(A1/D1, A2/D2,An/Dn),可简化为：R(A1,A2,，An) 与前述相一致，称这种结构为关系数据模式，其中R为关系数据模式的名，n为关系数据模式的属性的个数，称为关系的目（degree或arity）。关系中的每个元素称关

16、系的元组（Tuple），用t表示。由此，若R的值用r来表示，它是n目元组t的集合，即：r = t1,t2,tm。其中，每个元组t可表示为： t = (v1,v2,vm), viDi,1in,在关系数据模型中，对每个关系还作了一些限制,关系模式用R（A1，A2，An）表示，仅仅说明关系的语法，但是并不是每个合乎语法的元组都能成为R的元组，它还要受到语义的限制。数据的语义不但会限制属性的值，数据的语义还会制约属性间的关系，这些约束可以用来保证数据库中数据的正确性，称其为关系数据模型的完整性约束。 三类关系数据模型的完整性规则: （1）实体完整性 （2）引用完整性 （3）用户定义完整性约束,3 关系数据模型的完整性,（1）实体完整性 若属性A为关系R的主键，则A不能为空值（即其值处于未知状态，记为Null）或重值。,【定义4】设F是基本关系R（指对应实际存储的文件）的一个或一组属性，但不是R的主键。如果F与另一个基本关系S的主键KS相对应，则称F是基本关系R的外