【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 應(yīng)用軟件：面向用戶的、為用戶服務(wù)的軟件，如科學(xué)計(jì)算類軟件、數(shù)據(jù)處理軟件、輔助設(shè)計(jì)軟件等。3. 操作系統(tǒng)：是最基本的系統(tǒng)軟件，其兩大功能是：⑴ 對(duì)系統(tǒng)資源的管理：通過(guò)中央處理機(jī)(CPU)管理、存儲(chǔ)管理、設(shè)備管理、文件管理及作業(yè)管理對(duì)各種資源進(jìn)行合理的調(diào)度分配，改善資源的共享和利用。⑵ 充當(dāng)用戶與計(jì)算機(jī)之間的接口：使用戶的操作方便，提高工作效率。目前，常用的操作系統(tǒng)有：磁盤操作系統(tǒng)DOS、UNIX操作系統(tǒng)、視窗操作系統(tǒng)Windows、Linux等。⑶ 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)：一種系統(tǒng)軟件包，幫助用戶開(kāi)發(fā)、使用、維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)。4. MIS的三大技術(shù)基礎(chǔ)是：⑴ 數(shù)據(jù)處理(Data Processing, DP)技術(shù)。⑵ 數(shù)據(jù)庫(kù)(Data Base, DB)技術(shù)。⑶ 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(Computer Networks)技術(shù)。四、數(shù)據(jù)通信技術(shù)數(shù)據(jù)通信技術(shù)是20世紀(jì)50年代后期隨著電子計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用而發(fā)展起來(lái)的，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)。1. 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型：2. 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)組成由中央處理裝置、終端設(shè)備、通信線路與相關(guān)設(shè)備(如調(diào)制解調(diào)器Modem、集線器Hub等)三大部分組成。3. 各部分的功能⑴ 中央處理裝置：包括主處理機(jī)、前端機(jī)、通信處理機(jī)等。主要功能：完成部件之間的通信；提供通信系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)之間的接口。⑵ 終端設(shè)備：向系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)或程序、從系統(tǒng)接收信息的設(shè)備。⑶ 調(diào)制解調(diào)器：完成終端或處理機(jī)與電話通信系統(tǒng)之間的脈沖信號(hào)與載波信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換(A/D，D/A轉(zhuǎn)換)。⑷ 集線器：將兩個(gè)以上的通信信道組合在一起，形成一個(gè)高速、共享的通信信道，以降低通信費(fèi)用，或者改變網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。⑸ 通信線路：連接所有設(shè)備的通道，可以是不同的介質(zhì)，如電話線、雙絞線、光纖等。第二節(jié) 數(shù)據(jù)處理技術(shù)一、數(shù)據(jù)處理的基本概念和發(fā)展階段1. 數(shù)據(jù)處理定義 將原始數(shù)據(jù)，用一定的設(shè)備和手段，按一定的要求，加工成另一種形式的數(shù)據(jù)的過(guò)程。 2. 數(shù)據(jù)處理的目的⑴ 把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成另一種便于觀察分析、傳送或進(jìn)一步處理的形式。⑵ 把數(shù)據(jù)加工成對(duì)決策有用的數(shù)據(jù)。⑶ 將數(shù)據(jù)編輯后存儲(chǔ)起來(lái)，供以后取用。3. 數(shù)據(jù)處理的基本內(nèi)容1 數(shù)據(jù)收集：按系統(tǒng)的觀點(diǎn)和用戶的需要。⑵ 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換：將收集到的數(shù)據(jù)代碼化，適于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處理。⑶ 數(shù)據(jù)篩選、分組、排序。⑷ 數(shù)據(jù)組織：用一定的方法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)安排與存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，提高處理速度，減少存儲(chǔ)器占用空間，減低成本。⑸ 數(shù)據(jù)運(yùn)算：算數(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。⑹ 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。⑺ 數(shù)據(jù)檢索。⑻ 數(shù)據(jù)輸出：以多樣化形式表現(xiàn)數(shù)據(jù)，如可視化。4. 數(shù)據(jù)處理要考慮的基本問(wèn)題:⑴ 數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的存儲(chǔ)方式。⑵ 采用怎樣的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)DS(Data Structure)。⑶ 采用何種方法進(jìn)行信息的查詢和檢索。5. 數(shù)據(jù)處理發(fā)展的三個(gè)階段⑴ 簡(jiǎn)單應(yīng)用階段(1950’s以前)；⑵ 文件系統(tǒng)階段(1950’s后期~1960’s中期)；⑶ 數(shù)據(jù)庫(kù)管理階段(1960’s后期)。二、 數(shù)據(jù)的組織方式 在MIS中，大量的數(shù)據(jù)是以一定的形式存儲(chǔ)在各種介質(zhì)中，這種數(shù)據(jù)的組織方式和數(shù)據(jù)之間的內(nèi)在聯(lián)系的方式，就是數(shù)據(jù)組織方式，它直接決定數(shù)據(jù)處理的效率。1. 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)和邏輯結(jié)構(gòu)。⑴ 物理結(jié)構(gòu)即存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，指數(shù)據(jù)元素在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中的存放方式。如順序存儲(chǔ)、鏈接存儲(chǔ)、索引存儲(chǔ)等。⑵ 數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)指數(shù)據(jù)之間的邏輯關(guān)系。主要有：線性結(jié)構(gòu)，例如線性表、堆棧、隊(duì)列等。非線性結(jié)構(gòu)，例如樹(shù)和圖。其中，線性表和鏈表等也屬于存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。 指針和鏈：在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，表示某一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和連接方式的基本單位稱為結(jié)點(diǎn)(Node)，結(jié)點(diǎn)可以有幾個(gè)域，每個(gè)結(jié)點(diǎn)除了存放本身的信息以外，還存放與其他結(jié)點(diǎn)互相聯(lián)系的信息，其中存放與結(jié)點(diǎn)有關(guān)的其他結(jié)點(diǎn)的地址信息稱為指針。若干指針的集合稱為鏈(Link)。 職工關(guān)系鏈表序號(hào)編號(hào)姓名性別年齡部門鏈11001421002∧31003∧410042在表中，所有記錄組成了兩條鏈：序號(hào)為 1→4→2以及序號(hào)3。其中，序號(hào)為3的記錄單獨(dú)構(gòu)成一條鏈。如果給上述操作賦予實(shí)際意義的話，那么表中第一條鏈可以看成是在職的職工記錄，而第二條鏈可以看成是新職工記錄或離職職工記錄。如果把序號(hào)看成是儲(chǔ)存記錄的物理地址，那么可以看出，記錄的地址是不變的而邏輯關(guān)系或邏輯順序是可以改變的，例如插入一個(gè)記錄，使第一條鏈變成：1→3→4→2，第二條鏈變成了沒(méi)有記錄的空鏈。因此，鏈的操作可以在地址不變的情況下，靈活地改變記錄之間的邏輯順序。2. 數(shù)據(jù)組織及層次結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)通常按四個(gè)層次進(jìn)行組織，分別是數(shù)據(jù)項(xiàng)、記錄、文件和數(shù)據(jù)庫(kù)。⑴ 數(shù)據(jù)項(xiàng)(Data element)：也叫字段(Field)；⑵ 記錄(Record)； ⑶ 文件(File)；⑷ 數(shù)據(jù)庫(kù)(Data Base, DB)。第三節(jié) 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面管理的綜合系統(tǒng)，是比文件系統(tǒng)更高級(jí)的數(shù)據(jù)組織方式，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)組織數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化。一、數(shù)據(jù)庫(kù)定義與特點(diǎn) 定義1：按一定的方式組織起來(lái)的邏輯相關(guān)的文件的集合。定義2：是按一定的組織方式存儲(chǔ)在一起的相關(guān)數(shù)據(jù)的集合。主要特點(diǎn)：1. 數(shù)據(jù)共享。2. 具有最小的數(shù)據(jù)冗余。3. 程序和數(shù)據(jù)之間的獨(dú)立性較高。4. 不僅能描述數(shù)據(jù)本身，還能描述數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。二、數(shù)據(jù)的獨(dú)立性、冗余性和一致性1. 如果應(yīng)用程序依賴于專門為它們?cè)O(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)文件，那么就是程序缺乏數(shù)據(jù)獨(dú)立性。這意味著一旦某個(gè)文件中的記錄被修改，就要修改所有存取這個(gè)文件的程序。2. 考慮與某個(gè)記錄相關(guān)的文件問(wèn)題。在學(xué)校中，學(xué)生文件會(huì)存放在入學(xué)注冊(cè)辦公室、財(cái)務(wù)辦公室、系辦公室、生活辦公室、醫(yī)務(wù)所、圖書館、體育運(yùn)動(dòng)中心、文娛活動(dòng)中心等等。如果每個(gè)辦公室各自都有關(guān)于某個(gè)學(xué)生的記錄，則會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)冗余。3. 考慮某個(gè)學(xué)生調(diào)換了宿舍僅告訴了生活辦公室而沒(méi)有通知系辦公室等等其他部門，那么對(duì)有關(guān)該學(xué)生的住址，各文件中的記錄就會(huì)不一致。這意味著文件缺乏數(shù)據(jù)一致性。三、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)萌芽于20世紀(jì)60年代中期，60年代到70年代初日益成熟，主要事件有：1. 1969年，IBM公司研發(fā)了基于層次結(jié)構(gòu)的商品化數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)IMS(Information Management System)。2. 20世紀(jì)60年代末到70年代初，USA數(shù)據(jù)系統(tǒng)語(yǔ)言協(xié)商會(huì)CODASYL(Conference On Data System Language)數(shù)據(jù)庫(kù)任務(wù)組DBTG(Data Base Task Group)提出DBTG報(bào)告，建立了網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)模型的基礎(chǔ)。3. 1970年，IBM公司的San Jose 實(shí)驗(yàn)室的研究員E. F. Codd發(fā)表了“大型共享數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的關(guān)系模型”的論文，提出關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模型，奠定了關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的理論基礎(chǔ)。目前數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)：1. 20世紀(jì)80年代以來(lái)，關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)逐漸占統(tǒng)治地位。2. 基于微機(jī)平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)越來(lái)越多，性能越來(lái)越高，功能越來(lái)越強(qiáng)。3. 新技術(shù)和新型數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)出現(xiàn)。例如：面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)OODB(ObjectOriented Data Base)、多維數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)(Data Warehouse)。4. 與其它數(shù)據(jù)的綜合集成技術(shù)。例如：公共網(wǎng)關(guān)界面(CGI)、動(dòng)態(tài)服務(wù)器頁(yè)面(ASP)等。四、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的構(gòu)成 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)和有關(guān)人員組成。1. 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，用于數(shù)據(jù)庫(kù)管理的計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫(kù)需要大容量的主存，以存放和運(yùn)行操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(DBMS)和應(yīng)用程序等。輔存方面，則需要大容量的直接存取設(shè)備。此外，系統(tǒng)應(yīng)具有較高的網(wǎng)絡(luò)功能。2. 數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)既有存放實(shí)際數(shù)據(jù)的物理數(shù)據(jù)庫(kù)，也有存放數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)的描述數(shù)據(jù)庫(kù)。3. 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(DBMS)，數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)是一個(gè)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行管理的軟件系統(tǒng)，通常包括數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言、編譯程序、數(shù)據(jù)操縱語(yǔ)言、數(shù)據(jù)管理例行程序。4. 人員，包括:⑴ 數(shù)據(jù)庫(kù)管理員(DBA)：對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行有效的控制，以保證數(shù)據(jù)庫(kù)的完整性、一致性和安全性。具體負(fù)責(zé)建立和維護(hù)模式，提供數(shù)據(jù)的保護(hù)措施和編寫數(shù)據(jù)庫(kù)文件。⑵ 系統(tǒng)程序員(System Programmer):設(shè)計(jì)DBMS的人，要他們關(guān)心硬件特性及存儲(chǔ)設(shè)備的物理細(xì)節(jié)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)組織與存取的各種功能，實(shí)現(xiàn)邏輯結(jié)構(gòu)到物理結(jié)構(gòu)的映射。⑶ 用戶：包括應(yīng)用程序員、專門用戶和參數(shù)用戶。其中，應(yīng)用程序員負(fù)責(zé)編制和維護(hù)應(yīng)用程序。專門用戶指通過(guò)交互方式進(jìn)行信息檢索和補(bǔ)充信息的用戶。參數(shù)用戶指那些與數(shù)據(jù)庫(kù)交互作用是固定的、有規(guī)則的人，如售貨員、訂票員等。五、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容1. 人類認(rèn)識(shí)事物過(guò)程模型 信息是人們對(duì)客觀世界各種客觀事物的反映，而數(shù)據(jù)則是表示信息的一種符號(hào)。從客觀事物到信息，再到數(shù)據(jù)，是人們對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的認(rèn)識(shí)和描述的一個(gè)認(rèn)識(shí)過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中，經(jīng)歷了三個(gè)世界或領(lǐng)域：⑴ 現(xiàn)實(shí)世界(Reality Field)：指人們頭腦之外的客觀世界，它包含客觀事物及其相互聯(lián)系。⑵ 信息世界(Info. Field)：或稱觀念世界，是客觀世界在人們頭腦中的反映，客觀事物在觀念世界中稱為實(shí)體(Entity)。⑶ 數(shù)據(jù)世界(Data Field)：指信息世界中信息的數(shù)據(jù)化。在客觀世界中的事物及其聯(lián)系，在數(shù)據(jù)世界中用數(shù)據(jù)模型描述。2. 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 對(duì)應(yīng)上述原理，數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容、任務(wù)和過(guò)程有：用戶需求分析、概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。⑴ 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)模型，即概念模型。概念模型可用實(shí)體聯(lián)系模型(ER模型)表示，也可以用3NF(3范式)關(guān)系群來(lái)表示。⑵ 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：將概念模型轉(zhuǎn)換成某重?cái)?shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)支持的數(shù)據(jù)模型。⑶ 物理結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)：為數(shù)據(jù)模型在設(shè)備上選定合適的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和存取方法。3. 概念 (信息) 模型的描述方法信息模型最常用表示方法是實(shí)體—聯(lián)系方法，即ER方法(EntityRelation)。，其主要思想是用ER圖來(lái)描述組織的信息模型。⑴ ER模型的基本概念 ER模型是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的一種抽象，他抽取了客觀事物中人們所關(guān)心的信息，而忽略非本質(zhì)的細(xì)節(jié)，并對(duì)這些信息進(jìn)行精確的描述。它與數(shù)據(jù)模型相互獨(dú)立。ER方法的定義和表示見(jiàn)表41。表41 ER方法的有關(guān)概念表序號(hào)概念定義E—R圖素1實(shí)體(entity) 觀念世界中被描述的客觀事物或事物之間的聯(lián)系2屬性(property) 實(shí)體具有的某種特征。實(shí)體分為個(gè)體和總體，總體是個(gè)體組成的集合。3聯(lián)系(relation) 實(shí)體之間或?qū)嶓w內(nèi)部屬性之間的關(guān)系。 A．一對(duì)一，用1：1表示； B．一對(duì)多，用1：N表示； C．多對(duì)多，用M：N表示⑵ ER方法的應(yīng)用① 應(yīng)用ER方法有三個(gè)步驟：需求分析，收集材料。② 抽象：利用分類、聚集、概括等方法定義實(shí)體及其屬性，并命名。③ 用ER圖描述實(shí)體及屬性之間的關(guān)系。六、數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)模型1. 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型是對(duì)客觀事物及其聯(lián)系的數(shù)據(jù)化描述，是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中用于提供信息表示和操作手段的形式結(jié)構(gòu)，是DBMS實(shí)現(xiàn)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。目前，數(shù)據(jù)模型主要有三種：層次模型(Hierarchical model)，網(wǎng)狀模型(Network model)和關(guān)系模型(Relational model)。其中關(guān)系模型是三種數(shù)據(jù)模型中最重要的模型。20世紀(jì)80年代以來(lái)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)商推出的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)幾乎全部是支持關(guān)系模型的，因此本書僅介紹關(guān)系模型。2. 關(guān)系模型 關(guān)系模型是建立在數(shù)學(xué)概念的基礎(chǔ)上，應(yīng)用關(guān)系代數(shù)和關(guān)系演算等數(shù)學(xué)理論處理數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的方法。從用戶的觀點(diǎn)來(lái)看，在關(guān)系模型下，數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)是一張二維表。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。 關(guān)系模型中的主要術(shù)語(yǔ)有：關(guān)系：一個(gè)關(guān)系對(duì)應(yīng)于一張二維表。 元組：表中一行稱為一個(gè)元組。 屬性：表中一列稱為一個(gè)屬性，給每列起一個(gè)名即為屬性名。 主關(guān)鍵字：是表中的某個(gè)屬性組，它的值惟一地標(biāo)識(shí)一個(gè)元組。域：屬性的取值范圍。分量：元組中的一個(gè)屬性值。 關(guān)系模式：對(duì)關(guān)系的描述，用關(guān)系名（屬性1，屬性2，…，屬性n）來(lái)表示。 對(duì)于關(guān)系模型來(lái)說(shuō)，其數(shù)據(jù)模型就是一系列用二維表示的關(guān)系。3. 關(guān)系模型的基本操作 關(guān)系模型有三種基本操作：投影、篩選和連接。4. 關(guān)系規(guī)范化規(guī)范化理論是E. F. Codd在1971年提出，他和后來(lái)的研究者為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)提出了五種規(guī)范化模式(Normal Form)。本課程僅討論前三種范式。⑴ 第一范式(First Normal Form，1NF)，元組中每一分量必須是不可分割的數(shù)據(jù)項(xiàng)，即在同一表中沒(méi)有重復(fù)項(xiàng)存在。 不符合1NF的關(guān)系教師代碼姓 名工 資基本工資附加工資1001黃梯云1002李一軍1003張玉紅 教師代碼姓名基本工資附加工資1001黃梯云1002李一軍1003張玉紅 符合1NF的關(guān)系 第二范式(2NF)，滿足1NF且所有非主屬性都依賴于主關(guān)鍵字。 不符合2NF的教師與研究課題關(guān)系教師代碼姓 名職 稱研究課題號(hào)研究課題名：教師關(guān)系：教師代碼、姓名、職稱；課題關(guān)系：研究課題號(hào)、研究課題名；教師與課題關(guān)系：教師代碼、研究課題號(hào)。存在兩個(gè)主關(guān)鍵字：教師代碼和研究課