第三章 管理信息系统技术基础

1NF转化为2NF 上表中关系满足1NF，但不满足2NF。 这种关系会引发下列问题：
数据冗余、插入异常、删除异常。
解决的方法是将一个非2NF的关系模式分解为多个2NF 的关系模式。
在本例中，可将关系分解为如下三个关系：
▪ 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、开题时
在讲授联系中应能反映出教师的授课质量。
教师号 课程号
教师名
教师 m
讲授 n
课程
课程名
职称
质量
班级
教师和课程间的E-R图
E—R图的设计方法
• E-R图通常都应经过以下两个阶段：
（1）针对每一用户画出该用户信息的局部E—R图，确 定该用户视图的实体、属性和联系。需注意的是：能作 为属性的就不要作为实体，这有利于E—R图的简化。 （2）综合局部E—R图，生成总体E—R图。在综合过程 中，同名实体只能出现一次，还要去掉不必要的联系， 以便消除冗余。一般来说，从总体E—R图必须能导出原 来的所有局部视图，包括实体、属性和联系。
教师号 姓名 性别 职称 专业
教师 课程
课程号
课程名
学时数
专业
成绩
质量
学生
m
n
选
修
教师
m
讲授
n
课程
教务处的局部E-R图
财务处涉及到的实体及实体之间的联系如下：
教师：属性有教师号、姓名、性别、职称、专业 工资：属性有基本工资、加班工资、扣税、工资编号 教师和工资的联系是：一个教师只能领一份工资，一份工资只能 由一个教师领，领工资时应注明是某月工资。
m
n
课程
选修
学生
学生{学号，姓名，性别，年龄，入学时间 } 课程{课程号，课程名，学分} 选修{学号，课程号，成绩}
作业： 设计学生管理系统。包括学生的学籍管理子系பைடு நூலகம்和课
程管理子系统两个系统。
(1)学籍管理子系统包括学生、宿舍、班级、教室、辅导
员。这些实体之间的联系有： ①一个宿舍可以住多个学生，一个学生只能住在一个
仓库号
地点
面积
仓库
1
存放 n
商品
数量
商品号
商品名
价格
仓库和商品间的E-R图
例3 两个实体间的多对多关系
假设在某教务管理系统中，一个教师可以上多门课， 一门课也可以由多个老师去上。教师和课程之间是多对多 的联系。
教师和课程可用以下属性来描述： 教师——教师号，教师名，职称 课程——课程号，课程名，班级
（2）对于E—R图中的联系，情况比较复杂，要根据 实体联系方式的不同，采取不同的手段加以实现。
E—R图中联系的转换
对于两实体集间m:n联系，必须对“联系”单独建立一 个关系，用来联系双方实体集。该关系的属性中至少 要包括被它所联系的双方实体集的“主关键字”，并 且如果联系有属性，也要归入这个关系中。
则属性A不能取空值。 ▪参照完整性：
具有一对多联系的两个表之间，子表中与主表的主关键 字相关联的那个属性（外部码）的值要么为空，要么等于 主表中主关键字的某个值。
▪用户定义的完整性： 用户自己对数据完整性的要求，即针对某一数据库的
约束条件。
三、规范化设计理论
E.F.Codd 于1971年提出规范化理论。他定义了五种规范化模式 （Normal From,简称范式）。 范式表示的是关系模式的规范化程度，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。 在五种范式中，通常只用到前三种：
基本 工资
加班 扣税 工资
工资
编号
工资
月份
教师
1
1
领 用
工资
财务处的局部E-R图
m
n
n
课程
选修
学生
m
讲授
n 1
教师
1
领用
工资
1 住宿
宿舍
某学校管理系统的全局E-R图
（三）数据模型
数据模型是从计算机系统的观点对数据建模，主要用于数据库管
理系统的实现。包括层次模型、网状模型、关系模型。
在关系模型下,数据的逻辑结构是一张二维表. 属性(域)
年 学号 姓名 龄 性别
专业 入学时间
学生
学生
宿舍
n
租金
楼号
房间 号
档次
住宿 1
宿舍 后勤处的局部E-R图
教务处涉及到的实体及实体之间的联系如下：
学生：属性有学号、姓名、性别、年龄、专业和入学时间 教师：属性有教师号、姓名、性别、职称、专业 课程：属性有课程号、课程名、学时数、专业 各实体关系描述如下：一个学生可以选多门课，一门课可以由 多个学生选修；一个教师可以教多门课，一门课也可以由多个 老师教；学生选修某门课有一个成绩；教师教某门课有一个质 量评价。
二、数据模型
事物类 事物 性质
实体集 实体 属性
文件 记录 数据项
现实世界
信息世界
数据世界
概念模型:把现实世界转换为信息世界的模型,E-R模型 数据模型:把信息世界转化为数据世界使用的模型,关系模型
（一）概念模型
概念模型是从用户的观点对数据建模。涉及的概念主要有：
实体(entity): 是指明客观存在并相互区别的事物。实体可以是具体对象，
3）用菱形表示实体间的联系。菱形框内写上联系名，用 无向边将菱形和有关实连接起来，在边上注明联系的类型。
例1 两个实体间的一对一关系
假设某学院有若干个系，每个系只有一个主任。则主 任和系之间是一对一的关系。 主任和系的属性分别如下：
主任——编号，姓名，年龄，学历; 系——系编号，系名 主任和系之间是一个管理关系
访问数据库的方法，包括数据库的建立、查询、更新及各种数据控制。
（五）数据库系统（DBS） 引进数据库技术后的整个计算机系统 数据库系统构成： 硬件 软件（主要包括：操作系统、数据库、数据库 管理系统（DBMS）、应用软件包和应用程序 ） 人员（主要包括：系统分析员、系统程序员、 应用程序员、数据库管理员（DBA）等 ）
编制的程序以及文档、说明的总称。
计算机软件
系统软件
应用软件
操作系统 语言编译与解释系统 数据库管理软件 程序设计语言
三 、软件与硬件的关系
计算机系统是由硬件系统和软件系统两部分构 成。硬件是基础，软件是灵魂。
应用软件 语言翻译程序
操作系统
硬件
软件
DBMS 应用软件包
第二节 数据库技术
一、数据库概述 （一）数据处理的概念
范式
条件
第一范式（1NF）元组中每一个分量都必须是不可分割的数据项
第二范式（2NF）不 于仅 其满 主足 码第一范式，而且所有非主属性完全依赖 第三范式（3NF）不 都不仅传满足递第依赖二于范任式何，而主且关键它字的任可一个非主属性
1NF 下表不符合第一范式的关系
教师代码*
姓名
1101 1102 1254
编号
姓名
年龄
学历
主任
1
管理
1
系
任职时间
系编号
系名
系和主任间的E-R图
例2 两个实体间的一对多关系
假设在某仓库管理系统中，有两个实体集：仓库和 商品。仓库用来存放商品，且规定一类商品只能存放在 一个仓库中，一个仓库可以存放多件商品。仓库和商品 之间是一对多的联系。 仓库和商品的属性分别如下：
仓库——仓库号，地点，面积联单 商品——商品号，商品名，价格 在存放联系中要反映出存放商品的数量。
应用背景： 硬件：无外存或只有磁带外存，输入输出设备简单。 软件：无操作系统，无文件管理系统，无管理数据的软件。
文件系统阶段(50年代后期-----60年代中期)
主要特点: 数据管理方面，实现了数据对程序的一定的独立性，数据不再是程
序的组成部分，修改数据不必修改程序，数据有结构，被组织到文件 内，存储在磁带、磁盘上，可以反复使用和保存。文件逻辑结构向存 储结构的转换由软件系统自动完成，系统开发和维护工作得到减轻。
数据,以便人们能方便而充分地利用这些宝贵的信息资源。
3、内容
数据收集 数据转换 数据的筛选、分组和排序 数据的组织 数据的运算 数据存储 数据检索 数据输出
（二)数据处理的发展
• 人工管理阶段(1946年---20世纪50年代中期)
主要特点： 数据是程序的组成部分，数据不独立，修改数据必须修改程 序。程序执行时，数据随程序一道送入内存，用完后全部撤 出计算机，不能保留。数据大量重复，不能共享。
间、完成时间。
由2NF规范化为3NF:
产品代码 产品名 生产厂名 生产厂址
上表符合第二范式，但是不符合第三范式 这样的关系同样存在着高度冗余和更新异常问题。消除传递 依赖关系的办法是将关系分解为如下几个3NF关系：
▪ 产品关系：产品代码、产品名、生产厂名； ▪ 生产厂关系：生产厂代码、生产厂名、生产厂地址；
例如一本书、一个工厂、一种材料等。也可以是抽象的概念和联 系，例如学生的一次选课、一次借书等。 属性(attribute)：
实体具有许多特性，每一个特性称为属性。每个属性有一个 取值范围，即值域。例如学生实体可由学号、姓名、性别、年龄、 系别等属性组成。性别的取值范围是“男”或“女”。
实体间的联系： 现实世界中，事物是相互联系的。这种联系必然在信息世界
1、概念 数据处理是把来自科学研究、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 一种形式的数据的过程。
2、目的 把数据转换成便于观察分析、传送或进一步处理的形式。 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