第6章 计算机信息系统与数据库,6.1 计算机信息系统 6.2 关系数据库,什么是计算机信息系统 (1),计算机信息系统（Computer_based Information System ，简称信息系统）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。 4个主要技术特点：, 数据量大,一般需存放在外存中, 数据存储持久性, 数据资源使用共享性; 信息服务功能多样性 (管理,检索,分析,决策等).,什么是计算机信息系统 (2),信息系统是一种面广量大的计算机应用系统: 教学管理系统 地理信息系统 信息检索系统 医学信息系统 决策支持系统 民航订票系统 电子政务系统 电子商务系统 .,计算机信息系统的类型 (一),信息系统的结构（计算机软硬件、网络等） （要点）,实现业务功能的 流程、规则、策略和程序.,向用户显示信息处理结果.如：Web浏览器界面.,支持系统运行的硬件, 系统软件和网络.,各类数据信息， 资源管理系统. 主要有数据库管理系统，数据库等.,计算机信息系统的类型（二）,从信息处理的深度来区分信息系统, 基本可分为3大类:(考点),业务处理系统 信息检索系统 信息分析系统,管理业务系统 辅助技术系统 办公信息系统,计算机信息系统 的类型 (3),业务处理系统 管理业务系统 辅助技术系统 办公信息系统,又称OA，以先进设备与相关技术构成服务于办公事务的信息系统，按工作流技术充分利用信息资源，提高协同办公效率和质量,辅助技术人员在特定应用领域（如工程设计、音乐制作、广告设计等）内完成相应的任务. 诸如:.CAD, CAPP,CAM等,计算机信息系统 的类型 (4),业务处理系统 信息检索系统 信息分析系统,一种高层次的信息系统，为管理决策人员掌握部门运行规律和 趋势，制订规划、进行决策的辅助系统。 例如: 决策支持系统（DSS）,专家系统 等,将原始信息进一步处理并存储专门供检索用的DB中。用户检索匹配获得信息. 例如: 中国科技文献库、专利数据库、学位论文数据库，DIALOG、ORBIT以及WE检索系统等.,6.2 关系数据库系统,数据管理的应用需求 数据库系统的组成和特点 关系数据模型(结构.完整性.操作) 关系数据库语言SQL,数据管理的应用需求 (1),一个应用实例 : 高校教学业务管理,学生信息(学号,姓名) 教师信息(工号,姓名) 教材信息(书号,教材名,.) 课程信息(课程号,课程名.) 教室信息(教室号,位置) 选课信息(学生号,课程号) . .,大 量 数 据,数据库(DB),.,各部门共享数据,按一定的结构组织,存储到计算机,数据管理的应用需求 (2),数据库,数据库管理系统,应用程序1,应用程序2,应用程序K,.,.,用户,数据库系统中用户共享数据库资源,数据管理的应用需求 (3),综上: 由于数据量急剧增长，计算机用于管理并实现共享数据的需求越来越迫切。人们逐步发展了以统一管理和共享数据为主要特征的数据库系统（DBS）。 在DBS中，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（DBMS）的软件管理,使得数据能为尽可能多的应用服务。,数据库系统的组成和特点 (4),数据库系统的特点(考点) 数据结构化。 数据可共享 数据独立于程序 统一管理控制数据,DBMS管理控制数据功能: 安全性,完整性.并发控制,恢复.,从全局分析和描述数据，适应多个用户、多种应用共享数据的需求。可减少数据冗佘，节省存储空间，保证数据的一致性.,数据面向全局应用，用数据模型描述数据和数据之间的联系。,逻辑独立性:应用程序与DB的逻辑结构相互独立. 物理独立性:应用程序与DB的存储结构相互独立.（要点）,数据模型,数据模型的基本概念 问题的提起:,DB数据: 应用单位所涉及数据的综合， 反映数据本身的内容， 反映数据之间的联系。,问题: 数据如何在DB中用特定结构表示？ 数据以何种方式进行存储和处理的？,?,数据模型,在常见的数据库系统中，根据实体集之间的不同结构，通常把数据模型分为层次模型、网状模型、关系模型和面向对象模型4种。（其中，前三种为传统模型） 层次模型 网状模型 关系模型 面向对象模型,国内DBS普遍采用关系模型(95%以上),课程介绍关系模型.,关系模型的数据结构,为什么当今大多数DBMS都支持关系数据模型?,当今大多数DBMS都支持关系数据模型,关系数据模型建立在严 格的数学理论基础上: 集合论的“关系概念”,概念清晰，简洁，用统一 的结构表示数据对象和它们 之间的联系.,关系数据模型,关系数据模型描述数据的逻辑结构3要素: 数据结构 (重点介绍) 数据完整性 (参阅教学指导书) 数据的操作 (重点介绍),关系的结构,关系模型的数据结构 (续),关系数据模型的基本结构是关系。 在用户观点下，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）。 例如，例表1.学生登记表（S）:,关系模型的数据结构 (续),例表2 .课程开设表 (C):,关系模型的数据结构 (续),例表3. 学生选课成绩表 (SC):,思考：以上三张表之间是否有联系？,关系数据模型(结构) (续),学生登记表(S),课程开设表(C)与学生选课成绩表之间的联系:,关系数据模型(结构) (续),数据库中数据的逻辑结构（二维表）纵观示意图:,存储模式,DBMS是DBS的核心，负责数据库的建立、使用和维护,关系数据模型(结构) (续),关系数据模式:,数据的关系模型结构就是二维表结构,3张二维表分别是数据对象 “学生(S)”、 “课程开设(C)” 和其联系“学生选课成绩(SC)” 的反映,这种用关系数据模型 对一个具体单位中 客观对象及其联系 的结构描述，称为 关系数据模式 (简称:关系模式),关系数据模型(结构) (续),关系模式的描述形式: （要点） 其中:R为关系模式名，即二维表名。 Ai（1in）是二维表中的列名。,或者: R =（A1,A2,Ai,An）,R（A1,A2,Ai,An）,关系数据模型(结构) (续),.,上述数据对象（S和C）以及数据对象之间的联系（SC） 表示成关系模式分别为：,S （SNO，SNAME，DEPART，SEX，BDATE，HEIGHT） C （CNO，CNAME，LHOUR，SEMESTER） SC（SNO，CNO，GRADE）,关系数据模型(结构) (续),这3个关系模式也可以用汉字定义为:,学生 （学号，姓名，系别，性别，出生日期，身高） 课程 ( 课程号，课程名，学时，开课时间） 选课成绩 （学号，课程号，成绩）,关系数据模型(结构) (续),关系模式(即二维表)主键: （要点） 能够唯一标识二维表中指定元组的属性或者属性组(这组属性的任何真子集无此性质),称为该二维表的候选键. 如果一个关系模式有多个候选键存在,则可从中选一个最常用的作为该关系模式主键,简称主键.,候选键: (学号) (姓名,出生年月) 主键: (学号),关系数据模型(结构) (续),例如: 学生登记表中的学生有下列属性(列)：学号，姓名，系别，出生年月等，则学号可作为候选键，用它来标识一个学生。因学生可能有重名，因而姓名不能作为候选键；但若学生的出生年月不同，则也可用属性组（姓名，出生年月）作为候选键，必须再从这两个候选键中选其一（如学号）作为学生登记表的主键。,关系模型的存储结构 在关系数据模型中，数据对象和数据对象之间的联系都用二维表来表示。在支持关系模型的数据库物理组织(即存储结构)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。,关系数据模型(结构) (续),DB,文件,文件,文件,关系数据模型(结构) (续),特别提示: 严格地说明,关系是一种规范化二维表中行的集合。在关系数据模型中，对每个关系还作了如下限制： 每一个列对应一个域，列名不能相同.。 关系中所有的列是原子数据 (原子数据是不可再分的) 关系中不允许出现相同的行 (即不能出现重复的行) 关系是行的集合，行的次序可以交换。 (按集合的性质) 行中列的顺序可以任意交换。(按集合的性质,但使用按定义顺序),关系的完整性,关系数据模型(完整性),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行(元组)都能成为二维表R中的元组，它还要受到语义的限制。 数据的语义不但会限制属性的值，例如：小学、中学和大学都有规定的最低入学年龄的限制；一个企业仓库管理中的库存量不能为负值等。 数据的语义还会制约属性间的关系，如：学生选课成绩表SC中的学生必须是学生登记表S中已注册的学生等。 以上所述的约束可以用来保证数据库中数据的正确性，称其为关系模型的完整性约束。,关系数据模型(完整性) (续),考点 实体完整性约束 关系模型的完整性约束 引用完整性约束 用户定义完整性约束,关系模型的操作,关系数据模型(操作),在关系数据库中，通常可以定义一些操作来通过已知的关系(二维表)创建新的关系(二维表)。最常用的关系操作有：（要点） 并 插入 交 更新 差 删除 笛卡尔积 选择 除 连接 投影,专门的关系操作,传统集合的关系操作,关系数据模型 (传统集合的关系操作),并 并操作是一个二元操作。它要求参与操作的两个关系有相同的关系模式。其作用是将两个关系组合成一个新的关系。根据集合论的定义，并操作创建的新关系中的每一个元组或者属于第一个关系、或者属于第二个关系，或者在两个关系中皆有。,结果关系表示选课程学生的“60100分成绩表”,关系数据模型 (传统集合的关系操作),交 交操作也是一个二元操作。它对两个具有相同关系模 式的关系进行操作，创建一个新关系。根据集合论的定义， 交操作所创建新关系中的每一个元组必须是两个原关系中 共有的成员。,结果表示选课学生“70分80分成绩表”。,关系数据模型 (传统集合的关系操作),.,差 差操作也是一个二元操作。它应用于具有相同关系模式的两 个关系。生成新关系中的元组是存在于第一个关系而不存在于 第二个关系中的元组。 例如，关系SC1与关系SC2进行差操作:,结果关系包括那些在SC1表中而不在SC2表中的成绩信息，即“60 69分成绩表”,关系数据模型 (传统集合的关系操作),差 (续) 在集合操作中,“并”和“交”具有交换律的性质,而“差”操作没有 交换律的性质. 例如，关系SC2与关系SC1进行差操作:,结果关系包括那些在SC2表中而不在SC1表中的成绩信息，即“81 100分成绩表”,SC2,SC1,差,SC1SC2=SC2SC1 SC1SC2=SC2SC1 SC1SC2SC2SC1,关系数据模型 (专门的关系操作),插入 插入操作是一种一元操作。它应用于一个关系，其操作是在关系中插入新的元组（或另一个具有相同模式的关系）. 例如:在课程开设表（C）中插入一个新的课程信息 （CW101，论文写作，30，春）。,关系数据模型 (专门的关系操作),