第二章 信息系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)

第二章:數(shù)據(jù)存儲與分析技術(shù)本章主要內(nèi)容引言數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展數(shù)據(jù)庫環(huán)境下的數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)庫設(shè)計數(shù)據(jù)庫設(shè)計的步驟實體聯(lián)系模型（E－R模型）數(shù)據(jù)模型關(guān)系數(shù)據(jù)庫的規(guī)范化數(shù)據(jù)庫操作常見關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)介紹數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展數(shù)據(jù)倉庫數(shù)據(jù)集市數(shù)據(jù)挖掘了解傳統(tǒng)的文件組織和管理技術(shù)了解傳統(tǒng)文件管理環(huán)境下存在的問題了解數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的組織方法理解三種不同的數(shù)據(jù)庫組織模型掌握E-R模型和E-R圖的畫法掌握三范式理論掌握基本的數(shù)據(jù)庫操作方法了解數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展

本章學(xué)習(xí)目的國際著名調(diào)查機構(gòu)GartnerGroup在高級技術(shù)調(diào)查報告中，將數(shù)據(jù)分析和人工智能列為“未來三到五年內(nèi)將對工業(yè)產(chǎn)生深遠影響的五大關(guān)鍵技術(shù)”之首，還將并行處理體系和數(shù)據(jù)分析列為未來五年內(nèi)投資焦點的十大新興技術(shù)前兩位。Gartner的調(diào)查報告預(yù)計：到2010年，數(shù)據(jù)分析在相關(guān)市場的應(yīng)用將從目前少于5%增加到超過80%。在國外，數(shù)據(jù)分析已在金融、證券、電信、制造、統(tǒng)計、零售業(yè)等數(shù)據(jù)密集型行業(yè)實施，并取得巨大的效益。引言數(shù)據(jù)管理技術(shù)數(shù)據(jù)分析技術(shù)數(shù)據(jù)加密技術(shù)數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)一、數(shù)據(jù)處理技術(shù)引言數(shù)據(jù)存儲技術(shù)數(shù)據(jù)檢索技術(shù)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)二、數(shù)據(jù)管理技術(shù)數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)引言內(nèi)容管理產(chǎn)生于20世紀80年代中后期，其需求主要來自于非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)管理的需要。目前，在大多數(shù)情況下，內(nèi)容管理特指用于非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)管理的技術(shù)。內(nèi)容管理是借助信息技術(shù)，通過收集、創(chuàng)建、管理和發(fā)布內(nèi)容，實現(xiàn)內(nèi)容在企業(yè)內(nèi)部以及企業(yè)之間的傳播和共享的過程。數(shù)據(jù)管理技術(shù)的重要方向－內(nèi)容管理引言數(shù)據(jù)組織層次描述字段：屬性的特定值。記錄：記錄由字段組成，其中字段代表了實體對象的各種屬性。一條記錄由一個或者多個字段組成。文件：多個相關(guān)記錄的集合形成數(shù)據(jù)庫：由多個在系統(tǒng)執(zhí)行過程中相互關(guān)聯(lián)的文件組成。位字符數(shù)據(jù)元（字段）記錄文件數(shù)據(jù)庫引言三、數(shù)據(jù)的組織層次數(shù)據(jù)庫文件記錄文件1文件2文件3文件3文件n記錄n記錄1記錄n記錄1記錄n記錄1字段n字段1字段n字段1字段n字段1字段字符n字符1字符n字符1字符引言計算機系統(tǒng)是按層次組織數(shù)據(jù)的，首先由位組成字節(jié)，字節(jié)組成字段（數(shù)據(jù)元），向上依次組成記錄、文件和數(shù)據(jù)庫。位（Bit)是計算機中最小的數(shù)據(jù)單位，其值為0或1。計算機只能檢測到電脈沖信號的有無。電脈沖信號出現(xiàn)高電平表示‘1’，電脈沖信號為低電平表示‘0’。一個位表示二進制數(shù)據(jù)‘0’或‘1’，多個位組成字節(jié)（Byte）,一個字節(jié)代表一個字符，字符可以是字母、數(shù)字或其他符號；多個字符組成一個詞或一個完整的數(shù)字，稱為字段、數(shù)據(jù)項或域（Field）;若干個相關(guān)的字段組成一個記錄（Record）；若干同類型的記錄組成一個文件(File);若干相關(guān)文件的集合組成一個數(shù)據(jù)庫（Database）。如下圖所示，比特、字符、字段、記錄、文件和數(shù)據(jù)庫構(gòu)成了數(shù)據(jù)層次，數(shù)據(jù)庫中不僅包括了所有這些數(shù)據(jù)層次，還包括了它們之間的關(guān)系。引言數(shù)據(jù)實體、屬性和鍵實體：指必須保存信息的人、地點、事物或事件，如員工、客戶、訂單等。實體是個體的集合，實體中的個體稱為實例。屬性：指對特定實體特征或性質(zhì)的描述，如訂單的訂單號、日期、數(shù)量，員工的姓名、年齡、性別等。鍵(Key)：記錄中用于標識該記錄的一個或多個字段。主鍵是唯一標識該記錄的一個或多個字段。不能唯一標識記錄的字段叫次鍵。

數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展經(jīng)過了三個階段：人工管理：50年代中期以前文件管理：50年代后期到60年代中期數(shù)據(jù)庫管理：60年代后期開始、DBMS廣泛應(yīng)用數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展數(shù)據(jù)訪問應(yīng)用模型數(shù)據(jù)訪問的發(fā)展史一層(單機)客戶端邏輯業(yè)務(wù)邏輯數(shù)據(jù)存儲三層“瘦客戶端”n層兩層“胖客戶端”InternetXMLWebService發(fā)展階段描述人工管理數(shù)據(jù)和程序相互依賴：數(shù)據(jù)保存在處理程序中或隨程序進行人機交互地輸入，數(shù)據(jù)處理后將結(jié)果輸出。文件管理數(shù)據(jù)存放在永久性的系統(tǒng)文件中，供與之相對應(yīng)的應(yīng)用程序調(diào)用，應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)文件相互獨立，數(shù)據(jù)文件可以長期保存。數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展...

獎金文件

工資文件

...

產(chǎn)品文件

銷售文件

...

物料文件

計劃文件

數(shù)據(jù)文件工資程序銷售程序計劃程序應(yīng)用程序財務(wù)部門銷售部門計劃部門用戶數(shù)據(jù)報表發(fā)展階段缺點人工管理程序不具有獨立性，靈活性差。應(yīng)用程序之間無法共享數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)不能永久保存文件管理數(shù)據(jù)冗余和不一致并發(fā)訪問異常缺乏靈活性安全性差數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)庫(DB--Database)是以一定的組織方式存儲在一起的互相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)的集合（邏輯相關(guān)的記錄和文件的集合）。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS--DatabaseManagementSystem)是對數(shù)據(jù)庫進行管理的特定軟件。通常所說的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是指DBMS，而不是指具體的數(shù)據(jù)庫Database。一、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫環(huán)境下的數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

口語中常說的“數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)”在大多數(shù)時候都是指DBMS。但是嚴格來說，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(DBS--DatabaseSystem是指在計算機系統(tǒng)中引入數(shù)據(jù)庫之后的系統(tǒng)，一般由數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（及其開發(fā)工具）、應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理員（DBA--DatabaseAdministrator）和用戶構(gòu)成。即：DBS=DB+DBMS+APPLICATION+DBA+USER數(shù)據(jù)庫環(huán)境下的數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的目的:就是為了解決前面提到的在文件處理系統(tǒng)中存在的一些問題：數(shù)據(jù)冗余和不一致數(shù)據(jù)訪問困難數(shù)據(jù)孤立靈活性差并發(fā)訪問異常安全性問題由于這些問題，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提出了很多新的概念和算法，加速了DBMS的發(fā)展。二、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)數(shù)據(jù)庫環(huán)境下的數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的功能就是:數(shù)據(jù)庫環(huán)境下的數(shù)據(jù)管理創(chuàng)建和修改數(shù)據(jù)庫。存儲和檢索數(shù)據(jù)。操縱數(shù)據(jù)和生成報表。保證所存儲數(shù)據(jù)的安全性。數(shù)據(jù)被多用戶共享時，要避免可能產(chǎn)生的異常結(jié)果(并發(fā)控制)。Windows2000／UnixDBMS(Oraccle／DB2／SQLServer／Sybase)財務(wù)管理程序Windows2000／Unix銷售部財務(wù)部計劃部計劃數(shù)據(jù)工資數(shù)據(jù)銷售數(shù)據(jù)銷售管理程序計劃管理程序數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫管理環(huán)境數(shù)據(jù)共享減少數(shù)據(jù)冗余提高了數(shù)據(jù)的一致性數(shù)據(jù)與應(yīng)用程序之間的獨立性提高了數(shù)據(jù)的安全性三、數(shù)據(jù)庫管理的優(yōu)點數(shù)據(jù)庫環(huán)境下的數(shù)據(jù)管理

數(shù)據(jù)庫設(shè)計是建立數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)的技術(shù)，是信息系統(tǒng)開發(fā)和建設(shè)中的核心技術(shù)。具體說，數(shù)據(jù)庫設(shè)計是指對于一個給定的應(yīng)用環(huán)境，構(gòu)造最優(yōu)的數(shù)據(jù)庫模式，建立數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)，使之能夠有效地存儲數(shù)據(jù)，滿足各種用戶的應(yīng)用需求（信息要求和處理要求）。數(shù)據(jù)庫合理的結(jié)構(gòu)和組織是信息系統(tǒng)分析、設(shè)計時需要考慮的一個重要方面。數(shù)據(jù)庫設(shè)計一、什么是數(shù)據(jù)庫設(shè)計數(shù)據(jù)庫設(shè)計轉(zhuǎn)換12信息世界(觀念世界)概念模型3數(shù)據(jù)世界(機器世界)數(shù)據(jù)模型字段記錄文件實體集實體屬性現(xiàn)實世界事物類事物性質(zhì)認識抽象二、人們對客觀事物的認識和描述過程現(xiàn)實世界的自行車數(shù)據(jù)庫設(shè)計觀念世界的自行車信息模型（概念模型）數(shù)據(jù)庫設(shè)計數(shù)據(jù)世界的自行車中國鐵路網(wǎng)絡(luò)圖信息模型（概念模型）數(shù)據(jù)庫設(shè)計階段描述需求分析分析用戶的需求：數(shù)據(jù)、功能和性能概念結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)用戶需求設(shè)計概念數(shù)據(jù)模型,主要使用E-R模型，畫E-R圖邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計將概念模型轉(zhuǎn)換成DBMS支持的數(shù)據(jù)模型,主要是將E-R模型轉(zhuǎn)換成關(guān)系模型數(shù)據(jù)庫物理結(jié)構(gòu)設(shè)計選擇合適的存儲結(jié)構(gòu)和存取路徑數(shù)據(jù)庫的實施包括編程、測試和試運行數(shù)據(jù)庫運行與維護系統(tǒng)運行與數(shù)據(jù)庫的日常維護按規(guī)范的設(shè)計方法，一個完整的數(shù)據(jù)庫設(shè)計一般分為以下六個階段：數(shù)據(jù)庫設(shè)計三、數(shù)據(jù)庫設(shè)計的步驟需求收集和分析設(shè)計概念結(jié)構(gòu)設(shè)計邏輯結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型優(yōu)化設(shè)計物理結(jié)構(gòu)評價設(shè)計，性能預(yù)測物理實現(xiàn)試驗性運行使用、維護數(shù)據(jù)庫四、數(shù)據(jù)庫設(shè)計的流程數(shù)據(jù)庫設(shè)計需求信息收集初步調(diào)查詳細調(diào)查（目的、內(nèi)容、方法）需求信息的分析整理業(yè)務(wù)流程數(shù)據(jù)流程、數(shù)據(jù)字典

1.需求分析數(shù)據(jù)庫設(shè)計五、數(shù)據(jù)庫設(shè)計各階段的任務(wù)：需求分析目標

是把現(xiàn)實世界中的客觀對象抽象為某種信息結(jié)構(gòu)，設(shè)計出反映某個組織部門信息需求的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概念模式，它獨立于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)、獨立于數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）、獨立于計算機系統(tǒng)。設(shè)計方法

是在需求分析的基礎(chǔ)上，用概念數(shù)據(jù)模型（例如E-R模型）表示數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)之間的相互聯(lián)系，設(shè)計出反映用戶信息需求和處理需求的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概念模式。

2.概念結(jié)構(gòu)設(shè)計數(shù)據(jù)庫設(shè)計五、數(shù)據(jù)庫設(shè)計各階段的任務(wù)：概念結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）實體聯(lián)系模型（E-R模型：Entity－Relationship）E-R模型是這樣認識現(xiàn)實世界的：現(xiàn)實世界是由一組稱作實體的基本對象以及這些對象間的聯(lián)系構(gòu)成的。實體（Entity）：“實體”是觀念世界中描述客觀事物的概念。實體可以是人，也可以是物或事件；可以指事物本身，也可指事物之間的聯(lián)系，例如一個人、一件物品、一個部門、一個銀行帳戶等都是一個實體。實體可以通過屬性集合來描述。屬性：“屬性”是指實體具有的某種特性。如人有身高、體重、年齡、性別等屬性。聯(lián)系：“聯(lián)系”是事物間的相互關(guān)聯(lián)。在信息世界中，事物之間的聯(lián)系可分為兩類：一是實體內(nèi)部的聯(lián)系，一是實體之間的聯(lián)系.數(shù)據(jù)庫設(shè)計（2）實體之間的聯(lián)系一對一聯(lián)系（1:1）對于實體集A中的每一實體，實體集B中至多有一個實體與之聯(lián)系。反之亦然。一對多聯(lián)系（1:N）對于實體集A中的每一實體，實體集B中有N個實體與之聯(lián)系。反之，對于實體集B中每一實體，實體集A中至多只有一個實體與之聯(lián)系。

多對多聯(lián)系（M:N）對于實體集A中的每一實體，實體集B中有N個實體與之聯(lián)系，對于實體集B中每一個實體，實體集A中有M個實體與之聯(lián)系。數(shù)據(jù)庫設(shè)計(3)實體－聯(lián)系方法(Entity－RelationApproach)概念模型最常用的表示方法是實體－聯(lián)系方法(Entity－RelationApproach，簡稱E－R方法)。E－R方法通過E－R圖來描述某一組織的信息模型。E-R圖由以下元素構(gòu)成：矩形：代表實體集（具有相同屬性或特征的實體集合）；

橢圓：代表實體屬性；菱形：代表實體間的聯(lián)系集（同一類型的所有聯(lián)系的集合）；線段：將屬性與實體集相連或?qū)嶓w集與聯(lián)系集相連。數(shù)據(jù)庫設(shè)計E-R圖示例客戶帳戶存款/取款身份證號客戶名客戶街道客戶城市帳戶號余額電話數(shù)據(jù)庫設(shè)計聯(lián)系名聯(lián)系名聯(lián)系名實體A實體B實體A實體B實體A實體B11m1nn（4）實體之間聯(lián)系類型的E-R表示數(shù)據(jù)庫設(shè)計管理廠長工廠11數(shù)據(jù)庫設(shè)計存放倉庫商品1n數(shù)據(jù)庫設(shè)計

如對于學(xué)生、課程和教師這三個實體，若規(guī)定每個學(xué)生可以選擇多門課程，每門課程可以被多個學(xué)生選修，每門課程惟一對應(yīng)一個任課教師，一個教師可以講授多門課程。則學(xué)生、課程和教師這三個實體之間的E-R圖可表示為：學(xué)生教師課程學(xué)習(xí)講授學(xué)號成績課程號教材教師號mnp1（5）三個或更多實體相互聯(lián)系的情況數(shù)據(jù)庫設(shè)計（6）設(shè)計E-R圖的過程E-R圖設(shè)計過程實際是對數(shù)據(jù)進行歸納、分析、抽象的過程，首先把企業(yè)的有關(guān)數(shù)據(jù)綜合組織,然后根據(jù)不同用戶對數(shù)據(jù)的使用需求進行分組，再從局部入手，建立局部E-R模型，再綜合成總體E-R模型。確定實體集確定聯(lián)系和聯(lián)系類型（1：1或1：n）設(shè)計局部及整體的E-R圖確定屬性將E-R圖優(yōu)化數(shù)據(jù)庫設(shè)計數(shù)據(jù)庫設(shè)計在數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，就可以著手設(shè)計概念結(jié)構(gòu)。設(shè)計初步E-R圖的步驟①先設(shè)計局部E-R圖，也稱用戶視圖②綜合各局部E-R圖，形成總的E-R圖，即用戶視圖的集成。也稱基本E-R圖(全局E-R圖)

在設(shè)計初步E-R圖時，要盡量能充分地把組織中各部門對信息的要求集中起來，而不需要考慮數(shù)據(jù)的冗余問題。局部概念模型設(shè)計是從用戶的觀點出發(fā)，設(shè)計符合用戶需求的概念結(jié)構(gòu)。局部概念模型設(shè)計的就是組織、分類收集到的數(shù)據(jù)項，確定哪些數(shù)據(jù)項作為實體，哪些數(shù)據(jù)項作為屬性，哪些數(shù)據(jù)項是同一實體的屬性等。確定實體與屬性的原則：

能作為屬性的盡量作為屬性而不要劃為實體；作為屬性的數(shù)據(jù)項不能再用其他屬性加以描述，也不能與其他實體或?qū)傩园l(fā)生聯(lián)系。①設(shè)計局部E-R圖數(shù)據(jù)庫設(shè)計倉庫存放物資1n物資a.倉庫作為屬性b.倉庫作為實體數(shù)據(jù)庫設(shè)計學(xué)生選課課程學(xué)生選課課程出生日期學(xué)號姓名性別系別出生日期何時入學(xué)獎學(xué)金成績課程號選/必教師課程名學(xué)分學(xué)號姓名性別系別入學(xué)時間碩/博成績課程號學(xué)分教師課程名學(xué)位課教務(wù)處學(xué)生管理的E-R模型圖研究生院學(xué)生管理的局部E-R模型圖數(shù)據(jù)庫設(shè)計②設(shè)計全局E-R圖

局部E-R圖的設(shè)計從局部的需求出發(fā)，比一開始就設(shè)計全局E-R圖要簡單得多、單純得多。有了各個局部E-R圖，就可通過局部E-R圖的集成設(shè)計全局E-R圖。在進行局部E-R圖集成時，需按照下面三個步驟來進行:

確認局部E-R模型圖中的對應(yīng)關(guān)系和沖突

對應(yīng)關(guān)系是指局部E-R圖中語義都相同的概念，也就是它們的共同部分；沖突指相互之間有矛盾的概念。常見的沖突有下列4種：數(shù)據(jù)庫設(shè)計

命名沖突

命名沖突有同名異義和同義異名兩種。例如，在例1給出的圖中，“學(xué)生”和“課程”這兩個實體集在教務(wù)處的局部E-R圖和研究生院的局部E-R圖中含義是不同的：在教務(wù)處的局部E-R圖中學(xué)生是指大學(xué)生、大學(xué)生的課程，在研究生院的局部E-R圖中是指研究生和研究生課程，這屬于同名異義；在教務(wù)處的局部E-R圖中學(xué)生實體集有“何時入學(xué)”這一個屬性，在研究生院的局部E-R圖中有“入學(xué)日期”這一屬性，兩者是同義異名。

數(shù)據(jù)庫設(shè)計概念沖突

同一個概念在一個局部E-R圖中可能作為實體集，在另一局部E-R圖中可能作為屬性或聯(lián)系。例如，在上面給出的圖中，如果用戶要求，選課也可以作為實體集，而不作為聯(lián)系。域沖突

相同的屬性在不同的局部E-R圖中有不同的域，例如，學(xué)號在一個局部E-R圖中可能當作字符串，在另一個局部E-R圖中可能當作整數(shù)。相同的屬性采用不同的度量單位，稱為域沖突。數(shù)據(jù)庫設(shè)計約束沖突

不同局部E-R圖可能有不同的約束；例如，對于“選課”這個聯(lián)系，大學(xué)生和研究生對選課的最少門數(shù)和最多門數(shù)的限定可能不一樣。

數(shù)據(jù)庫設(shè)計對局部E-R圖進行某些修改，解決部門沖突

解決部門的沖突是對各個部門中存在的命名沖突、概念沖突、域沖突、約束沖突按照統(tǒng)一的規(guī)范定義。如在例1的圖中，“入學(xué)日期”和“何時人學(xué)”兩個屬性名可以統(tǒng)一成“入學(xué)日期”，學(xué)號統(tǒng)一用字符串表示，學(xué)生分為大學(xué)生和研究生兩類，課程也分為本科生課程和研究生課程兩類等。合并局部E-R圖，形成全局模式

數(shù)據(jù)庫設(shè)計學(xué)生選課課程學(xué)號姓名性別系別出生日期入學(xué)時間學(xué)生類別成績課程號學(xué)分教師課程名課程類別數(shù)據(jù)庫設(shè)計產(chǎn)品零件組成產(chǎn)品號產(chǎn)品名性能參數(shù)零件數(shù)零件號材料名耗用量產(chǎn)品使用材料存放倉庫產(chǎn)品號產(chǎn)品名價格用量材料號材料名價格存放量倉庫名倉庫號地點技術(shù)部門E-R圖供應(yīng)部門E-R圖數(shù)據(jù)庫設(shè)計消耗產(chǎn)品零件材料倉庫消耗產(chǎn)品號產(chǎn)品名性能參數(shù)零件號材料名價格耗用量2存放量材料號材料名價格倉庫號倉庫名地點耗用量1數(shù)量合并后的E-R模型圖存放組成數(shù)據(jù)庫設(shè)計綜合后的E-R模型圖組成消耗產(chǎn)品零件材料倉庫產(chǎn)品號產(chǎn)品名性能參數(shù)零件數(shù)零件號材料名價格耗用量2存放量材料號材料名價格倉庫號倉庫名地點存量數(shù)據(jù)庫設(shè)計1n1n1nn11n1n1n1nn1n1物料需求計劃報價采購訂單供應(yīng)商請購單采購訂單明細物料代碼檢驗單入庫單供應(yīng)商評估表收貨單生成送貨合并參照2入庫參照1收貨檢驗評估組成采購系統(tǒng)E-R圖數(shù)據(jù)庫設(shè)計設(shè)計某工廠物資管理的概念模型（畫出E-R圖）。

物資管理涉及的實體有：倉庫（倉庫號，倉庫面積，倉庫地點）

材料（材料編號，名稱，規(guī)格，單價）

供應(yīng)商（供應(yīng)商編號，聯(lián)系人，地址，電話，帳號）

采購員（編號，姓名，電話,郵箱）

實體間的聯(lián)系：

·一個倉庫可以存放多種材料，一種材料可以存放在多個倉庫中。

·一種材料只能一個采購員采購，一個采購員可以采購多種材料。

·一個供應(yīng)商只能供應(yīng)一種材料，一種材料可由多個供應(yīng)商供應(yīng)。作業(yè)題

實體及其屬性圖倉庫面積地點倉庫號采購員電話姓名郵箱編號供應(yīng)商地址聯(lián)系人電話號供應(yīng)商號帳號材料規(guī)格名稱單價材料編號供應(yīng)商材料采購員供應(yīng)供應(yīng)量采購量采購11nm存放倉庫pm實體聯(lián)系圖(1)數(shù)據(jù)模型

數(shù)據(jù)模型是描述計算機世界中數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)之間的關(guān)系及存儲、處理特征的模型，它依賴于具體的計算機。在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，對現(xiàn)實世界中數(shù)據(jù)的抽象、描述以及處理等都是通過數(shù)據(jù)模型來實現(xiàn)的，數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實現(xiàn)的基礎(chǔ)。目前，在實際數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中支持的數(shù)據(jù)模型主要有三種：關(guān)系模型、網(wǎng)狀模型和層次模型。數(shù)據(jù)庫設(shè)計五、數(shù)據(jù)庫設(shè)計各階段的任務(wù):邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計4.邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)系模型：關(guān)系模型是用表的集合來表示數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)間的聯(lián)系。每個表有多個列，每列有唯一的列名。在關(guān)系模型下，數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)是一張二維表。關(guān)系模型中的有關(guān)術(shù)語：關(guān)系：一個關(guān)系對應(yīng)一張二維表元組：表中一行稱為一個元組；屬性：表中一列稱為一個屬性，列名即為屬性名；主碼：表中的某個屬性組，它的值惟一地標識一個元組。域：屬性的取值范圍；分量：元組中的一個屬性值。關(guān)系模式：對關(guān)系的描述，用關(guān)系名（屬性1，屬性2，…屬性n)來表示。數(shù)據(jù)庫設(shè)計PrimaryKeyEmployeeIDNameagesex…1001張興22男…1002李靜26女…1003王進28男…1004黃三28男…EmployeeID學(xué)號姓名課程代碼課程名稱成績1001張三005電子商務(wù)901001張三006企業(yè)管理951002李四005電子商務(wù)951002李四006企業(yè)管理90學(xué)號課程代碼PrimaryKeyProduct_quantity元組productidorderidtotal_quantityB0001D000195B0002D000215B0003D00035B0004D000410B0005D000535B0006D000610B0007D000725B0008D000845B0009D000915B00010D0001030Product_quantity(productid,orderid,total_quantity)PrimaryKey數(shù)據(jù)庫設(shè)計層次模型用樹型結(jié)構(gòu)表示實體集之間的聯(lián)系（描述數(shù)據(jù)）。IBM的IMS(InformationManagementSystem)就是采用層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。層次數(shù)據(jù)模型的主要特征是一棵有向樹,樹的節(jié)點是記錄類型,最上層的節(jié)點叫根節(jié)點，根節(jié)點只有一個，上下層的節(jié)點之間的關(guān)系為父--子關(guān)系，一個父節(jié)點可以有多個子節(jié)點，而一個子節(jié)點有且只有一個父結(jié)點。數(shù)據(jù)庫設(shè)計樹是應(yīng)用最廣泛，也是最重要的一類數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)層次模型描述的是一種一對多的邏輯關(guān)系企業(yè)的組織結(jié)構(gòu)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)商品的分類圖書的分類文件管理擋案管理父節(jié)點一級子節(jié)點二級子節(jié)點二級子節(jié)點二級子節(jié)點二級子節(jié)點一級子節(jié)點一級子節(jié)點一級子節(jié)點一級子節(jié)點數(shù)據(jù)庫設(shè)計處室1處室2處室1處室2分公司1處室1處室2分公司3分公司2處室1處室2分公司4處室1處室2分公司5集團公司數(shù)據(jù)庫設(shè)計網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型是層次數(shù)據(jù)模型的變形。事實上，為了使處理速度更快、處理更方便，可根據(jù)需要將層次數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換成網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫，或?qū)⒕W(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換成層次數(shù)據(jù)庫。層次數(shù)據(jù)模型主要用來描述一對多的數(shù)據(jù)邏輯關(guān)系，而網(wǎng)狀模型能夠更好地描述多對多的數(shù)據(jù)邏輯關(guān)系，也就是說父節(jié)點可以有多個子節(jié)點，子節(jié)點也可以有多個父節(jié)點。數(shù)據(jù)庫設(shè)計學(xué)生1學(xué)生2學(xué)生3學(xué)生4學(xué)生5學(xué)生6課程1課程2課程3數(shù)據(jù)庫設(shè)計（2）三類數(shù)據(jù)模型的優(yōu)缺點

三類數(shù)據(jù)模型在企業(yè)中都有應(yīng)用，它們各有自己的優(yōu)缺點。層次模型的主要優(yōu)點在于其處理效率。因為層次模型中的數(shù)據(jù)關(guān)系比較簡單，因此層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)較其他數(shù)據(jù)模型花費更少的處理時間。當數(shù)據(jù)自然形成層次時，就很適合采用層次模型。但層次模型在數(shù)據(jù)組織上缺乏靈活性，修改困難，且不易安裝。一些組織中由于已采用的層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的高效率或巨額投資而在繼續(xù)使用層次模型。數(shù)據(jù)庫設(shè)計

網(wǎng)狀模型在數(shù)據(jù)組織上較層次模型有更大的靈活性，但由于數(shù)據(jù)關(guān)系的復(fù)雜性，網(wǎng)狀模型更難開發(fā)和使用。這種模型的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)在企業(yè)中應(yīng)用已不多。

關(guān)系數(shù)據(jù)模型是應(yīng)用最廣泛的數(shù)據(jù)模型。數(shù)據(jù)組織直觀，查詢方便，能夠在數(shù)據(jù)之間建立各種關(guān)系滿足一些特殊的查詢，并且設(shè)計、維護簡單。數(shù)據(jù)庫設(shè)計(3)E－R圖轉(zhuǎn)換成關(guān)系模式學(xué)生（學(xué)號，姓名，性別，班級）課程（課號，課名，學(xué)分）選課（學(xué)號，課號，成績）選課學(xué)生課程MN成績學(xué)號姓名性別班級課程編號名稱學(xué)分學(xué)號課程編號成績數(shù)據(jù)庫設(shè)計一個實體型轉(zhuǎn)換為一個關(guān)系模型，實體的屬性就是關(guān)系的屬性，實體的鍵就是關(guān)系的鍵；一個聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個關(guān)系模式，與該聯(lián)系相連的每個實體型的鍵以及聯(lián)系的屬性都轉(zhuǎn)換為關(guān)系的屬性。這個關(guān)系的鍵分為以下三種不同的情況：轉(zhuǎn)換原則數(shù)據(jù)庫設(shè)計若聯(lián)系為1：1，則相連的每個實體型的鍵均是該關(guān)系模式的侯選鍵。若聯(lián)系為1：n，則聯(lián)系對應(yīng)的關(guān)系模式的鍵取n端實體型的鍵。若聯(lián)系為m：n，則聯(lián)系對應(yīng)的關(guān)系模式的鍵為參加聯(lián)系的諸實體型的鍵的組合。

數(shù)據(jù)庫設(shè)計零件消耗材料11零件編號名稱規(guī)格名稱規(guī)格材料編號單價重量零件(零件編號，名稱，規(guī)格)消耗(零件編號，材料編號,重量)材料(材料編號,名稱，規(guī)格,單價)概念模型關(guān)系模型轉(zhuǎn)換1:1數(shù)據(jù)庫設(shè)計產(chǎn)品（產(chǎn)品編號，名稱，型號）零件（零件編號，名稱，規(guī)格）組成（零件編號，產(chǎn)品編號,數(shù)量）零件組成產(chǎn)品n1零件編號名稱規(guī)格名稱型號產(chǎn)品編號數(shù)量概念模型關(guān)系模型轉(zhuǎn)換1:n數(shù)據(jù)庫設(shè)計學(xué)習(xí)(學(xué)號,課程編號,成績,時間)學(xué)生(學(xué)號，姓名，班級)課程(課程編號，名稱，學(xué)分)學(xué)生學(xué)習(xí)課程nm學(xué)號姓名班級名稱學(xué)分課程編號成績時間概念模型關(guān)系模型轉(zhuǎn)換n:m數(shù)據(jù)庫設(shè)計數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計的內(nèi)容主要包括：確定數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)，選擇DBMS……為數(shù)據(jù)選擇和調(diào)整存取路徑，即索引的設(shè)計調(diào)整和優(yōu)化數(shù)據(jù)庫的性能，如調(diào)整DBMS的某些系統(tǒng)參數(shù)。4.數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計五、數(shù)據(jù)庫設(shè)計各階段的任務(wù):物理設(shè)計數(shù)據(jù)庫設(shè)計商業(yè)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)我們常用的大型商業(yè)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)有：Oracle：目前的版本是Oracle10i；在全球和中國的銷量都是第一；我國的主要用戶是公安系統(tǒng)、金融系統(tǒng)和大的企業(yè)；系統(tǒng)非常復(fù)雜，可以按照用戶的要求進行組裝。支持Web功能，支持在數(shù)據(jù)庫中存儲大對象的數(shù)據(jù)，如圖象和圖形、視頻和音頻數(shù)據(jù)等等。數(shù)據(jù)庫設(shè)計我們常用的大型商業(yè)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)有：Sybase：主打產(chǎn)品有兩種：SybaseAdaptiveServerEnterpriseSybaseAdaptiveServerAnywhere在中國的銷量是第二，其主要用戶有鐵道部、金融系統(tǒng)和大型企業(yè)；成功的案例有“98世界杯網(wǎng)站系統(tǒng)”，“全國鐵路售票系統(tǒng)”(與民航售票系統(tǒng)完全不同)。這些系統(tǒng)主要采用Sybase公司的數(shù)據(jù)復(fù)制技術(shù)和主鍵沖突解決方案。數(shù)據(jù)庫設(shè)計我們常用的大型商業(yè)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)有：MicrosofSQLServer:它最早是從Sybase公司買的核心技術(shù)，目前的版本是2005；在全球的銷量處于第三位，處于第四位的是IBM的DB2，它主要用于IBM大型機,用于并行存儲與計算；Microsoft公司的SQLServer在我國的主要用戶是中小型企業(yè)和教育機構(gòu)。數(shù)據(jù)庫設(shè)計

在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，所有的數(shù)據(jù)文件都以二維表的形式存在，這些二維表之間通常會產(chǎn)生數(shù)據(jù)冗余，這樣容易造成數(shù)據(jù)的不一致或不完整，從而使數(shù)據(jù)的檢索、插入、刪除和更新和等操作可能會出現(xiàn)錯誤。解決這種問題的一個辦法就是將這些關(guān)系進一步的分解。這種分解的過程就叫做規(guī)范化。

5.關(guān)系的規(guī)范化數(shù)據(jù)庫設(shè)計五、數(shù)據(jù)庫設(shè)計各階段的任務(wù):關(guān)系的規(guī)范化

規(guī)范化是可逆的轉(zhuǎn)換處理過程。在此過程中，數(shù)據(jù)之間非規(guī)范化的關(guān)系逐步轉(zhuǎn)換成規(guī)范化的關(guān)系。由于這樣一個過程是可逆的，因此轉(zhuǎn)換的過程中并沒有丟失信息。規(guī)范化可以使任何一個關(guān)系數(shù)據(jù)庫的操作都變得十分簡單方便。規(guī)范化的主要目標就是能夠讓用戶使用簡單的操作檢索出有用的信息，并且使數(shù)據(jù)的不規(guī)則、不連貫的程度達到最小。規(guī)范化的程度可用范式來表示，如滿足最低要求，則稱為第一范式，依次還有第二、三、四、五范式，在五種范式中，通常只使用前三種。屬于第一范式的關(guān)系應(yīng)滿足的基本條件是元組中的每一個分量都必須是不可分割的數(shù)據(jù)項。（一）第一范式員工編號姓名工資基本工資附加工資10000001100000021000000310000004張興李明王進趙強30003000300030002500100020001500如下面的職工工資關(guān)系就不符合第一范式員工編號姓名電話家庭電話辦公電話10000001100000021000000310000004張興李明王進趙強6024780760247808602578076025780860227806602278076022780860227809下面的職工電話關(guān)系不符合第一范式員工編號姓名基本工資附加工資10000001100000021000000310000004張興李明王進趙強30003000300030002500100020001500員工編號姓名家庭電話辦公電話10000001100000021000000310000004張興李明王進趙強6024780760247808602578076025780860227806602278076022780860227809下面的職工工資和電話關(guān)系符合第一范式學(xué)號100001100001100001100002100002100002100003100003100003張三張三張三李四李四李四王五王五王五181818181818171717男男男男男男男男男課程編號XG0001XG0002XG0003XG0001XG0002XG0003XG0001XG0002XG0003課程名稱高等數(shù)學(xué)電子商務(wù)企業(yè)管理高等數(shù)學(xué)電子商務(wù)企業(yè)管理高等數(shù)學(xué)電子商務(wù)企業(yè)管理學(xué)分322322322成績989092929692939590主屬性學(xué)號性別姓名年齡性別姓名年齡課程編號課程名稱學(xué)分成績不滿足第二范式（二）第二范式

這種關(guān)系不僅滿足第一范式，而且所有非主屬性完全依賴于其主鍵。學(xué)號100001100001100001100002100002100002100003100003100003王五17男性別張三張三張三李四李四李四王五王五1818181818181717男男男男男男男男姓名年齡李四李四1818男男張三張三1818男男王五王五1717男男課程編號XG0001XG0002XG0003XG0001XG0002XG0003XG0001XG0002XG0003課程名稱高等數(shù)學(xué)電子商務(wù)企業(yè)管理高等數(shù)學(xué)電子商務(wù)企業(yè)管理高等數(shù)學(xué)電子商務(wù)企業(yè)管理學(xué)分322322322成績989092929692939590高等數(shù)學(xué)電子商務(wù)企業(yè)管理高等數(shù)學(xué)電子商務(wù)企業(yè)管理322322數(shù)據(jù)冗余啦！第二范式——數(shù)據(jù)冗余數(shù)據(jù)冗余啦！學(xué)生資格審查單學(xué)生成績單學(xué)號100001100002100003張三李四王五181817男男男課程編號XG0001XG0002XG0003課程名稱高等數(shù)學(xué)電子商務(wù)企業(yè)管理學(xué)分322成績989690學(xué)號性別姓名年齡課程編號學(xué)號100001100002100003張三李四王五181817男男男應(yīng)修學(xué)分實修學(xué)分四級畢設(shè)學(xué)號性別姓名年齡張三李四王五181817男男男230230230235245230707682989690第二范式——數(shù)據(jù)冗余第二范式——插入異常學(xué)號100001100001100001100002100002100002100003100003100003張三張三張三李四李四李四王五王五王五181818181818171717男男男男男男男男男課程編號XG0001XG0002XG0003XG0001XG0002XG0003XG0001XG0002XG0003課程名稱高等數(shù)學(xué)電子商務(wù)企業(yè)管理高等數(shù)學(xué)電子商務(wù)企業(yè)管理高等數(shù)學(xué)電子商務(wù)企業(yè)管理學(xué)分322322322成績989092929692939590PrimaryKey學(xué)號性別姓名年齡課程編號新來了一位叫趙玲的女同學(xué)，今年18歲了。100004趙玲18女??????她的課程編號是多少？插入異常啦！第二范式——插入異常學(xué)號100001100001100001100002100002100002100003100003100003張三張三張三李四李四李四王五王五王五181818181818171717男男男男男男男男男課程編號XG0001XG0002XG0003XG0001XG0002XG0003XG0001XG0002XG0003課程名稱高等數(shù)學(xué)電子商務(wù)企業(yè)管理高等數(shù)學(xué)電子商務(wù)企業(yè)管理高等數(shù)學(xué)電子商務(wù)企業(yè)管理學(xué)分322322322成績989092929692939590PrimaryKey學(xué)號性別姓名年齡課程編號有一門新課《管理信息系統(tǒng)》，3學(xué)分。??????它的學(xué)號是多少？XG0004管理信息系統(tǒng)3插入異常啦！第二范式——刪除異常學(xué)號100001100001100001100002100002100002100003100003張三張三張三李四李四李四王五王五1818181818181717男男男男男男男男課程編號XG0001XG0002XG0003XG0001XG0002XG0003XG0001XG0002課程名稱高等數(shù)學(xué)電子商務(wù)企業(yè)管理高等數(shù)學(xué)電子商務(wù)企業(yè)管理高等數(shù)學(xué)電子商務(wù)學(xué)分32232232成績9890929296929395100004趙六17男XG0004管理信息系統(tǒng)390PrimaryKey學(xué)號性別姓名年齡課程編號趙六出國了，請把他的信息刪除????????????????????刪除異常啦！《管理信息系統(tǒng)》課程的信息哪去啦？學(xué)生信息表學(xué)號~~~~~~性別~~姓名年齡課程信息表課程編號名稱學(xué)分~~~~~~成績表11223344~~~~~~~~

學(xué)號課程編號10003100100023801000107010002000~~~~~~~~成績~~~~~~~~~~~~~~~~PrimaryKeyPrimaryKeyPrimaryKey學(xué)號課程編號學(xué)號課程編號第二范式——關(guān)系分解學(xué)號100001100001100001100002100002100002100003100003100003張三張三張三李四李四李四王五王五王五181818181818171717男男男男男男男男男課程編號XG0001XG0002XG0003XG0001XG0002XG0003XG0001XG0002XG0003課程名稱高等數(shù)學(xué)電子商務(wù)企業(yè)管理高等數(shù)學(xué)電子商務(wù)企業(yè)管理高等數(shù)學(xué)電子商務(wù)企業(yè)管理學(xué)分322322322成績989092929692939590學(xué)號性別姓名年齡性別姓名年齡課程編號課程名稱學(xué)分成績課程編號XG0001XG0002XG0003課程名稱高等數(shù)學(xué)電子商務(wù)企業(yè)管理學(xué)分322課程編號學(xué)號100001100002100003張三李四王五181817學(xué)號姓名年齡性別男男男學(xué)號100001100001100001100002100002100002100003100003100003課程編號XG0001XG0002XG0003XG0001XG0002XG0003XG0001XG0002XG0003成績989092929692939590學(xué)號課程編號（三）第三范式這種關(guān)系不僅滿足第二范式，而且它的任何一個非主屬性都不傳遞依賴于任何主關(guān)鍵字。學(xué)號100001100002100003張三李四王五181817男男女學(xué)校名稱印刷學(xué)院印刷學(xué)院印刷學(xué)院學(xué)校地址大興黃村大興黃村大興黃村郵政編碼102600102600102600學(xué)號性別姓名年齡學(xué)校名稱準考證號100001100002100003張三李四王五181817男男女工作單位IBMIBMIBM地址工體北路二號工體北路二號工體北路二號聯(lián)系電話653911886539118865391188性別姓名年齡工作單位準考證號數(shù)據(jù)冗余啦！大興黃村大興黃村102600102600工體北路二號工體北路二號6539118865391188（三）第三范式這種關(guān)系不僅滿足第二范式，而且它的任何一個非主屬性都不傳遞依賴于任何主關(guān)鍵字。學(xué)號100001100002100003張三李四王五181817男男女學(xué)校名稱印刷學(xué)院印刷學(xué)院印刷學(xué)院學(xué)校地址大興黃村大興黃村大興黃村郵政編碼102600102600102600學(xué)號性別姓名年齡學(xué)校名稱準考證號100001100002100003張三李四王五181817男男女工作單位IBMIBMIBM地址工體北路二號工體北路二號工體北路二號聯(lián)系電話653911886539118865391188性別姓名年齡工作單位準考證號數(shù)據(jù)冗余啦！大興黃村大興黃村102600102600工體北路二號工體北路二號6539118865391188學(xué)號100001100002100003學(xué)號張三李四王五姓名181817男男女學(xué)校名稱印刷學(xué)院印刷學(xué)院印刷學(xué)院學(xué)校地址大興黃村大興黃村大興黃村郵政編碼102600102600102600性別年齡學(xué)校名稱印刷學(xué)院學(xué)校地址大興黃村郵政編碼102600準考證號100001100002100003準考證號張三李四王五姓名181817年齡男男女性別工作單位IBMIBMIBM地址工體北路二號工體北路二號工體北路二號聯(lián)系電話653911886539118865391188準考證號100001100002100003準考證號張三李四王五姓名181817年齡男男女性別工作單位