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文檔簡介
1、第3章 管理信息系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ),主要內(nèi)容3.1 數(shù)據(jù)處理與計算機(jī)基礎(chǔ)3.2 數(shù)據(jù)組織,3.1 數(shù)據(jù)處理與計算機(jī)基礎(chǔ),3.1.1 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理:指把來自科學(xué)研究、生產(chǎn)實踐和社會經(jīng)濟(jì)活動等領(lǐng)域中的原始數(shù)據(jù),用一定的設(shè)備和手段,按一定的使用要求,加工成另一種形式的數(shù)據(jù)的過程。一、數(shù)據(jù)處理的目的二、數(shù)據(jù)處理的基本內(nèi)容,3.1.2 計算機(jī)基礎(chǔ),3.1 數(shù)據(jù)處理與計算機(jī)基礎(chǔ),說明: 由于本部分的內(nèi)容在《計算機(jī)文化》、
2、《Internet及其應(yīng)用》、《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》等課程中已講述過,所以本課的學(xué)習(xí)以回顧為主。,計算機(jī)的產(chǎn)生(現(xiàn)代史)1945年, 美國數(shù)學(xué)家馮.諾依曼博士發(fā)表《電子計算工具邏輯設(shè)計》論文,提出二進(jìn)制表達(dá)方式和存儲程序控制計算機(jī)構(gòu)想。1946年, 美國賓西法尼亞大學(xué)研制成功電子數(shù)字計算機(jī) ENIAC。重28噸,耗電150kW,占地170平米,用電子管18800個,每秒5000次加法。,3.1 數(shù)據(jù)處理與計算機(jī)基礎(chǔ),,電子計算機(jī)的發(fā)展簡史
3、第一代 電子管時代(1946-1958)耗電高,體積大,定點計算,機(jī)器語言,匯編語言第二代 晶體管時代(1958-1965) 變集中處理為分級處理,浮點運算、高級語言第三代 中小規(guī)模集成電路時代(1965-1970)存儲容量大,運算速度快,幾十至幾百萬次/秒第四代 大規(guī)模集成電路時代(1971至今)向大型機(jī)和微型機(jī)兩個方向發(fā)展現(xiàn)代計算機(jī)發(fā)展方向巨型化,微型化,網(wǎng)絡(luò)化,智能化,多媒體化,3.1 數(shù)據(jù)處理與計算機(jī)基
4、礎(chǔ),計算機(jī)的六大分類(1)巨型機(jī)世界幾家公司生產(chǎn),最快1.4萬億次,9千個CPU組成。Cray-1,Cray-2,Cray-3,國產(chǎn)銀河I, 銀河II, 銀河III,天河一號。小巨型機(jī)功能同巨型機(jī)相近,價格相對便宜,發(fā)展十分迅速。美國Convex公司的C系列機(jī)為其代表產(chǎn)品。大型機(jī)大中型企事業(yè)單位作為計算中心的主機(jī)使用,統(tǒng)一調(diào)度主機(jī)資源。代表產(chǎn)品有IBM360,370,4300等。,3.1 數(shù)據(jù)處理與計算機(jī)基礎(chǔ),計算機(jī)的六大分
5、類(2)小型機(jī)可以滿足部門性的需求,供小型企事業(yè)單位使用,典型產(chǎn)品有IBM-AS/400,DEC-VAX系列,國產(chǎn)太級工作站用于特殊的專業(yè)領(lǐng)域,例如圖象處理和輔助設(shè)計等。 典型產(chǎn)品有HP-APOLLO,SUN工作站等。微型機(jī)個人或家庭使用,PC機(jī)/個人計算機(jī),價格低廉,3.1 數(shù)據(jù)處理與計算機(jī)基礎(chǔ),計算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域科學(xué)研究計算密碼破譯,天氣預(yù)報,地質(zhì)勘探,衛(wèi)星軌道計算過程控制機(jī)器人以及各種自動化裝備,溫度調(diào)節(jié),閥門控
6、制輔助設(shè)計/分析/制造/教學(xué)機(jī)械CAD,建筑CAD,CAE,CAM,CAI數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)庫管理,企業(yè)信息管理,統(tǒng)計匯總、辦公自動化智能模擬人工智能、專家系統(tǒng)、自學(xué)習(xí),3.1 數(shù)據(jù)處理與計算機(jī)基礎(chǔ),馮.諾依曼機(jī)具有如下基本特點計算機(jī)由運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五部分組成。采用存儲程序的方式,程序和數(shù)據(jù)放在同一存儲器中,由指令組成的程序可以修改。數(shù)據(jù)以二進(jìn)制碼表示。指令由操作碼和地址碼組成。指令在存儲器中
7、按執(zhí)行順序存放,由指令計數(shù)器指明要執(zhí)行的指令所在的單元地址,一般按順序替增。機(jī)器以運算器為中心,數(shù)據(jù)傳送都經(jīng)過運算器,3.1 數(shù)據(jù)處理與計算機(jī)基礎(chǔ),,諾依曼計算機(jī)的工作原理可概述為:“存儲程序” + “程序控制”要點:1.以二進(jìn)制表示數(shù)據(jù)和指令(程序)2. 先將程序存入存儲器中,再由控制器自動讀取并執(zhí)行,,,,輸入設(shè)備,控制器,,,輸出設(shè)備,,,,,,,,,,,,,CPU,存儲器,運算器ALU,3.1 數(shù)據(jù)處
8、理與計算機(jī)基礎(chǔ),計算機(jī)程序的運行 一個CPU能執(zhí)行什么操作,是工程人員設(shè)計和制造時安排好的,是固定的,用戶不能改變。 程序是用戶在使用計算機(jī)時,為要解決的問題,用一條條指令編寫的指令序列。構(gòu)成程序的指令在存儲器中一般都是順序存放。要破壞這種順序性,必須由轉(zhuǎn)移指令操作。,3.1 數(shù)據(jù)處理與計算機(jī)基礎(chǔ),計算機(jī)程序的運行 指令是CPU能執(zhí)行的一個基本操作。如:取數(shù)、加、減、乘、除、存數(shù) 等 計算機(jī)能夠執(zhí)行的各種不同類型指令
9、的總和稱為該機(jī)的指令系統(tǒng)。指令系統(tǒng)決定了計算機(jī)的功能。指令越多,計算機(jī)功能越強(qiáng),線路也就越復(fù)雜。以下是幾類基本指令:數(shù)據(jù)傳送指令算術(shù)運算指令邏輯運算指令程序控制指令輸入/輸出指令其他指令,3.1 數(shù)據(jù)處理與計算機(jī)基礎(chǔ),3.1.2.1 計算機(jī)硬件,微處理器一般功能進(jìn)行算術(shù)邏輯運算可接收和發(fā)送數(shù)據(jù)可暫存少量數(shù)據(jù)提供控制信號對指令解碼,CPU的發(fā)展輔助處理器對偶處理器并行處理器RISC處理器MMX處理器
10、Pentium系列,3.1.2.1 計算機(jī)硬件,存儲器分類,,3.1.2.1 計算機(jī)硬件,主存儲器只讀存儲器(ROM)隨機(jī)存儲器(RAM),3.1.2.1 計算機(jī)硬件,二級存儲器磁盤、磁帶、光盤,3.1.2.1 計算機(jī)硬件,輸入設(shè)備鍵盤、掃描儀、鼠標(biāo)輸出設(shè)備打印機(jī)、顯示器視頻聲音識別光和磁識別,3.1.2.1 計算機(jī)硬件,3.1.2.2 計算機(jī)軟件,軟件分為兩類:系統(tǒng)軟件:管理與支持計算機(jī)系統(tǒng)資
11、源及操作的程序,是計算機(jī)硬件和應(yīng)用程序之間重要的軟件接口。應(yīng)用軟件:綜合用戶信息處理需求的、直接處理特定應(yīng)用的程序。軟件發(fā)展趨勢:程序設(shè)計語言向?qū)υ捠?、自然語言方向發(fā)展向更容易使用的多目標(biāo)應(yīng)用軟件包發(fā)展,分類:系統(tǒng)管理程序:用于管理計算機(jī)系統(tǒng)的硬件、軟件和數(shù)據(jù)資源。包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理程序、通信管理程序。系統(tǒng)支持程序:通過提供各種支持服務(wù),以支持計算機(jī)系統(tǒng)的操作和管理。包括系統(tǒng)實用程序、安全管理器等。系統(tǒng)開發(fā)程序:
12、幫助用戶開發(fā)信息系統(tǒng)的應(yīng)用程序。包括各種語言編譯器、開發(fā)工具、輔助軟件工程包等。,3.1.2.2 計算機(jī)軟件,操作系統(tǒng)是一臺計算機(jī)最基本、最重要的軟件包,它控制CPU的操作,控制計算機(jī)系統(tǒng)的輸入/輸出,資源的分配,為應(yīng)用程序提供各種服務(wù)與接口。五大功能:用戶界面資源管理任務(wù)管理文件管理實用程序與支持服務(wù)操作系統(tǒng)分類:批處理OS、分時OS、實時OS?!緟⒁?09頁圖8.2】,3.1.2.2 計算機(jī)軟件,DOS曾經(jīng)是P
13、C機(jī)上最常用的操作系統(tǒng),以簡單、可靠贏得了廣大用戶的青睞。但由于未能緊跟計算機(jī)硬件技術(shù)的發(fā)展,最終退出了歷史舞臺。Windows3X是PC機(jī)上最為成功的DOS擴(kuò)展器,它在DOS的基礎(chǔ)上改進(jìn)了用戶接口、內(nèi)存管理和設(shè)備管理,增加了對多媒體的支持,實現(xiàn)了圖形用戶界面,為PC機(jī)操作系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展打下了基礎(chǔ)。,3.1.2.2 計算機(jī)軟件,Windows95是一個全新的32位PC機(jī)操作系統(tǒng),它充分利用了PC硬件技術(shù)發(fā)展的新成果,在支持原有1
14、6位應(yīng)用的基礎(chǔ)上,把PC操作系統(tǒng)技術(shù)向前推進(jìn)了一大步。UNIX系統(tǒng)經(jīng)過20多年的錘煉,以高可靠性、高效率和強(qiáng)大的TCP/IP支持、支持并行處理和多處理器和獨有的64位計算使其成為企業(yè)級應(yīng)用的首選。 作為UNIX風(fēng)格的操作系統(tǒng)。,3.1.2.2 計算機(jī)軟件,LINUX秉承了UNIX系統(tǒng)的優(yōu)秀特性,以可靠、高效和近乎為零的使用成本而成為一種重要的操作系統(tǒng)。NetWare以其獨特的結(jié)構(gòu)、良好的運行效率和強(qiáng)大的目錄管理服務(wù),成為PC局
15、域網(wǎng)絡(luò)的最主要的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。,3.1.2.2 計算機(jī)軟件,Windows NT繼承了微軟公司W(wǎng)indows系列操作系統(tǒng)的優(yōu)良特性,是一種可移植性好,支持多種硬件平臺,功能強(qiáng)大,可靠性好、靈活性高的企業(yè)級操作系統(tǒng)。它采用了先進(jìn)的操作系統(tǒng)技術(shù),如虛存管理、優(yōu)先權(quán)多任務(wù)、結(jié)構(gòu)化異常處理和操作系統(tǒng)對象等,支持對稱式多處理器,提供了Windows圖形用戶界面,兼容WIN32程序、16 Windows程序、MS-DOS程序、POSIX程序和OS
16、/2程序等。Windows NT以其靈活、強(qiáng)大的功能和穩(wěn)定可靠的性能成為了目前最為重要的操作系統(tǒng)之一,3.1.2.2 計算機(jī)軟件,其他系統(tǒng)管理軟件數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)OracleSybaseMS SQL server通信管理器系統(tǒng)支持程序,3.1.2.2 計算機(jī)軟件,程序設(shè)計語言:機(jī)器語言。特點:采用二進(jìn)制代碼指令隨機(jī)器而異效率高,執(zhí)行速度快編程繁瑣,工作量大,不直觀匯編語言高級語言。優(yōu)點:更接近自然語
17、言,一般采用英語表達(dá),便于理解、記憶、掌握。高級語言編寫的程序短小,易于編寫、調(diào)試??梢浦残詮?qiáng)。,3.1.2.2 計算機(jī)軟件,高級語言不能被計算機(jī)直接識別和執(zhí)行,必須先翻譯成用機(jī)器指令表示的目標(biāo)程序。翻譯的方式有兩種:解釋執(zhí)行編譯執(zhí)行第四代語言(4GL)是一種十分接近英語和其他人類語言的自然語言面向?qū)ο蟮恼Z言,3.1.2.2 計算機(jī)軟件,3.1.2.3 通信與網(wǎng)絡(luò),主要內(nèi)容通信系統(tǒng)通信部件及其功能通信網(wǎng)絡(luò)的分類與應(yīng)用
18、通信管理,通信的定義利用通信設(shè)備和線路將地理位置不同的,功能獨立的多個計算機(jī)系統(tǒng)互聯(lián)起來,以功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件(即網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議、信息交換方式及網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng))實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中資源共享和信息傳遞的系統(tǒng)。,3.1.2.3 通信與網(wǎng)絡(luò),遠(yuǎn)程通信模型遠(yuǎn)程通信是指以一定的形式,如語言、數(shù)據(jù)、文本和圖象,使用電或者光的介質(zhì),從一個地方發(fā)送到另一個地方。數(shù)據(jù)通信是更專門的定義,指的是數(shù)據(jù)的傳送。遠(yuǎn)程通信的基本組成:終端遠(yuǎn)程通信處理器(調(diào)制解調(diào)器、路
19、由器)遠(yuǎn)程通信信道和介質(zhì)(雙絞線、同軸電纜、光纖、微波、衛(wèi)星、紅外線)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信控制軟件,,,,,,..,微機(jī)(甲地),,,,,,,,,,,,,,,,..,,,,,,遠(yuǎn)程通信處理器,遠(yuǎn)程通信信道和介質(zhì),計算機(jī)(遠(yuǎn)程通信軟件),3.1.2.3 通信與網(wǎng)絡(luò),計算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)的演變和發(fā)展第一代——遠(yuǎn)程聯(lián)機(jī)系統(tǒng)終端+終端控制器+前端處理機(jī)+主機(jī),3.1.2.3 通信與網(wǎng)絡(luò),計算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)的演變和發(fā)展第二代——多計算機(jī)互聯(lián)(
20、典型:ARPANET)采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式。通信子網(wǎng):IMP和它們之間互聯(lián)的通信線路一起負(fù)責(zé)完成主機(jī)之間的通信任務(wù),構(gòu)成通信子網(wǎng)。資源子網(wǎng):通過通信子網(wǎng)互聯(lián)的主機(jī)負(fù)責(zé)運行用戶應(yīng)用程序,向網(wǎng)絡(luò)用戶提供可供共享的軟硬件資源,組成資源子網(wǎng)。,3.1.2.3 通信與網(wǎng)絡(luò),計算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)的演變和發(fā)展第三代—— 國際標(biāo)準(zhǔn)化的網(wǎng)絡(luò),具有統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、遵循國際標(biāo)準(zhǔn)化的協(xié)議。其互聯(lián)的國際標(biāo)準(zhǔn)為ISO7498。該模型也稱OSI七層模型。計算
21、機(jī)網(wǎng)絡(luò)→分布式系統(tǒng),3.1.2.3 通信與網(wǎng)絡(luò),通信信道的特征傳輸速率:以帶寬衡量,決定了通道最大的數(shù)據(jù)傳輸率,單位是bps(位/秒)。傳輸模式:同步傳輸與異步傳輸。傳輸方向:單工、半雙工、全雙工。交換選擇:線路交換報文交換分組交換介質(zhì)訪問控制方式競爭方式(CSMA/CD)令牌通行,3.1.2.3 通信與網(wǎng)絡(luò),通信介質(zhì)通信介質(zhì)是通信網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送方和接收方之間的物理通路。分為有線和無線兩大類。雙絞線:10M、100
22、M,距離100m之內(nèi)。同軸電纜:細(xì)纜(50歐)、粗纜(75歐);10M,細(xì)纜傳輸距離幾公里,寬帶傳輸距離幾十公里。光纖:幾千Mbps,傳輸距離幾十、上百公里。無線傳輸媒體:微波、紅外線、激光、衛(wèi)星。,3.1.2.3 通信與網(wǎng)絡(luò),通信處理機(jī)及其功能調(diào)制解調(diào)器(MODEM):將數(shù)字信號和模擬信號互相轉(zhuǎn)換的設(shè)備。多路復(fù)用器:為了有效的利用傳輸系統(tǒng),采用多路復(fù)用技術(shù)能把多個信號組合起來在一條物理電纜上進(jìn)行傳輸,實現(xiàn)這種功能的
23、設(shè)備叫做多路復(fù)用器。頻分多路復(fù)用FDM時分多路復(fù)用TDM交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備中繼器橋接器路由器網(wǎng)關(guān),3.1.2.3 通信與網(wǎng)絡(luò),通信軟件功能:存取功能傳送控制網(wǎng)絡(luò)管理出錯控制安全管理網(wǎng)絡(luò)協(xié)議:協(xié)議是兩臺計算機(jī)之間進(jìn)行通信必須遵循的一組規(guī)則。,3.1.2.3 通信與網(wǎng)絡(luò),,OSI參考模型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),應(yīng)用層,表示層,對話層,傳輸層,網(wǎng)絡(luò)層,數(shù)據(jù)鏈路層,物理層,,,,,,,,交換單元名稱,信息,信息,信息,信息,信
24、息分組,幀,位,主機(jī)A,主機(jī)B,應(yīng)用層,表示層,對話層,傳輸層,網(wǎng)絡(luò)層,數(shù)據(jù)鏈路層,物理層,路由選擇,,TCP/IP,3.1.2.3 通信與網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分為兩大類:點到點星形結(jié)構(gòu)環(huán)形結(jié)構(gòu)樹形結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)廣播式總線結(jié)構(gòu)衛(wèi)星和無線電,3.1.2.3 通信與網(wǎng)絡(luò),局域網(wǎng)以太網(wǎng)(Ethernet):802.3協(xié)議(CSMA/CD);采用星形或者總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。客戶機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)(Client/server,C/S):
25、客戶機(jī)運行本地應(yīng)用軟件,向服務(wù)器發(fā)出關(guān)于數(shù)據(jù)處理的請求;服務(wù)器收到請求后,進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理,然后將結(jié)果發(fā)送給客戶機(jī),由客戶機(jī)將結(jié)果顯示給用戶。優(yōu)點:支持多種關(guān)系數(shù)據(jù)庫支持多種機(jī)型和操作系統(tǒng)合理利用資源容易做到數(shù)據(jù)共享易于維護(hù)和升級,3.1.2.3 通信與網(wǎng)絡(luò),客戶機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu):(C/S),3.1.2.3 通信與網(wǎng)絡(luò),瀏覽器/服務(wù)器結(jié)構(gòu)(Browser/Server,B/S):B/S是Brower/Server的縮寫,客
26、戶機(jī)上只要安裝一個瀏覽器(Browser),如Netscape Navigator或Internet Explorer,服務(wù)器安裝Oracle、Sybase、Informix或 SQL Server等數(shù)據(jù)庫。瀏覽器通過Web Server 同數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。優(yōu)點:B/S最大的優(yōu)點就是可以在任何地方進(jìn)行操作而不用安裝任何專門的軟件。只要有一臺能上網(wǎng)的電腦就能使用,客戶端零維護(hù)。系統(tǒng)的擴(kuò)展非常容易,只要能上網(wǎng),再由系統(tǒng)管理員分配一個
27、用戶名和密碼,就可以使用了。甚至可以在線申請,通過公司內(nèi)部的安全認(rèn)證(如CA證書)后,不需要人的參與,系統(tǒng)可以自動分配給用戶一個賬號進(jìn)入系統(tǒng)。,3.1.2.3 通信與網(wǎng)絡(luò),瀏覽器/服務(wù)器結(jié)構(gòu): (B/S),3.1.2.3 通信與網(wǎng)絡(luò),廣域網(wǎng)分布隊列雙總線DQDB網(wǎng):高性能、雙總線光纖城域網(wǎng),數(shù)據(jù)傳輸速率高于40Mbps,傳輸距離達(dá)50km。其結(jié)構(gòu)由網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和兩條方向相反的單向光纖構(gòu)成。X.25公用網(wǎng):采用分組交換線路,在公共數(shù)據(jù)
28、網(wǎng)上以分組形式工作。實現(xiàn)了OSI七層協(xié)議中的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層。Internet/Intranet:運行公共的通信協(xié)議TCP/IP,把各個國家、區(qū)域網(wǎng)連成一個覆蓋全球的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),在網(wǎng)上提供豐富的共享資源和廣泛的應(yīng)用服務(wù)。綜合服務(wù)數(shù)字網(wǎng)(ISDN):ISDN的中心思想是全數(shù)字化:電話、傳真、電視等全是數(shù)字設(shè)備,傳輸?shù)男畔⒉辉儆心M信號,而是數(shù)字脈沖。這樣所有的設(shè)備可以共享同一個網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)互聯(lián)互通。,3.1.2.3 通信與網(wǎng)
29、絡(luò),通信管理在管理中的應(yīng)用影響效果:1)壓縮時間;2)降低地理位置限制; 3)重組關(guān)系,3.1.2.3 通信與網(wǎng)絡(luò),通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢通信網(wǎng)絡(luò)是競爭武器組織的一種聯(lián)絡(luò)手段重要的技術(shù)投資通信網(wǎng)絡(luò)是企業(yè)一個重要的復(fù)雜決策領(lǐng)域一個企業(yè)的通信已不再局限于辦公室電話和長途電話范圍,而是屬于公司主架結(jié)構(gòu)中的一部分。同樣也是計算機(jī)信息系統(tǒng)集成中的一部分,用于降低成本,改進(jìn)生產(chǎn)過程,共享資源,鎖定顧客和供應(yīng)商,發(fā)展新產(chǎn)品和服務(wù)
30、。通信網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的附加值,3.1.2.3 通信與網(wǎng)絡(luò),3.2.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)3.2.2 數(shù)據(jù)文件3.2.3 數(shù)據(jù)庫,3.2 數(shù)據(jù)組織,3.2.1 數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu),3.2.1 數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)指針與鏈線性表樹,人們需要用數(shù)據(jù)來進(jìn)行決策和采取行動如果這些數(shù)據(jù)能夠在限定的時間內(nèi)被檢索處理,這些數(shù)據(jù)就產(chǎn)生了價值,成為信息。因此需要將數(shù)據(jù)有序的組織起來,才能對數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的處理。數(shù)據(jù)的邏輯組織有四個基本的邏輯元素:數(shù)據(jù)項記錄文件
31、數(shù)據(jù)庫,3.2.1 數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)組織的層次,3.2.1 數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)組織的相關(guān)概念數(shù)據(jù)項是組成數(shù)據(jù)系統(tǒng)的有意義的最小基本單位。它的作用是描述一個數(shù)據(jù)處理對象的某些屬性。記錄與數(shù)據(jù)處理的某一對象有關(guān)的一切數(shù)據(jù)項構(gòu)成了該對象的一條記錄。標(biāo)識記錄的數(shù)據(jù)項稱為關(guān)鍵項。文件相關(guān)(同類)記錄的集合稱為文件。數(shù)據(jù)庫按一定方式組織起來的邏輯相關(guān)的文件集合形成數(shù)據(jù)庫。,3.2.1 數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計算
32、機(jī)信息處理中的一個重要概念,包括數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)及在此結(jié)構(gòu)上的運算或操作。 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)嚴(yán)格地又分為數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)。,3.2.1 數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)是指數(shù)據(jù)間的邏輯關(guān)系,邏輯結(jié)構(gòu)包括兩大類:線性結(jié)構(gòu)和非線性結(jié)構(gòu),線性表、棧、隊列及串為線性結(jié)構(gòu),而樹和圖則為非線性結(jié)構(gòu);物理結(jié)構(gòu)又稱存儲結(jié)構(gòu),指數(shù)據(jù)元素在計算機(jī)存儲器中的存儲方式,存儲方式一般有四種:順序存儲、鏈接存儲、索引存儲及散列存儲,同一種邏輯結(jié)構(gòu)采用不同存儲
33、方式可以得到不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),如線性表以順序存儲方式存儲時得到順序表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),而以鏈接存儲方式存儲則得到鏈表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。對于給定的邏輯結(jié)構(gòu)需要尋找一種恰當(dāng)?shù)呐c其對應(yīng)的存儲結(jié)構(gòu),以便在計算機(jī)中存儲。通常把這種對應(yīng)關(guān)系稱為映象。,3.2.1 數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu),1.指針與鏈。 在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中,表征某一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特點及其連接方式的基本單位稱為結(jié)構(gòu)的結(jié)點(node)。 一個結(jié)點可以是一個字符、一個數(shù)字,也可以是一個記錄、一個集合。
34、一個結(jié)點通常有幾個域,用來存放與結(jié)點有關(guān)的信息,存放結(jié)點本身信息的域稱為數(shù)據(jù)域,存放結(jié)點與其他結(jié)點關(guān)系信息的域,稱為指針域或鏈域,其中存放與結(jié)點有關(guān)的結(jié)點的地址稱為指針。若干帶指針的結(jié)點組成的集合,稱為鏈。,結(jié)點的結(jié)構(gòu),3.2.1 數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu),職工登記表中,每個職工的登記項有三項:工作證號 (No.)、姓名(NAME)和年齡(AGE)。,,圖 結(jié)點示意圖,3.2.1 數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu),通常把本結(jié)點的指針指向的下一結(jié)點叫做本結(jié)點的直接后
35、繼,反之,與本結(jié)點鄰接的前一結(jié)點稱為本結(jié)點的直接前趨。這樣,上述職工登記表的鏈表結(jié)構(gòu)如圖,3.2.1 數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu),2.線性表。 線性表是指數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)形式本質(zhì)上是一維的線性關(guān)系,其中的每個結(jié)點都是同一類型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。線性表中每個結(jié)點中的元素可以是一個數(shù)字、一串字符,或一項記錄。,3.2.1 數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu),將一個線性表存儲到計算機(jī)中,可以采取許多不同的方式,最簡單的是順序存儲方式即把線性表的結(jié)點按邏輯次序依次存放在一組連續(xù)的存儲單
36、元里,結(jié)點在計算機(jī)內(nèi)的存放位置完全由結(jié)點在線性表中的順序號決定,用這種方法存儲的線性表稱為順序表。對于順序表,若開始結(jié)點的存放位置為LOC(K1),每個結(jié)點占用空間大小為L,則第i個結(jié)點ki的存放位置可由下式直接計算得到因而,對于順序表任何一個結(jié)點的檢索都很方便。,3.2.1 數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu),但是,如果要在順序表中插人或刪除一個結(jié)點時,就沒有這么簡單了。如圖所示,線性表中有五個元素,按數(shù)值大小順序排列,依次占據(jù)了五個存儲單元?,F(xiàn)若
37、要插入一個數(shù)23,由于插入后的線性表仍要求有序,必須將25以后的元素依次向后移動一個單元。同樣,若要刪除第4個元素23,則需把后面的25和39依次向前移動一個單元。,3.2.1 數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu),鏈表結(jié)構(gòu)在每個結(jié)點設(shè)有鏈指針,用來指示下一個結(jié)點的位置,結(jié)點本身則可以存放在任意一組存儲單元中,這些存儲單元可以是連續(xù)的,也可以是分散的。結(jié)點之間的邏輯關(guān)系由指針表示,所以,在插入和刪除操作中,只需改變前后結(jié)點的指針,而不需要進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)移動。
38、由于單鏈表在搜索時,只能沿一個方向進(jìn)行,并且每搜索一個結(jié)點,都必須從頭結(jié)點開始,搜索效率很低。為了改變這種情況,人們對單鏈表進(jìn)行了許多改進(jìn),如把最后一個結(jié)點的指針指向頭結(jié)點,形成循環(huán)鏈表;在每個結(jié)點中加上一個指向前趨結(jié)點的指針,則構(gòu)成雙向鏈表等。,3.2.1 數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu),刪除結(jié)點,插入結(jié)點,3.2.1 數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu),3.樹。樹是結(jié)點之間有分支的、層次關(guān)系的結(jié)構(gòu),類似于自然界中的樹。 圖示為一個樹結(jié)構(gòu)的實例,它反映了不同規(guī)格的鋼材的
39、庫存情況。,3.2.1 數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu),3.2.2 數(shù)據(jù)文件,3.2.2 數(shù)據(jù)文件文件系統(tǒng)是數(shù)據(jù)處理的主要方式,建造容易,使用靈活,處理速度快,特別適合單項業(yè)務(wù)系統(tǒng)使用(如財務(wù)、庫存等管理系統(tǒng))。,數(shù)據(jù)文件 數(shù)據(jù)文件(簡稱文件)是為了某一特定目的而形成的同類記錄的集合。記錄是文件中可存取的最小單位,它由若干數(shù)據(jù)項構(gòu)成。數(shù)據(jù)項是文件中可使用的最小單位。記錄中能惟一地標(biāo)志該記錄的數(shù)據(jù)項稱作主鍵。此外,還可能把另外一些.?dāng)?shù)據(jù)項定為副鍵
40、。主鍵和副鍵統(tǒng)稱鑒別鍵,它們的功能是用來鑒別和搜索記錄。文件系統(tǒng)是負(fù)責(zé)存取和管理文件的軟件。,3.2.2 數(shù)據(jù)文件,,文件組織形式建立并確定數(shù)據(jù)記錄的物理順序和邏輯順序之間的對立關(guān)系。,邏輯數(shù)據(jù)記錄,物理存儲方式,順序文件索引文件鏈表文件直接存取文件,順序映射關(guān)系,3.2.2 數(shù)據(jù)文件,順序文件文件中數(shù)據(jù)記錄的物理順序與邏輯順序一致,文件記錄按關(guān)鍵字值的遞增(或遞減)次序排序,形成其邏輯順序。,,,,,,,文件記錄,物理
41、設(shè)備,關(guān)鍵字值,相對磁道,3.2.2 數(shù)據(jù)文件,索引文件具有索引表的文件稱為索引文件。,索引文件,主文件,索引表,數(shù)據(jù)記錄區(qū),索引區(qū),記錄原始信息,記錄關(guān)鍵字+記錄地址,,,,,組成,映射,加工,,,3.2.2 數(shù)據(jù)文件,舉例,主文件,索引表,關(guān)鍵字學(xué)號與學(xué)生記錄地址的對應(yīng)表,3.2.2 數(shù)據(jù)文件,鏈表文件直接存取文件 直接存取文件沒有索引,而是通過一些尋址方法找到記錄的關(guān)鍵字與存儲地址之間的相應(yīng)關(guān)系,然后進(jìn)行直接的存取。,記
42、錄,,記錄,,記錄,,,,記錄,^,,,入口,3.2.2 數(shù)據(jù)文件,幾種文件組織方式的比較,3.2.2 數(shù)據(jù)文件,傳統(tǒng)文件處理系統(tǒng)存在問題數(shù)據(jù)冗余與數(shù)據(jù)不一致性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的不一致,數(shù)據(jù)聯(lián)系弱缺少數(shù)據(jù)字典,缺少靈活性,應(yīng)用程序1,數(shù)據(jù)文件1,應(yīng)用程序2,應(yīng)用程序3,數(shù)據(jù)文件2,數(shù)據(jù)文件3,用戶,用戶,用戶,,,,,,,3.2.2 數(shù)據(jù)文件,銀行文件處理系統(tǒng),客戶財務(wù)報表,分期貸款程序,帳戶核對處理,存款處理,分期貸款
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