第14章數(shù)據(jù)庫技術

1、第第1414章章 數(shù)據(jù)庫技術數(shù)據(jù)庫技術v14.114.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論v14.214.2數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型v14.314.3物流中的數(shù)據(jù)庫應用技術物流中的數(shù)據(jù)庫應用技術v14.414.4數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)倉庫和DMDM及其應用及其應用14.114.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論14.1.114.1.1信息、數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理信息、數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理14.1.214.1.2數(shù)據(jù)管理技術的發(fā)展數(shù)據(jù)管理技術的發(fā)展14.1.314.1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)14.1.114.1.1信息、數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理信息、數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理（1 1）信息與數(shù)據(jù)）信息與數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)研究和處理的對象。在數(shù)據(jù)處理領域

2、，一般把信息理解為關于現(xiàn)實世界事物存在方式或運動狀態(tài)的反映。所謂數(shù)據(jù)，通常指用符號記錄下來的、可識別的信息。 信息與數(shù)據(jù)之間存在著固有的聯(lián)系：數(shù)據(jù)是信息的符號表示或稱為載體；信息則是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵，是對數(shù)據(jù)語義的解釋。數(shù)據(jù)表示了信息，而信息只有通過數(shù)據(jù)形式表示出來才能被人們理解和接受。（2 2）數(shù)據(jù)處理）數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)處理也可以稱為信息處理，因為當把客觀事物表示成數(shù)據(jù)后，這些數(shù)據(jù)便被人們賦予了特定的含義，從而為人們提供了不必直接觀察和度量事物就可以獲得有關信息的手段。在具體操作中，涉及到數(shù)據(jù)庫收集、管理、加工利用乃至信息輸出的演變與推導全過程。14.1.214.1.2數(shù)據(jù)管理技術的發(fā)展數(shù)據(jù)管理技術

3、的發(fā)展（1 1）人工管理階段）人工管理階段 這個時期的數(shù)據(jù)管理有如下特點：數(shù)據(jù)不保存。數(shù)據(jù)需要由應用程序自己管理數(shù)據(jù)不共享。數(shù)據(jù)不具有獨立性。（2 2）文件系統(tǒng)階段）文件系統(tǒng)階段 這一階段的數(shù)據(jù)管理有以下的特點： 數(shù)據(jù)以“文件”形式可以長期保存。數(shù)據(jù)的邏輯結構與物理結構有了區(qū)別，但比較簡單。文件組織已多樣化。數(shù)據(jù)不再屬于某個特定的程序，在一定程度上可以共享，但程序與數(shù)據(jù)結構之間的依賴關系并未根本改變。（3 3）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段 概括起來，數(shù)據(jù)庫階段的數(shù)據(jù)管理具有如下特點：采用數(shù)據(jù)模型表示復雜的數(shù)據(jù)結構。有較高的數(shù)據(jù)獨立性。為用戶提供方便的用戶接口。對數(shù)據(jù)實現(xiàn)統(tǒng)一管理，增加了靈活性

4、。14.1.314.1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（1 1）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成數(shù)據(jù)庫（DB）硬件軟件數(shù)據(jù)庫管理員（DBA）（2 2）DBSDBS的特征的特征 DBS應用已經(jīng)深入人類社會活動的各個領域。人們熱衷于用DBS來管理數(shù)據(jù)，而且使用者與日俱增，主要是因為DBS具有其獨特的優(yōu)異特征：有很好的效益數(shù)據(jù)集中控制有很高的靈活性方便程序設計和程序維護有利推廣標準化14.214.2數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型14.2.114.2.1數(shù)據(jù)模型的定義數(shù)據(jù)模型的定義14.2.214.2.2數(shù)據(jù)模型的三要素數(shù)據(jù)模型的三要素14.2.314.2.3實體聯(lián)系模型實體聯(lián)系模型14.2.414.2.4常見的三種數(shù)據(jù)

5、模型常見的三種數(shù)據(jù)模型 模型是對現(xiàn)實世界的抽象。在數(shù)據(jù)庫技術中，我們用模型的概念描述數(shù)據(jù)庫的結構與語義，對現(xiàn)實世界進行抽象。能表示實體類型及實體間聯(lián)系的模型稱為“數(shù)據(jù)模型”。 數(shù)據(jù)模型的種類很多，目前被廣泛使用的可分為兩種類型，一種是模型稱為“概念數(shù)據(jù)模型”；另一種數(shù)據(jù)模型直接與DBMS有關，稱為“邏輯數(shù)據(jù)模型”，一般又稱為“結構數(shù)據(jù)模型”。14.2.114.2.1數(shù)據(jù)模型的定義數(shù)據(jù)模型的定義 通常一個數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)模型由數(shù)據(jù)結構、數(shù)據(jù)操作和數(shù)據(jù)的完整性約束條件3部分組成。 數(shù)據(jù)結構數(shù)據(jù)結構 數(shù)據(jù)結構是所研究的對象類型的集合。 數(shù)據(jù)操作數(shù)據(jù)操作 數(shù)據(jù)操作是指對數(shù)據(jù)庫中各種對象 （型）的實例（值）

6、允許執(zhí)行的操作的集合，包括操作及有關的操作規(guī)則。 數(shù)據(jù)的完整性約束條件數(shù)據(jù)的完整性約束條件 數(shù)據(jù)的約束條件是一組完整性規(guī)則的集合。數(shù)據(jù)模型應該反映和規(guī)定本數(shù)據(jù)模型必須遵守的基本的通用的完整性約束條件。例如，在關系模型中，任何關系必須滿足實體完整性和參照完整性兩個條件。14.2.214.2.2數(shù)據(jù)模型的三要素數(shù)據(jù)模型的三要素 實體聯(lián)系模型（Entity Relationship Model，簡記為ER模型）直接從現(xiàn)實世界中抽象出實體類型及實體間聯(lián)系，然后用實體聯(lián)系圖（ER圖）表示數(shù)據(jù)模型。 在ER圖中有下面三個基本成分：矩形框，用于表示實體類型（考慮問題的對象）。菱形框，用于表示聯(lián)系類型（實體間

7、聯(lián)系）。橢圓形框，用于表示實體類型和聯(lián)系類型的屬性。 ER模型有兩個明顯的優(yōu)點：一是簡單，容易理解，真實地反映用戶地需求；二是與計算機無關，用戶容易接受。因此ER模型已成為軟件工程地一個重要設計方法。14.2.314.2.3實體聯(lián)系模型實體聯(lián)系模型14.2.414.2.4常見的三種數(shù)據(jù)模型常見的三種數(shù)據(jù)模型層次模型層次模型 用樹結構來表示實體之間聯(lián)系的模型稱為層次模型。網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型 用有向圖結構表示實體之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型稱為網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型。關系模型關系模型 用關系（表格數(shù)據(jù)）表示實體和實體之間聯(lián)系的模型稱為關系數(shù)據(jù)模型。14.314.3物流中的數(shù)據(jù)庫應用技術物流中的數(shù)據(jù)庫應用技術14.3.1

8、14.3.1物流系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的設計物流系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的設計14.3.214.3.2物流數(shù)據(jù)庫的管理物流數(shù)據(jù)庫的管理14.3.314.3.3物流數(shù)據(jù)庫的應用物流數(shù)據(jù)庫的應用14.3.114.3.1物流系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的設計物流系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的設計（1 1）建立物流系統(tǒng)信息模型）建立物流系統(tǒng)信息模型（2 2）設計物流系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)結構）設計物流系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)結構（3 3）設計物流系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的物理結構）設計物流系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的物理結構（4 4）實現(xiàn)物流系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫）實現(xiàn)物流系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫物流系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的設計包括以下幾步：14.3.214.3.2物流數(shù)據(jù)庫的管理物流數(shù)據(jù)庫的管理（1 1）安全管理）安全管理（2 2）完整性與

9、一致性管理）完整性與一致性管理（3 3）數(shù)據(jù)庫的恢復）數(shù)據(jù)庫的恢復 物流系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的管理包括安全管理、完整性與一致性實現(xiàn)、磁盤空間管理、數(shù)據(jù)庫的維護、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的啟動、運行監(jiān)控及性能調(diào)整等內(nèi)容。14.3.314.3.3物流數(shù)據(jù)庫的應用物流數(shù)據(jù)庫的應用（1 1）數(shù)據(jù)收集）數(shù)據(jù)收集（2 2）數(shù)據(jù)存儲）數(shù)據(jù)存儲（3 3）數(shù)據(jù)傳輸）數(shù)據(jù)傳輸（4 4）數(shù)據(jù)加工）數(shù)據(jù)加工（5 5）信息輸出）信息輸出 數(shù)據(jù)庫的應用實質(zhì)上是物流信息系統(tǒng)的應用，因為數(shù)據(jù)庫是物流信息系統(tǒng)的根本所在，是用戶最關心的資源。為了滿足物流管理者的信息需求，信息系統(tǒng)需要完成大量的信息處理工作，即數(shù)據(jù)處理工作。雖然各種類型的信息系統(tǒng)在具體內(nèi)

10、容與側重點上有很大差別，但是其基本程序均可以概括為六個基本方面： 14.414.4數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘及其應用數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘及其應用14.4.114.4.1數(shù)據(jù)倉庫概述數(shù)據(jù)倉庫概述14.4.214.4.2數(shù)據(jù)倉庫在電子商務中的用途數(shù)據(jù)倉庫在電子商務中的用途14.4.314.4.3數(shù)據(jù)挖掘概述數(shù)據(jù)挖掘概述14.4.414.4.4數(shù)據(jù)挖掘在物流中的應用數(shù)據(jù)挖掘在物流中的應用 14.4.114.4.1數(shù)據(jù)倉庫概述數(shù)據(jù)倉庫概述（1 1）數(shù)據(jù)倉庫的定義）數(shù)據(jù)倉庫的定義 目前，數(shù)據(jù)倉庫一詞尚沒有一個統(tǒng)一的定義，著名的數(shù)據(jù)倉庫專家W.H.Inmon在其著作Building the Data Warehou

11、se一書中給予如下描述：數(shù)據(jù)倉庫（Data Warehouse）是一個面向主題的、集成的、相對穩(wěn)定的、反映歷史變化的數(shù)據(jù)集合，用于支持管理決策。對于數(shù)據(jù)倉庫的概念我們可以從兩個層次予以理解，首先，數(shù)據(jù)倉庫用于支持決策，面向分析型數(shù)據(jù)處理，它不同于企業(yè)現(xiàn)有的操作型數(shù)據(jù)庫；其次，數(shù)據(jù)倉庫是對多個異構的數(shù)據(jù)源有效集成，集成后按照主題進行了重組，并包含歷史數(shù)據(jù)，而且存放在數(shù)據(jù)倉庫中的數(shù)據(jù)一般不再修改。（2 2）數(shù)據(jù)倉庫的特點）數(shù)據(jù)倉庫的特點 根據(jù)數(shù)據(jù)倉庫概念的含義，數(shù)據(jù)倉庫擁有以下四個特點：面向主題面向主題集成的集成的相對穩(wěn)定的相對穩(wěn)定的反映歷史變化反映歷史變化（3 3）數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)的體系結構）數(shù)據(jù)倉

12、庫系統(tǒng)的體系結構 整個數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)是一個包含四個層次的體系結構，數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)的存儲與管理數(shù)據(jù)的存儲與管理OLAPOLAP服務器服務器前端工具前端工具具體由下圖146表示。圖146數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)體系結構圖14.4.214.4.2數(shù)據(jù)倉庫在電子商務中的用途數(shù)據(jù)倉庫在電子商務中的用途（1 1）客戶跟蹤）客戶跟蹤（2 2）控制商品庫存）控制商品庫存（3 3）減少跳線率）減少跳線率（4 4）一對一服務）一對一服務（5 5）決策信息服務）決策信息服務14.4.314.4.3數(shù)據(jù)挖掘概述數(shù)據(jù)挖掘概述特定數(shù)據(jù)集數(shù)據(jù)倉庫數(shù)據(jù)庫清洗與集成選擇與轉換數(shù)據(jù)挖掘評估與表示模式知識圖147 知識發(fā)現(xiàn)全過程示意圖（1 1

13、）數(shù)據(jù)挖掘的概念）數(shù)據(jù)挖掘的概念 數(shù)據(jù)挖掘（Data Mining）就是從大量的、不完全的、有噪聲的、模糊的、隨機的數(shù)據(jù)中,提取隱含在其中的、人們事先不知道的、但又是潛在有用的信息和知識的過程。 由圖147可見，整個知識發(fā)現(xiàn)（KDD）過程是由若干個挖掘步驟組成，而數(shù)據(jù)挖掘僅是其中一個主要步驟。整個知識發(fā)現(xiàn)的主要步驟有：數(shù)據(jù)清洗，其作用就是清楚數(shù)據(jù)噪聲和與挖掘主題明顯無關的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)集成，其作用就是將來自多數(shù)據(jù)源中的相關數(shù)據(jù)組合到一起。數(shù)據(jù)轉換，其作用就是將數(shù)據(jù)轉換為易于進行數(shù)據(jù)挖掘的數(shù)據(jù)存儲形式。數(shù)據(jù)挖掘，它是知識挖掘的一個基本步驟，其作用就是利用智能方法挖掘數(shù)據(jù)模式或規(guī)律知識。模式評估，其作

14、用就是根據(jù)一定評估標準從挖掘結果篩選出有意義的模式知識。知識表示，其作用就是利用可視化和知識表達技術，向用戶展示所挖掘出的相關知識。（2 2）數(shù)據(jù)挖掘的功能）數(shù)據(jù)挖掘的功能 數(shù)據(jù)挖掘的功能主要有： 關聯(lián)分析（關聯(lián)分析（association analysisassociation analysis） 聚類分析（聚類分析（clusteringclustering） 分類（分類（classification)classification) 預測（預測（predicationpredication） 時序模式（時序模式（time-series patterntime-series pattern） 偏差分析（偏差分析（deviationdeviation）（3 3）數(shù)據(jù)挖掘中的方法）數(shù)據(jù)挖掘中的方法 神經(jīng)網(wǎng)絡方法神經(jīng)網(wǎng)絡方法 遺傳算法遺傳算法 決策樹方法決策樹方法 粗糙集方法粗糙集方法 統(tǒng)計分析方法統(tǒng)計分析方法 模糊集方法模糊集方法14.4.414.4.4數(shù)據(jù)挖掘在物流中的應用數(shù)據(jù)挖掘在物流中的應用（1 1）選址問題）選址問題 物流中心（流通中心、配送中心）選址問題屬于最小成本問題，即求解是運輸成本、變動處理成本和固定成本等之和為最小的最小化問題。 （2 2）配送問題）配送問題 配送問題是現(xiàn)