3.3 数据与系统
知识点
1.数据为什么要"管理"
单个数据没有价值，大量数据放在一起才需要组织：怎么存、怎么找、怎么改、怎么保证不出错。
数据管理：对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护的活动，是数据处理的核心。
2.数据管理技术的三个阶段（必考，按顺序背）
| 阶段 | 时间 | 存储方式 | 数据与程序的关系 | 特点 | 主要问题 |
|---|---|---|---|---|---|
| 人工管理阶段 | 20 世纪 50 年代中期以前 | 纸带、卡片、磁带，无专门软件 | 程序与数据不可分 | 数据不保存、不共享、无独立性 | 数据面向特定程序，冗余极大 |
| 文件系统阶段 | 50 年代后期 ~ 60 年代中期 | 磁盘，有文件系统管理 | 程序与文件有了一定分离 | 数据可长期保存、以文件为单位管理 | 数据冗余大、共享性差、独立性差、数据不一致 |
| 数据库系统阶段 | 60 年代后期至今 | 数据库，由 DBMS 统一管理 | 程序与数据相互独立 | 数据结构化、共享性高、冗余度低、独立性高、由 DBMS 统一控制 | 需要专门的设计与维护 |
记忆线索："数据跟着程序走 → 数据跟着文件走 → 数据独立存在"。
数据库阶段的四个优势（答题落点）：
- 数据结构化——数据按统一模型组织，而不只是"一堆记录"；
- 共享性高、冗余度低——一处存储、多处使用，避免重复；
- 数据独立性高——数据的逻辑结构改变时，应用程序不必修改（物理独立性 + 逻辑独立性）；
- 由 DBMS 统一管理与控制——并发控制、完整性、安全性、故障恢复。
3.三个最容易混的概念
| 概念 | 英文 | 含义 | 类比 |
|---|---|---|---|
| 数据库 | DB（Database） | 按一定结构组织、存储在一起的、相互关联的数据集合 | 仓库 |
| 数据库管理系统 | DBMS（Database Management System） | 管理数据库的软件，位于用户与操作系统之间 | 仓库管理员 |
| 数据库系统 | DBS（Database System） | 数据库 + DBMS + 应用程序 + 人员 + 硬件 的完整系统 | 仓库 + 管理员 + 业务流程 + 人 + 场地 |
关系（必考）：DBS 包含 DB 与 DBMS；DB 是数据本身，DBMS 是软件，DBS 是整体系统。
常见 DBMS：MySQL（开源、Web 应用最常用）、SQL Server（微软）、Oracle（大型企业）、Access（桌面小型）、SQLite（嵌入式，手机 App 常用）。
DBMS 的主要功能：
- 数据定义（建表、建索引）；
- 数据操纵（增、删、改、查）；
- 数据控制（安全性、完整性、并发控制、故障恢复）；
- 数据维护（备份、恢复、性能优化）。
4.关系模型（本小节重点）
关系模型：用二维表来表示实体与实体之间的联系，是当今最常用的数据模型。
核心术语（表与术语一一对应）：
| 术语 | 对应二维表中的什么 | 举例（学生表） |
|---|---|---|
| 关系 | 一张二维表 | 学生表 |
| 元组（记录） | 表中的一行 | 张三的全部信息 |
| 属性（字段） | 表中的一列 | 学号、姓名、性别、成绩 |
| 域 | 某列的取值范围 | 性别只能取"男／女" |
| 主键（主关键字） | 能唯一标识一条记录的字段（或字段组合） | 学号 |
| 外键（外码） | 引用另一张表主键的字段，用于建立表间联系 | 成绩表中的"学号" |
主键的三个条件：
- 唯一——不能有两个记录的主键相同；
- 非空——主键不能为空值；
- 稳定——不轻易改动（所以"姓名"不能当主键，会重名；"身份证号"可以）。
示例：
学生表（学号为主键）
| 学号 | 姓名 | 性别 | 班级 |
|---|---|---|---|
| 2026001 | 张三 | 男 | 高一(1) |
| 2026002 | 李四 | 女 | 高一(1) |
成绩表（学号 + 课程号 为复合主键，学号为外键）
| 学号 | 课程号 | 成绩 |
|---|---|---|
| 2026001 | C01 | 92 |
| 2026002 | C01 | 88 |
两张表的联系：通过学号（学生表的主键 = 成绩表的外键）关联，这就是**关系数据库"表间关联"**的实现方式。
关系模型的三条完整性规则（了解）：
- 实体完整性：主键不能为空、不能重复；
- 参照完整性：外键的值必须是另一张表中存在的主键值（或为空）；
- 用户定义完整性：如"成绩必须在 0~100 之间"。
5.SQL：操作数据库的语言
SQL（Structured Query Language，结构化查询语言）是关系数据库的标准操作语言，主要分四类：
| 类别 | 作用 | 主要语句 |
|---|---|---|
| 数据查询 | 查数据 | SELECT |
| 数据操纵 | 增删改 | INSERT、UPDATE、DELETE |
| 数据定义 | 建表、改表、删表 | CREATE、ALTER、DROP |
| 数据控制 | 权限 | GRANT、REVOKE |
（1）查询：SELECT（最重要）
基本结构：
SELECT 字段列表
FROM 表名
WHERE 条件
ORDER BY 排序字段 [ASC|DESC];
示例：
-- 查询所有学生的学号与姓名
SELECT 学号, 姓名 FROM 学生表;
-- 查询全部字段（用 * 表示所有列）
SELECT * FROM 学生表;
-- 查询成绩大于 90 的记录
SELECT * FROM 成绩表 WHERE 成绩 > 90;
-- 按成绩降序排列
SELECT * FROM 成绩表 ORDER BY 成绩 DESC;
-- 模糊查询：姓"张"的学生（% 代表任意多个字符）
SELECT * FROM 学生表 WHERE 姓名 LIKE '张%';
-- 统计人数
SELECT COUNT(*) FROM 学生表;
-- 分组统计：每门课的平均分
SELECT 课程号, AVG(成绩) FROM 成绩表 GROUP BY 课程号;
条件运算符：= 、> 、< 、>= 、<= 、<>（不等于）、AND 、OR 、NOT、BETWEEN … AND …、IN ( … )、LIKE。
五个易错点：
- SQL 中"等于"是一个等号
=（不是==）； - 字符串要用单引号
'张三'（不是双引号）； ASC升序（默认）、DESC降序；COUNT(*)统计行数，COUNT(字段)不统计该字段为空的记录；- 语句以分号
;结束（命令行中必需）。
（2）增删改
-- 插入一条记录
INSERT INTO 学生表 (学号, 姓名, 性别, 班级)
VALUES ('2026003', '王五', '男', '高一(2)');
-- 修改
UPDATE 成绩表 SET 成绩 = 95 WHERE 学号 = '2026001' AND 课程号 = 'C01';
-- 删除（务必带 WHERE，否则删全表！）
DELETE FROM 学生表 WHERE 学号 = '2026003';
安全提示：UPDATE 与 DELETE 不带 WHERE 会作用于全部记录，这是数据库操作最危险的一类失误。
（3）建表
CREATE TABLE 学生表 (
学号 CHAR(10) PRIMARY KEY, -- 主键
姓名 VARCHAR(20) NOT NULL,
性别 CHAR(2),
班级 VARCHAR(20)
);
常用数据类型：INT（整数）、CHAR(n)（定长字符）、VARCHAR(n)（变长字符）、DATE（日期）、DECIMAL（精确小数）。
6.信息系统
（1）定义
信息系统：由人、硬件、软件、数据和通信网络组成，能够对信息进行采集、加工、存储、传输、检索和利用，以支持组织决策与业务运行的人机系统。
（2）五大组成（必背）
| 组成 | 内容 | 举例（校园一卡通系统） |
|---|---|---|
| 硬件 | 计算机、服务器、终端、网络设备、POS 机 | 刷卡机、服务器 |
| 软件 | 系统软件 + 应用软件 | 一卡通管理软件、数据库 |
| 数据 | 系统的核心资源 | 学生信息、消费记录、余额 |
| 通信网络 | 局域网、互联网、无线网络 | 校园网 |
| 用户（人员） | 操作者、管理者、维护者 | 学生、食堂员工、管理员 |
关键观念：数据是信息系统的核心，人是最活跃的因素（系统最终由人设计、使用与维护）。"三分技术、七分管理、十二分数据" 是业界常说的一句话。
（3）五项基本功能
| 功能 | 含义 | 举例（超市收银） |
|---|---|---|
| 输入 | 采集并录入原始数据 | 扫商品条码 |
| 处理 | 计算、分类、汇总 | 计算总价、打折 |
| 存储 | 保存数据与结果 | 存销售记录 |
| 输出 | 以报表、票据、界面呈现 | 打印小票、生成日报 |
| 控制 | 监控与调节系统运行 | 权限校验、库存告警 |
记忆："入—处—存—出—控"。
（4）常见信息系统类型
| 类型 | 功能 | 例子 |
|---|---|---|
| 业务处理系统（TPS） | 处理日常事务性业务 | 收银系统、银行存取款 |
| 管理信息系统（MIS） | 支持中层管理与报表 | 教务管理、人事管理 |
| 决策支持系统（DSS） | 为高层决策提供分析 | 招生计划分析、库存决策 |
| 办公自动化系统（OA） | 公文流转与协同办公 | 电子公文、审批流 |
| 专家系统（ES） | 模拟专家经验推理 | 疾病诊断、故障诊断 |
生活中的例子：教务管理系统、图书管理系统、医院挂号系统、12306 售票系统、外卖平台、导航软件。
7.数据与系统的关系（思想落点）
- 数据是系统的"血液"——没有数据，系统只是空壳；
- 系统是数据发挥价值的"工厂"——同样的数据，在不同系统里产生不同价值；
- 系统的质量取决于数据的质量——GIGO（垃圾进，垃圾出）；
- 数据安全是系统的底线——泄露、篡改、丢失都会造成严重后果（见 3.4 加密与必修2 安全部分）。
社会影响（两面看）：
| 积极 | 需警惕 |
|---|---|
| 提高效率、降低成本 | 个人信息被过度采集 |
| 支撑科学决策 | 数据垄断与"杀熟" |
| 促进公共服务均等化 | 系统故障导致社会运行受阻 |
| 催生新业态 | 数字鸿沟（老年人不会用） |
8.速查表
| 序号 | 考点 | 结论 |
|---|---|---|
| 1 | 数据管理三阶段 | 人工管理 → 文件系统 → 数据库系统 |
| 2 | 人工管理阶段特点 | 数据不保存、不共享，程序与数据不可分 |
| 3 | 文件系统阶段特点 | 数据以文件为单位，冗余大、共享性差 |
| 4 | 数据库阶段优势 | 结构化、共享性高、冗余低、独立性高 |
| 5 | DB | 数据库（数据集合） |
| 6 | DBMS | 数据库管理系统（软件） |
| 7 | DBS | 数据库系统（DB + DBMS + 应用 + 人员 + 硬件） |
| 8 | 三者关系 | DBS 包含 DB 与 DBMS |
| 9 | 常见 DBMS | MySQL、SQL Server、Oracle、Access、SQLite |
| 10 | 最常用的数据模型 | 关系模型（二维表） |
| 11 | 关系 = ？ | 一张二维表 |
| 12 | 元组 = ？ | 一行（记录） |
| 13 | 属性 = ？ | 一列（字段） |
| 14 | 主键条件 | 唯一、非空、稳定 |
| 15 | 外键作用 | 建立两表联系，引用另一表的主键 |
| 16 | 查询语句 | SELECT … FROM … WHERE … ORDER BY |
| 17 | SQL 的"等于" | 一个等号 = |
| 18 | 字符串常量 | 用单引号 |
| 19 | 升序／降序 | ASC／DESC |
| 20 | 模糊查询 | LIKE，% 代表任意多个字符 |
| 21 | 分组统计 | GROUP BY |
| 22 | 危险操作 | DELETE／UPDATE 不带 WHERE |
| 23 | 信息系统五组成 | 硬件、软件、数据、通信网络、用户 |
| 24 | 信息系统五功能 | 输入、处理、存储、输出、控制 |
| 25 | 系统的核心 | 数据 |
| 26 | 决策支持系统 | DSS（面向高层决策） |
| 27 | GIGO | 垃圾进，垃圾出 |
9.课堂提示（讲课参考）
- 用"班级通讯录"演三阶段：手写小本（人工）→ 每人一个 txt 文件（文件系统，同一个人的电话在三个文件里重复）→ Excel 一张表 + 查询（数据库），冗余与共享的差别学生自己就能说出。
- 主键用"学号 vs 姓名"对比：问"班里有没有同名同姓"，学生立刻懂"姓名不能做主键"。
- SQL 一定要上机：在 MySQL 或在线 SQL 练习平台上跑一遍
SELECT，比看语法有效十倍。 DELETE不带WHERE的后果当场演示（在练习库上），并强调"生产环境先备份"。- 信息系统五组成让学生拆解"学校食堂刷卡"，从刷卡机到后台数据库全链路点一遍，比背定义扎实。