Informa ční systémy

transcript

Informační systémy

Tomáš VaníčekStavební fakulta ČVUTB407vanicek@fsv.cvut.cz

Pojem informační systém

• Data• Informace• Znalosti• (Moudrost)

Pojem informační systém

• Data• Informace• Znalosti• (Moudrost)

Informační systém

Znalostní systém

Databázový systém

• Jeden ze způsobů, jak realizovat informační systém

DataDBMS/SŘBD

Uživatelské rozhraní

Aplikační pg

Modely bází dat

• Síťový model• Hierarchický model• Realční model• Objektový model• Objektově relační model

Relační model databáze

• Kartézský součin množin A1,A2,…,An je množina všech uspořádaných n-tic (a1,a2….an), kde ai je z množiny Ai

• Relace mezi množinami A1,A2,…,An je libovolná podmnožina kartézského součinu těchto množin

• Množiny A1,A2,…,An nazýváme množinami atributů

Relační model databáze

• Příslušnost konkrétní n-tice v relaci chápeme jako zápis existence konkrétního invidua s příslušnými vlastnostmi

• Jednotlivé prvky relace zapisujeme jako záznamy do řádků tabulky

• Jednotlivé množiny atributů do sloupců relační tabulky

Relační tabulkaJMENO OBEC OKRES KRAJPetr Vopička Klatovy Klatovy Plzeňský

Josef Pokorný Železná Ruda Klatovy Plzeňský

Antonín Semerád Zdice Beroun Středočeský

Ladislav Lejbl Broumy Beroun Středočeský

Miroslav Růžička Beroun Beroun Středočeský

Jan Novák Hradec Králové Hradec Králové Královéhradecký

Martin Hessler Doksy Kladno Středočeský

Jan Novák Doksy Česká Lípa Liberecký

Normální formy

• 1. normální forma• 2. normální forma• 3. normální forma• …

1. Normální forma

• Každý atribut relační tabulky je atomický (nedělitelný)

Je tabulka v 1.NF?JMENO OBEC OKRES KRAJPetr Vopička Klatovy Klatovy Plzeňský

Tabulka je v 1.NFJMENO PRIJMENI OBEC OKRES KRAJPetr Vopička Klatovy Klatovy Plzeňský

2. Normální forma• V tabulce existuje atribut Ak tokový, že hodnoty

všech ostatních atributů Ai pro i≠k jsou funčně závislé na hodnotách atributu Ai.

• Hodnota atributu Ai jednoznačně identifikuje popisovaný objekt

• Atribut Ai nazýváme primární klíč• Pokud primární klíč v tabulce přirozeně neexistuje,

můžeme ho do tabulky uměle doplnit (ID)

Je tabulka v 2.NF ?JMENO PRIJMENI OBEC OKRES KRAJPetr Vopička Klatovy Klatovy Plzeňský

Není, je třeba doplnit ID

Teď už tabulka v 2.NF jeID JMENO PRIJMENI OBEC OKRES KRAJ1 Petr Vopička Klatovy Klatovy Plzeňský

2 Josef Pokorný Železná Ruda Klatovy Plzeňský

3 Antonín Semerád Zdice Beroun Středočeský

4 Ladislav Lejbl Broumy Beroun Středočeský

5 Miroslav Růžička Beroun Beroun Středočeský

6 Jan Novák Hradec Králové Hradec Králové Královéhradecký

7 Martin Hessler Doksy Kladno Středočeský

8 Jan Novák Doksy Česká Lípa Liberecký

3. Normální forma• V databázi (soustavě tabulek) neexituje atribut Ak, jehož

hodnoty by se daly funkčně odvodit z hodnot ostatních atributů.

• V databázi neexistují redundantní data.• Redundantní data způsobí zvýšení objemu dat a tím

pádem zvýšení nákladů pro manipulaci s databází• Existence redundance dát též může způsobit narušení

identity (nerozpornosti) databáze.• Redundance dat nemusí být vždy škodlivá, občas se

naopak do databáze umělě zavádí.

Tabulka není ve 3.NFID JMENO PRIJMENI OBEC OKRES KRAJ1 Petr Vopička Klatovy Klatovy Plzeňský

2 Josef Pokorný Železná Ruda Klatovy ?

3 Antonín Semerád Zdice Beroun Středočeský

4 Ladislav Lejbl Broumy Beroun ?

5 Miroslav Růžička Beroun Beroun ?

6 Jan Novák Hradec Králové Hradec Králové Královéhradecký

7 Martin Hessler Doksy Kladno Středočeský

8 Jan Novák Doksy Česká Lípa Liberecký

Pro odstranění redundance je třeba vytvořit nové tabulkyID_OBCE JMENO OKRES1 Klatovy KT

2 Železná Ruda KT

3 Zdice BE

4 Broumy BE

5 Beroun BE

6 Hradec Králové HK

7 Doksy KD

8 Doksy CL

ID_OKR NAZEV KRAJKT Klatovy Plzeňský

BE Beroun Středočeský

HK Hradec Králové Královéhradecký

A upravit původní tabulkuID JMENO PRIJMEN

1 Petr Vopička 1

2 Josef Pokorný 2

3 Antonín Semerád 3

4 Ladislav Lejbl 4

5 Miroslav Růžička 5

6 Petr Srp 6

7 Jan Novák 7

8 Martin Hessler 8

9 Jan Novák 9

ID_OBCE JMENO OKRES1 Klatovy KT

2 Železná Ruda KT

3 Zdice BE

4 Broumy BE

5 Beroun BE

6 Hradec Králové HK

7 Doksy KD

8 Doksy CL

ID_OKR NAZEV KRAJKT Klatovy Plzeňský

BE Beroun Středočeský

HK Hradec Králové Královéhradecký

E-R diagram

• Entity – Relation diagram, diagram entit a vztahů mezi nimi

• Entity – objekty, které chci v databázi popisovat, mohou nabývat různých hodnot, mít instance

• Relace (vztahy) – závislosti mezi entitami• Nezaměňovat s pojmem relace jako

podmnožina kartézského součinu množin popisovaná relační tabulkou

Kardinalita relace

• 1:1 • 1:n (jedna ku libovolnému počtu)

– Například vztah obec leží v okrese• m:n (libovolný počet ku libovolnému počtu)

– Například vztah student si zapsal předmět• Mohou existovat i jiné kardinality, například

– 2:n vztah fotbalové mužstvo a zápas fotbalové ligy

ER diagram

OSOBY OBCE OKRESY

Jak realizovat vztahy z ER diagramu

• 1:1– odkazem pomocí klíče jedné tabulky umístěného do

navazující tabulky (cizí klíč)– Často lze vyřešit prostým spojením tabulek

• 1:n – odkazem pomocí klíče tabulky na straně 1 do tabulky

na straně n (cizí klíč)• m:n

– Nelze prostředky relačních databází realizovat, je třeba rozložit na dvě relace typu 1:n

ER diagram

STUDENTI PREDMETY

ER diagram

STUDENTI ZAPISY PREDMETY

Příklad

Navrhneme databázi popisující zápasy českých fotbalových soutěží, jednotlivé registrované hráče, účast hráčů v zápasech a počet vstřelených gólů. Hráč může být během jedné sezóny registrován ve více klubech a to i v různých soutěžích

Entity?

Entity

SOUTEZ

Relace ?

SOUTEZ

Relace

SOUTEZ

Klub hraje soutěž 1:n

Hráč hrál zápas m:n

Hráč je registrován v klubu m:n

Kluby hrály zápas 2:n

Relaci 1:n mezi klubem a soutěží můžeme realizovat pomocí

cizího klíče (identifikátor soutěže umístit do tabulky klubů)

SOUTEZ

Hráč hrál zápas m:n

Hráč je registrován v klubu m:n

Relace typu m:n realizujeme pomocí vazebních tabulek

SOUTEZ

REGISTRACE

ÚČAST

Relace typu 2:n realizujeme pomocí dvou relací 1:n (domácí, hosté)

SOUTEZ

REGISTRACE

ÚČAST

Návrh atributů tabulek

• HRAC– Registrační číslo– Jméno– Příjmení– Věk– ...

• SOUTĚŽ– Identifikátor– Název

• KLUB– Identifikátor– Název– Město– Identifikátor soutěže (cizí klíč)

• ZÁPAS– Identifikátor– Identifikátor klubu domácích (cizí klíč)– Identifikátor klubu hostů (cizí klíč)– výsledek

• REGISTRACE– Identifikátor– Identifikátor hráče (cizí klíč)– Identifikátor klubu (cizí klíč)– Časová platnost

• ÚĆAST– Identifikátor– Identifikátor hráče (cizí klíč)– Identifikátor zápasu (cizí klíč)– Počet gólů– Hodnocení– …

Geografické informační systémy

Digitální mapy

• Rastrové obrázky (například www.mapy.cz)

• Vektorové obrázky• Geografické databáze

Vektorová geografická data

Vrstva (hladina, coverage, layer)

Typy geografických dat

• Data polohová• Data popisná• Data topologická

• Metadata

Geometrické typy objektů

• Body• Linie (lomené čáry)• Plochy (polygony)• (3D tělesa)• …

Měřítko mapy

• Měřítko analogové mapy• Měřítko digitální mapy

Manipulace s geografickými daty

• Získávání dat• Ukládání dat• Zobrazování dat• Analýzy dat

Získávání dat

• Přímé geodetické měření• GPS• Dálkový průzkum Země• Laserové skenování

Typy GIS programů• DeskTop GIS• GIS server• Analytické nadstavby GIS• Prohlížečka dat• Internetový mapový server

• Samostatné GIS programy• Rozšíření obecných RDBMS• Rozšíření obecných CAD systémů

Geografická analýza – příklady atributových dotazů

1. Jaká je rozlohou největší obec ve Středočeském kraji?

2. Kolik obcí v bývalých moravských krajích (KRAJ1960 3700 a 3800) má v názvu slovo Český/Česká/České?

3. V kolika obcích v ČR vzrostl počet obyvatel mezi roky 1991 a 2002 o více než 60%?

Geoprocesing

• Metrické operace– Obalová zóna (buffer)

• Množinové operace– Sjednocení– Průnik– Rozdíl

Příklady geografické analýzy - geoprocesing

1. kolik železničních stanic v ČR je v lese?2. kolik obcí v ČR (bodová vrstva) je dál než 10 km od nejbližší železniční stanice? 3. kolik se nachází v ČR souvislých ploch větších než 50 km2 pro které platí, že jsou dále než 5 km od obcí (bodová vrstva) a dále než 10 km od nejbližší železnice?

Další příklad

V obci je e třeba vybudovat obecní studnu, místo pro ní musí splňovat následující podmínky

• Být na obecní louce• Být maximálně 100m od lesa• Být maximálně 50m od silnice• Být alespoň 150m od kravína

Zapsáno pomocí pseudokódu

• Vyber z tabulky landuse typ louka -> louka• Vyber z majitele kdo=obec -> obecni• Vyber z landuse typ = les -> les• Vyber z landuse typ = kravin -> kravin• Buffer kravin, 150m -> ukravina• Buffer les, 100m -> ulesa• Buffer silnice, 50m -> usilnice• Intersect usilnice,ulesa,louka,obecni -> p1• Subtract p1,ukravina -> studna

Vaše úkoly

1. Popište slovně situaci části IS v podniku, kde pracujete a zachyťte tuto situaci pomocí ER diagramu (cca 5-7 tabulek)

2. V obci chtějí vybudovat koupaliště, které musí být maximálně 100m od potoka, 200-500m od zástavby a na obecním pozemku. K dispozici jsou plošné vrstvy landuse a majitelů pozemků a liniová vrstva vodotečí. Zapište pomocí pseudokódu postup geografické analýzy

Odevzdání úkolů

• Tyto úkoly je třeba odevzdat osobně ve zkouškových termínech, které budou oznámeny na intranetu Masarykova ústavu.

Informa ční systémy

Documents