2.1 信息的三種世界及描述

信息的三種世界是指現(xiàn)實世界、信息世界和計算機世界（也稱數(shù)據(jù)世界）。數(shù)據(jù)庫是模擬現(xiàn)實世界中某些事務(wù)活動的信息集合，數(shù)據(jù)庫中所存儲的數(shù)據(jù)來源于現(xiàn)實世界的信息流。信息流用來描述現(xiàn)實世界中一些事物的某些方面的特征及事物間的相互聯(lián)系。在處理信息流前，必須先對其進(jìn)行分析，并用一定的方法加以描述，然后將描述轉(zhuǎn)換成計算機所能接受的數(shù)據(jù)形式。

2.1.1 信息的現(xiàn)實世界

現(xiàn)實世界泛指存在于人腦之外的客觀世界。信息的現(xiàn)實世界是指我們要管理的客觀存在的各種事物、事物之間的相互聯(lián)系及事物的發(fā)生、變化過程。通過對現(xiàn)實世界的了解和認(rèn)識，使得我們對要管理的對象、管理的過程和方法有一個概念模型。認(rèn)識信息的現(xiàn)實世界并用概念模型加以描述的過程稱為系統(tǒng)分析。信息的現(xiàn)實世界通過＜實體+特征+實體集+聯(lián)系＞進(jìn)行劃分和認(rèn)識。

（1）實體

現(xiàn)實世界中存在的可以相互區(qū)分的事物或概念稱為實體（Entity）。實體可以分為事物實體和概念實體，例如，一個學(xué)生、一臺設(shè)備、一個職工、一部汽車等是事物實體，一門課、一個班級等稱為概念實體。

（2）實體的特征

每個實體都有自己的特征（Characteristic），利用實體的特征可以區(qū)別不同的實體。例如，學(xué)生通過姓名、性別、年齡、身高、體重等許多特征來描述自己。盡管實體具有許多特征，但是我們在研究時，只選擇其中對管理及處理有用的或有意義的特征。例如，對于人事管理，職工的特征可選擇姓名、性別、年齡、工資、職務(wù)等；而在描述一個人健康情況時，可以用職工的身高、體重、血壓等特征表示。

（3）實體集及實體集之間的聯(lián)系

具有相同特征或能用同樣特征描述的實體的集合稱為實體集（Entity Set）。例如，學(xué)生、工人、汽車等都是實體集。實體集不是孤立存在的，它們之間有著各種各樣的聯(lián)系，例如，學(xué)生和課程之間有“選課”聯(lián)系，教師和教學(xué)系之間有“工作”聯(lián)系。

2.1.2 信息世界

現(xiàn)實世界中的事物反映到人們的頭腦里，經(jīng)過認(rèn)識、選擇、命名、分類等綜合分析而形成了印象和概念，從而得到了信息。當(dāng)事物用信息來描述時，即進(jìn)入了信息世界。

在信息世界中：

實體的特征在頭腦中形成的知識稱為屬性。

實體通過其屬性表示稱為實例。

同類實例的集合稱為對象，對象即實體集中的實體用屬性表示得出的信息集合。

實體與實例是不同的，例如，張三是一個實體，而“張三，男，25歲，計算機系學(xué)生”是實例，現(xiàn)實世界中的張三除了姓名、性別、年齡和所在系外還有其他的特征，而實例僅對需要的特征通過屬性進(jìn)行了描述。在信息世界中，實體集之間的聯(lián)系用對象聯(lián)系表示。

信息世界通過概念模型（也稱信息模型）、過程模型和狀態(tài)模型反映現(xiàn)實世界，它要求對現(xiàn)實世界中的事物、事物間的聯(lián)系和事物的變化情況準(zhǔn)確、如實、全面地表示。

概念模型通過E-R圖中的對象、屬性和聯(lián)系對現(xiàn)實世界的事物及關(guān)系給出靜態(tài)描述。

過程模型通過信息流程圖和數(shù)據(jù)字典描述事物的處理方法和信息加工過程。

狀態(tài)模型通過事物狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖對事物給出動態(tài)描述。

三種模型的作用如下：數(shù)據(jù)庫主要是根據(jù)概念模型設(shè)計的，而數(shù)據(jù)處理方法主要是根據(jù)過程模型設(shè)計的，狀態(tài)模型對數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)功能設(shè)計有重要的參考價值。

2.1.3 信息的計算機世界

信息世界中的信息，經(jīng)過數(shù)字化處理形成計算機能夠處理的數(shù)據(jù)，就進(jìn)入了計算機世界（機器世界、數(shù)據(jù)世界）。在信息轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)的過程中，對計算機硬件和軟件（軟件主要指數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)）都有限定，所以，信息的表示方法和信息處理能力要受到計算機硬件和軟件限制。也就是說，數(shù)據(jù)模型應(yīng)符合具體計算機系統(tǒng)和DBMS的要求。

在計算機世界中會用到下列術(shù)語。

（1）數(shù)據(jù)項

數(shù)據(jù)項（Item）是對象屬性的數(shù)據(jù)表示。數(shù)據(jù)項有型和值之分，都要符合數(shù)據(jù)的編碼要求。

型——對數(shù)據(jù)特性的表示，它通過數(shù)據(jù)項的名稱、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)寬度和值域等來描述。比如：學(xué)號，可以存儲為字符型，15個字符寬。

值——其具體取值。比如：1418855232。

（2）記錄

記錄（Record）是實例的數(shù)據(jù)表示。記錄有型和值之分。

型是結(jié)構(gòu)，由數(shù)據(jù)項的型構(gòu)成。

值表示對象中的一個實例，它的分量是數(shù)據(jù)項值。

例如，“姓名，性別，年齡，所在系”是學(xué)生數(shù)據(jù)的記錄型，而“張三，男，23，計算機系”是一個學(xué)生的記錄值，它表示學(xué)生對象的一個實例，“張三”“男” “23”“計算機系”都是數(shù)據(jù)項值。

（3）文件

文件（File）是對象的數(shù)據(jù)表示，是同類記錄的集合。即同一個文件中的記錄類型應(yīng)是一樣的。例如，將所有學(xué)生的登記表組成一個學(xué)生數(shù)據(jù)文件，文件中的每條記錄都要按“姓名，性別，年齡，所在系”的結(jié)構(gòu)組織數(shù)據(jù)項值。

（4）數(shù)據(jù)模型

現(xiàn)實世界中的事物反映到計算機世界中就形成了文件的記錄結(jié)構(gòu)和記錄，事物之間的相互聯(lián)系就形成了不同文件間的記錄的聯(lián)系。記錄結(jié)構(gòu)及其記錄聯(lián)系的數(shù)據(jù)化的結(jié)果就是數(shù)據(jù)模型（Data Model）。

2.1.4 三個世界之間的對應(yīng)關(guān)系

現(xiàn)實世界、信息世界和計算機世界這3個領(lǐng)域是由客觀到認(rèn)識、由認(rèn)識到使用管理的3個不同層次，后一領(lǐng)域是前一領(lǐng)域的抽象描述。3個領(lǐng)域之間的術(shù)語對應(yīng)關(guān)系可由表2-1表示。

現(xiàn)實世界、信息世界和計算機世界的轉(zhuǎn)換關(guān)系可以用圖2-1表示。

從圖2-1中可以看出，現(xiàn)實世界的事物及聯(lián)系，通過系統(tǒng)分析成為信息世界的信息模型，而信息模型經(jīng)過數(shù)據(jù)化處理轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)模型。