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1、 1 1 2数据模型 1 2 1信息的三个世界1 2 2概念模型1 2 3逻辑模型 本章首页 2 1 1信息的三个世界 将客观存在的事物以数据的形式存储到计算机中 首先将现实世界的事物及联系抽象成信息世界的信息模型 然后再抽象成计算机世界的数据模型 图数据处理的抽象和转换过程 3 1 1信息的三个世界 1 现实世界现实世界就是客观存在的事物及其相互联系 事物之间的联系是由事物本身的性质决定的 现实世界中的事物之间既有 共性 又具有 个性 例如 学校的教学管理中涉及学生管理 教师管理及课程管理等 制作学生选修课程情况表 内容包括学号 姓名 课程名 选修课程类别等 制作教师授课安排表 内容包括教师
2、号 课程名 授课类别 学时数等 这就是现实世界 是数据库设计者接触到的最原始的数据 4 1 1信息的三个世界 2 信息世界信息世界 也称为概念世界 是现实世界在人们头脑中的反映 是对客观事物及其联系的一种抽象描述 即用数据来描述实现世界中的事物及其联系 是对现实世界的第一次抽象 其中 经过抽象描述的现实世界中的客观事物在信息世界中称为 实体 5 信息世界中的基本概念在信息世界中 常用的主要概念如下 1 实体 Entity 客观存在并且可以相互区别的 事物 称为实体 实体可以是可触及的对象 如一个学生 一本书 一辆汽车 也可以是抽象的事件 如一堂课 一次比赛等 2 属性 Attributes 实
3、体的某一特性称为属性 如学生实体有学号 姓名 年龄 性别 系等方面的属性 属性有 型 和 值 之分 型 即为属性名 如姓名 年龄 性别是属性的型 值 即为属性的具体内容 如 990001 张立 20 男 计算机 这些属性值的集合表示了一个学生实体 1 1信息的三个世界 6 3 实体型 EntityType 若干个属性型组成的集合可以表示一个实体的类型 简称实体型 如学生 学号 姓名 年龄 性别 系 就是一个实体型 4 实体集 EntitySet 同型实体的集合称为实体集 如所有的学生 所有的课程等 5 键 Key 能唯一标识一个实体的属性或属性集称为实体的键 如学生的学号 学生的姓名可能有重名
4、 不能作为学生实体的键 1 1信息的三个世界 7 6 域 Domain 属性值的取值范围称为该属性的域 如学号的域为6位整数 姓名的域为字符串集合 年龄的域为小于40的整数 性别的域为 男 女 7 联系 Relationship 在现实世界中 事物内部以及事物之间是有联系的 这些联系同样也要抽象和反映到信息世界中来 在信息世界中将被抽象为实体型内部的联系和实体型之间的联系 实体内部的联系通常是指组成实体的各属性之间的联系 实体之间的联系通常是指不同实体集之间的联系 反映实体型及其联系的结构形式称为实体模型 也称作信息模型 它是现实世界及其联系的抽象表示 1 1信息的三个世界 8 两个实体型之间
5、的联系有如下三种类型 1 一对一联系 1 1 实体集A中的一个实体至多与实体集B中的一个实体相对应 反之亦然 则称实体集A与实体集B为一对一的联系 记作1 1 如 班级与班长 观众与座位 病人与床位 2 一对多联系 1 n 实体集A中的一个实体与实体集B中的多个实体相对应 反之 实体集B中的一个实体至多与实体集A中的一个实体相对应 记作1 n 如 班级与学生 公司与职员 省与市 3 多对多 m n 实体集A中的一个实体与实体集B中的多个实体相对应 反之 实体集B中的一个实体与实体集A中的多个实体相对应 记作 m n 如 教师与学生 学生与课程 工厂与产品 1 1信息的三个世界 9 1 1信息的
6、三个世界 3 数据世界数据世界 也称为计算机世界 存储世界或机器世界 是对信息世界中的有关信息进行加工 编码及格式化等具体处理以一定的形式存储在计算机内的数据 可以说 数据世界中的数据既能展示信息世界 同时又向计算机数据处理前进了一步 数据项数据项 Item 就是标记实体属性的命名单位 也称为元素或字段 它是可以命名的最小信息单位 数据项的取值范围称为域 记录若干相关联的数据项的集合构成记录 Record 记录是应用程序输入 输出的逻辑单位 对于大多数据库系统来讲 记录是处理和存储信息的基本单位 通常用一条记录描述一个实体 构成该记录的数据项表示实体的若干属性 10 1 1信息的三个世界 3
7、文件同一给定类型记录的集合构成一个文件 File 文件对应于信息世界的实体集 所以文件又可定义为描述一个实体集的所有记录集 4 数据库数据库是比文件更大的数据组织形式 数据库是具有特定联系的数据的集合 也可以看成是具有特定联系的多种类型的记录的集合 5 关键字关键字 Key 是能够唯一标识文件中的每一条记录的字段或字段集 如学生的 学号 可以作为学生记录的关键字 11 1 1信息的三个世界 4 三个世界之间的关系现实世界 信息世界和数据世界三者之间的关系下图所示 从图可知 将现实世界中的事物及其联系逐步抽象为数据世界中具有一定结构的便于计算机处理的数据形式 需要使用以下两个不同层次的数据模型
8、12 1 1信息的三个世界 1 概念模型概念数据模型是指一种独立于计算机系统的数据模型 完全不涉及信息在计算机中的表示 只是用来描述某个特定组织所关心的信息结构 也称信息模型 概念模型是用户和数据库设计人员之间进行交流的工具 既独立于计算机系统 又与具体的DBMS无关 它是按用户的观点来对数据和信息进行建模的 2 逻辑模型也称逻辑数据模型 逻辑模型是直接面向数据库的逻辑结构 它是现实世界的第二次抽象 是按计算机系统的观点对数据建模 逻辑模型涉及计算机系统和数据库管理系统 如包括网状模型 层次模型 关系模型 面向对象模型等 13 1 1信息的三个世界 表1 1信息的三个世界术语的对应关系 本节首
9、页 14 所谓概念模型就是为正确 直观地反映客观事物及其联系 对所研究的信息世界建立一个抽象的模型 该模型按用户的观点来对现实世界建模 完全不涉及信息在计算机中的表示 只是用来描述某个特定组织所关心的信息结构 概念模型是现实世界到数据世界的一个中间层次 是用户与数据库设计人员之间进行交流的语言 这一类模型中最典型的是实体联系模型 概念模型具有以下特征 具有较强的语义表达能力 能够方便 直接地表达应用中的各种语义知识 简单 清晰 易于理解 独立于计算机系统的模型 完全不涉及信息在计算机中的表示 独立于任何DBMS 可以方便地转换为计算机上任一数据库管理系统所支持的特定数据模型 1 2 2概念模型
10、 15 最常用的方法是1976年由RS Chen提出的实体 联系方法 Entity RelationApproach 简称E R方法 它是按用户的观点来描述现实世界的信息结构 从本质上来讲 E R方法是一种信息结构的图示法 应用E R方法建立的概念模型称之为E R模型 由于E R模型独立于具体的DBMS所支持的数据模型 是各种数据模型的共同基础 因此比数据模型更一般 更抽象 更接近于现实世界 E R图是直接表示概念模型的有力工具 在E R图中有4个基本成份 分别如下 矩形框 表示实体类型 问题的对象 菱形框 表示联系类型 实体间联系 椭圆形框 表示实体类型和联系类型的属性 连线 实体与属性之间
11、 联系与属性之间用直线连接 16 1 2 2概念模型 E R图设计的步骤如下 设计局部E R图1 采用分类 聚集和概括的方法对应用系统中的实体 关系抽取其共性 忽略其非本质的细节 确定实体和属性 2 对上面产生的数据再抽象 形成实体 实体的属性 标识实体的键 确定实体之间的联系 设计局部E R图 综合成全局E R图1 解决各分E R图之间的冲突 命名冲突 属性冲突 结构冲突 将各分E R图合并起来生成初步E R图 2 对初步E R图进行修改 合并 消除不必要的冗余 形成一个整体的概念结构图即全局E R图 本节首页 17 下面我们将用具体的实例讲解E R设计法 例如 学生实体具有学号 姓名 性别
12、等属性 用E R图表示如下 学生 学号 姓名 性别 18 例 如图中 用 供应量 来描述联系 供应 的属性 表示某供应商供应了多少数量的零件给某个项目 供应商 项目 零件 供应 供应量 m n p 19 课堂练习 物资管理涉及的实体有 仓库 属性有仓库号 面积 电话号码零件 属性有零件号 名称 规格 单价 描述供应商 属性有供应商号 姓名 地址 电话号码 账号项目 属性有项目号 预算 开工日期职工 属性有职工号 姓名 年龄 职称这些实体之间的联系如下 1 一个仓库可以存放多种零件 一种零件可以存放在多个仓库中 用库存量来表示某种零件在仓库中的数量 20 2 一个仓库有多名职工 而一名职工只能在
13、一个仓库工作 3 一个职工领导能管理多名职工 一名职工只能由一个领导直接进行管理 4 一个供应商可以供应多种零件 一种零件可以由多个供应商供应 一个供应商能负责多种项目 一种项目能由多个供应商负责 一个项目可以使用多种零件 一种零件可以供给多个项目 21 作业 1 学生选课系统有两个实体和一个联系 实体有学生 课程 联系有选课 其中 学生实体有属性 学号 姓名 性别 出生日期 课程有属性 课程号 课程名 学分 选课联系有属性 成绩 学分 且在选修联系中 一个学生可以选多门课程 一门课程可由若干学生选修 22 2 学校中有若干系 每个系有若干班级和教研室 每个教研室有若干教员 其中有的教授和副教授每人各带研究生 每个班有若干学生 每个学生选修若干课程 每门课程可由若干学生选修 请用E R图画出此学校的概念模型
