数据模型与概念模型

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1、第1章 绪论1.2 数据模型与概念模型1.2 数据模型与概念模型v数据模型定义组成v概念模型基本概念表示方法数据模型v在数据库中用数据模型这个工具来抽象、表示和处理现实世界中的数据和信息。通俗地讲数据模型就是现实世界的模拟v数据模型应满足三方面要求能比较真实地模拟现实世界容易为人所理解便于在计算机上实现数据模型 (续)v数据模型分成两个不同的层次(1) 概念模型 也称信息模型，它是按用户的观点来对数据和信息建模。 (2) 逻辑模型（数据模型）和物理模型 它是按计算机系统的观点对数据建模。数据模型 主要包括网状模型、层次模型、关系模型等。数据模型 (续)v客观对象的抽象过程-两步抽象现实世界中的

2、客观对象抽象为概念模型；把概念模型转换为某一DBMS支持的数据模型。概念模型是现实世界到机器世界的一个中间层次。数据模型的组成要素v数据结构 v数据操作 v数据的约束条件 1. 数据结构v什么是数据结构描述数据库的组成对象以及对象之间的联系。v描述内容与数据类型、内容、性质有关的对象与数据之间联系有关的对象v数据结构是对系统静态特性的描述2.数据操作v数据操作对数据库中各种对象（型）的实例（值）允许执行的操作及有关的操作规则v数据操作的类型检索更新（包括插入、删除、修改）v数据操作是对系统动态特性的描述。3.数据的完整约束条件 v数据的约束条件一组完整性规则的集合。完整性规则是给定的数据模型中

3、数据及其联系所具有的制约和储存规则，用以限定符合数据模型的数据库状态以及状态的变化，以保证数据的正确、有效、相容。概念模型1、概念模型2. 信息世界中的基本概念3. 概念模型的表示方法1. 概念模型v概念模型的用途概念模型用于信息世界的建模是现实世界到机器世界的一个中间层次是数据库设计的有力工具数据库设计人员和用户之间进行交流的语言v对概念模型的基本要求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、易于用户理解。2. 信息世界中的基本概念(1) 实体（Entity） 客观存在并可相互区别的事物称为实体。 可以是具体的人、事、物或抽象的概念。 (2) 属性（Attrib

4、ute） 实体所具有的某一特性称为属性。 一个实体可以由若干个属性来刻画。 (3) 码（Key） 唯一标识实体的属性集称为码。 信息世界中的基本概念(续)(4) 域（Domain） 属性的取值范围称为该属性的域。 (5) 实体型（Entity Type） 用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体称为实体型(6) 实体集（Entity Set） 同型实体的集合称为实体集信息世界中的基本概念(续)(7) 联系（Relationship） 现实世界中事物内部以及事物之间的联系 在信息世界中反映为实体内部的联系和实体之 间的联系。实体型间联系：一对一联系（1:1） ，一对多联系（1:n） ，多对多联

5、系（m:n） 同一实体集内各实体间的联系v一对多联系实例职工实体集内部具有领导与被领导的联系 某一职工（干部）“领导”若干名职工 一个职工仅被另外一个职工直接领导 这是一对多的联系v一对一联系v多对多联系两个实体型间的联系实体型1联系名实体型2111:1联系实体型1联系名实体型2mnm:n联系实体型1联系名实体型21n1:n联系多个实体型间的联系v多个实体型间的一对多联系实例课程、教师与参考书三个实体型如果一门课程可以有若干个教师讲授，使用若干本参考书，每一个教师只讲授一门课程，每一本参考书只供一门课程使用课程与教师、参考书之间的联系是一对多的v多个实体型间的一对一联系v多个实体型间的多对多联

6、系3. 概念模型的表示方法v概念模型的表示方法很多v实体联系方法(E-R方法)用E-R图来描述现实世界的概念模型E-R方法也称为E-R模型E-R图v实体型用矩形表示，矩形框内写明实体名。学生教师E-R图(续)v属性用椭圆形表示，并用无向边将其与相应 的实体连接起来学生学号年龄性别姓名E-R图(续)v联系联系本身：用菱形表示，菱形框内写明联系名，并用无向边分别与有关实体连接起来，同时在无向边旁标上联系的类型（1:1、1:n或m:n） 联系的属性：联系本身也是一种实体型，也可以有属性。如果一个联系具有属性，则这些属性也要用无向边与该联系连接起来 联系的表示方法实体型1联系名实体型2111:1联系实

7、体型1联系名实体型2mnm:n联系实体型1联系名实体型21n1:n联系联系的表示方法(续)实体型1联系名mn同一实体型内 部的m:n联系实体型1联系名实体型21m多个实体型间的1:n联系实体型3n联系的表示方法示例班级班级-班长班长111:1联系课程选修学生mnm:n联系班级组成学生1n1:n联系联系的表示方法示例(续)职工领导1n同一实体型内 部的1:n联系课程讲授教师1m多个实体型间的1:n联系参考书n联系的表示方法示例(续)零件供应供应商pm多个实体型间的m:n联系工程n联系属性的表示方法课程选修学生mn成绩E-R图(续)E-R图实例：P19-P20某工厂物资管理E-R图常用数据模型v层

8、次模型v网状模型v关系模型v面向对象模型v对象关系模型常用数据模型（续）v非关系模型层次模型（Hierarchical Model）网状模型(Network Model )数据结构：以基本层次联系为基本单位基本层次联系：两个记录以及它们之间的一对多（包括一对一)的联系层次模型1. 层次数据模型的数据结构 2. 层次数据模型的数据操纵3. 层次数据模型的与完整性约束 4. 层次数据模型的存储结构 5. 层次数据模型的优缺点 网状模型1. 网状数据模型的数据结构 2. 网状数据模型的数据操纵3. 网状数据模型的完整性约束 4. 网状数据模型的存储结构 5. 网状数据模型的优缺点关系模型1. 关系数

9、据模型的数据结构 2. 关系数据模型的操纵3. 关系数据模型的完整性约束 4. 关系数据模型的存储结构 5. 关系数据模型的优缺点6. 典型的关系数据库系统 关系数据模型的数据结构v在用户观点下，关系模型中数据的逻辑结构是一张二维表，它由行和列组成。关系模型的基本概念(1)关系（Relation）一个关系对应通常说的一张表。(2)元组（Tuple）表中的一行即为一个元组。(3)属性（Attribute）表中的一列即为一个属性，给每一个属性起一个名称即属性名。关系模型的基本概念(续)(4)主码（Key） 表中的某个属性组，它可以唯一确定一个元组。 ( 5 )域（Domain） 属性的取值范围。

10、(6)分量 元组中的一个属性值。 (7)关系模式 对关系的描述 关系名（属性1，属性2，属性n） 学生（学号，姓名，年龄，性别，系，年级）关系数据模型的数据结构(续）v实体及实体间的联系的表示方法实体型：直接用关系（表）表示。属性：用属性名表示。一对一联系：隐含在实体对应的关系中。一对多联系：隐含在实体对应的关系中。多对多联系：直接用关系表示。关系数据模型的数据结构(续）例1 学生、系、系与学生之间的一对多联系：学生（学号，姓名，年龄，性别，系号，年级）系 (系号，系名，办公地点)例2 系、系主任、系与系主任间的一对一联系系 (系号，系名，办公地点，系主任) 关系数据模型的数据结构(续）例3

11、学生、课程、学生与课程之间的多对多联系 ：学生（学号，姓名，年龄，性别，系号，年级）课程（课程号，课程名，学分）选修（学号，课程号，成绩）关系数据模型的数据结构(续）v关系必须是规范化的，满足一定的规范条件最基本的规范条件：关系的每一个分量必须是一个不可 分的数据项。2.关系模型的数据操纵v查询、插入、删除、更新v数据操作是集合操作，操作对象和操作结果都是关系，即若干元组的集合v存取路径对用户隐蔽，用户只要指出“干什么”，不必详细说明“怎么干”3.关系模型的完整性约束v实体完整性v参照完整性v用户定义的完整性4.关系数据模型的存储结构v表以文件形式存储v有的DBMS一个表对应一个操作系统文件v

12、有的DBMS自己设计文件结构5.关系模型的优缺点v优点建立在严格的数学概念的基础上概念单一。数据结构简单、清晰，用户易懂 易用v实体和各类联系都用关系来表示。v对数据的检索结果也是关系。关系模型的存取路径对用户隐蔽v具有更高的数据独立性，更好的安全保密性v简化了程序员的工作和数据库开发建立的工作关系模型的优缺点（续）v缺点存取路径对用户隐蔽导致查询效率往往不如非关系数据模型为提高性能，必须对用户的查询请求进行优化增加了开发数据库管理系统的难度6. 典型的关系数据库系统ORACLE SQL SERVER DB/2SYBASEINFORMIXFOXBASEACCESS课后问题v问题：数据库系统具有

13、独立性高的特点， 它是如何实现的呢？作业2vP38，719，其中7、12、13写在作业本上第1章 绪论v1.1 数据库系统概述v1.4 数据库系统组成v1.2 数据模型与概念模型v1.3 数据库系统结构v1.5 小结1.3 数据库系统结构v数据库系统内部的模式结构 从数据库管理系统角度看v数据库系统外部的体系结构从数据库最终用户角度看数据库系统的模式结构v数据库系统模式的概念v数据库系统的三级模式结构v数据库的二级映象功能与数据独立性v小结数据库系统模式的概念v“型” 和“值” 的概念型（Type） 对某一类数据的结构和属性的说明 值（Value） 是型的一个具体赋值 例如：学生记录 记录型：

14、（学号，姓名，性别，系别，年龄，籍贯） 该记录型的一个记录值：（900201，李明，男，计算机，22，江苏）数据库系统模式的概念（续）v模式（Schema）数据库逻辑结构和特征的描述是型的描述反映的是数据的结构及其联系模式是相对稳定的v模式的一个实例（Instance）模式的一个具体值反映数据库某一时刻的状态同一个模式可以有很多实例实例随数据库中的数据的更新而变动数据库系统的三级模式结构1模式（Schema）v模式（也称逻辑模式） 数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述 所有用户的公共数据视图，综合了所有用户的需求v一个数据库只有一个模式v模式的地位：是数据库系统模式结构的中间层 与数据的物理

15、存储细节和硬件环境无关 与具体的应用程序、开发工具及高级程序设计语言无关v模式的定义 数据的逻辑结构（数据项的名字、类型、取值范围等） 数据之间的联系 数据有关的安全性、完整性要求2. 外模式（External Schema ）v外模式（也称子模式或用户模式）数据库用户（包括应用程序员和最终用户）使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述数据库用户的数据视图，是与某一应用有关的数据的逻辑表示外模式（续）v外模式的地位：介于模式与应用之间模式与外模式的关系：一对多v外模式通常是模式的子集v一个数据库可以有多个外模式。反映了不同的用户的应 用需求、看待数据的方式、对数据保密的要求v对模式中同一数据，在外

16、模式中的结构、类型、长度、 保密级别等都可以不同外模式与应用的关系：一对多v同一外模式也可以为某一用户的多个应用系统所使用，v但一个应用程序只能使用一个外模式。外模式（续）v外模式的用途保证数据库安全性的一个有力措施。每个用户只能看见和访问所对应的外模式中的数据3内模式（Internal Schema ）v内模式（也称存储模式）是数据物理结构和存储方式的描述是数据在数据库内部的表示方式v记录的存储方式（顺序存储，按照B树结构存储， 按hash方法存储）v索引的组织方式v数据是否压缩存储v数据是否加密v数据存储记录结构的规定v一个数据库只有一个内模式三级模式与二级映象v三级模式是对数据的三个抽象级别v二级映象在DBMS内部实现这三个抽象层次的联系和转换数据库系统的三级模式结构1外模式模式映象v定义外模式与模式之间的对应关系v每一个外模式都对应一个外模式模式映象v映象定义通常包含在各自外模式的描述