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1、1,1,3.3 数据模型,由于计算机不可能直接处理现实世界中的具体事物，所以人们必须事先把具体事物转换成计算机能够处理的数据。 在数据库技术中使用数据模型来抽象、表示现实世界中的数据和信息。 模型：对现实世界特征的模拟和抽象。 数据模型：对现实世界数据特征的模拟和抽象。,2,2,现实世界中的数据要进入到数据库中，需要经过人们的认识、理解、整理、规范和加工。可以把这一过程划分成三个主要阶段，即现实世界阶段、信息世界阶段和机器世界阶段。,不依赖于具体机器和DBMS,依赖于具体机器和DBMS,3,3,3.3.1 现实世界,实体：现实世界中客观存在并可以相互区分的事物。 实体的特征：每一个实体具有的特
2、征。如 “学生”实体具有学号、姓名、性别等特征。 实体集：具有相同特征的一类实体的集合构成了实体集。例如，所有的学生构成了“学生”实体集。 标识特征：在一个实体集中，用于区分实体的特征。例如，对于学生实体，学号可以作为其标识特征，而性别则不能作为其标识特征。,4,4,3.3.2 信息世界,人们对现实世界的对象进行抽象，并对其进行命名、分类，在信息世界用概念模型对其进行描述。 信息世界涉及的主要概念： 1.实体：对应于现实世界的实体。如一个学生、一门课。 2.属性：对应于实体的特征。一个实体可以由若干个属性来刻画。例如，学生实体可以有学号、姓名、性别、班级、年龄等属性。 3. 码：对应于实体的标
3、识特征。例如，学生实体可以用学号来唯一标识，因此学号可以作为学生实体的码。,5,5,4. 域：属性的取值范围称为该属性的域。例如，年龄的域为不小于零的整数。 5. 实体型：用实体名及其属性名集合来描述实体，例如，学生实体型描述为：学生(学号，姓名，性别，年龄)课程实体型可以描述为：课程(课程号，课程名，学分) 6. 实体集：同型实体的集合构成了实体集。例如，全体学生实体型构成了学生实体集。,6,6,7. 联系：现实世界中的事物之间通常都是有联系的，这些联系在信息世界中反映为实体内部（属性）的联系和实体之间的联系。这些联系总的来说可以划分为三种： 一对一联系 一对多(或多对一)联系多对多联系,7
4、,7,(1) 一对一联系,如果实体集A与实体集B之间存在联系，并且对于实体集A中的任意一个实体，在实体集B中至多只有一个实体与之对应；而对于实体集B中的任意一个实体，在实体集A中也至多只有一个实体与之对应，则称实体集A和实体集B之间存在着一对一的联系(表示为1:1)。,8,8,(2) 一对多联系,如果实体集A与实体集B之间存在联系，并且对于实体集A中的任意一个实体，在实体集B中可以有多个实体与之对应；而对于实体集B中的任意一个实体，在实体集A中至多只有一个实体与之对应，则称实体集A到实体集B的联系是一对多的联系(表示为1:n)。,9,9,(3) 多对多联系,如果实体集A与实体集B之间存在联系，
5、并且对于实体集A中的任意一个实体，在实体集B中可以有多个实体与之对应；而对于实体集B中的任意一个实体，在实体集A中也可以有多个实体与之对应，则称实体集A到实体集B的联系是多对多的联系(表示为m:n)。,10,10,8.概念模型,概念模型是对信息世界的建模，因此，概念模型应该能够方便、准确地表示出信息世界中的常用概念。 概念模型有多种表示方法，其中最常用的是“实体联系法”，简称E-R方法，该方法用E-R图来描述现实世界的概念模型。 E-R图提供了表示实体、属性和联系的方法。,11,11,实体：用矩形表示，在矩形内写明实体名。如：学生实体 属性：用椭圆形表示，并用无向边将其与实体连接起来。例如，学
6、生实体及其属性,学生,12,联系：用菱形表示，在菱形框内写明联系的名称，并用无向边将其与有关的实体连接起来，同时在无向边旁标上联系的类型。 注意：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。,13,13,关系模型：以二维表格（关系表）的形式组织数据库中的数据。 层次模型：以树型层次结构组织数据。 网状模型：每一个数据用一个节点表示，每个节点与其它节点都有联系，这样数据库中的所有数据节点就构成了一个复杂的网络。 面向对象的模型：采用面向对象思想建模，具有面向对象的特性，如继承、封装等 目前使用最多的仍然是关系模型。,3.3.3 机器世界,1
7、4,14,3.4 关系模型,一、关系模型的组成 二、关系模式的设计,15,15,一、关系模型的组成,关系数据结构 关系操作集合 关系完整性约束 （1）关系操作 主要包括：数据的查询、插入、修改、删除 特点: 集合操作，操作对象和操作结果都是关系，即元组的集合。,16,16,（2）关系的完整性,关系完整性或数据完整性，指的是数据的精确性和可靠性。强制完整性可以保证数据库中数据的质量。 数据完整性分类 实体完整性 参照完整性 用户自定义完整性,17,17,实体完整性,实体是可区分的，即它们具有某种唯一性标识，在关系模型中以主码作为唯一性标识。主码中的属性即主属性不能取空值。 实体完整性定义：若属性
8、A是基本关系R的主属性，则属性A不能取空值。如果主属性取空值，就说明存在某个不可标识的实体。 实体完整性要求表中每一条记录都表示一个确定的实体，并且不会有重复的实体出现。 实体完整性通过索引、UNIQUE约束、PRIMARY KEY约束或IDENTITY属性实现。,18,18,参照完整性,现实世界中的实体之间往往存在某种联系，在关系模型中实体及实体间的联系都是用关系来描述的。这样就自然存在着关系与关系间的引用。 设F是基本关系R的一个或一组属性，但不是关系R的码，如果F与基本关系S的主码Ks相对应，则称F是基本关系R的外码，并称基本关系R为参照关系，基本关系S为被参照关系。关系R和S不一定是不
9、同的关系。 参照完整性规则就是定义外码与主码之间的引用规则，它要求关系R的外码F： 或者取空值（F的每个属性值均为空值）； 或者等于S中某个元组的主码值。,19,19,用户定义的完整性,针对某一具体应用所涉及的数据必须满足的语义要求，对关系数据库中的数据定义的约束条件。 关系模型应提供定义和检验这类完整性的机制，以便用统一的系统的方法处理它们，而不要由应用程序承担这一功能。,20,20,完整性的实现,CHECK约束（列级、表级）的建立 DEFAULT约束的建立 IDENTITY列的建立 主键PRIMARY KEY的建立 外键FOREIGN KEY的建立,21,21,二、关系模式的设计,概念模型
10、（E-R模型） 概念设计 逻辑设计 为什么“学生选课”数据库创建了Student、Course、SC三张表，而不用一张表来存放学生选课的信息呢？ 数据冗余 不一致性 插入异常 删除异常,从现实世界到信息世界E-R图,从信息世界（E-R图）到机器世界（关系模式）二维表结构,22,22,概念结构设计,基本步骤： 首先确定实体类型。 确定联系类型。 把实体类型和联系类型组合成E-R图。 确定实体类型和联系类型的属性。 确定实体类型的键，在E-R图属于键的属性名下画一条横线。,为图书管理设计一个E-R模型。读者从图书馆借书，图书馆从出版社购书。 确定实体类型：读者、书、出版社 确定联系类型： 读者-书
11、：借阅(n:m) 书-出版社：购买(n:1) 把实体类型和联系类型组合成E-R图。 确定实体类型和联系类型的属性。 确定实体类型的键，在E-R图属于键的属性名下画一条横线。,24,25,25,逻辑结构设计（E-R图到关系模式的转换）,1）1:1联系的E-R图到关系模式的转换 法一： 联系单独对应一关系模式（表） 由联系属性、参与联系的各实体集的主码属性构成关系模式 主码可选参与联系的实体集的任一方的主码 BJ（班级编号，院系，专业名，人数） BZ（学号，姓名） SY（学号，班级编号）,26,26,法二： 联系不单独对应一关系模式 联系的属性及一方的主码加入另一方实体集对应的关系模式中。 BJ（
12、班级编号，院系，专业名，人数） BZ（学号，姓名，班级编号） 或者 BJ（班级编号，院系，专业名，人数，学号） BZ（学号，姓名）,27,27,2）1: n联系的E-R图到关系模式的转换,法一： 联系单独对应一关系模式 由联系的属性、参与联系的各实体集的主码属性构成关系模式 n端的主码作为该关系模式的主码。 BJ（班级编号，院系，专业名，人数） XS (学号，姓名，院系，性别，出生时间) SY（学号，班级编号）,28,28,法（二）联系不单独对应一个关系模式 将联系的属性及1端的主码加入n端实体集对应的关系模式中，主码仍为n端的主码。 BJ（班级编号，院系，专业名，人数） XS (学号，姓名，院系，性别，出生时间，班级编号),29,29,3）m:n联系的E-R图到关系模式的转换,m:n的联系单独对应一关系模式 该关系模式包括联系的属性、参与联系的各实体集的主码属性 关系模式的主码由各实体集的主码属性共同组成。,
