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1、第第2 2章章 数据模型与数据库结构数据模型与数据库结构o2.1 2.1 数据和数据模型数据和数据模型o2.2 2.2 概念层数据模型概念层数据模型o2.3 2.3 组织层数据模型组织层数据模型o2.4 2.4 面向对象数据模型面向对象数据模型o2.5 2.5 数据库数据库结构结构*2.1 2.1 数据和数据模型数据和数据模型o现实世界的数据是散乱无章的，散乱的数据现实世界的数据是散乱无章的，散乱的数据不利于人们对其进行有效的管理和处理。不利于人们对其进行有效的管理和处理。o因此，必须把现实世界的数据按照一定的格因此，必须把现实世界的数据按照一定的格式组织起来，以方便对其进行操作和使用式组织起
2、来，以方便对其进行操作和使用。o在用数据库技术管理数据时，数据被按照一在用数据库技术管理数据时，数据被按照一定的格式组织起来，比如二维表结构，以使定的格式组织起来，比如二维表结构，以使数据能够被更高效地管理和处理数据能够被更高效地管理和处理。*22.1.1 2.1.1 数据与信息数据与信息o描述事物的符号记录称为描述事物的符号记录称为数据数据。o将从数据中获得的有意义的内容称为将从数据中获得的有意义的内容称为信信息息。o数据有一定的格式，这些格式的规定是数据有一定的格式，这些格式的规定是数据的语法，而数据的含义是数据的语数据的语法，而数据的含义是数据的语义。义。o数据是信息存在的一种形式，只有
3、通过数据是信息存在的一种形式，只有通过解释或处理才能成为有用的信息。解释或处理才能成为有用的信息。*3示例示例o数据：数据：n（张三，（张三，99121019912101，男，男，19811981，计算机，计算机系，应用软件）系，应用软件）o解释：解释：n张三是张三是99121019912101班的男生，班的男生，19811981年出生，年出生，计算机系应用软件专业计算机系应用软件专业。*4数据信息解释数据的静态特征数据的静态特征o数据的数据的基本结构基本结构n学生学生的的学号、姓名、性别、出生日期学号、姓名、性别、出生日期o数据间的数据间的联系联系n学生选课中的学号与学生基本信息中的学生选课
4、中的学号与学生基本信息中的学号学号o数据取值范围数据取值范围约束约束n考试成绩在考试成绩在0 0100100分之间分之间*5动态特征动态特征o指对数据可以进行的操作以及操作规指对数据可以进行的操作以及操作规则。则。o对数据库数据的操作主要有对数据库数据的操作主要有n查询数据查询数据n更改数据更改数据：插入、删除和更新插入、删除和更新o一般将对数据的静态特征和动态特征一般将对数据的静态特征和动态特征的描述称为的描述称为数据模型三要素数据模型三要素*62.1.2 2.1.2 数据模型数据模型o对于模型，人们并不陌生。对于模型，人们并不陌生。n建筑建筑模型模型 飞机模型飞机模型o计算机中的模型是对事
5、物、对象、过程计算机中的模型是对事物、对象、过程等客观系统中感兴趣的内容的模拟和抽等客观系统中感兴趣的内容的模拟和抽象表达，是理解系统的思维工具象表达，是理解系统的思维工具o数据模型数据模型(data model)(data model)也是一种模型，也是一种模型，它是对现实世界数据特征的抽象它是对现实世界数据特征的抽象。*7数据模型（续）数据模型（续）o数据库管理系统是基于某种数据模型数据库管理系统是基于某种数据模型对数据进行组织的，因此，了解数据对数据进行组织的，因此，了解数据模型的基本概念是学习数据库知识的模型的基本概念是学习数据库知识的基础。基础。o在数据库领域中，数据模型用于表达在数
6、据库领域中，数据模型用于表达现实世界中的对象，即将现实世界中现实世界中的对象，即将现实世界中杂乱的信息用一种规范的、形象化的杂乱的信息用一种规范的、形象化的方式表达出来方式表达出来。*8数据模型（续）数据模型（续）o数据模型即要面向现实世界，又要面数据模型即要面向现实世界，又要面向机器世界，因此向机器世界，因此需需满足三个要求满足三个要求: :n能够真实地模拟现实世界能够真实地模拟现实世界; ;n容易被人们理解容易被人们理解; ;n能够方便地在计算机上实现能够方便地在计算机上实现。*9数据模型（续）数据模型（续）o数据模型实际上是模型化数据和信息数据模型实际上是模型化数据和信息的工具。根据模型
7、应用的不同目的，的工具。根据模型应用的不同目的，可以将模型分为两大类可以将模型分为两大类：o概念层数据模型概念层数据模型（概念模型）（概念模型），从数从数据的据的语义视角语义视角来抽取模型，是按用户来抽取模型，是按用户的观点来对数据和信息进行建模。的观点来对数据和信息进行建模。o组织层数据模型组织层数据模型（组织模型组织模型）。从数）。从数据的据的组织层次组织层次来描述数据。来描述数据。*10概念层数据模型概念层数据模型o从数据的应用语义视角来抽取现实世从数据的应用语义视角来抽取现实世界中有价值的数据并按用户的观点对界中有价值的数据并按用户的观点对数据进行建模。数据进行建模。o主要用在数据库的
8、设计阶段，主要用在数据库的设计阶段，o与具体的数据库管理系统无关，与具体的数据库管理系统无关，o与具体的实现方式无关。与具体的实现方式无关。*11组织层数据模型组织层数据模型o从数据的组织方式来描述数据。从数据的组织方式来描述数据。主要有：主要有：n层次模型层次模型n网状模型网状模型n关系模型关系模型n对象对象- -关系模型关系模型o是从计算机系统的观点对数据进行建模，是从计算机系统的观点对数据进行建模，o与所使用的数据库管理系统有关与所使用的数据库管理系统有关。*12从现实世界到机器世界的过程从现实世界到机器世界的过程*132.2 2.2 概念层数据模型概念层数据模型o基本概念基本概念o实体
9、实体- -联系模型联系模型*14基本概念基本概念o概念层数据模型是指抽象现实系统中有应概念层数据模型是指抽象现实系统中有应用价值的元素及其关联关系，反映现实系用价值的元素及其关联关系，反映现实系统中有应用价值的信息结构，并且不依赖统中有应用价值的信息结构，并且不依赖于数据的组织层数据模型。于数据的组织层数据模型。o用于对信息世界建模，是现实世界到信息用于对信息世界建模，是现实世界到信息世界的世界的第一层抽象第一层抽象，是数据库设计人员进，是数据库设计人员进行数据库行数据库设计设计的的工具工具，也是数据库设计人，也是数据库设计人员和业务领域的用户之间进行员和业务领域的用户之间进行交流交流的的工具
10、工具。*15基本概念（续）基本概念（续）o概念层数据概念层数据模型应该模型应该：n具有较强的语义表达能力；具有较强的语义表达能力；n能够方便、直接地表达应用中的各种语义能够方便、直接地表达应用中的各种语义知识知识n简单、清晰简单、清晰，易于被用户理解易于被用户理解。o是面向用户、面向现实世界的数据模型，是面向用户、面向现实世界的数据模型，与具体的与具体的DBMSDBMS无关无关。o常用常用概念模型：概念模型：实体实体- -联系模型联系模型、语义对象语义对象模型模型*16实体实体- -联系模型联系模型o由由P. P. S. ChenP. P. S. Chen于于19761976年提出年提出，即通
11、即通常所说的常所说的E-RE-R方法。方法。o这种方法由于简单、实用，因此得到这种方法由于简单、实用，因此得到了广泛的应用，也是目前描述信息结了广泛的应用，也是目前描述信息结构最常用的方法。构最常用的方法。o实体实体- -联系方法使用的工具称为联系方法使用的工具称为E-RE-R图图o也把这种描述结果称为也把这种描述结果称为E-RE-R模型模型。*17实体实体- -联系模型联系模型o实体实体 o属性属性 o联系联系*18实体实体o具有公共性质的可相互区分的现实世具有公共性质的可相互区分的现实世界对象的集合。例如：界对象的集合。例如：n学生、课程、职工学生、课程、职工o在在E-RE-R图中用矩形框
12、表示具体的实体，图中用矩形框表示具体的实体，把实体名写在框内把实体名写在框内。学生*19实体与实例实体与实例o实体中每个具体的记录值（一行数据）实体中每个具体的记录值（一行数据），称为实体的一个，称为实体的一个实例实例。o有些书也将实体称为有些书也将实体称为实体集实体集或或实体类实体类型型，而将每行具体的记录称为，而将每行具体的记录称为实体实体。*20实体实例属性属性o描述实体或者联系的性质或特征的描述实体或者联系的性质或特征的数据项数据项。学号学号姓名姓名性别性别年龄年龄*21标识属性标识属性o能够唯一标识实体的一个属性或最小能够唯一标识实体的一个属性或最小的一组属性（称为属性集或属性组）的
13、一组属性（称为属性集或属性组）称为实体的称为实体的标识属性标识属性，o称为实体的称为实体的码码。o例如，例如，“学号学号”就是学生实体的码就是学生实体的码。*22属性的表示方式属性的表示方式o用圆角矩形或椭圆框表示，框内写用圆角矩形或椭圆框表示，框内写上属性名，并用连线连到相应实体。上属性名，并用连线连到相应实体。学生学生学号学号姓名姓名性别性别*23联系联系 o联系是数据之间的关联集合，是客观存在联系是数据之间的关联集合，是客观存在的应用语义链的应用语义链 。o实体内部的联系实体内部的联系：一个实体内属性之间的：一个实体内属性之间的联系。联系。n职工中的职工号和此职工的部门经理号职工中的职工
14、号和此职工的部门经理号o实体之间的联系实体之间的联系：不同实体之间：不同实体之间的的联系。联系。n课程和学生实体之间存在选课联系。课程和学生实体之间存在选课联系。*24联系的表示方式 实体之间的实体之间的联系用菱形框表联系用菱形框表示，框内写上联示，框内写上联系名，并用连线系名，并用连线与有关的实体相与有关的实体相连。连。联系名实体1实体2*联系的种类一对一联系一对一联系(1:1)一对多联系一对多联系(1:n)多对多联系多对多联系(m:n)* 如果实体如果实体A A中的每个实例在实体中的每个实例在实体B B中中至多有一个（也可以没有）实例与至多有一个（也可以没有）实例与之关联，反之亦然，则称实
15、体之关联，反之亦然，则称实体A A与实与实体体B B具有一对一联系，记作：具有一对一联系，记作：1:11:1 一对一联系（一对一联系（1:11:1）*27一对一联系的例子一对一联系的例子部门和正经理（假设部门和正经理（假设一个部门只有一个正一个部门只有一个正经理，一个人只当一经理，一个人只当一个部门的经理）、系个部门的经理）、系和正系主任（假设一和正系主任（假设一个系只有一个正主任，个系只有一个正主任，一个人只当一个系的一个人只当一个系的主任）都是一对一联主任）都是一对一联系。系。 管理经理部门11*28一对多的联系 如如果果实实体体A与与实实体体B之之间间存存在在联联系系，并并且且对对于于实
16、实体体A中中的的一一个个实实例例，实实体体B中中有有多多个个实实例例与与之之对对应应；而而对对实实体体B中中的的任任意意一一个个实实例例，在在实实体体A中中都都只只有有一一个个实实例例与与之之对对应应，则则称称实实体体A到到实实体体B的联系是一对多的，记为的联系是一对多的，记为1 : n * 有部门和职工两个实体，有部门和职工两个实体，并且有语义：一个部门可以有并且有语义：一个部门可以有多名职工，但是一个职工只在多名职工，但是一个职工只在一个部门工作。则部门和职工一个部门工作。则部门和职工之间的联系是一对多的，我们之间的联系是一对多的，我们把这种联系命名为工作。把这种联系命名为工作。一对多联系的例子工作部门职工1n*多对多的联系 如如果果实实体体A与与实实体体B之之间间存存在在联联系系，并并且且对对于于实实体体A中中的的一一个个实实例例，实实体体B中中有有多多个个实实例例与与之之对对应应；而而对对实实体体B中中的的一一个个实实例例，在在实实体体A中中也也有有多多个个实实例例与与之之对对应应，则则称称实实体体A到到实实体体B的的联联系系是多对多的，记为是多对多的，记为m : n 。*多对
