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1、课程课号课程名课类别学生学号姓名性别院称号编号组成1m授课mn选修nm学期教师姓名住址工号孩子职称小区楼栋讲授课程号1yearBooksAuthorsidnamebirthplaceisbnwritebookpagetypetypepricecountycityBegin dateCo_writeAuthorsMain_authorco_author2为什么要建立数据模型DataModel：象盖大楼的设计图一样，DM可使一切的工程参与者都有一个共同的数据规范防止出现问题再处置边干便改的方式可及早发现问题加快运用开发速度3n数据库是数据库系统的中心，而数据库是根据一定的数据模型来建立现实世界中事
2、物及事物之间的联络的。将客观存在的事物以数据的方式存储到计算机中，需求阅历对现实生活中事物特性的认识、概念化到计算机数据库里的详细表示的逐级笼统过程。第二章 数据模型4模型的概念模型的概念模型模型对对客客观观事物、景象、事物、景象、过过程或系程或系统统的的简简化描画。化描画。一切的数据一切的数据库库系系统统都都为为它所要描画的世界建立了模型：它所要描画的世界建立了模型：数据建模：描画了数据建模：描画了组织组织数据的框架构造。数据的框架构造。如：楼房住如：楼房住户户-数据；房数据；房间规间规格格-数据模型数据模型数据建模最后开展成数据建模最后开展成为为数据的存数据的存储储方式方式 数据字典数据字
3、典 中的定中的定义义 业务业务功能建模：用功能建模：用户户的最的最终终需求。需求。业务业务功能建模最后开展成功能建模最后开展成为为运用程序运用程序产产生生高高效效的的运运用用程程序序的的前前提提是是良良好好的的数数据据模模型型。 正正如如10平平米米的的房房间间无无法法成成为为会会议议厅厅一一样样，一个糟糕的数据模型也无法，一个糟糕的数据模型也无法产产生高生高质质量的运用。量的运用。52.1信息的三个世界信息的三个世界一、客观现实世界存在于人脑之外的客观存在的事物及其相互联络。 教学管理学生管理教师管理课程管理姓名课程名课程类别学号姓名课程名课程类别学号成果教师号课程名授课类别学时数62.1信
4、息的三个世界信息的三个世界二、信息世界现实世界在人脑中的反映，是对客观事物及其联络的一种笼统描画，即用数据来描画。 主要概念：1、实体(Entity)现实世界中区别于其他对象的无形事件或有形物体。 如：人；数据库课程；正式用的计算机；几何中“点，“线不能严峻地定义实体。 2、实体集(Entity Set)具有一样类型和一样特征(或属性)的实体集合。 72.1信息的三个世界信息的三个世界3、实体类型(Entity Type)用实体名及其属性名集合来笼统和描写的同类实体成为实体类型。 4、实体标识符(identifier)可以独一地标识每一个实体的属性或属性集。 5、属性(attribute)对实
5、体的特征的描画。 6、域(Domain)属性的取值范围。 82.1信息的三个世界信息的三个世界8、联络(Relation)多个实体之间的关联。 三、数据世界是对信息世界中的有关信息进一步加工、编码及格式化等详细处置，然后以一定的格式存储于计算机中。也是对数据库管理系统(DBMS)中的数据的逻辑描画。概念包括： 92.1信息的三个世界信息的三个世界1、数据项(data item)字段(Field),标志实体属性的可以命名的最小单位。 2、记录(record)数据项的集合，也称为元组(tuple)。 3、文件(File)同一给定类型记录的集合。文件记录的组织和存储方式分为：顺序文件、索引文件、直接
6、文件和倒排文件。4、数据库比文件更大的数据组织方式。105、关键字(Key)独一标识每一条记录的字段或字段集,也称键码。与实体标志符对应。2.1信息的三个世界信息的三个世界对数据的物理描画：指数据在存储设备上的存储方式，物理数据是实践存放在计算机存储设备上的数据，也可称为物理记录。 数据描画包括：111、位(bit)二进制的一个单位称为位，位上只能为0/1。2、字节(Byte)：8个位是一个字节，可以存放对应的ASCII码的一个字符。3、字(word)：由假设干个字节组成一个字。一个字所包含的二进制的位数称为字长。计算机字长是不一样的，8位、16位、24位、32位。4、块(block)：内存储
7、器和外存储器交换信息的最小单位，又称为物理快或物理记录。256字节、512字节、1024字节。5、卷(volume)：一台输入输出设备所能装载的全部信息。2.1信息的三个世界信息的三个世界122.1信息的三个世界信息的三个世界四、三个世界之间的关系1、概念模型是按用户的观念来对数据和信息进展建模的，是用户和数据库设计人员之间交流的工具。2、逻辑模型面向数据库的逻辑构造，也称为逻辑数据模型。是按计算机系统的观念来对数据建模，涉及计算机系统和数据库管理系统。包括：网状模型、层次模型和关系模型。13客观事物及其联络信息数 据现实世界信息世界数据世界构成概念模型逻辑模型笼统数据化142.2概念模型概念
8、模型概念数据模型ConceptualDataModel面向现实世界建模主要用来描画现实世界的概念化构造，与具体的DBMS无关；-现实世界的事物经过人脑的笼统加工，提取出对用户有用的信息，经过组织整理加工构成现实世界和计算机世界之间的中间模型；-CDM只关怀现实世界中的事物、事务特征、联络，完全没有与详细计算机及其相关的任何概念；152.2概念模型概念模型-CDM是系统分析员、程序设计员、维护人员、用户-之间相互了解的共同言语；-CDM能让数据库的设计人员在设计的初始阶段摆脱-计算机系统及DBMS的详细技术问题，集中精神分析-数据、数据之间的联络；-概念模型必需转换成逻辑模型，才干在DBMS中实
9、-现；-最常用的概念模型是E-R模型162.2概念模型概念模型一、实体、属性及联络实体(instance)、实体集(schema)属性：1、简单属性和复合属性2、单值属性和多值属性3、NULL属性4、派生属性17二、实体间的联络1、联络的类型2.2概念模型概念模型实体1实体2实体3实体集A实体1实体2实体3实体集B一对一实体1实体2实体3实体集A实体1实体2实体3实体集B一对多实体1实体2实体3实体集A实体1实体2实体3实体集B多对多182.2概念模型概念模型2、联络集联络是指多个实体间的关联，同类联络的集合称为联络集。二元联络集、三元联络集合多元联络集。3、联络集中的角色实体在联络中的作用。
10、4、联络集中的属性192.2概念模型概念模型三、实体联络方法1976年由P.S.Chen提出用实体-联络方法来对现实世界的信息构造描画，简称E-R方法。ER图是一种语义模型，它运用图形模型来表达客观现实世界中的实体和实体之间的联络。客观性：反响客观现实和用户的需求。相对性：与察看者本身的目的和外形有关系。实体集实体集联络集联络集属性属性 多值属性多值属性派生属性派生属性202.2概念模型概念模型1、实实体体-联络联络的建立的建立 1 确定一真确定一真实实体集合体集合用矩形方框表示用矩形方框表示实实体集合，方框内体集合，方框内标标明明实实体集合称号；体集合称号； 2 选择实选择实体集体集应应包含
11、的属性包含的属性用用椭圆椭圆框表示属性，框表示属性，经过经过无向无向边衔边衔接到接到实实体集。只需一个属性的体集。只需一个属性的实实体集可用属性替代，附体集可用属性替代，附加到它参与的加到它参与的联络联络上；上； 3 确定确定实实体集之体集之间间的的联络联络用菱形框表示，框内用菱形框表示，框内标标明明联络联络的称号，的称号，经过经过无向无向边边 或有向或有向边边 衔衔接到参与接到参与联络联络的每个的每个实实体体集合；集合；212.2概念模型4确定实体集的关键字用下划线在属性上标明关键字的属性集合；5确定联络的类型在用无向边衔接联络到实体集时，在边上注明1或n多来知名联络的类型。在用有向边衔接联
12、络到实体集时，让边的箭头指向1的实体集的一方，多对多由于都是多方，故无箭头222.2概念模型2 2、ERER图设计图设计原那么原那么(1)(1)、真、真实实性原那么性原那么(2)(2)、防止冗余原那么、防止冗余原那么(3)(3)、简单简单性原那么性原那么(4)(4)、适宜性原那么：用、适宜性原那么：用实实体集体集还还是属性是属性假假设设某个事物具有比它的称号更多的信息，用某个事物具有比它的称号更多的信息，用实实体集，否那么用属性。体集，否那么用属性。(5)(5)、适宜性原那么：用、适宜性原那么：用实实体集体集还还是是联络联络集集描画描画实实体集体集间间的行的行为时为时用用联络联络集集232.2
13、概念模型3 3、对约对约束建模束建模(1)(1)、键码约键码约束束实实体集中的体集中的键码键码联络联络集中的集中的键码键码A A、多、多对对多关系，多关系，联络联络集的主集的主键码键码由参与由参与该联络该联络集的一真集的一真实实体集的主体集的主键码键码共同共同组组成。成。B B、多、多对对一或一一或一对对多关系，多关系，联络联络集的主集的主键码键码由由“多方多方实实体集的主体集的主键码组键码组成。成。C C、一、一对对一关系，一关系，联络联络集的主集的主键码键码由恣意一方。由恣意一方。24studentsbelongpostgraduates参照完好性约束的ER图(2)、参照完好性约束2.2概
14、念模型252.2概念模型练习：设计一个银行数据库，包括顾客和账户信息。顾客包括姓名、地址、身份证号码，账户信息包括流水号、类型和余额。记录拥有账户的顾客。回答以下问题：1、绘制ER图2、修正ER图，使得一个账户只能由一个顾客拥有。3、进一步修正ER图，使一个顾客只能有一个账户。4、修正1，使顾客可以有一个地址集合和一个集合。地址由城市、街道、楼号组成。26顾客姓名身份证号地址账户流水号类型余额城市街道楼号R1n1272.3逻辑逻辑模型模型上节讨论的概念数据模型是“概念上的，是笼统的，它与详细的数据库管理系统无关。这节要讨论的数据模型将与详细的DBMS有关，与DBMS支持的数据和联络的表示及存储
15、有关。前面提到过，数据库中不仅要存放数据本身，还要存放数据间的联络，可用不同的方法表示数据与数据之间的联络。把表示数据与数据之间联络的方法称为逻辑数据模型。28逻辑模型的三要素模型的三要素1数据构造描画数据的静态特征，包括对数据构造和数据间联络的描画。通常按照数据构造的类型来命名数据模型：层次构造层次模型网状构造网状模型关系构造关系模型2数据操作描画数据的动态特征：一组定义在数据上的操作包括操作的含义、操作符、运算规那么及其言语等主要操作：检索与更新插入、删除、修正29数据模型的三要素数据模型的三要素3数据的约束条件完好性规那么的集合，数据库中的数据必需满足这组规那么。约束条件的主要目的是使数
16、据库与它所描画的现实系统相符合。设计时：数据模型正确、真实、有效地反映现实运转时：保证数据库中的数据值真实地表达现实世界的外形。302.3逻辑逻辑模型模型层层次模型次模型逻辑数据模型LogicalDataModel面向用户建模，是一组向用户提供的规那么；用户从数据库所看到的数据模型；-是详细的DBMS所支持的数据模型网状/层次/关系/面向对象；-既要面向用户，也要面向系统；-LDM表示数据建联络的方法；-普通的DBMS支持一种LDM312.3逻辑逻辑模型模型层层次模型次模型一、一、层层次模型次模型 HierarchicalModel 用用树树型构造来表示型构造来表示实实体之体之间联络间联络的模
17、型。的模型。支持支持层层次模型的典型系次模型的典型系统诞统诞生于生于1970年前后，是年前后，是IBM公司的公司的IMS InformationManagementSystem 系系统统。1.层层次模型的数据构造次模型的数据构造(1)、层层次模型的根本构造次模型的根本构造层层次次模模型型用用树树形形构构造造来来表表示示各各类类实实体体以以及及实实体体间间的的联联络络，每每一一结结点点表表示示一一个个记记录录类类型型 实实体型体型 ，每个，每个记录类记录类型包含假型包含假设设干个字段干个字段 实实体的属性体的属性 。32限制： 只需一个结点没有双亲结点，称之为根结点 根以外的其它结点有且只需一个
18、双亲结点 因此层次数据库系统只能处置一对多的实体关系。2.3逻辑逻辑模型模型层层次模型次模型33342.3逻辑逻辑模型模型层层次模型次模型 (2)、多对多联络在层次模型中的表示 用层次模型表示多对多联络，必需首先将其分解成一对多联络。分解方法有两种：冗余结点法和虚拟结点法。例：实体集学生和课程具有多对多的联络m:n采用冗余结点法增设冗余结点，将多对多的联络m:n转换为一对多的联络1:n。 35362.3逻辑逻辑模型模型层层次模型次模型2层次模型的数据支配与完好性约束层次数据模型的支配主要有查询、插入、删除和更新。进展插入、删除、更新操作时要满足层次模型的完好性约束条件。进展插入操作时，假设没有
19、相应的双亲结点值就不能插入子女结点值。进展删除操作时，假设删除双亲结点值，那么相应的子女结点值也被同时删除。进展更新操作时，应更新一切相应记录，以保证数据的一致性。372.3逻辑逻辑模型模型层层次模型次模型3层次模型的存储构造如何反映数据之间的联络?A,B,C三个记录类型：ABCA，B，C间的联络A1B1B2C1C2C3C4C5A，B，C间的联络的一个值382.3逻辑逻辑模型模型层层次模型次模型(1)邻接法：按照层次树前序穿越的顺序把一切记录值依次邻接存放，即经过物理空间的位置相邻自顶向下、自左向右来实现层次顺序。A1B1C1C2C3B2C4C5(2)链接法：用指针来反映数据之间的联络。一个指
20、向最左边的子女，一个指向逻辑上最近的兄弟。392.3逻辑逻辑模型模型层层次模型次模型4 4层层次模型的次模型的优优缺陷缺陷 优优点：点： 数据模型比数据模型比较简单较简单，操作，操作简单简单。 对对于于实实体体间联络间联络是固定的，且是固定的，且预预先定先定义义好的运用系好的运用系统统，性能，性能较较高。高。 提供良好的完好性支持。提供良好的完好性支持。 对对具有一具有一对对多的多的层层次关系的部次关系的部门进门进展描画非常自然、直展描画非常自然、直观观，容易了解。，容易了解。402.3逻辑逻辑模型模型层层次模型次模型 缺陷： 不适宜于表示非层次性的联络。 对插入和删除操作的限制比较多。 查询
21、子女结点必需经过双亲结点。 由于构造严密，层次命令趋于程序化。 树结点中任何记录的属性只能是不可再分的简单数据类型 412.3逻辑逻辑模型模型二、网状模型二、网状模型 NetworkModel 典型代表：典型代表：DBTG DataBaseTaskGroup 数据数据库义务组库义务组1网状模型的数据构造网状模型的数据构造网网状状数数据据模模型型是是一一种种比比层层次次模模型型更更具具普普遍遍性性的的构构造造，它它去去掉掉了了层层次次模模型型的的两两个个限限制制，允允许许多多个个结结点点没没有有双双亲亲结结点点，允允许许结结点点有有多多个个双双亲亲结结点点，此此外外它它还还允允许许两两个个结结点
22、点之之间间有有多多种种联联络络 称之称之为为复合复合联络联络 。422.3逻辑模型逻辑模型432.3逻辑模型逻辑模型2网状模型的数据支配与完好性网状模型的数据支配与完好性约约束束网状数据模型的支配主要包括网状数据模型的支配主要包括查询查询、插入、插入、删删除和更新数据。除和更新数据。插入操作允插入操作允许许插入尚未确定双插入尚未确定双亲结亲结点点值值的子女的子女结结点点值值。删删除操作允除操作允许许只只删删除双除双亲结亲结点点值值。更新操作更新操作时时只需更新指定只需更新指定记录记录即可。即可。442.3逻辑模型逻辑模型3网状模型的存储构造网状数据模型的存储构造依详细系统不同而不同，常用的方法
23、是链接法，包括单向链接、双向链接、环状链接、向首链拉等，此外还有其它实现方法，如指引元阵列法、二进制阵列法、索引法等。452.3逻辑模型逻辑模型4网状模型的优缺陷优点：可以更为直接地描画现实世界。具有良好的性能，存取效率较高。缺陷：其DDL言语极其复杂。数据独立性较差。由于实体间的联络本质上经过存取途径指示的，因此运用程序在访问数据时要指定存取途径。462.3逻辑逻辑模型模型-关系关系三、三、关系模型关系模型RelationalModel1970，IBM，E.F.Codd关系模型源于数学，它把数据看成是二关系模型源于数学，它把数据看成是二维表关系表关系 中的元素。中的元素。用关系表示不需用指用
24、关系表示不需用指针实体和体和实体之体之间联络的模的模 型称型称为关系模型。关系模型。对于用于用户，关系方法，关系方法应该是很是很简单的，但的，但RDBMS很很复复杂，由由于将大量于将大量义务都都转嫁嫁给了了RDBMS。472.3逻辑模型逻辑模型-关系关系1、关系模型的数据构造在关系模型中，信息被组织成假设干张二维表的构造，每一张二维表称为一个关系(relation)或表(table)，每个表中的信息只用来描画客观世界中的一件事情。例如，在学校中，为了表达学生与专业的“所属关系，学生与课程的“选修关系，教师与课程的“任教关系，可以制成如下表格：482.3逻辑模型逻辑模型-关系关系关系模型中的根本
25、概念：(1)表(Table)，也称关系，由表名、列名及假设干行组成。表的构造或框架有时也称关系方式，仅仅是对表的特性的描画。上例的关系方式为：学生选课登记表(学号，姓名，专业，选修课程，任课教师)。 (2)列(Field)，也称字段或属性，由称号、类型、长度构成。表中的每个列都包含同一类的信息。表中列的顺序与要表达的信息无必要的联络，因此列是无序的。 492.3逻辑模型逻辑模型-关系关系 (3)行(Row)，也称元组(Tuple)或记录。表中每个行由假设干个字段值组成，用来描画一个对象的信息。每个字段值描画该对象的某种性质或属性。行的次序也是不重要的，普通可以互换，但在一张表中，普通不能出现完
26、全一样的两个行。 (4)键码(Key)，也称关键字。对表中的某个属性或属性组，假设它们的值独一地标识一个元组，那么它就是键码。如学生选课方式中，属性组(学号，选修课程)就是键码，它可决议整个元组的性质。换言之，假设有两个元组它们的学号和选修课程字段的值完全一样，那么，它们的姓名、专业和任课教师字段的值一定一样，即它们只能是一个元组。502.3逻辑模型逻辑模型-关系关系 (5)值域(Domain)，属性的取值范围。在表中每个列都以某个值域为根底从某个域中获得数据。例如，学号的值域是六位整数等，在关系模型中允许多个列从同一值域中取值。 (6)表名和列名的命名规定：表名在整个数据库中必需独一；列名在
27、一个表中必需独一，但在不同的表中可以出现一样的名字；表名和列名应尽可以带有一定的意义并尽量简单。 512.3逻辑模型逻辑模型-关系关系2、关系模型的操作和完好性约束关系数据模型的操作主要包括查询、插入、删除和更新数据。关系操作方式的特点是集合操作，即操作的对象和结果是集合，也称为一次一集合的方式。非关系型的数据操作方式那么为一次一记录的方式。关系模型的数据操作要满足完好性约束条件，包括实体完好性、参照完好性和用户定义的完好性。(l)实体完好性：在任何关系的任何一个元组中，主键码值的任一分量都不允许为空值。522.3逻辑模型逻辑模型-关系关系 (2)参照完好性援用完好性：假设某个属性或属性组不是
28、A表的主键码，但它是另一张B表的主键码，那么该属性或属性组称为 A表的外键码。在关系模型中，外键码或者取空值或者等于B中某个元组的主键码值。 (3)用户定义完好性：由用户针对某一详细数据库的约束条件来定义完好性。它由运用环境决议，反映了某一详细运用所涉及的数据必需满足的语义要求。 3、关系模型的存储构造 在关系模型中，无论是实体还是实体之间的联络均由单一的构造类型即关系来表示。也就是说，任何一个关系数据库都是由假设干张相互关联的表组成。532.3逻辑模型逻辑模型-关系关系 4、关系模型的优缺陷优点：可以以简单、灵敏的方式表达现实世界中各种实体及其相互间关系。具有严密的数学根底数据间的关系是对称
29、性的关系模型的存储途径对用户透明542.3逻辑模型逻辑模型-关系关系缺陷：实现的效率不够高。存储途径的透明导致查询效率不如非关系模型描画对象语义的才干较弱不直接支持层次构造，因此不直接支持对于概括、分类和聚合的模拟，即不适宜管理复杂对象。模型的可扩展性差模拟和操作复杂对象的才干较弱552.3逻辑逻辑模型模型RDBMS的想象在层次、网状数据库诞生的同时产生的，但研制开发RDBMS却破费了比人们想象的要长得多的时间。所以成为商品并投入运用比层次、网状数据库晚了十几年。但一投入运用就显示了旺盛的活力，并逐渐取代层次、网状数据库。562.3逻辑模型逻辑模型-对象对象四、面向对象模型Object Oriented Model处置复杂的数据构造，运用面向对象的概念的数据模型。主要概念：1、对象2、对象的属性和方法。一个属性本身也可是一个对象3、封装4、类和层次5、承袭57pressesbooksauthorscontracts58pressesbooksauthorscontractsPresses_ofbooks_ofauthors_of59
