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第第22章章数据库模型数据库模型第第2讲讲数据模型数据模型回顾数据库的发展历史数据库的基本概念数据库系统组成数据库系统的体系结构第第2讲讲数据模型数据模型数据库数据库是长期存储在计算机内、有组织的、统一管理的、可共享的相数据库是长期存储在计算机内、有组织的、统一管理的、可共享的相关数据的集合。
关数据的集合。
数据库中的数据按一定的数据库中的数据按一定的数据模型数据模型组织、描述和存储,具有较小的冗组织、描述和存储,具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性,并可为多用户共享。
余度、较高的数据独立性和易扩展性,并可为多用户共享。
计算机不能直接处理现实世界中的具体事物,将现实世界计算机不能直接处理现实世界中的具体事物,将现实世界中的事物及其相互联系转换成数据库系统中计算机能够处理中的事物及其相互联系转换成数据库系统中计算机能够处理的数据,借助数据模型来对现实世界进行建模,把现实世界的数据,借助数据模型来对现实世界进行建模,把现实世界中具体的人、事、物等用数据模型这个工具来抽象、表示和中具体的人、事、物等用数据模型这个工具来抽象、表示和处理。
处理。
回顾第第2讲讲数据模型数据模型2数据模型概念模型数据模型关系模型关系模型半结构化数据模型半结构化数据模型面向对象数据模型面向对象数据模型第第2讲讲数据模型数据模型2.1现实世界客观对象的抽象过程模型(Model)对现实世界中某个对象进行建模,对对现实世界中某个对象进行建模,对其特征进行抽象和模拟的工具。
其特征进行抽象和模拟的工具。
第第2讲讲数据模型数据模型2.1现实世界客观对象的抽象过程对事物不同抽象层次中的对象采用不同的模型进行描述。
物理模型物理模型第第2讲讲数据模型数据模型2.1现实世界客观对象的抽象过程概念模型概念模型(ConceptualModel)用于信息世界的建模,是对现实世界用于信息世界的建模,是对现实世界的第一层抽象,它是按用户的观点来的第一层抽象,它是按用户的观点来对信息建模。
对信息建模。
概念模型通过各种概念来描述现实世概念模型通过各种概念来描述现实世界的事物以及事物之间的联系。
界的事物以及事物之间的联系。
是数据库设计人员与用户之间进行交是数据库设计人员与用户之间进行交流的语言。
不依赖于具体的计算机系流的语言。
不依赖于具体的计算机系统。
统。
第第2讲讲数据模型数据模型2.1现实世界客观对象的抽象过程数据模型(逻辑数据模型数据模型(逻辑数据模型LogicalDataModel)是事物以及事物之间联系的数据描述,是事物以及事物之间联系的数据描述,是概念模型的数据化。
是概念模型的数据化。
数据模型是按计算机的观点对数据建数据模型是按计算机的观点对数据建模,提供了表示和组织数据的方法。
模,提供了表示和组织数据的方法。
第第2讲讲数据模型数据模型2.1现实世界客观对象的抽象过程物理模型物理模型(PhysicalModel)是对数据最底层的抽象,它描述数据是对数据最底层的抽象,它描述数据在系统内部的表示方式和存取方法,在系统内部的表示方式和存取方法,如数据在磁盘上的存储方式和存取方如数据在磁盘上的存储方式和存取方法。
法。
是面向计算机系统的,由是面向计算机系统的,由DBMS具体具体实现。
实现。
第第2讲讲数据模型数据模型2.1现实世界客观对象的抽象过程数据库设计人员数据库设计人员数据库设计人员数据库设计人员(利用数据库设(利用数据库设计工具)计工具)第第2讲讲数据模型数据模型2.2概念模型概念模型(ConceptualModel)概念模型是从现实世界中抽取出对于一个概念模型是从现实世界中抽取出对于一个目标应用系统来说最有用的事物、事物特目标应用系统来说最有用的事物、事物特征以及事物之间的联系,通过各种概念精征以及事物之间的联系,通过各种概念精确地加以描述。
确地加以描述。
第第2讲讲数据模型数据模型2.2概念模型概念模型数据库设计人员进行数据库设计的有力工具。
数据库设计人员进行数据库设计的有力工具。
数据库设计人员与用户之间进行交流的语言。
数据库设计人员与用户之间进行交流的语言。
应具有应具有较强的语义表达能力,能够方便、直接的表达较强的语义表达能力,能够方便、直接的表达应用中的各种语义知识应用中的各种语义知识;应该简单、清晰,易于用户理解应该简单、清晰,易于用户理解;概念模型的表示方法很多,最为著名的是实体概念模型的表示方法很多,最为著名的是实体-联系(联系(EntityRelationship)方法,该方法用)方法,该方法用E-R图来实现。
图来实现。
第第2讲讲数据模型数据模型2.2概念模型概念模型实体实体(Entity)现实世界中客观存在并能相互区分的事物经现实世界中客观存在并能相互区分的事物经过加工,抽象成为信息世界的实体。
过加工,抽象成为信息世界的实体。
实体是信息世界的基本单位。
可以是具体的,实体是信息世界的基本单位。
可以是具体的,也可以是抽象的。
也可以是抽象的。
第第2讲讲数据模型数据模型概念模型属性属性(Attribute)现实世界的事物所具有的特征在概念模型中通过与现实世界的事物所具有的特征在概念模型中通过与其对应的实体反映出来,称之为属性。
其对应的实体反映出来,称之为属性。
是实体所具有的一个特征,用属性名表示。
是实体所具有的一个特征,用属性名表示。
一个实体可以由若干属性来刻画一个实体可以由若干属性来刻画属性的相关概念属性的相关概念属性值、属性域属性值、属性域简单属性(原子属性)和复合属性简单属性(原子属性)和复合属性单值属性和多值属性单值属性和多值属性存储属性(基本属性)和派生属性(导出属性)。
存储属性(基本属性)和派生属性(导出属性)。
2.2概念模型第第2讲讲数据模型数据模型2.2概念模型概念模型域(域(Domain)属性的取值范围称为该属性的域。
属性的取值范围称为该属性的域。
关键字关键字(key,码,码)能唯一标识实体的最小属性集。
每一个实体能唯一标识实体的最小属性集。
每一个实体集一定有关键字。
集一定有关键字。
第第2讲讲数据模型数据模型2.2概念模型概念模型实体型实体型(EntityType)用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类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。
实体,称为实体型。
学员(学号,姓名,性别,出生日期,所在系)学员(学号,姓名,性别,出生日期,所在系)实体集实体集(EntitySet)同一类型实体值的集合称为实体集。
同一类型实体值的集合称为实体集。
全体学员全体学员第第2讲讲数据模型数据模型2.2概念模型概念模型联系(联系(Relationship)现实世界中事物彼此的联系在概念模型中反现实世界中事物彼此的联系在概念模型中反映为实体间的联系。
映为实体间的联系。
联系的形式联系的形式实体集内的联系实体集内的联系实体集间的联系实体集间的联系第第2讲讲数据模型数据模型2.2概念模型概念模型联系联系联系的元数:
联系的元数:
与一个联系有关的实体的个数。
与一个联系有关的实体的个数。
一元联系、二元联系和多元联系一元联系、二元联系和多元联系多种联系:
多种联系:
两个实体集中有多个二元联系。
两个实体集中有多个二元联系。
包含联系:
包含联系:
两个实体两个实体X和和Y,若实体,若实体X是是Y的子的子类,即实体集类,即实体集X是实体集是实体集Y的一个子集,且具的一个子集,且具有比实体集有比实体集Y中的实体值更多的特性,则称中的实体值更多的特性,则称Y包含包含X,或,或X包含于包含于Y。
第第2讲讲数据模型数据模型2.2概念模型概念模型联系联系两个实体集间的二元联系类型两个实体集间的二元联系类型第第2讲讲数据模型数据模型2.3数据模型数据模型实现了信息世界向计算机世界的过渡数据模型应该满足三方面的要求数据模型应该满足三方面的要求比较真实地模拟现实世界;比较真实地模拟现实世界;容易为人所理解;容易为人所理解;便于在计算机上实现。
便于在计算机上实现。
第第2讲讲数据模型数据模型2.3数据模型数据模型的概念数据模型是严格定义的一组概念的集合数据模型是严格定义的一组概念的集合概念精确地描述了系统的静态特性、动态特概念精确地描述了系统的静态特性、动态特性和完整性约束条件。
性和完整性约束条件。
数据模型的组成要素数据结构、数据操作和完整性约束数据结构、数据操作和完整性约束第第2讲讲数据模型数据模型2.3数据模型数据模型的组成要素数据结构数据结构数据结构描述数据库的组成对象以及对象之间的联数据结构描述数据库的组成对象以及对象之间的联系。
系。
是所描述的对象类型的集合,是对系统静态特性的是所描述的对象类型的集合,是对系统静态特性的描述。
描述。
通常按照数据结构的类型来命名数据模型。
通常按照数据结构的类型来命名数据模型。
层次结构层次结构层次模型层次模型网状结构网状结构网状模型网状模型关系结构关系结构关系模型关系模型第第2讲讲数据模型数据模型2.3数据模型数据模型的组成要素数据操作数据操作是指对数据库中各种对象(型)的实例(值)允许是指对数据库中各种对象(型)的实例(值)允许执行的操作及操作规则的集合。
执行的操作及操作规则的集合。
是对系统动态特性的描述。
是对系统动态特性的描述。
主要有查询和更新(插入、删除和修改)两大类操主要有查询和更新(插入、删除和修改)两大类操作。
作。
数据模型必须定义这些操作的确切含义、操作符号、操数据模型必须定义这些操作的确切含义、操作符号、操作规则(如优先级)以及作规则(如优先级)以及实现操作的语言实现操作的语言。
第第2讲讲数据模型数据模型2.3数据模型数据模型的组成要素数据的完整性约束数据的完整性约束是一组完整性规则。
是一组完整性规则。
是给定的数据模型中数据及其联系所具有的制约和依是给定的数据模型中数据及其联系所具有的制约和依存关系,用以限定符合数据模型的数据库状态以及状存关系,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。
态的变化,以保证数据的正确、有效、相容。
数据模型应该反映和规定本数据模型必须遵守的数据模型应该反映和规定本数据模型必须遵守的基本的通基本的通用的用的完整性约束条件,还应该提供定义完整性约束条件的完整性约束条件,还应该提供定义完整性约束条件的机制,以反映具体应用所涉及的数据必须遵守的机制,以反映具体应用所涉及的数据必须遵守的特定的特定的语语义约束条件。
义约束条件。
第第2讲讲数据模型数据模型2.3数据模型数据模型的演变是数据库技术发展的一条主线19681968年美国年美国IBMIBM公司推出层次模型的公司推出层次模型的IMSIMS系统系统。
19691969年美国年美国CODASYLCODASYL组织发布了组织发布了DBTGDBTG报告,提出报告,提出网状模型。
网状模型。
19701970年美国年美国IBMIBM公司的公司的E.F.CoddE.F.Codd连续发表论文,连续发表论文,提出关系模型。
提出关系模型。
2020世纪世纪8080年代以来,面向对象的数据模型得到年代以来,面向对象的数据模型得到研究和发展。
许多研究和发展。
许多RDBMSRDBMS厂商推出了其产品的对厂商推出了其产品的对象象-关系版本,或关系版本,或OODBMSOODBMS原型系统。
原型系统。
第第2讲讲数据模型数据模型2.3数据模型数据模型的演变是数据库技术发展的一条主线层次模型(层次模型(HierarchicalModel)网状模型(网状模型(NetworkModel)关系模型关系模型(RelationalModel)半结构化数据模型(半结构化数据模型(Semistructured-dataModel)面向对象模型(面向对象模型(ObjectOrientedModel)对象关系模型(对象关系模型(ObjectRelationalModel)第第2讲讲数据模型数据模型2.3.1关系模型层次数据模型数据库系统中最早出现的数据模型数据库系统中最早出现的数据模型层次数据模型是按照树形结构的形式来组织数层次数据模型是按照树形结构的形式来组
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