數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及應用.ppt

第二章 數(shù)據(jù)模型與概念模型,主要內(nèi)容 模型 概念模型 數(shù)據(jù)模型 層次模型 網(wǎng)狀模型 關(guān)系模型 本章重點 概念模型；關(guān)系模型,模型,利用模型對事物進行描述是人們在認識、改造世界過程中廣泛采用的一種方法，如汽車、飛機模型等。 模型可以形象直觀揭示事物的本質(zhì)特征，使人們對事物有一個更全面深入的認識，從而幫助人們更好地解決問題。 數(shù)據(jù)庫中的模型主要是對現(xiàn)實世界數(shù)據(jù)特征的抽象，通俗地講就是對現(xiàn)實世界的模擬。,現(xiàn)實世界到機器世界的抽象,現(xiàn)實世界：即客觀世界，產(chǎn)生最原始的數(shù)據(jù)。 信息世界：是現(xiàn)實世界在人們頭腦中反映并用文字或符號記載下來，是人對現(xiàn)實世界的認識抽象過程，經(jīng)選擇、命名、分類等抽象工作后進入信息世界。 機器世界：用數(shù)據(jù)模型描述現(xiàn)實世界中的事物及其聯(lián)系。,現(xiàn)實世界 事物總體 事物個體 特征 事物間聯(lián)系,信息世界 實體集 實體 屬性 概念模型,機器世界 文件 記錄 字段 數(shù)據(jù)模型,概念模型與數(shù)據(jù)模型,概念模型：也稱為信息模型，是按用戶的觀點來對數(shù)據(jù)和信息建模。是對信息世界的管理對象、屬性及聯(lián)系等信息的描述形式。是對現(xiàn)實世界真實全面的反映。 數(shù)據(jù)模型：按計算機的觀點對數(shù)據(jù)建模。數(shù)據(jù)模型是DBMS的核心和基礎(chǔ)。,概念模型,1、信息世界中的基本概念 (1)實體：客觀存在并可相互區(qū)別的事物。 實體可以是可觸及的對象，也可以是抽象的事件。如學生、選課等。 (2)屬性：實體所具有的某一特性。 如學號、姓名、身高、體重、性別等 (3)碼：唯一標識實體的屬性或?qū)傩约?如學號 (4)域：屬性的取值范圍。 如學號的取值范圍為10位數(shù)字,概念模型,(5)實體型：用實體名及其屬性名集合來抽象和刻畫同類實體，稱為實體型。 如學生（學號，姓名，性別） (6)實體集：同型實體的集合。 (7)聯(lián)系：實體內(nèi)部及實體間的聯(lián)系。 兩個實體型之間的聯(lián)系可以分為： 一對一聯(lián)系(1:1)：對于實體集A中的每一個實體，在實體集B中至多有一個實體與之聯(lián)系；反之，對于實體集B中的每一個實體，實體集A中也至多只有一個實體與之聯(lián)系。例如：班級和班長,概念模型,一對多聯(lián)系(1:n)：對于實體集A中的每一個實體，在實體集B中有一個或多個實體與之聯(lián)系；反之，對于實體集B中的每一個實體，實體集A中至多只有一個實體與之聯(lián)系。 例如：班級和學生 多對多聯(lián)系(m:n) ：對于實體集A中的每一個實體，在實體集B中有一個或多個實體與之聯(lián)系；反之，對于實體集B中的每一個實體，實體集A中也有一個或多個實體與之聯(lián)系。 例如：課程和學生 一對一聯(lián)系是一對多聯(lián)系的特例，一對多聯(lián)系是多對多聯(lián)系的特例。,概念模型,多實體集之間的聯(lián)系 聯(lián)系類型：一對一、一對多和多對多。 如：學生、課程、教師、教室 同一實體集實體之間的聯(lián)系 聯(lián)系類型：一對多、多對多 如：職工內(nèi)部有領(lǐng)導與一般員工之分。,概念模型,2、概念模型的表示方法(E-R圖) P.P.S.Chen于1976年提出實體-聯(lián)系方法(Entity-Relationship Approach)，簡稱E-R圖。該方法用E-R圖來描述信息世界的概念模型，提供了表示實體集、屬性和聯(lián)系的方法。亦稱E-R模型。 具體符號： 實體型：用矩形表示 屬性：用橢圓形表示 聯(lián)系：用菱形表示,示例：學生選修課程,用矩形表 示實體,用橢圓表示實體的屬性,用無向邊把實體與其屬性連接起來,用菱形表示實體間的聯(lián)系,實體與聯(lián)系用線段連接并注明類型,概念模型,例：學生（學號，姓名，性別，年齡） 班級（班號，所在專業(yè)） 課程（課程號，名稱，專業(yè)） 教師（職工號，姓名，性別，年齡職稱） 這些實體之間的聯(lián)系如下： 一門課程可以有若干個教師講授，而每一個教師只講授一門課程。 一門課程可以同時有若干個學生選修，一個學生也可以同時選修多門課程。 一個班級中有若干名學生，而每個學生只在一個班級中學習。,概念模型,教師,職工號,班級,課程,學生,講授,選修,學號,課程號,組成,班號,成績,學生數(shù),n,1,1,n,m,n,數(shù)據(jù)模型,數(shù)據(jù)模型的組成要素 1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：是所研究的對象類型的集合。用于描述數(shù)據(jù)的靜態(tài)特征。包括：數(shù)據(jù)的類型、內(nèi)容和性質(zhì)的對象（事物）；數(shù)據(jù)之間聯(lián)系的對象（聯(lián)系）。 2、數(shù)據(jù)操作：是對數(shù)據(jù)庫中各種對象的實例允許執(zhí)行的操作的集合。用于描述數(shù)據(jù)的動態(tài)特征。 3、數(shù)據(jù)的約束條件：完整性規(guī)則的集合。如性別只能有男和女，年齡不能為等等。,數(shù)據(jù)模型,數(shù)據(jù)模型分類： 非關(guān)系模型(層次、網(wǎng)狀)、關(guān)系模型、面向?qū)ο竽Ｐ?非關(guān)系模型：實體：記錄 屬性：數(shù)據(jù)項（字段） 聯(lián)系：記錄之間的聯(lián)系 非關(guān)系模型中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的單位是基本層次聯(lián)系。 基本層次聯(lián)系：兩個記錄以及它們之間的一對多（包括一對一）的聯(lián)系。,Ri：雙親節(jié)點 Rj：子女節(jié)點 Lij：一對多(包括一對一)聯(lián)系名,數(shù)據(jù)模型,1、層次數(shù)據(jù)模型(IMS) 層次模型是最早出現(xiàn)的數(shù)據(jù)模型，它用樹形結(jié)構(gòu)表示各類實體以及實體之間的聯(lián)系。 層次模型的兩個條件： 有且只有一個結(jié)點沒有雙親結(jié)點(根結(jié)點)。 根以外的其他節(jié)點有且只有一個雙親結(jié)點。,數(shù)據(jù)模型,班級,系編號,系名,教研室編號,名稱,教師號,姓名,職稱,專業(yè)號,專業(yè)名,班級號,班級名稱,學號,姓名,性別,出生日期,系,教師,教研室,專業(yè),學生,（a）,數(shù)據(jù)模型,數(shù)據(jù)模型,層次數(shù)據(jù)模型的主要特點： 層次模型比較簡單，容易理解。 對于實體間聯(lián)系是固定的，并且預先定義好的應用系統(tǒng)，采用層次模型來實現(xiàn)，其性能優(yōu)于關(guān)系模型，不低于網(wǎng)狀模型。 層次數(shù)據(jù)模型提供了良好的完整性支持。對插入和刪除操作的限制比較多。 對現(xiàn)實世界中的非層次聯(lián)系，表示方法笨拙。,數(shù)據(jù)模型,2、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型(DBTG) 網(wǎng)狀模型是一種比層次模型更具有普遍性的結(jié)構(gòu)。它去掉了層次模型的兩個限制。 允許一個以上的結(jié)點無雙親。 允許一個節(jié)點可以有多于一個的雙親。,數(shù)據(jù)模型,網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的特點： 能夠更直接的描述現(xiàn)實世界。 具有良好的性能，存取效率較高。 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復雜，數(shù)據(jù)定義及操縱語言復雜，不利于用戶掌握和使用。,數(shù)據(jù)模型,3、關(guān)系數(shù)據(jù)模型 實體以及實體之間的聯(lián)系都是用關(guān)系來表示的。 關(guān)系：二維表（規(guī)范化的） 元組：行 屬性：列(屬性名唯一) 主碼：唯一確定一個元組的屬性組。 域：屬性的取值范圍。 分量：元組中的一個屬性值。 關(guān)系模式：對關(guān)系的描述。 關(guān)系名(屬性名1，屬性名2，),數(shù)據(jù)模型,學生,課程,選修,數(shù)據(jù)模型,關(guān)系數(shù)據(jù)模型的特點： 關(guān)系模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單，實體以及實體之間的聯(lián)系均用關(guān)系來表示。 關(guān)系模型與非關(guān)系模型不同，它是建立在嚴格的數(shù)學概念的基礎(chǔ)上的。 關(guān)系模型的存取路徑對用戶透明，從而具有更高的數(shù)據(jù)獨立性，也簡化了程序員的工作和數(shù)據(jù)庫開發(fā)建立的工