概念模型與邏輯模型.ppt

1,1,3.3數(shù)據(jù)模型,由于計算機不可能直接處理現(xiàn)實世界中的具體事物，所以人們必須事先把具體事物轉(zhuǎn)換成計算機能夠處理的數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)庫技術(shù)中使用數(shù)據(jù)模型來抽象、表示現(xiàn)實世界中的數(shù)據(jù)和信息。模型：對現(xiàn)實世界特征的模擬和抽象。數(shù)據(jù)模型：對現(xiàn)實世界數(shù)據(jù)特征的模擬和抽象。,2,2,現(xiàn)實世界中的數(shù)據(jù)要進入到數(shù)據(jù)庫中，需要經(jīng)過人們的認識、理解、整理、規(guī)范和加工?？梢园堰@一過程劃分成三個主要階段，即現(xiàn)實世界階段、信息世界階段和機器世界階段。,不依賴于具體機器和DBMS,依賴于具體機器和DBMS,3,3,3.3.1現(xiàn)實世界,實體：現(xiàn)實世界中客觀存在并可以相互區(qū)分的事物。實體的特征：每一個實體具有的特征。如“學(xué)生”實體具有學(xué)號、姓名、性別等特征。實體集：具有相同特征的一類實體的集合構(gòu)成了實體集。例如，所有的學(xué)生構(gòu)成了“學(xué)生”實體集。標識特征：在一個實體集中，用于區(qū)分實體的特征。例如，對于學(xué)生實體，學(xué)號可以作為其標識特征，而性別則不能作為其標識特征。,4,4,3.3.2信息世界,人們對現(xiàn)實世界的對象進行抽象，并對其進行命名、分類，在信息世界用概念模型對其進行描述。信息世界涉及的主要概念：1.實體：對應(yīng)于現(xiàn)實世界的實體。如一個學(xué)生、一門課。2.屬性：對應(yīng)于實體的特征。一個實體可以由若干個屬性來刻畫。例如，學(xué)生實體可以有學(xué)號、姓名、性別、班級、年齡等屬性。3.碼：對應(yīng)于實體的標識特征。例如，學(xué)生實體可以用學(xué)號來唯一標識，因此學(xué)號可以作為學(xué)生實體的碼。,5,5,4.域：屬性的取值范圍稱為該屬性的域。例如，年齡的域為不小于零的整數(shù)。5.實體型：用實體名及其屬性名集合來描述實體，例如，學(xué)生實體型描述為：學(xué)生(學(xué)號，姓名，性別，年齡)課程實體型可以描述為：課程(課程號，課程名，學(xué)分)6.實體集：同型實體的集合構(gòu)成了實體集。例如，全體學(xué)生實體型構(gòu)成了學(xué)生實體集。,6,6,7.聯(lián)系：現(xiàn)實世界中的事物之間通常都是有聯(lián)系的，這些聯(lián)系在信息世界中反映為實體內(nèi)部（屬性）的聯(lián)系和實體之間的聯(lián)系。這些聯(lián)系總的來說可以劃分為三種：一對一聯(lián)系一對多(或多對一)聯(lián)系多對多聯(lián)系,7,7,(1)一對一聯(lián)系,如果實體集A與實體集B之間存在聯(lián)系，并且對于實體集A中的任意一個實體，在實體集B中至多只有一個實體與之對應(yīng)；而對于實體集B中的任意一個實體，在實體集A中也至多只有一個實體與之對應(yīng)，則稱實體集A和實體集B之間存在著一對一的聯(lián)系(表示為1:1)。,8,8,(2)一對多聯(lián)系,如果實體集A與實體集B之間存在聯(lián)系，并且對于實體集A中的任意一個實體，在實體集B中可以有多個實體與之對應(yīng)；而對于實體集B中的任意一個實體，在實體集A中至多只有一個實體與之對應(yīng)，則稱實體集A到實體集B的聯(lián)系是一對多的聯(lián)系(表示為1:n)。,9,9,(3)多對多聯(lián)系,如果實體集A與實體集B之間存在聯(lián)系，并且對于實體集A中的任意一個實體，在實體集B中可以有多個實體與之對應(yīng)；而對于實體集B中的任意一個實體，在實體集A中也可以有多個實體與之對應(yīng)，則稱實體集A到實體集B的聯(lián)系是多對多的聯(lián)系(表示為m:n)。,10,10,8.概念模型,概念模型是對信息世界的建模，因此，概念模型應(yīng)該能夠方便、準確地表示出信息世界中的常用概念。概念模型有多種表示方法，其中最常用的是“實體聯(lián)系法”，簡稱E-R方法，該方法用E-R圖來描述現(xiàn)實世界的概念模型。E-R圖提供了表示實體、屬性和聯(lián)系的方法。,11,11,實體：用矩形表示，在矩形內(nèi)寫明實體名。如：學(xué)生實體屬性：用橢圓形表示，并用無向邊將其與實體連接起來。例如，學(xué)生實體及其屬性,學(xué)生,12,聯(lián)系：用菱形表示，在菱形框內(nèi)寫明聯(lián)系的名稱，并用無向邊將其與有關(guān)的實體連接起來，同時在無向邊旁標上聯(lián)系的類型。注意：聯(lián)系本身也是一種實體型，也可以有屬性。如果一個聯(lián)系具有屬性，則這些屬性也要用無向邊與該聯(lián)系連接起來。,13,13,關(guān)系模型：以二維表格（關(guān)系表）的形式組織數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。層次模型：以樹型層次結(jié)構(gòu)組織數(shù)據(jù)。網(wǎng)狀模型：每一個數(shù)據(jù)用一個節(jié)點表示，每個節(jié)點與其它節(jié)點都有聯(lián)系，這樣數(shù)據(jù)庫中的所有數(shù)據(jù)節(jié)點就構(gòu)成了一個復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。面向?qū)ο蟮哪Ｐ停翰捎妹嫦驅(qū)ο笏枷虢?，具有面向?qū)ο蟮奶匦裕缋^承、封裝等目前使用最多的仍然是關(guān)系模型。,3.3.3機器世界,14,14,3.4關(guān)系模型,一、關(guān)系模型的組成二、關(guān)系模式的設(shè)計,15,15,一、關(guān)系模型的組成,關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系操作集合關(guān)系完整性約束（1）關(guān)系操作主要包括：數(shù)據(jù)的查詢、插入、修改、刪除特點:集合操作，操作對象和操作結(jié)果都是關(guān)系，即元組的集合。,16,16,（2）關(guān)系的完整性,關(guān)系完整性或數(shù)據(jù)完整性，指的是數(shù)據(jù)的精確性和可靠性。強制完整性可以保證數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的質(zhì)量。數(shù)據(jù)完整性分類實體完整性參照完整性用戶自定義完整性,17,17,實體完整性,實體是可區(qū)分的，即它們具有某種唯一性標識，在關(guān)系模型中以主碼作為唯一性標識。主碼中的屬性即主屬性不能取空值。實體完整性定義：若屬性A是基本關(guān)系R的主屬性，則屬性A不能取空值。如果主屬性取空值，就說明存在某個不可標識的實體。實體完整性要求表中每一條記錄都表示一個確定的實體，并且不會有重復(fù)的實體出現(xiàn)。實體完整性通過索引、UNIQUE約束、PRIMARYKEY約束或IDENTITY屬性實現(xiàn)。,18,18,參照完整性,現(xiàn)實世界中的實體之間往往存在某種聯(lián)系，在關(guān)系模型中實體及實體間的聯(lián)系都是用關(guān)系來描述的。這樣就自然存在著關(guān)系與關(guān)系間的引用。設(shè)F是基本關(guān)系R的一個或一組屬性，但不是關(guān)系R的碼，如果F與基本關(guān)系S的主碼Ks相對應(yīng)，則稱F是基本關(guān)系R的外碼，并稱基本關(guān)系R為參照關(guān)系，基本關(guān)系S為被參照關(guān)系。關(guān)系R和S不一定是不同的關(guān)系。參照完整性規(guī)則就是定義外碼與主碼之間的引用規(guī)則，它要求關(guān)系R的外碼F：或者取空值（F的每個屬性值均為空值）；或者等于S中某個元組的主碼值。,19,19,用戶定義的完整性,針對某一具體應(yīng)用所涉及的數(shù)據(jù)必須滿足的語義要求，對關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)定義的約束條件。關(guān)系模型應(yīng)提供定義和檢驗這類完整性的機制，以便用統(tǒng)一的系統(tǒng)的方法處理它們，而不要由應(yīng)用程序承擔這一功能。,20,20,完整性的實現(xiàn),CHECK約束（列級、表級）的建立DEFAULT約束的建立IDENTITY列的建立主鍵PRIMARYKEY的建立外鍵FOREIGNKEY的建立,21,21,二、關(guān)系模式的設(shè)計,概念模型（E-R模型）概念設(shè)計邏輯設(shè)計為什么“學(xué)生選課”數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建了Student、Course、SC三張表，而不用一張表來存放學(xué)生選課的信息呢？數(shù)據(jù)冗余不一致性插入異常刪除異常,從現(xiàn)實世界到信息世界E-R圖,從信息世界（E-R圖）到機器世界（關(guān)系模式）二維表結(jié)構(gòu),22,22,概念結(jié)構(gòu)設(shè)計,基本步驟：首先確定實體類型。確定聯(lián)系類型。把實體類型和聯(lián)系類型組合成E-R圖。確定實體類型和聯(lián)系類型的屬性。確定實體類型的鍵，在E-R圖屬于鍵的屬性名下畫一條橫線。,為圖書管理設(shè)計一個E-R模型。讀者從圖書館借書，圖書館從出版社購書。確定實體類型：讀者、書、出版社確定聯(lián)系類型：讀者-書：借閱(n:m)書-出版社：購買(n:1)把實體類型和聯(lián)系類型組合成E-R圖。確定實體類型和聯(lián)系類型的屬性。確定實體類型的鍵，在E-R圖屬于鍵的屬性名下畫一條橫線。,24,25,25,邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計（E-R圖到關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換）,1）1:1聯(lián)系的E-R圖到關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換法一：聯(lián)系單獨對應(yīng)一關(guān)系模式（表）由聯(lián)系屬性、參與聯(lián)系的各實體集的主碼屬性構(gòu)成關(guān)系模式主碼可選參與聯(lián)系的實體集的任一方的主碼BJ（班級編號，院系，專業(yè)名，人數(shù)）BZ（學(xué)號，姓名）SY（學(xué)號，班級編號）,26,26,法二：聯(lián)系不單獨對應(yīng)一關(guān)系模式聯(lián)系的屬性及一方的主碼加入另一方實體集對應(yīng)的關(guān)系模式中。BJ（班級編號，院系，專業(yè)名，人數(shù)）BZ（學(xué)號，姓名，班級編號）或者BJ（班級編號，院系，專業(yè)名，人數(shù)，學(xué)號）BZ（學(xué)號，姓名）,27,27,2）1:n聯(lián)系的E-R圖到關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換,法一：聯(lián)系單獨對應(yīng)一關(guān)系模式由聯(lián)系的屬性、參與聯(lián)系的各實體集的主碼屬性構(gòu)成關(guān)系模式n端的主碼作為該關(guān)系模式的主碼。BJ（班級編號，院系，專業(yè)名，人數(shù)）XS(學(xué)號，姓名，院系，性別，出生時間)SY（學(xué)號，班級編號）,28,28,法（二）聯(lián)系不單獨對應(yīng)