第2周 數(shù)據(jù)模型---三級模式兩級映射-ER圖

1、回顧回顧p數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的構(gòu)成：應用程序、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的構(gòu)成：應用程序、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫(DB)。p數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展（人工管理，文件管理，數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展（人工管理，文件管理，數(shù)據(jù)庫管理）管理）p信息的三種世界（客觀世界，信息世界，計算機世界信息的三種世界（客觀世界，信息世界，計算機世界）p數(shù)據(jù)庫的三級模式結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫的三級模式結(jié)構(gòu)12022-1-252數(shù)據(jù)庫原理與應用數(shù)據(jù)庫原理與應用第第2講講 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型-三級模式的兩級映射三級模式的兩級映射以及以及ER圖圖2022-1-253本講內(nèi)容、重點和難點本講內(nèi)容、重點和難點n 重點重點p數(shù)據(jù)庫的三級模

2、式結(jié)構(gòu)的兩級映射數(shù)據(jù)庫的三級模式結(jié)構(gòu)的兩級映射p概念模型概念模型的兩個基本概念的兩個基本概念實體與聯(lián)系，實體與聯(lián)系，E-R圖圖n 難點難點p三層模式結(jié)構(gòu)及其對提高數(shù)據(jù)獨立性的作用三層模式結(jié)構(gòu)及其對提高數(shù)據(jù)獨立性的作用pE-R圖的畫法圖的畫法p邏輯模型（層次，網(wǎng)狀，關(guān)系）邏輯模型（層次，網(wǎng)狀，關(guān)系）2022-1-2541.兩級映射與數(shù)據(jù)獨立性兩級映射與數(shù)據(jù)獨立性兩級映射兩級映射數(shù)據(jù)獨立性數(shù)據(jù)獨立性2022-1-255數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的二級映射與數(shù)據(jù)獨立性數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的二級映射與數(shù)據(jù)獨立性映射實質(zhì)是對應規(guī)則，三級模式結(jié)構(gòu)是靠映射來連映射實質(zhì)是對應規(guī)則，三級模式結(jié)構(gòu)是靠映射來連接和完成。接和完成。三級模式直

3、接存在兩級映射：三級模式直接存在兩級映射：外模式外模式/模式映射模式映射，模模式式/內(nèi)模式映射內(nèi)模式映射。2022-1-256n 外模式外模式/模式映射模式映射p特征：特征：對于每一個外模式，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)都有一個外模式對于每一個外模式，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)都有一個外模式模式映射，它定義了該外模式與模式之間的對應關(guān)模式映射，它定義了該外模式與模式之間的對應關(guān)系。系。對應于一個模式可以有任意多個外模式。對應于一個模式可以有任意多個外模式。該映射的定義通常包含在該映射的定義通常包含在外模式描述外模式描述中。中。p保證數(shù)據(jù)的邏輯獨立性保證數(shù)據(jù)的邏輯獨立性：當模式改變時（如：當模式改變時（如：某些數(shù)據(jù)，記錄類型，對

4、數(shù)據(jù)某些數(shù)據(jù)，記錄類型，對數(shù)據(jù)聯(lián)系的一些改變等聯(lián)系的一些改變等），數(shù)據(jù)庫管理員修改有關(guān)的外），數(shù)據(jù)庫管理員修改有關(guān)的外模式模式映射，盡可能地使外模式保持不變。模式模式映射，盡可能地使外模式保持不變。應用程序是依據(jù)數(shù)據(jù)的外模式編寫應用程序是依據(jù)數(shù)據(jù)的外模式編寫的，從而應用程的，從而應用程序不必修改，保證了數(shù)據(jù)與程序的邏輯獨立性，簡序不必修改，保證了數(shù)據(jù)與程序的邏輯獨立性，簡稱數(shù)據(jù)的邏輯獨立性。稱數(shù)據(jù)的邏輯獨立性。2022-1-257n 模式模式/內(nèi)模式映像內(nèi)模式映像p特征：特征：模式內(nèi)模式映象定義了模式內(nèi)模式映象定義了數(shù)據(jù)全局邏輯結(jié)構(gòu)與存儲數(shù)據(jù)全局邏輯結(jié)構(gòu)與存儲結(jié)構(gòu)之間的對應關(guān)系結(jié)構(gòu)之間的對應關(guān)

5、系。數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)庫中模式內(nèi)模式映象是唯一模式內(nèi)模式映象是唯一的。的。該映射定義通常包含在該映射定義通常包含在模式描述模式描述中中p保證數(shù)據(jù)的物理獨立性保證數(shù)據(jù)的物理獨立性：當數(shù)據(jù)庫的存儲結(jié)構(gòu)改變了（當數(shù)據(jù)庫的存儲結(jié)構(gòu)改變了（例如選用了另一種存例如選用了另一種存儲結(jié)構(gòu)儲結(jié)構(gòu)），數(shù)據(jù)庫管理員修改模式內(nèi)模式映象，），數(shù)據(jù)庫管理員修改模式內(nèi)模式映象，使模式保持盡可能不變，進而外模式與應用程序也使模式保持盡可能不變，進而外模式與應用程序也保持不變。保持不變。保證了數(shù)據(jù)與程序的物理獨立性，簡稱數(shù)據(jù)的物理保證了數(shù)據(jù)與程序的物理獨立性，簡稱數(shù)據(jù)的物理獨立性。獨立性。2022-1-258外模式（子模式）外模式（

6、子模式）模式（概念模式或邏輯模式）模式（概念模式或邏輯模式）內(nèi)模式（物理模式）內(nèi)模式（物理模式）2022-1-259n 討論：討論：p某學校的數(shù)據(jù)庫，某學校的數(shù)據(jù)庫，包含學生、教師、包含學生、教師、課程和工資等數(shù)據(jù)。課程和工資等數(shù)據(jù)。有兩個應用程序：有兩個應用程序：薪酬管理和教務管薪酬管理和教務管理。根據(jù)右邊的框理。根據(jù)右邊的框圖中，說說三層模圖中，說說三層模式和兩層映射式和兩層映射薪酬管理程序薪酬管理程序教務管理程序教務管理程序薪酬管理數(shù)據(jù)模式薪酬管理數(shù)據(jù)模式教務管理數(shù)據(jù)模式教務管理數(shù)據(jù)模式教師教師工資工資學生學生課程課程數(shù)據(jù)文件數(shù)據(jù)文件1數(shù)據(jù)文件數(shù)據(jù)文件22022-1-25102.概念模型

7、概念模型兩個基本概念：實體和聯(lián)系兩個基本概念：實體和聯(lián)系E-R圖圖2022-1-2511概念模型的兩個基本概念概念模型的兩個基本概念n 概念模型的作用概念模型的作用是找出現(xiàn)實世界中的信息實體及實體間的是找出現(xiàn)實世界中的信息實體及實體間的聯(lián)系，所以概念模型也稱為實體聯(lián)系，所以概念模型也稱為實體-聯(lián)系模型聯(lián)系模型。n 兩個概念兩個概念p實體：用戶所關(guān)注的對象。實體：用戶所關(guān)注的對象。p聯(lián)系：實體間的相互關(guān)聯(lián)。聯(lián)系：實體間的相互關(guān)聯(lián)。2022-1-2512實體實體n 實體實體可以區(qū)分的客觀對象可以區(qū)分的客觀對象p 屬性和值域?qū)傩院椭涤驅(qū)傩允菍嶓w所具有的特征，值域是屬性的取值范圍。屬性是實體所具有的特

8、征，值域是屬性的取值范圍。例例：教師：教師實體具有性別和職稱的屬性；性別的取值范圍是（男，女）。實體具有性別和職稱的屬性；性別的取值范圍是（男，女）。p 實體型和實體值實體型和實體值實體型是實體的結(jié)構(gòu)描述，表示為實體名和屬性名的集合，實實體型是實體的結(jié)構(gòu)描述，表示為實體名和屬性名的集合，實體值是一組屬性值的組合。體值是一組屬性值的組合。例例：實體型：教師：實體型：教師(編號，姓名，編號，姓名，性別性別)，實體值：，實體值： (15021，“李木李木”，男，男)。p 實體集實體集同類實體的集合。同類實體的集合。例例：教師實體集、學生實體集。：教師實體集、學生實體集。p 鍵鍵/碼碼在一個實體集中用

9、于區(qū)分不同實體的屬性組合。在一個實體集中用于區(qū)分不同實體的屬性組合。例例：教師實體：教師實體的鍵是編號，學生實體的鍵是學號。的鍵是編號，學生實體的鍵是學號。2022-1-2513聯(lián)系聯(lián)系n 聯(lián)系聯(lián)系實體之間的對應關(guān)系。實體之間的對應關(guān)系。p聯(lián)系包括聯(lián)系包括聯(lián)系名聯(lián)系名和和聯(lián)系類型聯(lián)系類型p聯(lián)系類型反映一個實體集中的一個實體可能與另一個聯(lián)系類型反映一個實體集中的一個實體可能與另一個實體集中的多少個實體存在關(guān)聯(lián)，可以歸納為三種類實體集中的多少個實體存在關(guān)聯(lián)，可以歸納為三種類型：型：一對多聯(lián)系一對多聯(lián)系(1:n)，例：公司，例：公司- 就職就職- 職員職員 多對多聯(lián)系多對多聯(lián)系(m:n)，例：讀者，

10、例：讀者- 借閱借閱- 圖書圖書 一對一聯(lián)系一對一聯(lián)系(1:1)，例：廠長，例：廠長- 任職任職 -工廠工廠 p注意注意：兩個方向結(jié)合才能判斷一個聯(lián)系的類型。：兩個方向結(jié)合才能判斷一個聯(lián)系的類型。以公司和職員之間的聯(lián)系為例，一間公司有多個職以公司和職員之間的聯(lián)系為例，一間公司有多個職員，一個職員屬于一間公司，這樣才能得到員，一個職員屬于一間公司，這樣才能得到1：n。2022-1-2514舉例：選課系統(tǒng)中的實體與聯(lián)系舉例：選課系統(tǒng)中的實體與聯(lián)系 實體：實體：教師(工號，姓名)課程(課程編號，課程名)學生(學號，姓名) 聯(lián)系：聯(lián)系：教師講授課程：m:n聯(lián)系學生選修課程：m:n聯(lián)系2022-1-25

11、15學生學生 學號學號選修選修E-R圖圖n E-R(Entity-Relationship )圖用于描述圖用于描述概念模型概念模型p實體實體用矩形框表示用矩形框表示p屬性屬性用橢圓形表示用橢圓形表示p聯(lián)系聯(lián)系用菱形框表示，聯(lián)系要標明兩端用菱形框表示，聯(lián)系要標明兩端實體的多重性，即實體的多重性，即1:n或或m:n或或1:1。2022-1-2516mn選選修修姓姓名名學學號號課程編課程編號號課程課程名名修讀學修讀學期期學生學生課程課程例：選課例：選課E-R模型模型教師教師工工號號姓名姓名講授講授開課學開課學期期nm2022-1-2517n 討論：設計討論：設計E-R(Entity-Relation

12、ship )模型的可行方法模型的可行方法從業(yè)務描述中抽取出名詞和動詞，名詞與實體對應，從業(yè)務描述中抽取出名詞和動詞，名詞與實體對應，動詞與聯(lián)系對應。動詞與聯(lián)系對應。確定實體的屬性要根據(jù)具體的應用需求。比如，在確定實體的屬性要根據(jù)具體的應用需求。比如，在選課系統(tǒng)中，不需要教師的選課系統(tǒng)中，不需要教師的“入職時間入職時間”屬性。而屬性。而在財務管理系統(tǒng)中卻需要這個屬性。在財務管理系統(tǒng)中卻需要這個屬性。聯(lián)系可以包含屬性，但不是必須的。聯(lián)系可以包含屬性，但不是必須的。E-R圖中可以不繪制屬性圖中可以不繪制屬性，在，在E-R圖之外給出實體型。圖之外給出實體型。這樣可以精簡這樣可以精簡E-R圖規(guī)模。圖規(guī)模

13、。下次課介紹下次課介紹：邏輯模型之一：邏輯模型之一關(guān)系關(guān)系模型模型2022-1-25課堂小練課堂小練n 假定假定部門的數(shù)據(jù)庫包括以下信息：部門的數(shù)據(jù)庫包括以下信息：職工的信息：職工的信息：職工號、姓名、地址和所在部門。職工號、姓名、地址和所在部門。部門的信息：部門的信息：部門所有職工、部門名、經(jīng)理和銷售的產(chǎn)品。部門所有職工、部門名、經(jīng)理和銷售的產(chǎn)品。產(chǎn)品的信息：產(chǎn)品的信息：產(chǎn)品名、制造商、價格、型號及產(chǎn)品的內(nèi)部編產(chǎn)品名、制造商、價格、型號及產(chǎn)品的內(nèi)部編號。號。制造商的信息：制造商的信息：制造商名稱、地址、生產(chǎn)的產(chǎn)品名和價格。制造商名稱、地址、生產(chǎn)的產(chǎn)品名和價格。試畫出這個數(shù)據(jù)庫的試畫出這個數(shù)據(jù)

14、庫的E-R圖。圖。182022-1-2519部門部門銷售銷售生產(chǎn)生產(chǎn)制造制造商商產(chǎn)品產(chǎn)品職工職工從屬從屬職工號職工號姓名姓名地址地址經(jīng)理經(jīng)理部門號部門號產(chǎn)品名產(chǎn)品名產(chǎn)品內(nèi)部編號產(chǎn)品內(nèi)部編號價格價格型號型號地址地址名稱名稱m1mnnm2022-1-25203. 邏輯模型邏輯模型邏輯模型的三個作用邏輯模型的三個作用三種邏輯模型三種邏輯模型2022-1-2521邏輯模型的作用邏輯模型的作用p概念模型只能反映實體概念模型只能反映實體-聯(lián)系，還沒有指出以什么樣的聯(lián)系，還沒有指出以什么樣的方式來方式來組織數(shù)據(jù)和操作數(shù)據(jù)組織數(shù)據(jù)和操作數(shù)據(jù)。完成這項任務的是邏輯。完成這項任務的是邏輯模型。模型。p邏輯模型要體

15、現(xiàn)三個方面的特征邏輯模型要體現(xiàn)三個方面的特征1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，描述數(shù)據(jù)用什么樣的結(jié)構(gòu)組織起來，描述數(shù)據(jù)用什么樣的結(jié)構(gòu)組織起來2）數(shù)據(jù)操作數(shù)據(jù)操作，描述可以在數(shù)據(jù)上進行什么樣的操作，描述可以在數(shù)據(jù)上進行什么樣的操作3）數(shù)據(jù)約束條件數(shù)據(jù)約束條件，描述數(shù)據(jù)之間的約束規(guī)則，描述數(shù)據(jù)之間的約束規(guī)則p常見的邏輯模型有：常見的邏輯模型有：層次數(shù)據(jù)模型、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型、層次數(shù)據(jù)模型、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型、關(guān)系數(shù)據(jù)模型。關(guān)系數(shù)據(jù)模型。2022-1-2522（1 1）層次型）層次型通過通過樹樹形結(jié)構(gòu)表示實體及聯(lián)系。如描述學校管理機構(gòu)。每形結(jié)構(gòu)表示實體及聯(lián)系。如描述學校管理機構(gòu)。每個個結(jié)點結(jié)點表示一個表示一個實體（型），

16、實體（型），箭頭表示實體（型）間的箭頭表示實體（型）間的聯(lián)系聯(lián)系（由父到子）。（由父到子）。2022-1-2523(2)(2)網(wǎng)絡型網(wǎng)絡型通過通過網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)表示實體及聯(lián)系。表示實體及聯(lián)系?！熬W(wǎng)網(wǎng)”中每個結(jié)點表示中每個結(jié)點表示一個實體一個實體( (型型) )，結(jié)點之間箭頭表示實體，結(jié)點之間箭頭表示實體( (型型) )間的聯(lián)系。間的聯(lián)系。2022-1-2524層次與網(wǎng)絡模型層次與網(wǎng)絡模型優(yōu)缺點優(yōu)缺點: :優(yōu)點優(yōu)點: :能直觀、形象地描述實體及其聯(lián)系，易于被能直觀、形象地描述實體及其聯(lián)系，易于被人們所理解和掌握人們所理解和掌握 。缺點缺點: :數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)較復雜，存儲數(shù)據(jù)需要更多的鏈接數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)較復

17、雜，存儲數(shù)據(jù)需要更多的鏈接指針；在檢索數(shù)據(jù)時，需要考慮數(shù)據(jù)的存儲路徑；在插入指針；在檢索數(shù)據(jù)時，需要考慮數(shù)據(jù)的存儲路徑；在插入或刪除數(shù)據(jù)時，涉及到調(diào)整鏈接指針。或刪除數(shù)據(jù)時，涉及到調(diào)整鏈接指針。2022-1-2525(3) 關(guān)系型關(guān)系型關(guān)系模型與關(guān)系模型與層次模型和網(wǎng)狀模型層次模型和網(wǎng)狀模型相比有著相比有著本質(zhì)本質(zhì)的差別，的差別，它是用它是用二維表格二維表格來表示實體及其相互之間的聯(lián)系。來表示實體及其相互之間的聯(lián)系。 編號編號姓名姓名性別性別婚否婚否出生日期出生日期職稱職稱基本工基本工資資23101 張伶俐張伶俐女女已婚已婚09/24/56教授教授138023102 羅稼宛羅稼宛男男已婚已婚1

18、1/27/73講師講師56023103 黎達仁黎達仁男男未婚未婚12/23/81助教助教45023104 顧高粲顧高粲男男已婚已婚01/27/63副教授副教授97023105 黃丹秋黃丹秋女女未婚未婚07/15/79助教助教480教師關(guān)系表教師關(guān)系表2022-1-2526小結(jié)小結(jié)p數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式：外模式、模式、內(nèi)模式。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式：外模式、模式、內(nèi)模式。p數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的兩級映射，外模式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的兩級映射，外模式/模式映射，用于實現(xiàn)模式映射，用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)的邏輯獨立性；模式數(shù)據(jù)的邏輯獨立性；模式/內(nèi)模式映射，用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)內(nèi)模式映射，用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)的物理獨立性。的物理獨立性。p 概念模型

19、中的兩個概念：實體、聯(lián)系概念模型中的兩個概念：實體、聯(lián)系.p 聯(lián)系有聯(lián)系有1:1,1:N, M:N三種三種.p E-R模型是模型是一種概念模型一種概念模型表示方法表示方法.p 概念模型與概念模型與計算機無關(guān)計算機無關(guān)，同樣的概念模型可以轉(zhuǎn)換為同樣的概念模型可以轉(zhuǎn)換為不同的邏輯模型。不同的邏輯模型。p 層次，網(wǎng)狀，關(guān)系層次，網(wǎng)狀，關(guān)系-三種邏輯模型三種邏輯模型。2022-1-2527小課內(nèi)容小課內(nèi)容2022-1-25281. 問題問題 20分鐘分鐘p你是如何理解數(shù)據(jù)的邏輯獨立性和物理獨立性的？你你是如何理解數(shù)據(jù)的邏輯獨立性和物理獨立性的？你能舉例說明么？能舉例說明么？pE-R模型是概念模型還是邏

20、輯模型？模型是概念模型還是邏輯模型？E和和R分別是什么分別是什么意思意思p1個個A對應對應n個個B， 1個個B對應對應1個個A，A和和B之間是什么之間是什么聯(lián)系？聯(lián)系？pE-R模型中，實體是有屬性的，聯(lián)系可以有屬性么？模型中，實體是有屬性的，聯(lián)系可以有屬性么？p一個班的學生構(gòu)成一個實體集，假設學生實體描述為一個班的學生構(gòu)成一個實體集，假設學生實體描述為（學號，姓名，性別，年齡（學號，姓名，性別，年齡)，請說說屬性、值域、，請說說屬性、值域、關(guān)鍵字。關(guān)鍵字。2022-1-25292. E-R圖練習圖練習 50分鐘分鐘題題1：某學院的教學管理的對象是：系（系名，辦公地某學院的教學管理的對象是：系（

21、系名，辦公地址）、教師（教師工號、姓名、年齡、職稱）、學生址）、教師（教師工號、姓名、年齡、職稱）、學生（學號，姓名，生日）、課程（課程號，課程名，學（學號，姓名，生日）、課程（課程號，課程名，學分）。其中，一個系有多個教師每個教師只屬于一個分）。其中，一個系有多個教師每個教師只屬于一個系，每個老師可上多門課，每門課只由一個老師上，系，每個老師可上多門課，每門課只由一個老師上，每個學生可以在某學期選修多門課，每門課可有多個每個學生可以在某學期選修多門課，每門課可有多個學生選修。學生選修。題題2：某旅行社管理系統(tǒng)管理的對象是：某旅行社管理系統(tǒng)管理的對象是： 景點（景點編號，景點名景點（景點編號，

22、景點名稱，地點，景點描述）、線路（線路編號，線路名稱，線路描稱，地點，景點描述）、線路（線路編號，線路名稱，線路描述）、導游（工號，姓名，等級）、旅游團隊（團隊編號，人數(shù)，述）、導游（工號，姓名，等級）、旅游團隊（團隊編號，人數(shù)，開始日期，截止日期），其中，每條線路由多個景點組成，不同開始日期，截止日期），其中，每條線路由多個景點組成，不同線路的景點存在交叉；每條線路有多名導游，但一名導游只負責線路的景點存在交叉；每條線路有多名導游，但一名導游只負責一條線路；一條線路； 每條線路可同時存在多個旅游團隊，每個團隊只可旅每條線路可同時存在多個旅游團隊，每個團隊只可旅游一條線路。游一條線路。p 根據(jù)

23、以上描述：根據(jù)以上描述：p 設計設計E-R模型，要求標明實體名，聯(lián)系名，聯(lián)系類型，模型，要求標明實體名，聯(lián)系名，聯(lián)系類型，可省略屬可省略屬性性。 2022-1-2530Visio中增加中增加E-R模具并繪模具并繪E-R圖圖*p 打開打開Visio2010p先在先在“流程圖流程圖”“基本流程圖基本流程圖”中找到菱形和方中找到菱形和方塊，分別右擊選擇塊，分別右擊選擇“添加到我的形狀添加到我的形狀”“添加到添加到新模具新模具”。之后出現(xiàn)。之后出現(xiàn)“另存為另存為”對話框，把新模具命對話框，把新模具命名為名為“E-R圖圖”，這樣我們就把菱形和方塊添加到了，這樣我們就把菱形和方塊添加到了新模具新模具“E-R圖圖”中。中。p用同樣的思路，在用同樣的思路，在“數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫”“ORM圖表圖表”找到找到橢圓、直線、頻率約束橢圓、直線、頻率約束 ，添加到模具，添加到模具“E-R圖圖”