第三章_地圖數(shù)據(jù)的采集和地圖數(shù)據(jù)庫_數(shù)據(jù)庫

1、第三章第三章 地圖數(shù)據(jù)的采集和地圖數(shù)據(jù)庫地圖數(shù)據(jù)的采集和地圖數(shù)據(jù)庫1.地圖數(shù)據(jù)源及數(shù)據(jù)分類編碼2.地圖數(shù)據(jù)的采集3.地圖數(shù)據(jù)的編輯和數(shù)據(jù)質(zhì)量分析4.地圖數(shù)據(jù)庫2、地圖數(shù)據(jù)的采集和地圖數(shù)據(jù)庫、地圖數(shù)據(jù)的采集和地圖數(shù)據(jù)庫1.地圖數(shù)據(jù)源及數(shù)據(jù)分類編碼（1）數(shù)據(jù)源種類1. 紙質(zhì)地圖2. 遙感影像數(shù)據(jù)3. 實測數(shù)據(jù)4. 文字與統(tǒng)計資料5. 已有數(shù)字數(shù)據(jù)2、地圖數(shù)據(jù)的采集和地圖數(shù)據(jù)庫、地圖數(shù)據(jù)的采集和地圖數(shù)據(jù)庫（2）數(shù)據(jù)分類編碼（實質(zhì)是將屬性信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字編碼，即代碼）1.分類的原則和方法（定義：是人們認識事物的一種方法，是將具有共同屬性特征的事物或現(xiàn)象歸并在一起，而把具有不同屬性特征的事物或現(xiàn)象分開的過

2、程）1.分類的原則：科學性、完整性和系統(tǒng)性、實用性、可擴性。2.分類方法：層次分類法層次分類法定義是將初始的分類對象按所選定的若干個屬性或特征依次分成若干層目錄，并編排成一個有層次的、逐級展開的分類體系。（2）數(shù)據(jù)分類編碼（實質(zhì)是將屬性信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字編碼，即代碼）2.分級的原則和方法（數(shù)量特征） 分級是對事物或現(xiàn)象的數(shù)量或特征進行等級的劃分，主要過程為分級數(shù)和分級界限的確定。1.分級應符合數(shù)據(jù)估計精度的要求2.分級應符合數(shù)據(jù)的分布特征3.分級應估計可視化效果4.分級時主要實用數(shù)學方法，比列、等差、最優(yōu)、特定公式。2、地圖數(shù)據(jù)的采集和地圖數(shù)據(jù)庫、地圖數(shù)據(jù)的采集和地圖數(shù)據(jù)庫（3）數(shù)據(jù)編碼（定義：指

3、確定屬性數(shù)據(jù)代碼的過程。）1. 代碼的類型和功能類型：分類碼，標志碼 數(shù)字，字母和數(shù)字與字母的混合功能：代碼可作為對象的唯一標志；代碼課作為區(qū)分對象類別的標志；代碼可作為對象排序的標志（3）數(shù)據(jù)編碼（定義：指確定屬性數(shù)據(jù)代碼的過程。）2. 編碼的原則和方法科學性、唯一性、完整性和可擴充性、適用性規(guī)范性。如：國土基本信息分類編碼，土地利用分類編碼參考，艾自興，P54.2、地圖數(shù)據(jù)的采集和地圖數(shù)據(jù)庫、地圖數(shù)據(jù)的采集和地圖數(shù)據(jù)庫2、地圖數(shù)據(jù)的采集 幾何數(shù)據(jù)的采集 手扶跟蹤數(shù)字化 用手扶跟蹤數(shù)字化儀來完成 掃描跟蹤數(shù)字化（軟件應具備的功能：6點） 先掃描，進行柵格處理，然后用模式識別和柵格數(shù)據(jù)矢量化技

4、術(shù)獲取點、線、面和注記。 屬性數(shù)據(jù)采集 數(shù)據(jù)庫錄入 幾何數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)2、地圖數(shù)據(jù)的采集和地圖數(shù)據(jù)庫、地圖數(shù)據(jù)的采集和地圖數(shù)據(jù)庫3、地圖數(shù)據(jù)的編輯和數(shù)據(jù)質(zhì)量分析 數(shù)據(jù)編輯 數(shù)據(jù)顯示：用圖形和符號來表示來顯示幾何數(shù)據(jù)及其類型。（為了完整的顯示，應有的基本功能：3點） 數(shù)據(jù)編輯修改 編輯系統(tǒng)應具有的功能 投影變換 數(shù)據(jù)匹配 數(shù)據(jù)查詢 圖形編輯 屬性編輯及注記配置2、地圖數(shù)據(jù)的采集和地圖數(shù)據(jù)庫、地圖數(shù)據(jù)的采集和地圖數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)質(zhì)量分析 數(shù)據(jù)質(zhì)量的概念指用該數(shù)據(jù)來表達三大特征時所能達到的準確性、一致性、完整性、以及它們之間統(tǒng)一性的程度。 數(shù)據(jù)質(zhì)量的基本內(nèi)容準確性、一致性、完整性、現(xiàn)勢性和統(tǒng)一性 數(shù)據(jù)質(zhì)量分析

5、 數(shù)據(jù)質(zhì)量的評價 評價方法：直接法（自動檢測）和間接法（外部信息推測）。 數(shù)據(jù)誤差： 原有誤差：控制點和碎部點誤差、制圖綜合誤差和編繪誤差（如海岸等）、清繪誤差、印刷誤差、圖紙變形誤差。 數(shù)字化誤差：儀器差、人員差、數(shù)字化方式、數(shù)字化軟件 數(shù)據(jù)質(zhì)量的控制 誤差帶法、比較法、相關(guān)法2、地圖數(shù)據(jù)的采集和地圖數(shù)據(jù)庫、地圖數(shù)據(jù)的采集和地圖數(shù)據(jù)庫4、地圖數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫概念由四個基本部分組成：數(shù)據(jù)集合、數(shù)據(jù)庫硬件、數(shù)據(jù)庫軟件、人員主要特征：數(shù)據(jù)集中控制與共享、數(shù)據(jù)冗余少、數(shù)據(jù)獨立性、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化、數(shù)據(jù)保護數(shù)據(jù)庫抽象分級1.子模式（外模式）2.模式3.存儲模式4、地圖數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)模型實體與實體的關(guān)系：一對一，一對

6、多，多對多，條件聯(lián)系。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型：層次模型、網(wǎng)狀模型、關(guān)系模型面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型：點、線、面及其組合而成的復雜對象。4、地圖數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫設(shè)計（就是把現(xiàn)實世界中已存在著的數(shù)據(jù)抽象成一個數(shù)據(jù)庫的具體過程）地圖數(shù)據(jù)庫設(shè)計是指在現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上建立地圖數(shù)據(jù)庫的整個過程。 分為需求分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計兩個步驟，其中結(jié)構(gòu)設(shè)計又分為概念設(shè)計：實體關(guān)系模型邏輯設(shè)計：具體數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)模型物理設(shè)計：數(shù)據(jù)庫物理存儲結(jié)構(gòu)，占用空間和處理速度3.4 地圖數(shù)據(jù)庫地圖數(shù)據(jù)庫 3.4.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述3.4.2 數(shù)據(jù)模型3.4.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)3.4.4 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成3.4.5 地圖數(shù)據(jù)庫的設(shè)計與建立3.4.1數(shù)

7、據(jù)庫系統(tǒng)概述數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述 3.4.1.1 3.4.1.1 數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展 3.4.1.2 四個基本概念3.4.1.1 數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展什么是數(shù)據(jù)管理 對數(shù)據(jù)進行分類、組織、編碼、存儲、檢索和維護，對數(shù)據(jù)進行分類、組織、編碼、存儲、檢索和維護，是數(shù)據(jù)處理的中心問題是數(shù)據(jù)處理的中心問題數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展過程 人工管理階段人工管理階段(40年代中年代中-50年代中年代中) 文件系統(tǒng)階段文件系統(tǒng)階段(50年代末年代末-60年代中年代中) 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段(60年代末年代末-現(xiàn)在現(xiàn)在)數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)

8、生和發(fā)展(續(xù)續(xù))數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展動力 應用需求的推動應用需求的推動 計算機硬件的發(fā)展計算機硬件的發(fā)展 計算機軟件的發(fā)展計算機軟件的發(fā)展1.人工管理人工管理時期 40年代中-50年代中產(chǎn)生的背景 應用需求科學計算 硬件水平無直接存取存儲設(shè)備 軟件水平?jīng)]有操作系統(tǒng) 處理方式批處理人工管理人工管理(續(xù)續(xù))特點 數(shù)據(jù)的管理者：應用程序，數(shù)據(jù)不保存。 數(shù)據(jù)面向的對象：某一應用程序 數(shù)據(jù)的共享程度：無共享、冗余度極大 數(shù)據(jù)的獨立性：不獨立，完全依賴于程序 數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化：無結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)控制能力：應用程序自己控制應用程序與數(shù)據(jù)的對應關(guān)系應用程序與數(shù)據(jù)的對應關(guān)系(人工管理人工管理) 應用程序應用程序數(shù)據(jù)集數(shù)據(jù)集

9、應用程序應用程序數(shù)據(jù)集數(shù)據(jù)集應用程序應用程序數(shù)據(jù)集數(shù)據(jù)集n.2.文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)時期 50年代末-60年代中產(chǎn)生的背景 應用需求科學計算、管理 硬件水平磁盤、磁鼓 軟件水平有文件系統(tǒng) 處理方式聯(lián)機實時處理、批處理文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)(續(xù)續(xù))特點數(shù)據(jù)的管理者：文件系統(tǒng)，數(shù)據(jù)可長期保存數(shù)據(jù)面向的對象：某一應用程序 數(shù)據(jù)的共享程度：共享性差、冗余度大數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化：記錄內(nèi)有結(jié)構(gòu),整體無結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的獨立性：獨立性差，數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)改變必須修改應用程序數(shù)據(jù)控制能力：應用程序自己控制應用程序與數(shù)據(jù)的對應關(guān)系應用程序與數(shù)據(jù)的對應關(guān)系(文件系統(tǒng)文件系統(tǒng))應用程序應用程序文件文件應用程序應用程序文件文件2應用程序應用程

10、序文件文件n存取存取方法方法.3.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)時期 60年代末以來產(chǎn)生的背景 應用背景大規(guī)模管理 硬件背景大容量磁盤 軟件背景有數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 處理方式聯(lián)機實時處理,分布處理,批處理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(續(xù)續(xù))特點 數(shù)據(jù)的管理者：DBMS 數(shù)據(jù)面向的對象：現(xiàn)實世界 數(shù)據(jù)的共享程度：共享性高 數(shù)據(jù)的獨立性：高度的物理獨立性和一定的 邏輯獨立性 數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化：整體結(jié)構(gòu)化 數(shù)據(jù)控制能力：由DBMS統(tǒng)一管理和控制應用程序與數(shù)據(jù)的對應關(guān)系應用程序與數(shù)據(jù)的對應關(guān)系(數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng))DBMS應用程序1應用程序2數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的高共享性的好處數(shù)據(jù)的高共享性的好處降低數(shù)據(jù)的冗余度，節(jié)省存儲空間避免數(shù)據(jù)

11、間的不一致性使系統(tǒng)易于擴充數(shù)據(jù)獨立性數(shù)據(jù)獨立性物理獨立性 指用戶的應用程序與存儲在磁盤上的數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)是指用戶的應用程序與存儲在磁盤上的數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)是相互獨立的。當數(shù)據(jù)的物理存儲改變了，應用程序不相互獨立的。當數(shù)據(jù)的物理存儲改變了，應用程序不用改變用改變。邏輯獨立性 指用戶的應用程序與數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)是相互獨立的。指用戶的應用程序與數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)是相互獨立的。數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)改變了，用戶程序也可以不變數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)改變了，用戶程序也可以不變。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化整體數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化是數(shù)據(jù)庫的主要特征之一。數(shù)據(jù)庫中實現(xiàn)的是數(shù)據(jù)的真正結(jié)構(gòu)化 數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)用數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)用數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型描述，無需程序定義和

12、解釋。描述，無需程序定義和解釋。 數(shù)據(jù)可以數(shù)據(jù)可以變長變長。 數(shù)據(jù)的最小存取單位是數(shù)據(jù)的最小存取單位是數(shù)據(jù)項數(shù)據(jù)項。DBMS對數(shù)據(jù)的控制功能對數(shù)據(jù)的控制功能數(shù)據(jù)的安全性（Security）保護 使每個用戶只能按指定方式使用和處理指定數(shù)據(jù)，保護數(shù)據(jù)以防止不合法的使用造成的數(shù)據(jù)的泄密和破壞。數(shù)據(jù)的完整性（Integrity）檢查 將數(shù)據(jù)控制在有效的范圍內(nèi)，或保證數(shù)據(jù)之間滿足一定的關(guān)系。DBMS對數(shù)據(jù)的控制功能對數(shù)據(jù)的控制功能并發(fā)（Concurrency）控制 對多用戶的并發(fā)操作加以控制和協(xié)調(diào)，防止相互干擾而得到錯誤的結(jié)果。數(shù)據(jù)庫恢復（Recovery） 將數(shù)據(jù)庫從錯誤狀態(tài)恢復到某一已知的正確狀態(tài)。

13、程序和數(shù)據(jù)間的聯(lián)系程序和數(shù)據(jù)間的聯(lián)系 文件系統(tǒng)階段信息處理的傳統(tǒng)方式文件系統(tǒng)階段信息處理的傳統(tǒng)方式與文件系統(tǒng)比較與文件系統(tǒng)比較數(shù)據(jù)庫階段信息處理方式的演變數(shù)據(jù)庫階段信息處理方式的演變3.4.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述 3.4.1.1 數(shù)據(jù)庫的地位 3.4.1.2 四個基本概念 3.4.1.2 四個基本概念四個基本概念數(shù)據(jù)(Data)數(shù)據(jù)庫(Database)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(DBS)1.數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)(Data)是數(shù)據(jù)庫中存儲的基本對象數(shù)據(jù)的定義 描述事物的符號記錄數(shù)據(jù)的種類 文字、圖形、圖象、聲音數(shù)據(jù)的特點 數(shù)據(jù)與其語義是不可分的數(shù)據(jù)舉例數(shù)據(jù)舉例學生檔案中的學生記錄（李

14、明，男，1972，江蘇，計算機系，1990）數(shù)據(jù)的形式不能完全表達其內(nèi)容數(shù)據(jù)的解釋 語義：學生姓名、性別、出生年月、籍貫、所在系別、入學時間 解釋：李明是個大學生，1972年出生，江蘇人，1990年考入計算機系2.數(shù)據(jù)庫（舉例）數(shù)據(jù)庫（舉例）2.數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫(續(xù)續(xù))人們收集并抽取出一個應用所需要的大量數(shù)據(jù)之后，應將其保存起來以供進一步加工處理，進一步抽取有用信息數(shù)據(jù)庫的定義 數(shù)據(jù)庫(Database,簡稱DB)是長期儲存在計算機內(nèi)、有組織的、可共享的大量數(shù)據(jù)集合2.數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫(續(xù)續(xù))數(shù)據(jù)庫的特征 數(shù)據(jù)按一定的數(shù)據(jù)模型組織、描述和儲存數(shù)據(jù)按一定的數(shù)據(jù)模型組織、描述和儲存 可為各種用戶共享可為各

15、種用戶共享 冗余度較小冗余度較小 數(shù)據(jù)獨立性較高數(shù)據(jù)獨立性較高 易擴展易擴展3.數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)什么是DBMS 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（Database Management System，簡稱DBMS）是位于用戶與操作系統(tǒng)之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件。DBMS的用途 科學地組織和存儲數(shù)據(jù)、高效地獲取和維護數(shù)據(jù)DBMS的主要功能的主要功能 數(shù)據(jù)定義功能 提供數(shù)據(jù)定義語言提供數(shù)據(jù)定義語言(DDL) 定義數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象定義數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象 數(shù)據(jù)操縱功能:提供數(shù)據(jù)操縱語言(DML) 操縱數(shù)據(jù)實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的基本操作操縱數(shù)據(jù)實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的基本操作 (查詢、插入、刪除和修改查詢、插入、刪除和修改)DB

16、MS的主要功能的主要功能 數(shù)據(jù)庫的運行管理 保證數(shù)據(jù)的安全性、完整性、保證數(shù)據(jù)的安全性、完整性、 多用戶對數(shù)據(jù)的并發(fā)使用多用戶對數(shù)據(jù)的并發(fā)使用 發(fā)生故障后的系統(tǒng)恢復發(fā)生故障后的系統(tǒng)恢復 數(shù)據(jù)庫的建立和維護功能(實用程序?qū)嵱贸绦? 數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)批量裝載數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)批量裝載 數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)儲數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)儲 介質(zhì)故障恢復介質(zhì)故障恢復 數(shù)據(jù)庫的重組織數(shù)據(jù)庫的重組織 性能監(jiān)視等性能監(jiān)視等4.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)什么是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（Database System，簡稱，簡稱DBS）是指在計）是指在計算機系統(tǒng)中算機系統(tǒng)中引入數(shù)據(jù)庫后引入數(shù)據(jù)庫后的系統(tǒng)構(gòu)成。的系統(tǒng)構(gòu)成。 在不引起混淆的情況下常常把數(shù)據(jù)

17、庫系統(tǒng)簡稱為數(shù)據(jù)在不引起混淆的情況下常常把數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)簡稱為數(shù)據(jù)庫。庫。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的構(gòu)成 由數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（及其開發(fā)工具）、應用由數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（及其開發(fā)工具）、應用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理員（和用戶）構(gòu)成。系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理員（和用戶）構(gòu)成。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)構(gòu)成圖示數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)構(gòu)成圖示 數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)應用開發(fā)工具 操作系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫管理系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理員用戶用戶用戶 數(shù)據(jù)庫系構(gòu)成數(shù)據(jù)庫系構(gòu)成數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)中的位置圖示數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)中的位置圖示 硬件平臺硬件平臺基礎(chǔ)軟件平臺基礎(chǔ)軟件平臺軟件基礎(chǔ)構(gòu)架平臺軟件基礎(chǔ)構(gòu)架平臺應用軟件平臺應用軟件平臺軟件產(chǎn)品軟件產(chǎn)品協(xié)同軟件

18、辦公軟件中間件 應用服務器3.4 地圖數(shù)據(jù)庫地圖數(shù)據(jù)庫 3.4.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述3.4.2 數(shù)據(jù)模型3.4.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)3.4.4 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成3.4.5 地圖數(shù)據(jù)庫的設(shè)計與建立數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型在數(shù)據(jù)庫中用數(shù)據(jù)模型這個工具來抽象、表示抽象、表示和處理和處理現(xiàn)實世界中的數(shù)據(jù)和信息。通俗地講數(shù)據(jù)模型就是現(xiàn)實世界的模擬數(shù)據(jù)模型應滿足三方面要求 能比較能比較真實真實地地模擬模擬現(xiàn)實世界現(xiàn)實世界 容容易易為人所為人所理解理解 便于便于在計算機上在計算機上實現(xiàn)實現(xiàn)數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型(續(xù)續(xù))模型分成兩個不同的層次(1) 概念模型概念模型 也稱信息模型，它是按用戶的觀點來對也稱信息模型，它是按用戶的

19、觀點來對數(shù)據(jù)和信息建模。數(shù)據(jù)和信息建模。 (2) 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 主要包括網(wǎng)狀模型、層次模型、關(guān)系模主要包括網(wǎng)狀模型、層次模型、關(guān)系模型等，它是按計算機系統(tǒng)的觀點對數(shù)據(jù)建模型等，它是按計算機系統(tǒng)的觀點對數(shù)據(jù)建模。 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型(續(xù)續(xù))客觀對象的抽象過程-兩步抽象 現(xiàn)實世界中的客觀對象抽象為概念模型；現(xiàn)實世界中的客觀對象抽象為概念模型； 把概念模型轉(zhuǎn)換為某一把概念模型轉(zhuǎn)換為某一DBMS支持的數(shù)據(jù)模型。支持的數(shù)據(jù)模型。 概念模型是現(xiàn)實世界到機器世界的一個中間層次。 3.4.1.2 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 3.4.1.2.1 數(shù)據(jù)模型的組成要素數(shù)據(jù)模型的組成要素 3.4.1.2.2 概念模型 3.4

20、.1.2.3 常用邏輯數(shù)據(jù)模型 3.4.1.2.4 層次模型 3.4.1.2.5 網(wǎng)狀模型 3.4.1.2.6 關(guān)系模型 1.2.1 數(shù)據(jù)模型的組成要素數(shù)據(jù)模型的組成要素數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)操作 數(shù)據(jù)的約束條件 1. 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)什么是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 對象類型的集合兩類對象 與數(shù)據(jù)類型、內(nèi)容、性質(zhì)有關(guān)的對象 與數(shù)據(jù)之間聯(lián)系有關(guān)的對象數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是對系統(tǒng)靜態(tài)特性的描述 2.數(shù)據(jù)操作數(shù)據(jù)操作 數(shù)據(jù)操作 對數(shù)據(jù)庫中各種對象（型）的實例（值）允許執(zhí)行的操作及有關(guān)的操作規(guī)則數(shù)據(jù)操作的類型 檢索 更新（包括插入、刪除、修改）數(shù)據(jù)操作是對系統(tǒng)動態(tài)特性的描述。 3.數(shù)據(jù)的約束條件數(shù)據(jù)的約束條件 數(shù)據(jù)的約束條件 一組完整性

21、規(guī)則的集合。一組完整性規(guī)則的集合。 完整性規(guī)則完整性規(guī)則是給定的數(shù)據(jù)模型中數(shù)據(jù)及其聯(lián)系所具有是給定的數(shù)據(jù)模型中數(shù)據(jù)及其聯(lián)系所具有的制約和儲存規(guī)則，用以限定符合數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫的制約和儲存規(guī)則，用以限定符合數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫狀態(tài)以及狀態(tài)的變化，以保證數(shù)據(jù)的正確、有效、相狀態(tài)以及狀態(tài)的變化，以保證數(shù)據(jù)的正確、有效、相容容。 數(shù)據(jù)的約束條件數(shù)據(jù)的約束條件(續(xù)續(xù))數(shù)據(jù)模型對約束條件的定義 反映和規(guī)定反映和規(guī)定本數(shù)據(jù)模型本數(shù)據(jù)模型必須遵守的基本的通用的完整必須遵守的基本的通用的完整性約束條件。例如在關(guān)系模型中，任何關(guān)系必須滿足性約束條件。例如在關(guān)系模型中，任何關(guān)系必須滿足實體完整性和參照完整性兩個條件。實

22、體完整性和參照完整性兩個條件。 提供定義完整性約束條件的機制，以反映提供定義完整性約束條件的機制，以反映具體應用具體應用所所涉及的數(shù)據(jù)必須遵守的特定的語義約束條件涉及的數(shù)據(jù)必須遵守的特定的語義約束條件。（年齡在0150之間，性別只能為“男”或“女”） 1.2.2 概念模型概念模型1. 概念模型2. 信息世界中的基本概念3. 概念模型的表示方法1. 概念模型概念模型概念模型的用途 概念模型用于信息世界的建模概念模型用于信息世界的建模 是現(xiàn)實世界到機器世界的一個中間層次是現(xiàn)實世界到機器世界的一個中間層次 是數(shù)據(jù)庫設(shè)計的有力工具是數(shù)據(jù)庫設(shè)計的有力工具 數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員和用戶之間進行交流的語言數(shù)據(jù)庫設(shè)計

23、人員和用戶之間進行交流的語言對概念模型的基本要求 較強的較強的語義表達能力語義表達能力，能夠方便、直接地表達應用，能夠方便、直接地表達應用中的各種語義知識中的各種語義知識 簡單、清晰、易于用戶理解簡單、清晰、易于用戶理解。2. 信息世界中的基本概念信息世界中的基本概念(1) 實體（Entity） 客觀存在并可相互區(qū)別的事物稱為實體?？陀^存在并可相互區(qū)別的事物稱為實體?？梢允蔷唧w的人、事、物或抽象的概念可以是具體的人、事、物或抽象的概念。(2) 屬性（Attribute） 實體所具有的某一特性稱為屬性。實體所具有的某一特性稱為屬性。一個實體可以由若干個屬性來刻畫。一個實體可以由若干個屬性來刻畫。

24、 (3) 碼（Key） 唯一標識實體的屬性集稱為碼。唯一標識實體的屬性集稱為碼。信息世界中的基本概念信息世界中的基本概念(續(xù)續(xù))(4) 域（Domain） 屬性的取值范圍稱為該屬性的域?qū)傩缘娜≈捣秶Q為該屬性的域。 (5) 實體型（Entity Type） 用實體用實體名名及其屬性及其屬性名名集合來集合來抽象抽象和和刻畫刻畫同類實體稱為實體型同類實體稱為實體型(6) 實體集（Entity Set） 同型實體的集合稱為實體集同型實體的集合稱為實體集信息世界中的基本概念信息世界中的基本概念(續(xù)續(xù))(7) 聯(lián)系（Relationship） 現(xiàn)實世界中事物內(nèi)部以及事物之間的聯(lián)系在信息世界現(xiàn)實世界中事物

25、內(nèi)部以及事物之間的聯(lián)系在信息世界中反映為實體內(nèi)部的聯(lián)系和實體之間的聯(lián)系中反映為實體內(nèi)部的聯(lián)系和實體之間的聯(lián)系實體型間聯(lián)系： 兩個實體型兩個實體型 一對一聯(lián)系（一對一聯(lián)系（1:1） 三個實體型三個實體型 一對多聯(lián)系（一對多聯(lián)系（1:n） 一個實體型一個實體型 多對多聯(lián)系（多對多聯(lián)系（m:n） 兩個實體型間的聯(lián)系兩個實體型間的聯(lián)系 一對一聯(lián)系 如果對于實體集如果對于實體集A中的每一個實體，實體集中的每一個實體，實體集B中中至多至多有有一個實體與之聯(lián)系，反之亦然，一個實體與之聯(lián)系，反之亦然，則稱實體集則稱實體集A與實體集與實體集B具有一對一聯(lián)系具有一對一聯(lián)系。記為。記為1:1。 實例班級與班長之間的

26、聯(lián)系：班級與班長之間的聯(lián)系：一個班級只有一個正班長一個班級只有一個正班長一個班長只在一個班中任職一個班長只在一個班中任職圖 一對一聯(lián)系兩個實體型間的聯(lián)系兩個實體型間的聯(lián)系 (續(xù)續(xù))一對多聯(lián)系 如果對于實體集如果對于實體集A中的每一個實體，實體集中的每一個實體，實體集B中中有有n個實體（個實體（n0）與之聯(lián)系，反之，對于實體）與之聯(lián)系，反之，對于實體集集B中的每一個實體，實體集中的每一個實體，實體集A中中至多至多只有一個只有一個實體與之聯(lián)系，則稱實體與之聯(lián)系，則稱實體集實體集A與實體集與實體集B有一對有一對多聯(lián)系記為多聯(lián)系記為1:n 實例班級與學生之間的聯(lián)系：班級與學生之間的聯(lián)系：一個班級中有若

27、干名學生，一個班級中有若干名學生，每個學生只在一個班級中學習每個學生只在一個班級中學習圖 一對多聯(lián)系兩個實體型間的聯(lián)系兩個實體型間的聯(lián)系 (續(xù)續(xù))多對多聯(lián)系（m:n） 如果對于實體集如果對于實體集A中的每一個實體，實體集中的每一個實體，實體集B中有中有n個實體（個實體（n0）與之聯(lián)系，反之，對于實體集）與之聯(lián)系，反之，對于實體集B中的中的每一個實體，實體集每一個實體，實體集A中也有中也有m個實體（個實體（m0）與）與之聯(lián)系，則稱實體集之聯(lián)系，則稱實體集A與實體與實體B具有多對多聯(lián)系。具有多對多聯(lián)系。記為記為m:n 實例課程與學生之間的聯(lián)系：課程與學生之間的聯(lián)系：一門課程同時有若干個學生選修一門

28、課程同時有若干個學生選修一個學生可以同時選修多門課程一個學生可以同時選修多門課程圖 多對多聯(lián)系3. 概念模型的表示方法概念模型的表示方法概念模型的表示方法很多實體聯(lián)系方法(E-R方法) 用E-R圖來描述現(xiàn)實世界的概念模型 E-R方法也稱為E-R模型E-R圖圖實體型 用矩形表示，矩形框內(nèi)寫明實體名。學生學生教師教師E-R圖圖(續(xù)續(xù))屬性 用橢圓形表示，并用無向邊將其與相應的實體連接起來學生學生學號學號年齡年齡性別性別姓名姓名E-R圖圖(續(xù)續(xù))聯(lián)系 聯(lián)系本身：用菱形表示，菱形框內(nèi)寫明聯(lián)系名，并用用菱形表示，菱形框內(nèi)寫明聯(lián)系名，并用無向邊分別與有關(guān)實體連接起來，同時在無向邊旁標無向邊分別與有關(guān)實體連

29、接起來，同時在無向邊旁標上聯(lián)系的類型（上聯(lián)系的類型（1:1、1:n或或m:n） 聯(lián)系的屬性：聯(lián)系本身也是一種實體型，也可以有聯(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)系連接起來向邊與該聯(lián)系連接起來 聯(lián)系的表示方法聯(lián)系的表示方法實體型實體型1聯(lián)系名聯(lián)系名實體型實體型2111:1聯(lián)系聯(lián)系實體型實體型1聯(lián)系名聯(lián)系名實體型實體型2mnm:n聯(lián)系聯(lián)系實體型實體型1聯(lián)系名聯(lián)系名實體型實體型21n1:n聯(lián)系聯(lián)系聯(lián)系的表示方法示例聯(lián)系的表示方法示例班級班級班級班級-班長班長班長班長111:1聯(lián)系聯(lián)系課程課程選修選修學生

30、學生mnm:n聯(lián)系聯(lián)系班級班級組成組成學生學生1n1:n聯(lián)系聯(lián)系聯(lián)系屬性的表示方法聯(lián)系屬性的表示方法課程課程選修選修學生學生mn成績成績 1.2.3 常用數(shù)據(jù)模型常用數(shù)據(jù)模型非關(guān)系模型非關(guān)系模型 層次模型（層次模型（Hierarchical Model） 網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型(Network Model ) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：以基本層次聯(lián)系為基本單位 基本層次聯(lián)系：兩個記錄以及它們之間的一對多（包括基本層次聯(lián)系：兩個記錄以及它們之間的一對多（包括一對一一對一)的聯(lián)系的聯(lián)系常用數(shù)據(jù)模型常用數(shù)據(jù)模型(續(xù)續(xù))關(guān)系模型關(guān)系模型(Relational Model) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：表面向?qū)ο竽Ｐ兔嫦驅(qū)ο竽Ｐ?Object

31、 Oriented Model） 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：對象 1.2 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 1.2.1 數(shù)據(jù)模型的組成要素 1.2.2 概念模型 1.2.3 常用數(shù)據(jù)模型 1.2.4 層次模型 1.2.5 網(wǎng)狀模型 1.2.6 關(guān)系模型 1.2.4 層次模型層次模型1. 層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 2. 層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)操縱3. 層次數(shù)據(jù)模型的與完整性約束 4. 層次數(shù)據(jù)模型的優(yōu)缺點 5. 基于層次模型的地圖數(shù)據(jù)表示1. 層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)層次模型 滿足下面兩個條件的基本層次聯(lián)系的集合為層次模型。滿足下面兩個條件的基本層次聯(lián)系的集合為層次模型。1. 有且只有一個結(jié)點沒有雙親結(jié)點，這個結(jié)

32、點稱為根有且只有一個結(jié)點沒有雙親結(jié)點，這個結(jié)點稱為根 結(jié)點結(jié)點2. 根以外的其它結(jié)點有且只有一個雙親結(jié)點根以外的其它結(jié)點有且只有一個雙親結(jié)點層次模型中的幾個術(shù)語 根結(jié)點，雙親結(jié)點，兄弟結(jié)點，葉結(jié)點根結(jié)點，雙親結(jié)點，兄弟結(jié)點，葉結(jié)點層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）續(xù)） 1 根結(jié)點根結(jié)點 2 兄弟結(jié)點兄弟結(jié)點 3 葉結(jié)點葉結(jié)點 4 兄弟結(jié)點兄弟結(jié)點 5 葉結(jié)點葉結(jié)點 葉結(jié)點葉結(jié)點層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)續(xù))表示方法實體型實體型：用記錄類型描述。：用記錄類型描述。 每個結(jié)點表示一個記錄類型。每個結(jié)點表示一個記錄類型。屬性屬性：用字段描述。每個記錄類型可包含若

33、干個字段。：用字段描述。每個記錄類型可包含若干個字段。聯(lián)系聯(lián)系：用結(jié)點之間的連線表示記錄（類）型之間的：用結(jié)點之間的連線表示記錄（類）型之間的 一對多的聯(lián)系一對多的聯(lián)系實例：實例：教員教員-學生數(shù)據(jù)模型學生數(shù)據(jù)模型 例如，圖所示就是一個層次模型的例子。該模型描述了例如，圖所示就是一個層次模型的例子。該模型描述了高校中一個院（系）的組成情況。該層次模型有高校中一個院（系）的組成情況。該層次模型有5 5個記錄型：個記錄型：系、教研室、教員、班級和學生。一個系下面有若干教研室，系、教研室、教員、班級和學生。一個系下面有若干教研室，一個教研室下面有若干教員，一個系下面有基干班級，每個一個教研室下面有若

34、干教員，一個系下面有基干班級，每個班級有許多學生。班級有許多學生。系編號系編號 系名系名 辦公地點辦公地點 班級號班級號 數(shù)人數(shù)人班長班長 學號學號姓名姓名 年齡年齡 教工號教工號 姓名姓名 研究方向研究方向 教研室編號教研室編號 教研室名教研室名圖圖 層次模型例子層次模型例子層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)續(xù))特點 結(jié)點的雙親是唯一的結(jié)點的雙親是唯一的 只能直接處理一對多的實體聯(lián)系只能直接處理一對多的實體聯(lián)系 每個記錄類型定義一個排序字段，也稱為碼字段每個記錄類型定義一個排序字段，也稱為碼字段 任何記錄值只有按其路徑查看時，才能顯出它的全部意義任何記錄值只有按其路徑查看時，才

35、能顯出它的全部意義 沒有一個子女記錄值能夠脫離雙親記錄值而獨立存在沒有一個子女記錄值能夠脫離雙親記錄值而獨立存在2. 層次模型的數(shù)據(jù)操縱層次模型的數(shù)據(jù)操縱 查詢 插入 刪除 更新3. 層次模型的完整性約束層次模型的完整性約束無相應的雙親結(jié)點值就不能插入子女結(jié)點值無相應的雙親結(jié)點值就不能插入子女結(jié)點值如果刪除雙親結(jié)點值，則相應的子女結(jié)點值也被如果刪除雙親結(jié)點值，則相應的子女結(jié)點值也被同時刪除同時刪除更新操作時，應更新所有相應記錄，以保證數(shù)據(jù)更新操作時，應更新所有相應記錄，以保證數(shù)據(jù)的一致性的一致性4. 層次模型的優(yōu)缺點層次模型的優(yōu)缺點優(yōu)點 層次數(shù)據(jù)模型簡單，對具有一對多的層次關(guān)系的部層次數(shù)據(jù)模型

36、簡單，對具有一對多的層次關(guān)系的部門描述自然、直觀，容易理解門描述自然、直觀，容易理解 性能優(yōu)于關(guān)系模型，不低于網(wǎng)狀模型性能優(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層次數(shù)據(jù)模型提供了良好的完整性支持缺點 多對多聯(lián)系表示不自然多對多聯(lián)系表示不自然 對插入和刪除操作的限制多對插入和刪除操作的限制多 查詢子女結(jié)點必須通過雙親結(jié)點查詢子女結(jié)點必須通過雙親結(jié)點 層次命令趨于程序化層次命令趨于程序化5. 基于層次模型的地圖數(shù)據(jù)表示基于層次模型的地圖數(shù)據(jù)表示以地圖以地圖M M為例為例：地圖地圖M M中有兩個面實體中有兩個面實體 多邊形由多邊形由a,b,ea,b,e組成組成 M M多邊形

37、由多邊形由b,c,db,c,d組成組成 1 1 a a a a邊的兩個端點是邊的兩個端點是1 1，2 2 e e 2 2 b b邊的兩個端點是邊的兩個端點是2 2，4 4 4 4 b b c cc c邊的兩個端點是邊的兩個端點是2 2，3 3 d d d d邊的兩個端點是邊的兩個端點是3 3，4 34 3e e邊的兩個端點是邊的兩個端點是1 1，4 4層次模型例 1.2 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 1.2.1 概念模型 1.2.2 數(shù)據(jù)模型的組成要素 1.2.3 最常用的數(shù)據(jù)模型 1.2.4 層次模型 1.2.5 網(wǎng)狀模型 1.2.6 關(guān)系模型 1.2.5 網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型1. 網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

38、2. 網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)操縱3. 網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的完整性約束 4. 網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的優(yōu)缺點5. 基于網(wǎng)狀模型的地圖數(shù)據(jù)表示1.網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀模型滿足下面兩個條件的基本層次聯(lián)系的集合為滿足下面兩個條件的基本層次聯(lián)系的集合為網(wǎng)狀模型。網(wǎng)狀模型。1. 允許一個以上的結(jié)點無雙親；允許一個以上的結(jié)點無雙親；2. 一個結(jié)點可以有多于一個的雙親一個結(jié)點可以有多于一個的雙親。網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 1 2 R3 L1 L2 R1 R1 R2R2 L3L3 L1 L2 L1 L2 R3R3 L4L4 R4 R4 R5R5 系名化學系教師數(shù)學生數(shù)研究生系名地質(zhì)系

39、教師數(shù)49學生數(shù)257研究生71學校名稱西北大學系名城資系教師數(shù)52學生數(shù)300研究生70系名教師數(shù)學生數(shù)研究生系名教師數(shù)學生數(shù)學號002312姓名張三年級3籍貫廣東系名教師數(shù)學生數(shù)研究生系名教師數(shù)學生數(shù)教師號66姓名謝元禮年齡30職稱教授系名教師數(shù)學生數(shù)研究生系名教師數(shù)學生數(shù)課程號A01課程名GIS周學時4學分5系名教師數(shù)系名學號002312課程號A01網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)續(xù))表示方法（與層次數(shù)據(jù)模型相同）實體型實體型：用記錄類型描述。：用記錄類型描述。 每個結(jié)點表示一個記錄類型。每個結(jié)點表示一個記錄類型。屬性屬性：用字段描述。：用字段描述。 每個記錄類型可包含若

40、干個字段。每個記錄類型可包含若干個字段。聯(lián)系聯(lián)系：用結(jié)點之間的連線表示記錄（類）型之：用結(jié)點之間的連線表示記錄（類）型之 間的間的一對多的父子聯(lián)系一對多的父子聯(lián)系。網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)續(xù))特點 只能直接處理一對多的實體聯(lián)系只能直接處理一對多的實體聯(lián)系 每個記錄類型定義一個排序字段，也稱為碼字段每個記錄類型定義一個排序字段，也稱為碼字段 任何記錄值只有按其路徑查看時，才能顯出它的全部任何記錄值只有按其路徑查看時，才能顯出它的全部意義意義網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)續(xù))網(wǎng)狀模型與層次模型的區(qū)別 網(wǎng)狀模型允許多個結(jié)點沒有雙親結(jié)點網(wǎng)狀模型允許多個結(jié)點沒有

41、雙親結(jié)點 網(wǎng)狀模型允許結(jié)點有多個雙親結(jié)點網(wǎng)狀模型允許結(jié)點有多個雙親結(jié)點 網(wǎng)狀模型允許兩個結(jié)點之間有多種聯(lián)系（復合聯(lián)系）網(wǎng)狀模型允許兩個結(jié)點之間有多種聯(lián)系（復合聯(lián)系） 網(wǎng)狀模型可以更直接地去描述現(xiàn)實世界網(wǎng)狀模型可以更直接地去描述現(xiàn)實世界 層次模型實際上是網(wǎng)狀模型的一個特例層次模型實際上是網(wǎng)狀模型的一個特例網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)續(xù)) 1 2 R3 L1 L2 R1 R1 R2R2 L3L3 L1 L2 L1 L2 R3R3 L4L4 R4 R4 R5R5 網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)續(xù)) 1 L1 L2 R2網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

42、(續(xù)續(xù))學生宿舍學生宿舍學生學生教研室教研室系系教師教師網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)續(xù))父母父母人人子女子女樹樹種種植植砍砍伐伐養(yǎng)養(yǎng)育育贍贍養(yǎng)養(yǎng)2. 網(wǎng)狀模型的數(shù)據(jù)操縱網(wǎng)狀模型的數(shù)據(jù)操縱l查詢l插入l刪除l更新3. 網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的完整性約束網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的完整性約束 完整性約束條件 允許插入尚未確定雙親結(jié)點值的子女結(jié)點值允許插入尚未確定雙親結(jié)點值的子女結(jié)點值 允許只刪除雙親結(jié)點值允許只刪除雙親結(jié)點值4.網(wǎng)狀模型的優(yōu)缺點網(wǎng)狀模型的優(yōu)缺點優(yōu)點 能夠更為直接地描述現(xiàn)實世界，如一個結(jié)點可以有能夠更為直接地描述現(xiàn)實世界，如一個結(jié)點可以有多個雙親多個雙親 具有良好的性能，存取效率較高具有

43、良好的性能，存取效率較高缺點 結(jié)構(gòu)比較復雜，而且隨著應用環(huán)境的擴大，數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)比較復雜，而且隨著應用環(huán)境的擴大，數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)就變得越來越復雜，不利于最終用戶掌握的結(jié)構(gòu)就變得越來越復雜，不利于最終用戶掌握 DDL、DML語言復雜，用戶不容易使用語言復雜，用戶不容易使用5.基于網(wǎng)狀模型的地圖數(shù)據(jù)表示基于網(wǎng)狀模型的地圖數(shù)據(jù)表示以地圖以地圖M M為例為例：地圖地圖M M中有兩個面實體中有兩個面實體 多邊形由多邊形由a,b,ea,b,e組成組成 M M多邊形由多邊形由b,c,db,c,d組成組成 1 1 a a a a邊的兩個端點是邊的兩個端點是1 1，2 2 e e 2 2 b b邊的兩個端點是邊的兩

44、個端點是2 2，4 4 4 4 b b c cc c邊的兩個端點是邊的兩個端點是2 2，3 3 d d d d邊的兩個端點是邊的兩個端點是3 3，4 34 3e e邊的兩個端點是邊的兩個端點是1 1，4 4網(wǎng)狀模型例 1.2 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 1.2.1 概念模型 1.2.2 數(shù)據(jù)模型的組成要素 1.2.3 最常用的數(shù)據(jù)模型 1.2.4 層次模型 1.2.5 網(wǎng)狀模型 1.2.6 關(guān)系模型 1.2.6 關(guān)系模型關(guān)系模型1. 關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 2. 關(guān)系數(shù)據(jù)模型的操縱3. 關(guān)系數(shù)據(jù)模型的完整性約束 4. 關(guān)系數(shù)據(jù)模型的存儲結(jié)構(gòu) 5. 關(guān)系數(shù)據(jù)模型的優(yōu)缺點6. 基于關(guān)系模型的地圖數(shù)據(jù)表示 關(guān)

45、系模型關(guān)系模型最重要的一種數(shù)據(jù)模型。也是目前主要采用的數(shù)據(jù)模型1970年由美國IBM公司San Jose研究室的研究員E.F.Codd提出關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 在用戶觀點用戶觀點下，關(guān)系模型中數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)是一張二維表，它由行和列組成。關(guān)系模型的基本概念關(guān)系模型的基本概念 關(guān)系（Relation）一個關(guān)系對應通常說的一張表。 元組（Tuple）表中的一行即為一個元組。 屬性（Attribute）表中的一列即為一個屬性，給每一個屬性起一個名稱即屬性名。關(guān)系模型的基本概念關(guān)系模型的基本概念 主碼（Key）表中的某個屬性組，它可以唯一確定一個元組。 域（Domain）屬性的取

46、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1，屬性2，屬性n）學生（學號，姓名，年齡，性別，系，年級）學生（學號，姓名，年齡，性別，系，年級）關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）續(xù)）實體及實體間的聯(lián)系的表示方法 實體型實體型：直接用關(guān)系（表）表示。：直接用關(guān)系（表）表示。 屬性屬性：用屬性名表示。：用屬性名表示。 一對一聯(lián)系一對一聯(lián)系：隱含在實體對應的關(guān)系中。：隱含在實體對應的關(guān)系中。 一對多聯(lián)系一對多聯(lián)系：隱含在實體對應的關(guān)系中。：隱含在實體對應的關(guān)系中。 多對多聯(lián)系多對多聯(lián)系：直接用關(guān)系表示：直接用關(guān)系表示。關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)

47、構(gòu)(續(xù)）續(xù)）例1學生、系、系與學生之間的一對多聯(lián)系：學生（學號，姓名，年齡，性別，系號，年級）學生（學號，姓名，年齡，性別，系號，年級）系系 (系號，系名，辦公地點系號，系名，辦公地點)例2系、系主任、系與系主任間的一對一聯(lián)系關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）續(xù)）例3學生、課程、學生與課程之間的多對多聯(lián)系： 學生（學號，姓名，年齡，性別，系號，年級）學生（學號，姓名，年齡，性別，系號，年級）課程（課程號，課程名，學分）課程（課程號，課程名，學分）選修（學號，課程號，成績）選修（學號，課程號，成績）關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）續(xù)）關(guān)系必須是規(guī)范化的，滿足一定

48、的規(guī)范條件最基本的規(guī)范條件：關(guān)系的每一個分量必須是一個不最基本的規(guī)范條件：關(guān)系的每一個分量必須是一個不可分的數(shù)據(jù)項?？煞值臄?shù)據(jù)項。2.關(guān)系模型的數(shù)據(jù)操縱關(guān)系模型的數(shù)據(jù)操縱查詢、插入、刪除、更新數(shù)據(jù)操作是集合操作，操作對象和操作結(jié)果都是關(guān)系，即若干元組的集合存取路徑對用戶隱蔽，用戶只要指出“干什么”，不必詳細說明“怎么干”3.關(guān)系模型的完整性約束關(guān)系模型的完整性約束實體完整性參照完整性用戶定義的完整性4.關(guān)系數(shù)據(jù)模型的存儲結(jié)構(gòu)關(guān)系數(shù)據(jù)模型的存儲結(jié)構(gòu)表以文件形式存儲有的DBMS一個表對應一個操作系統(tǒng)文件有的DBMS自己設(shè)計文件結(jié)構(gòu)圖 關(guān)系模型的例子PART模式（P#，PNAME，COLOR，WEI

49、GHT）PROJECT模式（J#，JNAME，DATE）SUPPLIER模式（S#，SNAME，SADDR）P_P模式（J#，P#，TOTAL）P_S模式（P#，S#，QUANTITY）100S2P4BEIJINGFADCS2300S2P3SHANGHAIPICCS1150S1P2SADDRSNAMES#200S2P2SUPPLIER關(guān)系100S1P191-3JCJ3QUANTITYS#P#90.5JBJ2P_S關(guān)系89.1JAJ118P3J1DATEJNAMEJ#25P3J2PROJECT關(guān)系65P2J119REDSCREWP46P3J312REDNUTP315P2J217GREENBOLT

50、P250P1J114BLUESCREWP1TOTALP#J#WEIGHTCOLORPNAMEP#P_P關(guān)系PART關(guān)系100S2P4BEIJINGFADCS2300S2P3SHANGHAIPICCS1150S1P2SADDRSNAMES#200S2P2SUPPLIER關(guān)系100S1P191-3JCJ3QUANTITYS#P#90.5JBJ2P_S關(guān)系89.1JAJ118P3J1DATEJNAMEJ#25P3J2PROJECT關(guān)系65P2J119REDSCREWP46P3J312REDNUTP315P2J217GREENBOLTP250P1J114BLUESCREWP1TOTALP#J#WEIG

51、HTCOLORPNAMEP#P_P關(guān)系PART關(guān)系5.關(guān)系模型的優(yōu)缺點關(guān)系模型的優(yōu)缺點優(yōu)點 建立在嚴格的數(shù)學概念的基礎(chǔ)上建立在嚴格的數(shù)學概念的基礎(chǔ)上 概念單一。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單、清晰，用戶易懂易用概念單一。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單、清晰，用戶易懂易用 實體和各類聯(lián)系都用關(guān)系來表示。實體和各類聯(lián)系都用關(guān)系來表示。 對數(shù)據(jù)的檢索結(jié)果也是關(guān)系。對數(shù)據(jù)的檢索結(jié)果也是關(guān)系。 關(guān)系模型的存取路徑對用戶透明 具有更高的數(shù)據(jù)獨立性，更好的安全保密性具有更高的數(shù)據(jù)獨立性，更好的安全保密性 簡化了程序員的工作和數(shù)據(jù)庫開發(fā)建立的工作簡化了程序員的工作和數(shù)據(jù)庫開發(fā)建立的工作關(guān)系模型的優(yōu)缺點（續(xù)）關(guān)系模型的優(yōu)缺點（續(xù)）缺點存取路徑對用

52、戶透明導致查詢效率往往不如非存取路徑對用戶透明導致查詢效率往往不如非關(guān)系數(shù)據(jù)模型關(guān)系數(shù)據(jù)模型為提高性能，必須對用戶的為提高性能，必須對用戶的查詢請求進行優(yōu)化查詢請求進行優(yōu)化增加了開發(fā)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的難度增加了開發(fā)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的難度6.基于關(guān)系模型的地圖數(shù)據(jù)表示基于關(guān)系模型的地圖數(shù)據(jù)表示以地圖以地圖M M為例為例：地圖地圖M M中有兩個面實體中有兩個面實體 多邊形由多邊形由a,b,ea,b,e組成組成 M M多邊形由多邊形由b,c,db,c,d組成組成 1 1 a a a a邊的兩個端點是邊的兩個端點是1 1，2 2 e e 2 2 b b邊的兩個端點是邊的兩個端點是2 2，4 4 4 4 b

53、 b c cc c邊的兩個端點是邊的兩個端點是2 2，3 3 d d d d邊的兩個端點是邊的兩個端點是3 3，4 34 3e e邊的兩個端點是邊的兩個端點是1 1，4 4關(guān)系模型例面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型面向?qū)ο螅╫bject-oriented，oo）的概念起源于程序設(shè)計語言面向?qū)ο蟮木幊陶Z言(簡稱OOPL)，強調(diào)對象概念的統(tǒng)，引入對象、對象類、方法、實例等概念和術(shù)語，采用動態(tài)聯(lián)編和單繼承性機制。它以O(shè)OPL為核心，集各種軟件開發(fā)工具為一體，建立OO計算環(huán)境，配有很強的圖形功能和多窗口用戶界面。 基本出發(fā)點就是以對象作為最基本的元素，盡可能按照人類認識世界的方法和思維方式來分析和解決

54、問題。 面向?qū)ο蟮膸缀纬橄箢愋兔嫦驅(qū)ο蟮膸缀纬橄箢愋?GIS中的各種地物，在幾何性質(zhì)方面不外乎表現(xiàn)為四種類型，即點狀地物、線狀處物、面狀地物以及由它們混合組成的復雜地物，因而這四種類型可以作為GIS中各種地物類型的超類?？臻g地物點狀地物線狀地物面狀地物復雜地物電視塔橋 梁車 站道 路水 管電力線建筑物湖公 園礦 山大 學縣面向?qū)ο蟮膶傩詳?shù)據(jù)模型面向?qū)ο蟮膶傩詳?shù)據(jù)模型 GIS中的地物可根據(jù)國家分類標準或?qū)嶋H情況劃分類型。如一個大學GIS的對象可分為建筑物、道路、綠化、管線等幾大類，地物類型的每一大類又可以進一步分類，如建筑物可再分成教學樓、科研實驗樓、行政辦公樓、教工住宅、學生宿舍、后勤服務建筑

55、、體育樓等子類，管線可再分為給水管道、污水管道、電信管道、供熱管道、供氣管道等，另一方面，幾種具有相同屬性和操作的類型可綜合成一個超類。 面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)的實現(xiàn)方式面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)的實現(xiàn)方式 面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型從概念上將人們對GIS的理解提高到了一個新的高度。 一方面，它巧妙地容納了GIS中拓撲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的思想，能有效地表達空間數(shù)據(jù)的拓撲關(guān)系。另一方面，面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型在表達和處理屬性數(shù)據(jù)時，又具有許多獨特的優(yōu)越性。目前，采用面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型，建立面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)，主要有三種實現(xiàn)方式： 擴充面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言(OOPL)，在OOPL中增加DBMS的特性 擴充RDBMS，在RDBMS中增加

56、面向?qū)ο蟮奶匦?建立全新的支持面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型的OODBMS 吉吉奧奧之之星星 中中的的空空間間對對象象模模型型 層次模型網(wǎng)狀模型關(guān)系模型面向?qū)ο竽Ｐ蛣?chuàng)始1968年IBM公司的IMS系統(tǒng)1969年CODASYL的DBTG報告(71年通過)1970年F.Codd提出關(guān)系模型20世紀80年代數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復雜（樹結(jié)構(gòu)）復雜（有向圖結(jié)構(gòu)）簡單（二維表）復雜（嵌套遞歸）數(shù)據(jù)聯(lián)系通過指針通過指針通過表間的公共屬性 通過對象標識查詢語言過程性語言過程性語言非過程性語言面向?qū)ο笳Z言典型產(chǎn)品IMSIDS/IMAGE/3000IDMSTOTALOracleSybaseDB2SQL ServerInformixONTO

57、S DB盛行期20世紀70年代70年代至80年代中期80年代至現(xiàn)在90年代至現(xiàn)在圖 四種邏輯數(shù)據(jù)模型的比較3.4 地圖數(shù)據(jù)庫地圖數(shù)據(jù)庫 3.4.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述3.4.2 數(shù)據(jù)模型3.4.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)3.4.4 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成3.4.5 地圖數(shù)據(jù)庫的設(shè)計與建立3.4.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.3.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)內(nèi)部的模式結(jié)構(gòu) 從數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)角度看1.3.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)外部的體系結(jié)構(gòu)從數(shù)據(jù)庫最終用戶數(shù)據(jù)庫最終用戶角度看1.3.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的模式結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的模式結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模式的概念數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫的二級映象功能與數(shù)據(jù)獨立性小結(jié)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模式的

58、概念數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模式的概念“型” 和“值” 的概念 型（Type）對某一類數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和屬性的說明 值（Value）是型的一個具體賦值例如：學生記錄例如：學生記錄記錄記錄型型： （學號，姓名，性別，系別，年齡，籍貫）（學號，姓名，性別，系別，年齡，籍貫）該記錄型的一個記錄該記錄型的一個記錄值值： （900201，李明，男，計算機，李明，男，計算機，22，江蘇），江蘇）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模式的概念（續(xù)）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模式的概念（續(xù)）模式（Schema）型 數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述 是型的描述是型的描述 反映的是數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)及其聯(lián)系反映的是數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)及其聯(lián)系 模式是相對穩(wěn)定的模式是相對穩(wěn)

59、定的模式的一個實例（Instance）值 模式的一個具體值模式的一個具體值 反映數(shù)據(jù)庫某一時刻的狀態(tài)反映數(shù)據(jù)庫某一時刻的狀態(tài) 同一個模式可以有很多實例同一個模式可以有很多實例 實例隨數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)的更新而變動實例隨數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)的更新而變動1.3.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的模式結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的模式結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模式的概念數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫的二級映象功能與數(shù)據(jù)獨立性小結(jié)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu) 應應用用 A A 應應用用 B B 應應用用 C C 應應用用 D D 應應用用 E E 外外模模式式 1 1 外外模模式式 2 2 外外模模式式 3 3 外外模模式式/ /模模

60、式式映映象象 模模式式 模模式式/ /內(nèi)內(nèi)模模式式映映象象 內(nèi)內(nèi)模模式式 數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫庫1模式（模式（Schema）模式（也稱邏輯模式） 數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)庫中全體全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述 所有用戶所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖，綜合了的公共數(shù)據(jù)視圖，綜合了所有用戶所有用戶的需求的需求一個數(shù)據(jù)庫只有一個模式模式的地位：是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模式結(jié)構(gòu)的中間層 與數(shù)據(jù)的物理存儲細節(jié)和硬件環(huán)境與數(shù)據(jù)的物理存儲細節(jié)和硬件環(huán)境無關(guān)無關(guān) 與具體的應用程序、開發(fā)工具及高級程序設(shè)與具體的應用程序、開發(fā)工具及高級程序設(shè)計語言計語言無關(guān)無關(guān)模式的定義內(nèi)容 數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)（數(shù)據(jù)項的名字、類型、數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)（