數(shù)據(jù)庫管理之?dāng)?shù)據(jù)庫模型

數(shù)據(jù)庫管理之?dāng)?shù)據(jù)庫模型第1頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六常用的數(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(yīng)滿足三方面要求能比較真實地模擬現(xiàn)實世界容易為人所理解便于在計算機上實現(xiàn)第2頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六一、層次數(shù)據(jù)模型二、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型三、關(guān)系數(shù)據(jù)模型常用的數(shù)據(jù)模型第3頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六層次數(shù)據(jù)模型

第4頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六

非關(guān)系模型種類層次模型（HierarchicalModel）網(wǎng)狀模型(NetworkModel)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（包括一對一)的聯(lián)系第5頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六數(shù)據(jù)模型(續(xù))關(guān)系模型(RelationalModel)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：表面向?qū)ο竽Ｐ?ObjectOrientedModel）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：對象第6頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六一、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)模型的完整性約束4.層次數(shù)據(jù)模型的存儲結(jié)構(gòu)5.層次數(shù)據(jù)模型的優(yōu)缺點

6.典型的層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)第7頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六1.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。1.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2.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)點第8頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）

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根結(jié)點

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兄弟結(jié)點

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葉結(jié)點

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兄弟結(jié)點

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葉結(jié)點

葉結(jié)點第9頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）表示方法實體型：用記錄類型描述。每個結(jié)點表示一個記錄類型。屬性：用字段描述。每個記錄類型可包含若干個字段。聯(lián)系：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。第10頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六第11頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六第12頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六第13頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）特點結(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沒有一個子女記錄值能夠脫離雙親記錄值而獨立存在第14頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六第15頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）多對多聯(lián)系在層次模型中的表示用層次模型間接表示多對多聯(lián)系表示方法將多對多聯(lián)系分解成一對多聯(lián)系分解方法冗余結(jié)點法虛擬結(jié)點法第16頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六2.層次模型的數(shù)據(jù)操縱查詢插入刪除更新第17頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六3.層次模型的完整性約束無相應(yīng)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(yīng)的子女結(jié)點值也被同時刪除更新操作時，應(yīng)更新所有相應(yīng)記錄，以保證數(shù)據(jù)的一致性第18頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六4.層次數(shù)據(jù)模型的存儲結(jié)構(gòu)鄰接法按照層次樹前序遍歷的順序把所有記錄值依次鄰接存放，即通過物理空間的位置相鄰來實現(xiàn)層次順序。鏈接法用指引元來反映數(shù)據(jù)之間的層次聯(lián)系子女－兄弟鏈接法P18層次序列鏈接法P18D02R01E2101E1709E3501R02R03E1101E3102S63871S63874S63876第19頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六5.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)狀模型層次數(shù)據(jù)模型提供了良好的完整性支持第20頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六層次模型的優(yōu)缺點（續(xù)）缺點多對多聯(lián)系表示不自然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)點層次命令趨于程序化第21頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六6.典型的層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)IMS數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)第一個大型商用DBMS1968年推出IBM公司研制第22頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型

第23頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六網(wǎng)狀模型1.網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)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)模型的存儲結(jié)構(gòu)5.網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的優(yōu)缺點6.典型的網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)第24頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六1.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)系的集合為網(wǎng)狀模型。1.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。第25頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）表示方法（與層次數(shù)據(jù)模型相同）實體型：用記錄類型描述。每個結(jié)點表示一個記錄類型。屬性：用字段描述。每個記錄類型可包含若干個字段。聯(lián)系：用結(jié)點之間的連線表示記錄（類）型之間的一對多的父子聯(lián)系。第26頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）特點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，也稱為碼字段任何記錄值只有按其路徑查看時，才能顯出它的全部意義第27頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(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(fù)合聯(lián)系）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)狀模型的一個特例第28頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）

Ｒ1

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第29頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）

Ｒ1

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R2第30頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）學(xué)生宿舍學(xué)生教研室系教師第31頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）父親人獨生子女樹種植砍伐養(yǎng)育贍養(yǎng)第32頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）父親關(guān)系男人第33頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）多對多聯(lián)系在網(wǎng)狀模型中的表示用網(wǎng)狀模型間接表示多對多聯(lián)系表示方法將多對多聯(lián)系直接分解成一對多聯(lián)系第34頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六第35頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六2.網(wǎng)狀模型的數(shù)據(jù)操縱查詢插入刪除更新第36頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六3.網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的完整性約束完整性約束條件不嚴格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)點值第37頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的完整性約束(續(xù))具體的網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（如DBTG）對數(shù)據(jù)操縱加了一些限制，提供了一定的完整性約束。碼屬籍類別加入類別(自動的，手工的)移出類別(固定的，必須的，隨意的)第38頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六4.網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的存儲結(jié)構(gòu)關(guān)鍵實現(xiàn)記錄之間的聯(lián)系常用方法單向鏈接雙向鏈接環(huán)狀鏈接向首鏈接例：P29第39頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六5.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)點可以有多個雙親具有良好的性能，存取效率較高第40頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六網(wǎng)狀模型的優(yōu)缺點（續(xù)）缺點結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且隨著應(yīng)用環(huán)境的擴大，數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)就變得越來越復(fù)雜，不利于最終用戶掌握DDL、DML語言復(fù)雜，用戶不容易使用第41頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六6.典型的網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)DBTG系統(tǒng)，亦稱CODASYL系統(tǒng)由DBTG提出的一個系統(tǒng)方案奠定了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念、方法和技術(shù)70年代推出實際系統(tǒng)CullinetSoftwareInc.公司的IDMSUnivac公司的DMS1100Honeywell公司的IDS/2HP公司的IMAGE第42頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六1.2.3數(shù)據(jù)模型一、層次數(shù)據(jù)模型二、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型三、關(guān)系數(shù)據(jù)模型第43頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六關(guān)系數(shù)據(jù)模型第44頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六關(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.典型的關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

第45頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六關(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SanJose研究室的研究員E.F.Codd提出本課程的重點第46頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六1.關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系模型的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系模型的基本概念實體及實體間的聯(lián)系的表示方法關(guān)系必須是規(guī)范化的第47頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù))關(guān)系模型的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在用戶觀點下，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。第48頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六

第49頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）關(guān)系模型的基本概念關(guān)系（Relation）：一個關(guān)系對應(yīng)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。第50頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）關(guān)系模型的基本概念（續(xù)）主碼（Key）表中的某個屬性組，它可以唯一確定一個元組。域（Domain）屬性的取值范圍。分量元組中的一個屬性值。第51頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）關(guān)系模型的基本概念（續(xù)）關(guān)系模式對關(guān)系的描述表示方法關(guān)系名（屬性1，屬性2，…，屬性n）例如：

學(xué)生（學(xué)號，姓名，年齡，性別，系，年級）第52頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）實體及實體間的聯(lián)系的表示方法實體型：直接用關(guān)系（表）表示。屬性：用屬性名表示。一對一聯(lián)系：隱含在實體對應(yīng)的關(guān)系中。一對多聯(lián)系：隱含在實體對應(yīng)的關(guān)系中。多對多聯(lián)系：直接用關(guān)系表示。第53頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）例1學(xué)生、系、系與學(xué)生之間的一對多聯(lián)系：學(xué)生（學(xué)號，姓名，年齡，性別，系號，年級）系(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)系第54頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）例3學(xué)生、課程、學(xué)生與課程之間的多對多聯(lián)系：

學(xué)生（學(xué)號，姓名，年齡，性別，系號，年級）課程（課程號，課程名，學(xué)分）選修（學(xué)號，課程號，成績）第55頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）關(guān)系必須是規(guī)范化的，即必須滿足一定的規(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可分的數(shù)據(jù)項。第56頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六

第57頁，共63頁，2023年，2月20日，星期六2.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