信息的三種世界概念模型數(shù)據(jù)模型.ppt

1、SQL Server 2000,2.1 信息的三種世界 2.2 概念模型 2.3 數(shù)據(jù)模型,第二章 數(shù)據(jù)模型和概念模型,SQL Server 2000,將客觀事物抽象為能用計算機存儲和處理的數(shù)據(jù)需經歷三個階段： 現(xiàn)實世界、信息世界、計算機世界（數(shù)據(jù)世界）,2.1 信息的三種世界,SQL Server 2000,1、信息的現(xiàn)實世界：是指客觀存在的各種事物、事務之間的事物的發(fā)生、變化過程。,2.1 信息的三種世界,SQL Server 2000,2、信息世界：事物用信息來描述。 信息：現(xiàn)實世界中的事物反映到人們的頭腦里，經過認識、選擇、命名、分類等綜合分析而形成了印象和概念，從而得到信息。 信息世

2、界通過概念模型、過程模型、狀態(tài)模型反映現(xiàn)實世界。 概念模型：對事物及事物間聯(lián)系的靜態(tài)描述，一般用E-R圖或對象模型表示 過程模型：對事物的處理方法及信息加工過程的描述，一般用數(shù)據(jù)流圖和數(shù)據(jù)字典表示 狀態(tài)模型：對事物的動態(tài)描述，一般用狀態(tài)圖表示。,2.1 信息的三種世界,SQL Server 2000,3、數(shù)據(jù)世界（計算機世界或機器世界）：計算機能處理的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)能真實地反映信息的現(xiàn)實世界。,2.1 信息的三種世界,SQL Server 2000,2.1 信息的三種世界,數(shù)據(jù)庫的建立過程,SQL Server 2000,信息的三種世界術語的對應關系表,2.1 信息的三種世界,SQL Serve

3、r 2000,現(xiàn)實世界涉及的基本概念： 1、實體：客觀存在并可相互區(qū)別的事物或概念。 實體可以是具體的人、事、物，也可以是抽象的概念。 例：一個學生、一個系、一門課、學生的一次選課 2、實體的特征：實體所具有的特性。 例：學生可用“姓名”、“學號”、“性別”、“年齡”等特征來描述。 3、實體集：具有相同特性或能用同樣特征描述的實體集合。例：學生為實體集，一個學生為實體。 4、實體型：用實體名和屬性名集合來描述同類實體。 例：學生（學號，姓名，性別，年齡，出生日期）,2.1 信息的三種世界,SQL Server 2000,一、概念模型涉及的基本概念 1、對象：具有相同性質、服從相同規(guī)則的一類事物

4、（或概念）的抽象。對象中的每一個具體的實體的抽象為對象的實例。（注：有的書中將對象也稱為實體集） 2、屬性：實體所具有的某一特性的抽象表示。 一個實體可以由若干屬性來表示，屬性值是指屬性的取值。例：學生可用“姓名”、“學號”、“性別”、“年齡”等來描述，而“李利”、“98001”、“男”、“20”為屬性值。 3、域：屬性的取值范圍。例：性別的域為（男、女）,2.2 概念模型,SQL Server 2000,4、關鍵字（又稱侯選碼或碼）：能唯一標識一個實體的屬性或屬性組。 例：電腦可由品牌、規(guī)格、價格、出廠日期屬性來描述，但以上四個屬性均不能作為關鍵字，若增加“編號”屬性，則“編號”可作為關鍵字

5、。 注：關鍵字可以是屬性的組合 如：選課（學號、課程號、成績），關鍵字為學號和課程號的組合 一個實體可以有多個關鍵字，可選其中一個作為主關鍵字。,2.2 概念模型,SQL Server 2000,1、一對一（1：1）：A中任意實體至多對應B中的一個實體，反之B中的任意實體至多對應A中的一個實體,二、實體聯(lián)系的類型,舉例： 觀眾與座位 乘客與車票 病人與病床 學校與校長 燈泡與燈座,2.2 概念模型,SQL Server 2000,二、實體聯(lián)系的類型,舉例： 城市與街道 宿舍與學生 父親與子女 班級與學生,2.2 概念模型,2、一對多（1：n）：A中至少有一個實體對應B中的多個實體，反之B中的任

6、意實體至多對應A中的一個實體,SQL Server 2000,二、實體聯(lián)系的類型,舉例： 學生與課程 供應商與零件 顧客與商品,2.2 概念模型,3、多對多（n：m）：A中任意實體至少有一個實體對應B中的多個實體，反之B中的任意實體至少對應A中的多個實體,SQL Server 2000,注： 1、兩個以上的實體集之間也存在1：1、1：n:、n：m三種聯(lián)系,課程,講授,教師,參考書,1,n,m,供應商,供應,項目,零件,m,p,n,2.2 概念模型,SQL Server 2000,職工,領導,1,n,2.2 概念模型,注： 2、同一實體集內的各實體之間也存在1：1、1：n:、n：m三種聯(lián)系,SQ

7、L Server 2000,三、概念模型的表示方法-E-R圖,表示實體集,表示屬性,表示實體間聯(lián)系,注：1、實體集的屬性較多時，可以不畫在E-R圖上，而在數(shù)據(jù)字典中表示 2、聯(lián)系可以具有屬性，但聯(lián)系的屬性必須在E-R圖上標出,2.2 概念模型,SQL Server 2000,假設一個學生可選多門課程，而一門課程又有多個學生選修，每個學生每選一門課只有一個成績， 一個教師只能講一門課程，一門課程也可有多個教師講授，一門課使用多本參考書，一個班級由多名學生組成，且每個班級的人數(shù)不同。,例1,2.2 概念模型,SQL Server 2000,教師,課程,學生,班級,參考書,講授,組成,選修,使用,2

8、.2 概念模型,SQL Server 2000,產品,材料,零件,消耗,組裝,產品號,庫存號,價格,材料名,定額,價格,零件數(shù),規(guī)格,零件號,零件名,例2,畫概念模型的步驟： 分析實體集及聯(lián)系 確定實體集及屬性 確定實體集的聯(lián)系及聯(lián)系的屬性 畫E-R圖,n,m,n,m,2.2 概念模型,SQL Server 2000,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換成計算機能處理的數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)庫中用數(shù)據(jù)模型抽象、表示和處理現(xiàn)實世界中的數(shù)據(jù)和信息。它是直接面向數(shù)據(jù)庫的邏輯結構，是現(xiàn)實世界的第二層抽象。這類模型涉及到計算機系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 。數(shù)據(jù)模型是現(xiàn)實世界的模擬

9、。 數(shù)據(jù)模型應滿足三方面要求：,2.3 數(shù)據(jù)模型,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),SQL Server 2000,數(shù)據(jù)模型是一組嚴格定義的概念集合，這些概念精確地描述了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結構、數(shù)據(jù)操作和數(shù)據(jù)完整性約束條件。,一、數(shù)據(jù)模型的三要素,2.3 數(shù)據(jù)模型,SQL Server 2000,1、數(shù)據(jù)結構是指所研究的對象的集合，這些對象是數(shù)據(jù)庫的組成部分，它包括兩類：一類是與數(shù)據(jù)類型、內容、性質有關的對象，另一類是與數(shù)據(jù)之間聯(lián)系有關的對象。 數(shù)據(jù)結構是系統(tǒng)靜態(tài)特性描述。 通常按數(shù)據(jù)結構的類型來命名數(shù)據(jù)模型。,2.3 數(shù)據(jù)模型,一、數(shù)據(jù)模型的三要素,SQL Server

10、2000,2、數(shù)據(jù)操作是指對數(shù)據(jù)庫中各種數(shù)據(jù)對象允許執(zhí)行的操作集合。 數(shù)據(jù)操作是系統(tǒng)動態(tài)特性的描述。包括操作對象和有關的操作規(guī)則。所以數(shù)據(jù)模型必須對數(shù)據(jù)庫中的全部數(shù)據(jù)操作進行定義，指明操作的確切含義、操作對象、操作符號、操作規(guī)則以及操作的語言約束等。,2.3 數(shù)據(jù)模型,一、數(shù)據(jù)模型的三要素,SQL Server 2000,3、數(shù)據(jù)完整性約束條件是指數(shù)據(jù)模型中的數(shù)據(jù)及其聯(lián)系所具有的制約和依存規(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)庫中數(shù)據(jù)的正確、有效和相容 。,2.3 數(shù)據(jù)模型,一、數(shù)據(jù)模型的三要素,SQL Server 2000,層次模型 網狀模型 關系模型,二、常見的

11、數(shù)據(jù)模型,（非關系模型）,2.3 數(shù)據(jù)模型,SQL Server 2000,1、層次模型 基本結構：用樹型結構表示實體及實體間的聯(lián)系 1）有且僅有一個結點沒有雙親結點，這個結點稱為根結點。 2）除根結點之外的其他結點有且只有一個雙親結點。 表示方法： 實體：用記錄類型描述。每個結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：用結點之間的連線表示記錄（類）型之間的一對多的聯(lián)系,2.3 數(shù)據(jù)模型,二、常見的數(shù)據(jù)模型,SQL Server 2000,教學院系數(shù)據(jù)模型,院系,教研室,學生,教師,2.3 數(shù)據(jù)模型,SQL Server 2000,層次模型中多對多聯(lián)系的表示

12、: 一般采用冗余結點和虛擬結點兩種方法,選課,m,n,例：用冗余結點表示多對多聯(lián)系,2.3 數(shù)據(jù)模型,n,n,SQL Server 2000,V.課程,V.學生,2.3 數(shù)據(jù)模型,例：用虛擬結點表示多對多聯(lián)系,選課,m,n,n,n,SQL Server 2000,層次模型的優(yōu)缺點 優(yōu)點：簡單，只需很少幾條命令就能操縱數(shù)據(jù)庫 性能優(yōu)于關系模型和網狀模型 提供良好的完整性支持 缺點：不支持多對多聯(lián)系，只能通過冗余數(shù)據(jù)（易產生數(shù)據(jù)不一致性）或引入虛擬結點來解決 插入和刪除限制較多 查詢子結點須通過雙親結點 同一實體聯(lián)系模型可以構造出許多層次模型，而對不同的模型同一查詢的表達方式就不同,2.3 數(shù)據(jù)模

13、型,SQL Server 2000,2、網狀模型 基本結構：用圖型結構表示實體及實體間的聯(lián)系 有一個以上結點沒有雙親，結點可以有多個父 結點，支持多對多聯(lián)系 允許插入尚末確定雙親結點值的子結點值 允許只刪除雙親結點，而子結點繼續(xù)保留,2.3 數(shù)據(jù)模型,二、常見的數(shù)據(jù)模型,SQL Server 2000,網次模型的優(yōu)缺點 優(yōu)點：能更直接地反映現(xiàn)實世界 存取效率高 缺點：結構比較復雜 DDL和DML語言復雜 記錄間聯(lián)系通過存取路徑實現(xiàn)，應用程序訪 問數(shù)據(jù)時要指定存取徑,2.3 數(shù)據(jù)模型,SQL Server 2000,3、關系模型：實體和聯(lián)系均用二維表來表示，數(shù)據(jù)操作為集合操作。,2.3 數(shù)據(jù)模型

14、,二、常見的數(shù)據(jù)模型,SQL Server 2000,1) 關系（表）。一個關系對應通常所說的一張二維表。 2) 元組（記錄）。表中的一行稱為一個元組。 3) 屬性。表中的一列稱為一個屬性。一個由n個屬性的關系稱為n元關系。 4) 主碼。表中的某個屬性或屬性組，值可以惟一地確定一個元組，且屬性組中不含多余的屬性。 5) 域。屬性的取值范圍稱為域。 6) 分量。元組中的一個屬性值稱為分量或數(shù)據(jù)項。 7) 關系模式。關系的型稱為關系模式，是對關系的描述。,(1) 關系模型中的主要術語,2.3 數(shù)據(jù)模型,SQL Server 2000,(2) 關系模型中的數(shù)據(jù)全部用關系來表示,關系模式一般的表示是： 關系名(屬性1，屬性2，屬性n).,例： 學生（學號，姓名，年齡，性別，系號，年級） 課程（課程號，課程名，學分） 選修（學號，課程號，成績）,2.3 數(shù)據(jù)模型,SQL Server 2000,關系模型的優(yōu)缺點,優(yōu)點 建立在嚴格的數(shù)學概念的基礎上 概念單一，數(shù)據(jù)結構簡單、清晰，用戶易懂易用 實體和各類聯(lián)系都用關系來表示。 對數(shù)據(jù)的檢索結果也是關系。 關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