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An Introduction to Database Systems,1.3 數(shù)據(jù)模型,1.3.1 數(shù)據(jù)模型 1.3.2 概念模型 1.3.3 實(shí)體聯(lián)系模型 1.3.4 層次模型 1.3.5 網(wǎng)狀模型 1.3.6 關(guān)系模型,An Introduction to Database Systems,1.3.1 數(shù)據(jù)模型,在數(shù)據(jù)庫中用數(shù)據(jù)模型這個(gè)工具來抽象、表示和處理現(xiàn)實(shí)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(shí)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(shí)地模擬現(xiàn)實(shí)世界 容易為人所理解 便于在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn),An Introduction to Database Systems,1.3.1 數(shù)據(jù)模型,數(shù)據(jù)模型分為兩類（兩個(gè)不同的層次） (1) 概念模型 （信息模型），它是按用戶的觀點(diǎn)來對(duì)數(shù)據(jù)和信息建模。用于數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì) (2) 數(shù)據(jù)模型 主要包括網(wǎng)狀模型、層次模型、關(guān)系模型、面向?qū)ο竽Ｐ偷?按計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的觀點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)建模,An Introduction to Database Systems,1.3.1 數(shù)據(jù)模型,DBMS支持的數(shù)據(jù)模型,概念模型,,認(rèn)識(shí) 抽象,信息世界,機(jī)器世界,現(xiàn)實(shí)世界中客觀對(duì)象的抽象過程,現(xiàn)實(shí)世界,,,,An Introduction to Database Systems,1.3.1 數(shù)據(jù)模型,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,An Introduction to Database Systems,1.3.2 概念模型,概念模型的用途 概念模型用于信息世界的建模 是現(xiàn)實(shí)世界到機(jī)器世界的一個(gè)中間層次 是數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的有力工具 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)人員和用戶之間進(jìn)行交流的語言 對(duì)概念模型的基本要求 較強(qiáng)的語義表達(dá)能力，能夠方便、直接地表達(dá)應(yīng)用中的各種語義知識(shí) 簡(jiǎn)單、清晰、易于用戶理解。,An Introduction to Database Systems,1. 信息實(shí)體的概念,(1) 實(shí)體（Entity） 客觀存在并可相互區(qū)別的事物稱為實(shí)體。 可以是具體的人、事、物或抽象的概念。 (2) 屬性（Attribute） 實(shí)體所具有的某一特性稱為屬性。 一個(gè)實(shí)體可以由若干個(gè)屬性來刻畫。 (3) 實(shí)體集（Entity Set） 同型實(shí)體的集合稱為實(shí)體集。,An Introduction to Database Systems,信息世界中的基本概念(續(xù)),(4) 鍵或者碼（Key） 唯一標(biāo)識(shí)實(shí)體的屬性集稱為碼。 (5) 域（Domain） 屬性的取值范圍稱為該屬性的域。,An Introduction to Database Systems,2. 信息實(shí)體的聯(lián)系,聯(lián)系（Relationship） 現(xiàn)實(shí)世界中事物內(nèi)部以及事物之間的聯(lián)系在信息世界 中反映為實(shí)體內(nèi)部的（屬性間）聯(lián)系和實(shí)體之間的聯(lián)系 實(shí)體型間聯(lián)系 兩個(gè)實(shí)體型 一對(duì)一聯(lián)系（1:1） 三個(gè)實(shí)體型 一對(duì)多聯(lián)系（1:n） 一個(gè)實(shí)體型 多對(duì)多聯(lián)系（m:n）,,,An Introduction to Database Systems,兩個(gè)實(shí)體型間的聯(lián)系（E-R圖表示）,An Introduction to Database Systems,兩個(gè)實(shí)體型間的聯(lián)系,一對(duì)一聯(lián)系（1:1） 實(shí)例 一個(gè)班級(jí)只有一個(gè)正班長(zhǎng) 一個(gè)班長(zhǎng)只在一個(gè)班中任職,An Introduction to Database Systems,兩個(gè)實(shí)體型間的聯(lián)系 (續(xù)),一對(duì)多聯(lián)系（1：n） 實(shí)例 一個(gè)班級(jí)中有若干名學(xué)生， 每個(gè)學(xué)生只在一個(gè)班級(jí)中學(xué)習(xí),An Introduction to Database Systems,兩個(gè)實(shí)體型間的聯(lián)系 (續(xù)),多對(duì)多聯(lián)系（m:n） 實(shí)例 課程與學(xué)生之間的聯(lián)系： 一門課程同時(shí)有若干個(gè)學(xué)生選修 一個(gè)學(xué)生可以同時(shí)選修多門課程,An Introduction to Database Systems,1.3 數(shù)據(jù)模型,1.3.1 數(shù)據(jù)模型 1.3.2 概念模型 1.3.3 實(shí)體聯(lián)系模型 1.3.4 層次模型 1.3.5 網(wǎng)狀模型 1.3.6 關(guān)系模型,An Introduction to Database Systems,1.3.3 實(shí)體聯(lián)系模型,實(shí)體－聯(lián)系模型(chen 1976 E-R方法) 用E-R圖來描述現(xiàn)實(shí)世界的概念模型 E-R方法也稱為E-R模型 擴(kuò)充了子類型，擴(kuò)展實(shí)體聯(lián)系模型（EER）,An Introduction to Database Systems,E-R圖,實(shí)體：表示概念模型的對(duì)象 用矩形表示，矩形框內(nèi)寫明實(shí)體名。,學(xué)生,教師,An Introduction to Database Systems,E-R圖(續(xù)),屬性 用橢圓形表示，并用無向邊將其與相應(yīng)的實(shí)體連接起來,An Introduction to Database Systems,E-R圖(續(xù)),聯(lián)系 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(shí)體連接起來，同時(shí)在無向邊旁標(biāo)上聯(lián)系的類型（1:1、1:n或m:n）,An Introduction to Database Systems,聯(lián)系的表示方法示例,,,,An Introduction to Database Systems,聯(lián)系屬性的表示方法,,聯(lián)系的屬性：聯(lián)系本身也是一種實(shí)體型，也可以有屬性。如果一個(gè)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,An Introduction to Database Systems,實(shí)體類型內(nèi)部的聯(lián)系,一對(duì)一聯(lián)系（1:1）,An Introduction to Database Systems,實(shí)體類型內(nèi)部的聯(lián)系,一對(duì)多聯(lián)系（1:N）,An Introduction to Database Systems,實(shí)體類型內(nèi)部的聯(lián)系,多對(duì)多聯(lián)系（M:N）,An Introduction to Database Systems,三元聯(lián)系,實(shí)例 課程、教師與參考書三個(gè)實(shí)體型 一門課程可以有若干個(gè)教師講授， 使用若干本參考書， 每一個(gè)教師只講授一門課程， 每一本參考書只供一門課程使用,An Introduction to Database Systems,子類型,如果實(shí)體類型E1的每個(gè)實(shí)例也是實(shí)體類型E2的實(shí)例，則稱E1為E2的子類型。如果實(shí)體類型E的實(shí)例的出現(xiàn)同樣也是實(shí)體類型E1，E2，…，En中之一實(shí)例的出現(xiàn)，則稱E為E1，E2，…，En的概括。,An Introduction to Database Systems,子類型,An Introduction to Database Systems,子類型,An Introduction to Database Systems,一個(gè)實(shí)例,用E-R圖表示某個(gè)工廠物資管理的概念模型 實(shí)體 倉庫： 倉庫號(hào)、面積、電話號(hào)碼 零件 ：零件號(hào)、名稱、規(guī)格、單價(jià)、描述 供應(yīng)商：供應(yīng)商號(hào)、姓名、地址、電話號(hào)碼、帳號(hào) 項(xiàng)目：項(xiàng)目號(hào)、預(yù)算、開工日期 職工：職工號(hào)、姓名、年齡、職稱,An Introduction to Database Systems,一個(gè)實(shí)例,實(shí)體之間的聯(lián)系如下： (1)一個(gè)倉庫可以存放多種零件，一種零件可以存放在多個(gè)倉庫中。倉庫和零件具有多對(duì)多的聯(lián)系。用庫存量來表示某種零件在某個(gè)倉庫中的數(shù)量。 (2)一個(gè)倉庫有多個(gè)職工當(dāng)倉庫保管員，一個(gè)職工只能在一個(gè)倉庫工作，倉庫和職工之間是一對(duì)多的聯(lián)系。職工實(shí)體型中具有一對(duì)多的聯(lián)系 (3)職工之間具有領(lǐng)導(dǎo)-被領(lǐng)導(dǎo)關(guān)系。即倉庫主任領(lǐng)導(dǎo)若干保管員。 (4)供應(yīng)商、項(xiàng)目和零件三者之間具有多對(duì)多的聯(lián)系,An Introduction to Database Systems,一個(gè)實(shí)例,An Introduction to Database Systems,1.3 數(shù)據(jù)模型,1.3.1 數(shù)據(jù)模型 1.3.2 概念模型 1.3.3 實(shí)體聯(lián)系模型 1.3.4 層次模型 1.3.5 網(wǎng)狀模型 1.3.6 關(guān)系模型,An Introduction to Database Systems,1.3.4 層次模型,層次模型是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中最早出現(xiàn)的數(shù)據(jù)模型 層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的典型代表是IBM公司的IMS（Information Management System）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 層次模型用樹形結(jié)構(gòu)來表示各類實(shí)體以及實(shí)體間的聯(lián)系,An Introduction to Database Systems,一、 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(gè)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(gè)結(jié)點(diǎn)沒有雙親結(jié)點(diǎn)(這個(gè)結(jié)點(diǎn)稱為根結(jié)點(diǎn)) 2. 根以外的其它結(jié)點(diǎn)有且只有一個(gè)雙親結(jié)點(diǎn) 層次模型中的幾個(gè)術(shù)語 根結(jié)點(diǎn)，雙親結(jié)點(diǎn)，兄弟結(jié)點(diǎn)，葉結(jié)點(diǎn),An Introduction to Database Systems,層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)),,圖1.13 大學(xué)行政機(jī)構(gòu)層次模型,An Introduction to Database Systems,層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)),層次模型的特點(diǎn)： 結(jié)點(diǎn)的雙親是唯一的 只能直接處理一對(duì)多的實(shí)體聯(lián)系 任何記錄值只有按其路徑查看時(shí)，才能顯出它的全部意義 沒有一個(gè)子女記錄值能夠脫離雙親記錄值而獨(dú)立存在,An Introduction to Database Systems,1.3 數(shù)據(jù)模型,1.3.1 數(shù)據(jù)模型 1.3.2 概念模型 1.3.3 實(shí)體聯(lián)系模型 1.3.4 層次模型 1.3.5 網(wǎng)狀模型 1.3.6 關(guān)系模型,An Introduction to Database Systems,1.3.5 網(wǎng)狀模型,網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用網(wǎng)狀模型作為數(shù)據(jù)的組織方式 典型代表是DBTG系統(tǒng)： 亦稱CODASYL系統(tǒng) 70年代由DBTG提出的一個(gè)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) 實(shí)際系統(tǒng) Cullinet Software Inc.公司的 IDMS Univac公司的 DMS1100 Honeywell公司的IDS/2 HP公司的IMAGE,An Introduction to Database Systems,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(gè)條件的基本層次聯(lián)系的集合： 1. 一個(gè)結(jié)點(diǎn)可以有多個(gè)雙親結(jié)點(diǎn) 2. 允許一個(gè)以上的結(jié)點(diǎn)無雙親,An Introduction to Database Systems,網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）,An Introduction to Database Systems,,優(yōu)點(diǎn) 能夠更為直接地描述現(xiàn)實(shí)世界，如一個(gè)結(jié)點(diǎn)可以有多個(gè)雙親 具有良好的性能，存取效率較高 缺點(diǎn) 結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且隨著應(yīng)用環(huán)境的擴(kuò)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,An Introduction to Database Systems,1.3 數(shù)據(jù)模型,1.3.1 數(shù)據(jù)模型 1.3.2 概念模型 1.3.3 實(shí)體聯(lián)系模型 1.3.4 層次模型 1.3.5 網(wǎng)狀模型 1.3.6 關(guān)系模型,An Introduction to Database Systems,1.3.6 關(guān)系模型,關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用關(guān)系模型作為數(shù)據(jù)的組織方式 1970年美國(guó)IBM公司San Jose研究室的研究員E.F.Codd首次提出了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的關(guān)系模型 計(jì)算機(jī)廠商新推出的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)幾乎都支持關(guān)系模型,An Introduction to Database Systems,關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),在用戶觀點(diǎn)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。,學(xué)生登記表,屬性,元組,An Introduction to Database Systems,學(xué)生情況表,An Introduction to Database Systems,教師任課情況表,An Introduction to Database Systems,關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）,關(guān)系（Relation） 一個(gè)關(guān)系對(duì)應(yīng)通常說的一張表 元組（Tuple） 表中的一行即為一個(gè)元組 屬性（Attribute） 表中的一列即為一個(gè)屬性，給每一個(gè)屬性起一個(gè)名稱即屬性名,An Introduction to Database Systems,關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）,主碼（Key） 表中的某個(gè)屬性組，它可以唯一確定一個(gè)元組。 域（Domain） 屬性的取值范圍。 分量 元組中的一個(gè)屬性值。 關(guān)系模型 將數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)間的聯(lián)系組織成關(guān)系的一種數(shù)據(jù)模型。 關(guān)系名（屬性1，屬性2，…，屬性n） 學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，年齡，性別，系，年級(jí)）,An Introduction to Database Systems,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(duì)多聯(lián)系： 學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，年齡，性別，系號(hào)，年級(jí)） 系 (系號(hào)，系名，辦公地點(diǎn)),An Introduction to Database Systems,關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）,例2 學(xué)生、教師： 學(xué)生（姓名，性別，年齡，班級(jí)） 教師任課（姓名，年齡，所在院，任課名，班級(jí)）,An Introduction to Database Systems,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，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(gè)分量必須是一個(gè)不可分的數(shù)據(jù)項(xiàng), 不允許表中還有表 圖1.27中工資和扣除是可分的數(shù)據(jù)項(xiàng) ,不符合關(guān)系模型要求,圖1.27 一個(gè)工資表(表中有表)實(shí)例,An Introduction to Database Systems,關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）,表1.2 術(shù)語對(duì)比,,An Introduction to Database Systems,關(guān)系數(shù)據(jù)模型的優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn) 建立在嚴(yán)格的數(shù)學(xué)概念的基礎(chǔ)上 結(jié)構(gòu)單一化 實(shí)體和各類聯(lián)系都用關(guān)系來表示 對(duì)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(duì)用戶透明 具有更高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性，更好的安全保密性 簡(jiǎn)化了程序員的工作和數(shù)據(jù)庫開發(fā)建立的工作,An Introduction to Database Systems,關(guān)系數(shù)據(jù)模型的優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn) （1）使用簡(jiǎn)便，處理數(shù)據(jù)效率高； （2）數(shù)據(jù)獨(dú)立性高，有較好的一致性和良好的保密性； （3）數(shù)據(jù)庫的存取不必依賴索引，可以優(yōu)化； （4）可以動(dòng)態(tài)地導(dǎo)出和維護(hù)視圖； （5）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單明了，便于用戶了解和維護(hù)； （6）可以配備多種高級(jí)接口。,An Introduction to Database Systems,關(guān)系數(shù)據(jù)模型的優(yōu)缺點(diǎn)（續(xù)）,缺點(diǎn) 存取路徑對(duì)用戶透明導(dǎo)致查詢效率往往不如非 關(guān)系數(shù)據(jù)模型 為提高性能，必須對(duì)用戶的查詢請(qǐng)求進(jìn)行優(yōu)化 增加了開發(fā)DBMS的難度,An Introduction to Database Systems,下課了。。。,追求,休息一會(huì)兒。。。,