數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及應(yīng)用2.ppt

第二章 數(shù)據(jù)模型與概念模型,主要內(nèi)容 模型 概念模型 數(shù)據(jù)模型 層次模型 網(wǎng)狀模型 關(guān)系模型 本章重點(diǎn) 概念模型；關(guān)系模型,模型,利用模型對(duì)事物進(jìn)行描述是人們在認(rèn)識(shí)、改造世界過程中廣泛采用的一種方法，如汽車、飛機(jī)模型等。 模型可以形象直觀揭示事物的本質(zhì)特征，使人們對(duì)事物有一個(gè)更全面深入的認(rèn)識(shí)，從而幫助人們更好地解決問題。 數(shù)據(jù)庫中的模型主要是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)特征的抽象，通俗地講就是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的模擬。,現(xiàn)實(shí)世界到機(jī)器世界的抽象,現(xiàn)實(shí)世界：即客觀世界，產(chǎn)生最原始的數(shù)據(jù)。 信息世界：是現(xiàn)實(shí)世界在人們頭腦中反映并用文字或符號(hào)記載下來，是人對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的認(rèn)識(shí)抽象過程，經(jīng)選擇、命名、分類等抽象工作后進(jìn)入信息世界。 機(jī)器世界：用數(shù)據(jù)模型描述現(xiàn)實(shí)世界中的事物及其聯(lián)系。,現(xiàn)實(shí)世界 事物總體 事物個(gè)體 特征 事物間聯(lián)系,信息世界 實(shí)體集 實(shí)體 屬性 概念模型,機(jī)器世界 文件 記錄 字段 數(shù)據(jù)模型,概念模型與數(shù)據(jù)模型,概念模型：也稱為信息模型，是按用戶的觀點(diǎn)來對(duì)數(shù)據(jù)和信息建模。是對(duì)信息世界的管理對(duì)象、屬性及聯(lián)系等信息的描述形式。是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界真實(shí)全面的反映。 數(shù)據(jù)模型：按計(jì)算機(jī)的觀點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)建模。數(shù)據(jù)模型是DBMS的核心和基礎(chǔ)。,概念模型,1、信息世界中的基本概念 (1)實(shí)體：客觀存在并可相互區(qū)別的事物。 實(shí)體可以是可觸及的對(duì)象，也可以是抽象的事件。如學(xué)生、選課等。 (2)屬性：實(shí)體所具有的某一特性。 如學(xué)號(hào)、姓名、身高、體重、性別等 (3)碼：唯一標(biāo)識(shí)實(shí)體的屬性或?qū)傩约?如學(xué)號(hào) (4)域：屬性的取值范圍。 如學(xué)號(hào)的取值范圍為10位數(shù)字,概念模型,(5)實(shí)體型：用實(shí)體名及其屬性名集合來抽象和刻畫同類實(shí)體，稱為實(shí)體型。 如學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，性別） (6)實(shí)體集：同型實(shí)體的集合。 (7)聯(lián)系：實(shí)體內(nèi)部及實(shí)體間的聯(lián)系。 兩個(gè)實(shí)體型之間的聯(lián)系可以分為： 一對(duì)一聯(lián)系(1:1)：對(duì)于實(shí)體集A中的每一個(gè)實(shí)體，在實(shí)體集B中至多有一個(gè)實(shí)體與之聯(lián)系；反之，對(duì)于實(shí)體集B中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集A中也至多只有一個(gè)實(shí)體與之聯(lián)系。例如：班級(jí)和班長,概念模型,一對(duì)多聯(lián)系(1:n)：對(duì)于實(shí)體集A中的每一個(gè)實(shí)體，在實(shí)體集B中有一個(gè)或多個(gè)實(shí)體與之聯(lián)系；反之，對(duì)于實(shí)體集B中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集A中至多只有一個(gè)實(shí)體與之聯(lián)系。 例如：班級(jí)和學(xué)生 多對(duì)多聯(lián)系(m:n) ：對(duì)于實(shí)體集A中的每一個(gè)實(shí)體，在實(shí)體集B中有一個(gè)或多個(gè)實(shí)體與之聯(lián)系；反之，對(duì)于實(shí)體集B中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集A中也有一個(gè)或多個(gè)實(shí)體與之聯(lián)系。 例如：課程和學(xué)生 一對(duì)一聯(lián)系是一對(duì)多聯(lián)系的特例，一對(duì)多聯(lián)系是多對(duì)多聯(lián)系的特例。,概念模型,多實(shí)體集之間的聯(lián)系 聯(lián)系類型：一對(duì)一、一對(duì)多和多對(duì)多。 如：學(xué)生、課程、教師、教室 同一實(shí)體集實(shí)體之間的聯(lián)系 聯(lián)系類型：一對(duì)多、多對(duì)多 如：職工內(nèi)部有領(lǐng)導(dǎo)與一般員工之分。,概念模型,2、概念模型的表示方法(E-R圖) P.P.S.Chen于1976年提出實(shí)體-聯(lián)系方法(Entity-Relationship Approach)，簡稱E-R圖。該方法用E-R圖來描述信息世界的概念模型，提供了表示實(shí)體集、屬性和聯(lián)系的方法。亦稱E-R模型。 具體符號(hào)： 實(shí)體型：用矩形表示 屬性：用橢圓形表示 聯(lián)系：用菱形表示,示例：學(xué)生選修課程,用矩形表 示實(shí)體,用橢圓表示實(shí)體的屬性,用無向邊把實(shí)體與其屬性連接起來,用菱形表示實(shí)體間的聯(lián)系,實(shí)體與聯(lián)系用線段連接并注明類型,概念模型,例：學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，性別，年齡） 班級(jí)（班號(hào)，所在專業(yè)） 課程（課程號(hào)，名稱，專業(yè)） 教師（職工號(hào)，姓名，性別，年齡職稱） 這些實(shí)體之間的聯(lián)系如下： 一門課程可以有若干個(gè)教師講授，而每一個(gè)教師只講授一門課程。 一門課程可以同時(shí)有若干個(gè)學(xué)生選修，一個(gè)學(xué)生也可以同時(shí)選修多門課程。 一個(gè)班級(jí)中有若干名學(xué)生，而每個(gè)學(xué)生只在一個(gè)班級(jí)中學(xué)習(xí)。,概念模型,教師,職工號(hào),班級(jí),課程,學(xué)生,講授,選修,學(xué)號(hào),課程號(hào),組成,班號(hào),成績,學(xué)生數(shù),n,1,1,n,m,n,數(shù)據(jù)模型,數(shù)據(jù)模型的組成要素 1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：是所研究的對(duì)象類型的集合。用于描述數(shù)據(jù)的靜態(tài)特征。包括：數(shù)據(jù)的類型、內(nèi)容和性質(zhì)的對(duì)象（事物）；數(shù)據(jù)之間聯(lián)系的對(duì)象（聯(lián)系）。 2、數(shù)據(jù)操作：是對(duì)數(shù)據(jù)庫中各種對(duì)象的實(shí)例允許執(zhí)行的操作的集合。用于描述數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)特征。 3、數(shù)據(jù)的約束條件：完整性規(guī)則的集合。如性別只能有男和女，年齡不能為等等。,數(shù)據(jù)模型,數(shù)據(jù)模型分類： 非關(guān)系模型(層次、網(wǎng)狀)、關(guān)系模型、面向?qū)ο竽Ｐ?非關(guān)系模型：實(shí)體：記錄 屬性：數(shù)據(jù)項(xiàng)（字段） 聯(lián)系：記錄之間的聯(lián)系 非關(guān)系模型中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的單位是基本層次聯(lián)系。 基本層次聯(lián)系：兩個(gè)記錄以及它們之間的一對(duì)多（包括一對(duì)一）的聯(lián)系。,Ri：雙親節(jié)點(diǎn) Rj：子女節(jié)點(diǎn) Lij：一對(duì)多(包括一對(duì)一)聯(lián)系名,數(shù)據(jù)模型,1、層次數(shù)據(jù)模型(IMS) 層次模型是最早出現(xiàn)的數(shù)據(jù)模型，它用樹形結(jié)構(gòu)表示各類實(shí)體以及實(shí)體之間的聯(lián)系。 層次模型的兩個(gè)條件： 有且只有一個(gè)結(jié)點(diǎn)沒有雙親結(jié)點(diǎn)(根結(jié)點(diǎn))。 根以外的其他節(jié)點(diǎn)有且只有一個(gè)雙親結(jié)點(diǎn)。,數(shù)據(jù)模型,班級(jí),系編號(hào),系名,教研室編號(hào),名稱,教師號(hào),姓名,職稱,專業(yè)號(hào),專業(yè)名,班級(jí)號(hào),班級(jí)名稱,學(xué)號(hào),姓名,性別,出生日期,系,教師,教研室,專業(yè),學(xué)生,（a）,數(shù)據(jù)模型,數(shù)據(jù)模型,層次數(shù)據(jù)模型的主要特點(diǎn)： 層次模型比較簡單，容易理解。 對(duì)于實(shí)體間聯(lián)系是固定的，并且預(yù)先定義好的應(yīng)用系統(tǒng)，采用層次模型來實(shí)現(xiàn)，其性能優(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。對(duì)插入和刪除操作的限制比較多。 對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中的非層次聯(lián)系，表示方法笨拙。,數(shù)據(jù)模型,2、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型(DBTG) 網(wǎng)狀模型是一種比層次模型更具有普遍性的結(jié)構(gòu)。它去掉了層次模型的兩個(gè)限制。 允許一個(gè)以上的結(jié)點(diǎn)無雙親。 允許一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以有多于一個(gè)的雙親。,數(shù)據(jù)模型,網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的特點(diǎn)： 能夠更直接的描述現(xiàn)實(shí)世界。 具有良好的性能，存取效率較高。 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，數(shù)據(jù)定義及操縱語言復(fù)雜，不利于用戶掌握和使用。,數(shù)據(jù)模型,3、關(guān)系數(shù)據(jù)模型 實(shí)體以及實(shí)體之間的聯(lián)系都是用關(guān)系來表示的。 關(guān)系：二維表（規(guī)范化的） 元組：行 屬性：列(屬性名唯一) 主碼：唯一確定一個(gè)元組的屬性組。 域：屬性的取值范圍。 分量：元組中的一個(gè)屬性值。 關(guān)系模式：對(duì)關(guān)系的描述。 關(guān)系名(屬性名1，屬性名2，),數(shù)據(jù)模型,學(xué)生,課程,選修,數(shù)據(jù)模型,關(guān)系數(shù)據(jù)模型的特點(diǎn)： 關(guān)系模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)體以及實(shí)體之間的聯(lián)系均用關(guān)系來表示。 關(guān)系模型與非關(guān)系模型不同，它是建立在嚴(yán)格的數(shù)學(xué)概念的基礎(chǔ)上的。 關(guān)系模型的存取路徑對(duì)用戶透明，從而具有更高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性，也簡化了程序員的工作和數(shù)據(jù)庫開發(fā)建立的工