三级数据库教程2数据模型.ppt

数据库原理,1,三个世界 现实世界 信息世界 机器世界 概念数据模型 ER模型 实体与联系,2。数据模型,逻辑数据模型 层次模型 网状模型 关系模型 对象模型,数据库原理,2,信息世界,产生最原始的数据，事物用对象和性质来描述。,现实世界,现实世界在人们头脑中反映，用实体表示事物对象，用概念数据模型表示实体及实体之间的联系。,数据处理中的数据描述，从事物特性到计算机中的具体表示经历了三个领域： 现实世界、信息世界、机器世界。,用逻辑数据模型描述描述数据库中数据与数据之间的关系。,机器世界,信息的三个世界,数据库原理,3,三个世界各术语的对应关系,现实世界 信息世界 机器世界 对象集 实体集 文件 对象个体 实体 记录 性质 属性 字段 对象联系 概念模型 逻辑模型,数据库原理,4,实体内部的联系及实体之间的关系。,信息世界的基本概念,实 体,客观存在并可以相互区别的对象。,属 性,实体所具有的某一特性 。,域,属性的取值范围。,实体型,实体集,键,联系,某一实体属性的集合。 学生（学号，姓名，性别，年龄，系别）,性质相同的同类实体的集合。,唯一标识实体的属性集。,数据库原理,5,是对现实世界的模拟，是客观对象及对象之间联系的数据描述。 数据模型用来表示现实世界中的数据和信息，是定义数据库的依据。,能比较真实地模拟现实世界 容易为人所理解 便于在计算机上实现,按用户的观点建模，主要用于数据库设计,按计算机系统的观点建模，主要用于DBMS的实现,数 据 模 型,要 求,数据库原理,6,现实世界,信息世界 概念数据模型,机器世界 逻辑数据模型,转换,认识 抽象,面向用户，不依赖于具体的计算机系统，跟DBMS也没关系。以用户能理解的方式表示实体和联系，主要用ER模型来表示。,面向计算机，表示数据库中数据与数据之间的关系。任何DBMS都是基于某种逻辑数据模型。,数据模型 抽象过程,数据库原理,7,概念数据模型,概念模型是面向用户的数据模型，用于信息世界的数据建模，以用户容易理解的方式进行数据抽象。 概念模型是现实世界到信息世界的第一次抽象，是现实世界到机器世界的一个中间层次。 概念模型与具体的DBMS无关，是数据库设计人员和用户之间进行信息结构交流的一个方便工具。 概念模型使设计人员在数据库设计初始阶段摆脱DBMS的具体技术问题，集中精力分析对象与对象之间的联系，使设计出的信息结构尽量符合客观实际。 概念模型用实体-联系方法表示，也称ER模型。,数据库原理,8,E-R 模型,从现实世界中抽象出实体类型及实体间联系，然后用E-R图表示的数据模型。,实体名,属性名,E-R图的四个基本成分：,矩形框表示实体型,椭圆形表示属性,菱形表示联系,连接实体型与联系类型，也可用于表示实体与属性的联系。,实体-联系模型,籍贯,性别,课号,课名,学分,数据库原理,9,一对一联系(1:1) 一对多联系(1:n) 多对多联系(m:n),ER模型涉及概念,实 体,属 性,联 系,可以相互区分的客观对象。,表示实体的性质。,在现实世界，对象内部及对象之间是有联系的，在信息世界反映为实体集内部的联系和实体集之间的联系。 联系分成三种类型：,数据库原理,实体集A中每个实体至多和实体集B中一个实体有联系，反之亦然，记为11。,一对一联系,10,数据库原理,11,一对多联系 实体集A中的每个实体与实体集B中任意个实体有联系，而B中每个实体至多和A中的一个实体有联系，记为1n。,一对多联系,数据库原理,12,多对多联系： 实体集A中的每个实体与实体集B中任意个实体有联系，反之亦然，记为mn。,多对多联系,数据库原理,13,两个实体型之间的三类联系,数据库原理,14,同一个实体集内的各实体之间也可以存在一对一、一对多、多对多的联系。,数据库原理,15,问题：判断下列情况联系类型。 1、班级与学生的联系 2、公司与公司董事长的联系 3、学生与课程之间的联系 4、供应商与工程项目的供货联系,数据库原理,16,首先确定实体类型： 找出实体类型及确定实体名 确定联系类型： 各实体类型间是否有联系，是何种联系类型及相应的联系名 连接实体类型和联系类型，组合成E-R图 确定实体类型和联系类型的属性 确定实体类型的关键码,E-R图设计过程,数据库原理,17,例：构造学生选课ER图,1、确定实体类型：学生，课程 2、确定联系类型：学生选课。 每个学生可以选多门课，每门课也可以让多个学生选，所以是m:n对应关系。 3、确定实体类型和联系类型的属性。 学生（学号，姓名，系别） 课程（课程号，课程名，学分） 选课（学号，课号，成绩 ） 4、确定关键码。下划线的属性为关键码。,数据库原理,18,例：学生选课ER图,学生,课程,选修,姓名,学号,系别,课程号,课程名,学分,成绩,用矩形表示实体,用椭圆表示实体的属性,用无向边把实体与其属性连接起来,用菱形表示实体间的联系,实体与联系用线段连接并注明类型,m,n,数据库原理,19,例：某工厂生产的每种产品由不同的零件组成，零件可用在不同的产品上。零件由不同的原材料制成，原材料可以用在不同零件。零件、原材料按照类别放在仓库中。画出E-R图。,数据库原理,20,习题,学校中有若干系，每个系有若干班级和教研室，每个教研室有若干教员，其中教授和副教授每人各带若干研究生，每个班有若干学生，每个学生选修若干课程，每门课可由若干学生选修。请用E-R图画出此学校的概念模型。,学校,系,班级,教研室,校系,系班,室员,学生,研究生,教员,教授、副教授,课程,指导,班生,选修,室教,数据库原理,21,习题,联系名、实体名 都不能重名 一个实体不能 多次出现,注 意,数据库原理,22,例：设某商业集团中有商店、商品、职工三个实体。其中： 商店属性有商店编号、商店名、地址； 商品属性有商品种类编号、商品名、规格及单价； 职工属性有职工编号、姓名、性别及业绩。 商店商品间存在销售联系、商店与职工有聘用联系。试画出ER图。,数据库原理,23,逻辑数据模型分为： 层次模型(Hierarchical Model) 网状模型(Network Model) 关系模型(Relational Model) 面向对象模型(Object Oriented Model),逻辑数据模型,逻辑数据模型（Logical Data Model）:简称数据模型，是用户从数据库所看到的模型，是DBMS所支持的数据模型，是对概念数据模型的细化。,数据库原理,24,数据结构,描述数据的类型、内容、性质以及数据间的联系等。,数据操作,描述在相应的数据结构上的操作类型和操作规则。数据操作包括检索和更新，是对系统动态特性的描述。,完整性 约束,是一组完整性规则的集合，以保证数据的正确、有效、相容。完整性约束包括实体完整性约束和参照完整性约束。,逻辑数据模型三要素,数据库原理,25,层次模型：用树形结构来表示实体以及实体间的联系。（如：行政机构、家族关系等）,层次模型,有且只有一个结点没有双亲结点，该结点称为根结点。,根结点外的其他结点有且只有一个父结点。,没有下层分支的结点叫叶结点。,数据库原理,26,举 例,层次模型数据结构,任何一个给定的记录值只有按其路径查看时，才能显出它的全部意义，没有一个子女记录能脱离双亲记录值而独立存在。,特 点,数据库原理,27,数据操纵与完整性约束,数 据 操 纵,查询,插入(如果没有相应的父结点值就不能插入子结点值。),修改(应修改所有相应记录，以保证数据的一致性。),删除(如果删除父结点值，则相应的子结点也被同时删除。),数据库原理,28,优 点,缺 点,层次模型本身比较简单； 对于实体间联系是固定的，且预先定义好的应用系统，采用层次模型来实现，其性能优于关系模型，不低于网状模型； 提供了良好的完整性支持。,现实世界中很多联系是非层次性的； 对于插入和删除操作的限制比较多； 查询子女结点必须通过双亲结点；,数据库原理,29,用有向图结构表示实体与实体之间的联系，满足： 存在一个以上的结点没有双亲； 至少一个结点可以有多于一个的双亲。,定 义,网状模型,数据库原理,30,示 例,学生/选课/课程的网状模型数据结构,一对多联系,一对多联系,数据库原理,31,优 点,缺 点,能够更为直接地描述现实世界，可表示复杂的实体间关系； 具有良好的性能，存取效率较高；,结构比较复杂； 数据定义语言(DDL)，数据操纵语言(DML)复杂，用户不容易使用。 数据独立性差。,数据库原理,32,关系(Relation): 就是通常说的二维表格。 元组(Tuple)：表中的一行（一条记录） 属性(Atrribute)：表中的一列（字段、数据项） 关键字 (Key)：可以唯一确定一个元组的属性或属性集。 域(Domain)：属性的取值范围 分量：某一元组中的一个属性值。 关系模式：对关系的描述，一般表示为： 关系名（属性1，属性2，属性n）,教师关系模式（教师号，姓名，性别，职称，工资，岗位津贴，系别）,关系模型,数据库原理,33,示例：教师关系表,数据库原理,34,数据操纵：查询、插入、修改、删除 完整性约束：,数据操作与完整性约束,实体完整性 参照完整性 用户定义完整性,数据库原理,35,查询效率低，为了提高性能，必须对用户的查询请求进行 优化。,建立在严格的数学概念基础上，有严格的设计理论； 概念单一，数据结构简单、清晰、用户易懂易用； 描述一致，实体和联系都用关系描述。 存取路径透明，具有更高的数据独立性、更好的安全 保密性，易于DB开发；,优 点,缺 点,数据库原理,36,面向对象模型,对 象,属 性,方 法,类,表示现实世界中的实体。譬如一个学生，一门课，一次考试记录。每个对象都包括一组属性和方法。,用来描述对象的状态、组成和特性，是对象的静态特征。,用来描述对象的行为特性，是对象的动态特征。方法是可以对对象操作的程序，可以改变对象的状态。,具有相同属性和方法的所有对象构成一个对象类，简称类。一个对象是某类的实例。类具有层次关系，下层类可以继承上层类的属性和方法。,数据库原理,37,面向对象数据模型,依据面向对象方法建立起来的数据模型，包括数据结构、数据操作、数据约束。 数据结构：由对象及类的继承和组合关系建立起来的数据间组织结构关系。 数据操作：由对象及类中的方法建