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第二章数据模型与概念模型,主要内容模型概念模型数据模型层次模型网状模型关系模型本章重点概念模型；关系模型,模型,利用模型对事物进行描述是人们在认识、改造世界过程中广泛采用的一种方法，如汽车、飞机模型等。模型可以形象直观揭示事物的本质特征，使人们对事物有一个更全面深入的认识，从而帮助人们更好地解决问题。数据库中的模型主要是对现实世界数据特征的抽象，通俗地讲就是对现实世界的模拟。,现实世界到机器世界的抽象,现实世界：即客观世界，产生最原始的数据。信息世界：是现实世界在人们头脑中反映并用文字或符号记载下来，是人对现实世界的认识抽象过程，经选择、命名、分类等抽象工作后进入信息世界。机器世界：用数据模型描述现实世界中的事物及其联系。,现实世界事物总体事物个体特征事物间联系,信息世界实体集实体属性概念模型,机器世界文件记录字段数据模型,概念模型与数据模型,概念模型：也称为信息模型，是按用户的观点来对数据和信息建模。是对信息世界的管理对象、属性及联系等信息的描述形式。是对现实世界真实全面的反映。数据模型：按计算机的观点对数据建模。数据模型是DBMS的核心和基础。,概念模型,1、信息世界中的基本概念(1)实体：客观存在并可相互区别的事物。实体可以是可触及的对象，也可以是抽象的事件。如学生、选课等。(2)属性：实体所具有的某一特性。如学号、姓名、身高、体重、性别等(3)码：唯一标识实体的属性或属性集。如学号(4)域：属性的取值范围。如学号的取值范围为10位数字,概念模型,(5)实体型：用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体，称为实体型。如学生（学号，姓名，性别）(6)实体集：同型实体的集合。(7)联系：实体内部及实体间的联系。两个实体型之间的联系可以分为：一对一联系(1:1)：对于实体集A中的每一个实体，在实体集B中至多有一个实体与之联系；反之，对于实体集B中的每一个实体，实体集A中也至多只有一个实体与之联系。例如：班级和班长,概念模型,一对多联系(1:n)：对于实体集A中的每一个实体，在实体集B中有一个或多个实体与之联系；反之，对于实体集B中的每一个实体，实体集A中至多只有一个实体与之联系。例如：班级和学生多对多联系(m:n)：对于实体集A中的每一个实体，在实体集B中有一个或多个实体与之联系；反之，对于实体集B中的每一个实体，实体集A中也有一个或多个实体与之联系。例如：课程和学生一对一联系是一对多联系的特例，一对多联系是多对多联系的特例。,概念模型,多实体集之间的联系联系类型：一对一、一对多和多对多。如：学生、课程、教师、教室同一实体集实体之间的联系联系类型：一对多、多对多如：职工内部有领导与一般员工之分。,概念模型,2、概念模型的表示方法(E-R图)P.P.S.Chen于1976年提出实体-联系方法(Entity-RelationshipApproach)，简称E-R图。该方法用E-R图来描述信息世界的概念模型，提供了表示实体集、属性和联系的方法。亦称E-R模型。具体符号：实体型：用矩形表示属性：用椭圆形表示联系：用菱形表示,示例：学生选修课程,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,概念模型,例：学生（学号，姓名，性别，年龄）班级（班号，所在专业）课程（课程号，名称，专业）教师（职工号，姓名，性别，年龄职称）这些实体之间的联系如下：一门课程可以有若干个教师讲授，而每一个教师只讲授一门课程。一门课程可以同时有若干个学生选修，一个学生也可以同时选修多门课程。一个班级中有若干名学生，而每个学生只在一个班级中学习。,概念模型,教师,职工号,班级,课程,学生,讲授,选修,学号,课程号,组成,班号,成绩,学生数,n,1,1,n,m,n,数据模型,数据模型的组成要素1、数据结构：是所研究的对象类型的集合。用于描述数据的静态特征。包括：数据的类型、内容和性质的对象（事物）；数据之间联系的对象（联系）。2、数据操作：是对数据库中各种对象的实例允许执行的操作的集合。用于描述数据的动态特征。3、数据的约束条件：完整性规则的集合。如性别只能有男和女，年龄不能为等等。,数据模型,数据模型分类：非关系模型(层次、网状)、关系模型、面向对象模型非关系模型：实体：记录属性：数据项（字段）联系：记录之间的联系非关系模型中数据结构的单位是基本层次联系。基本层次联系：两个记录以及它们之间的一对多（包括一对一）的联系。,Ri：双亲节点Rj：子女节点Lij：一对多(包括一对一)联系名,数据模型,1、层次数据模型(IMS)层次模型是最早出现的数据模型，它用树形结构表示各类实体以及实体之间的联系。层次模型的两个条件：有且只有一个结点没有双亲结点(根结点)。根以外的其他节点有且只有一个双亲结点。,数据模型,班级,系编号,系名,教研室编号,名称,教师号,姓名,职称,专业号,专业名,班级号,班级名称,学号,姓名,性别,出生日期,系,教师,教研室,专业,学生,（a）,数据模型,数据模型,层次数据模型的主要特点：层次模型比较简单，容易理解。对于实体间联系是固定的，并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。层次数据模型提供了良好的完整性支持。对插入和删除操作的限制比较多。对现实世界中的非层次联系，表示方法笨拙。,数据模型,2、网状数据模型(DBTG)网状模型是一种比层次模型更具有普遍性的结构。它去掉了层次模型的两个限制。允许一个以上的结点无双亲。允许一个节点可以有多于一个的双亲。,数据模型,网状数据模型的特点：能够更直接的描述现实世界。具有良好的性能，存取效率较高。数据结构复杂，数据定义及操纵语言复杂，不利于用户掌握和使用。,数据模型,3、关系数据模型实体以及实体之间的联系都是用关系来表示的。关系：二维表（规范化的）元组：行属性：列(属性名唯一)主码：唯一确定一个元组的属性组。域：属性的取值范围。分量：元组中的一个属性值。关系模式：对关系的描述。关系名(属性名1，属性名2，),数据模型,学生,课程,选修,数据模型,关系数据模型的特点：关系模型数据结构简单，实体以及实体之间的联系均用关系来表示。关系模型与非关系模型不同，它是建立在严格的数学概念的基础上的。关系模型的存取路径对用户透明，从而具有更高的数据独立性，也简化了程序员的工作和数据库开发建立的工