第一部分数据库基础理论-模型1

6、数据模型,数据模型是数据库系统中用于提供信息表示和操作手段的形式构架。,（datamodel）,主要内容,重要概念介绍三个世界的概念数据模型的分层数据模型的三要素几种典型的模型E_R实体联系模型概念数据模型的讨论层次模型和网状模型关系数据模型E_R到关系模型的转换,数据模型的作用,数据库系统的目的是将现实世界转换成数字世界,数据转换过程,数据转换中的三个世界,数据转换中的三个世界,实体,客观存在并可以相互区分的客观事物或抽象事件可以描述为实体。,客观存在的抽象事件选课、演出、足球赛，购物等也是实体,可以触及的客观对象学生、课程、教师等是实体,属性,身高年龄性别体重,比赛时间、地点、参赛队,具有相同特征的一类实体的集合称之为实体集。,实体集,学生实体集,课程实体集,教师实体集,教室实体集,标识特征,用于区分事物的事物特征称为标识特征。,常用的术语是：,文件,记录,字段,关键字,三种世界使用的术语,数据模型的分层（datamodel）,逻辑数据模型物理数据模型,概念数据模型,面向用户,数据模型,面向机器,概念模型,逻辑模型,将客观对象抽象成为一种不依赖具体计算机系统的信息结构。,将客观对象抽象成为一种计算机认识的数据结构。,概念模型是面向客观世界和用户的模型，与具体的计算机、数据库管理系统无关，它描述了事物的结构和内在联系，主要用于信息世界的建模，概念简单、清晰、用户易理解，是整个数据模型的基础.典型模型实体联系模型（E-R模型）；扩充E-R模型（EER模型）；面向对象模型(OO模型)。,概念模型,逻辑模型是反映数据的逻辑结构，例如：文件、记录和字段等。与DBMS数据库管理系统有关，该模型一方面要面向用户，另一方面面向实现，逻辑模型通常需要严格的形式化定义，以便在计算机上实现。典型模型网状数据模型层次数据模型关系数据模型,逻辑模型,物理模型反映数据的存储结构，例如：存储介质的物理块、指针和索引等。每个逻辑模型在实现时，都有其对应的物理模型，物理模型不但与DBMS有关，而且与具体的计算机硬件及操作系统有关，逻辑模型、物理模型用于DBMS的实现。,物理模型,几种典型数据模型,典型数据模型（一）,E_R模型E-R(entity-relationship),是一种概念化的模型,它将现实世界的要求转化成实体、联系、属性三个基本概念及它们间的二种基本关系，用一种简单的图表示叫E-R图。是PeterPin和ShanChen在1976年提出的,三个基本概念,实体：客观存在并可相互区分的事物。实体型：具有相同属性（共同特征和性）的同类实体用实体名和属性名集合来抽象。实体集：同型实体的集合属性：实体所具有的特性。域：某个属性的取值范围。联系：实体之间及其内部的联系。,典型数据模型（一）,两个实体（集）间的三种联系：,关系转换举例,三类联系之间的关系,E-R图的表示方法,【例1】假设某学院有若干个系，每个系只有一个主任。则主任和系之间是一对一的关系。主任和系的属性分别如下：主任编号，姓名，年龄，学历;系系编号，系名，主任和系之间是一个管理关系,局部E-R图表示法,两个实体集之间的一对一联系的图绘制方法。,描述主任和系之间的E-R图可如下图：,两个实体集之间的一对多的联系的绘制方法。,【例2】假设在某仓库管理系统中，有两个实体集：仓库和商品。仓库用来存放商品，且规定一类商品只能存放在一个仓库中，一个仓库可以存放多件商品。仓库和商品之间是一对多的联系。仓库和商品的属性分别如下：仓库仓库号，地点，面积联单商品商品号，商品名，价格在存放联系中要反映出存放商品的数量。,描述仓库和商品之间的E-R图可如下图所示,两个实体集之间的多对多的联系的绘制方法。,【例3】假设在某教务管理系统中，一个教师可以上多门课，一门课也可以由多个老师去上。教师和课程之间是多对多的联系。教师和课程可用以下属性来描述：教师教师号，教师名，职称课程课程号，课程名，班级在“讲授”联系中应能反映出教师的授课质量。,描述教师和课程之间的E-R图可如下图所示。,ER图的基本设计方法,E-R图设计分二个阶段：（1）针对每一用户画出该用户信息的局部ER图，确定该用户视图的实体、属性和联系。需注意的是：能作为属性的就不要作为实体，这有利于ER图的简化。（2）综合局部ER图，生成总体ER图。在综合过程中，同名实体只能出现一次，还要去掉不必要的联系，以便消除冗余。一般来说，从总体ER图必须能导出原来的所有局部视图，包括实体、属性和联系。,例：建立学生选课系统的概念模型（E_R图）,步骤一：明确系统需描述的主要实体型。并找出相应的主要的属性。主要实体型：学生、课程、班级、教师、参考书主要属性学生：学号，姓名，性别，年龄班级：班级编号，所属院系课程：课程号，课程名，学分教师：职工号，姓名，性别，年龄，职称参考书：书号，书名，摘要，价格,步骤一,步骤一,步骤二：找出实体间的联接。,主要实体间的联系：学生与班级多对一的联系N：1学生与课程多对多的联系N：M学生与教师、参考书的联系取决于选的课程，而参考书不但与选课程有关同时与教课的教师有关。存在课程、教师、参考书多实体间的联系同一个班级的学生之间也可以存在内部的联系,学生与班级,课程与学生,地点成绩人数,注意：联系本身也具有属性,三个实体型间的复杂联系,讲授,教师,课程,参考书,1,m,n,课程、教师、参考书-？,参考,辅导,1,m,n,课程、教师、参考书,学生内部的联系,步骤三：生成总体ER图。并进行优化,概念数据模型中的基本联系？如何理解和转换多对多联系什么是连接陷阱？,概念数据模型的讨论？,1、概念数据模型中的基本联系,实体之间的联系类型并不取决于实体本身，而是取决于现实世界的管理方法，或者说取决于语义，即同样两个实体，如果有不同的语义则可以得到不同的联系类型。,举例：仓库和器件两个实体之间的关联,如果规定一个仓库只能存放一种器件，并且一种器件只能存放在一个仓库，这时仓库和器件之间的联系是一对一的；如果规定一个仓库可以存放多种器件，但是一种器件只能存放在一个仓库，这时仓库和器件之间的联系是一对多的；如果规定一个仓库可以存放多种器件，同时一种器件可以存放在多个仓库，这时仓库和器件之间的联系是多对多的。,讨论实体之间联系的目的？,？,仓库,器件,联系是一对一的：只需设计一个物理文件联系是一对多的：只需设计二个物理文件联系是多对多的：只需设计三个物理文件,同样两个实体，如果赋予不同的语义则有不同的设计结果。也就是说我们在概念模型中讨论实体之间的联系类型直接影响着目标数据库的设计结果和设计质量。,结论,2、理解和转换多对多联系,多对多联系是一类比较复杂的联系，一般数据库管理系统并不直接支持这类联系，或者由于技术上的原因我们也不直接使用这类联系，我们总是把多对多联系转换为一对多联系。,一个多对多的联系实际蕴涵了两个一对多的联系，仓库和器件之间的联系是多对多的，但是它们和库存之间的联系都是一对多的。,多对多联系蕴涵一对多联系,多对多联系转换为一对多联系,3、连接陷阱,所谓连接陷阱就是：，不存在联系的两个实体间，误认为存在着联系。从而通过这种“联系”获取错误的信息。,查询某器件都是有哪些供应商供应的。,器件和供应商之间存在联系吗？,请问：如何理解前面教师与学生的联系？,小结,把现实世界转换成为计算机能够处理的数据世界，需经过两个阶段：第一个阶段需使用概念模型把现实世界抽象成信息世界，第二阶段是使用实施模型把信息世界转换为数据世界。最常用的概念模型为E-R模型，E-R模型的三个基本要素是实体、属性和联系。设计E-R图一般经过两个步骤，第一步是抽象出各部门的局部E-R图，第二步是把局部E-R图组合成全局E-R图。,课堂练习（一）画一个优化的学生选课系统的概念模型（E_R）,ER图的基本设计方法,E-R图