数据库数据模型和数据概念

1、.第第1 1章章 重点内容重点内容数据、数据库、数据库管理系统、数据库系数据、数据库、数据库管理系统、数据库系统统数据库管理系统的功能数据库管理系统的功能数据库系统的特点数据库系统的特点数据库系统的三级模式结构和二级映像数据库系统的三级模式结构和二级映像. 2.1 信息的三种世界及描述信息的三种世界及描述客观对象的抽象过程两步抽象客观对象的抽象过程两步抽象 现实世界中的客观对象抽象为概念模型；现实世界中的客观对象抽象为概念模型； 把概念模型转换为某一把概念模型转换为某一DBMS支持的数据支持的数据模型。模型。 第第2 2章章 数据模型与概念模型数据模型与概念模型.第第2 2章章 数据模型与概念

2、模型数据模型与概念模型DBMS支持的数据模型支持的数据模型概念模型概念模型认识认识抽象抽象信息世界信息世界机器世界机器世界现实世界中客观对象的抽象过程现实世界中客观对象的抽象过程现实世界现实世界 概念模型概念模型数据库设计人员完成数据库设计人员完成逻辑模型逻辑模型 物理模型物理模型由由DBMS完成完成概念模型概念模型 逻辑模型逻辑模型数据库设计人员完成数据库设计人员完成.2.2 概念模型及表示概念模型及表示概念模型的用途概念模型的用途 概念模型用于信息世界的建模概念模型用于信息世界的建模 是现实世界到机器世界的一个中间层次是现实世界到机器世界的一个中间层次 是数据库设计的有力工具是数据库设计的

3、有力工具 数据库设计人员和用户之间进行交流的语数据库设计人员和用户之间进行交流的语言言第第2 2章章 数据模型与概念模型数据模型与概念模型.第第2 2章章 数据模型与概念模型数据模型与概念模型对概念模型的基本要求对概念模型的基本要求 较强的语义表达能力较强的语义表达能力 能够方便、直接地表达应用中的各种语义能够方便、直接地表达应用中的各种语义知识知识 简单、清晰、易于用户理解简单、清晰、易于用户理解.第第2 2章章 数据模型与概念模型数据模型与概念模型2.2.1 2.2.1 概念模型的基本概念概念模型的基本概念(1) 实体（实体（Entity） 客观存在并可相互区别的事物称为实体。客观存在并可

4、相互区别的事物称为实体。可以是具体的人、事、物或抽象的概念。可以是具体的人、事、物或抽象的概念。例如：一个学生、一个部门、一门课、学生的一次例如：一个学生、一个部门、一门课、学生的一次选课、老师与院系的工作关系等都是实体。选课、老师与院系的工作关系等都是实体。.第第2 2章章 数据模型与概念模型数据模型与概念模型(2) 属性（属性（Attribute） 实体所具有的某一特性称为属性。实体所具有的某一特性称为属性。一个实体可以由若干个属性来刻画。一个实体可以由若干个属性来刻画。例如：学生实体可以由例如：学生实体可以由学号学号、姓名、性别、姓名、性别、出生年月、籍贯、所在院系、入学时间等出生年月、

5、籍贯、所在院系、入学时间等属性组成。属性组成。 （0001 ，李明，男，李明，男，199005，江苏南京市，信息学院，江苏南京市，信息学院，2008）.第第2 2章章 数据模型与概念模型数据模型与概念模型(3) 码（码（Key） 唯一标识实体的属性集称为码。唯一标识实体的属性集称为码。例如：学号是学生实体的码。例如：学号是学生实体的码。(4) 域（域（Domain） 属性的取值范围称为该属性的域。属性的取值范围称为该属性的域。 例如：姓名的域例如：姓名的域为字符串集合，性别域为（男，女）。为字符串集合，性别域为（男，女）。.第第2 2章章 数据模型与概念模型数据模型与概念模型(5) 实体型（实

6、体型（Entity Type） 用实体名及其属性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。名集合来抽象和刻画同类实体称为实体型。例如：学生（学号、姓名、性别、出生年月、例如：学生（学号、姓名、性别、出生年月、籍贯、所在院系、入学时间）籍贯、所在院系、入学时间）(6) 实体集（实体集（Entity Set） 同一类型实体的集合同一类型实体的集合称为实体集。例如：全体学生就是一个实体称为实体集。例如：全体学生就是一个实体集。集。.第第2 2章章 数据模型与概念模型数据模型与概念模型(7) 联系（联系（Relationship） 现实世界中现实世界中事物内部事物内部以及以及事物之间事物之

7、间的联系在信息的联系在信息世界中反映为世界中反映为实体内部的联系和实体之间实体内部的联系和实体之间的联系。的联系。 实体内部的联系通常是指组成实体的各属性之间实体内部的联系通常是指组成实体的各属性之间的联系。的联系。 实体之间的联系通常是指不同实体集之间的联系。实体之间的联系通常是指不同实体集之间的联系。.第第2 2章章 数据模型与概念模型数据模型与概念模型用图形来表示两个实体型之间的这三类联系用图形来表示两个实体型之间的这三类联系实体型实体型A联系名联系名实体型实体型B111:1联系联系实体型实体型A联系名联系名1n1:n联系联系实体型实体型A实体型实体型B联系名联系名mnm:n联系联系实体

8、型实体型B.第第2 2章章 数据模型与概念模型数据模型与概念模型一对一联系（一对一联系（1:1） 实例：实例：一个班级只有一个正班长。一个班级只有一个正班长。一个班长只在一个班中任职。一个班长只在一个班中任职。 定义：定义： 如果对于实体集如果对于实体集A中的每一个实中的每一个实体，实体集体，实体集B中至多有一个实体中至多有一个实体与之联系，反之亦然，则称实与之联系，反之亦然，则称实体集体集A与实体集与实体集B具有一对一联具有一对一联系，记为系，记为1:1 。班级班级班级班级-班长班长班长班长111:1联系联系.第第2 2章章 数据模型与概念模型数据模型与概念模型一对多联系（一对多联系（1：n

9、）实例实例一个班级中有若干名学生，每个学生只在一个班级中有若干名学生，每个学生只在一个班级中学习。一个班级中学习。定义：定义：如果对于实体集如果对于实体集A中的每一个实体，实体集中的每一个实体，实体集B中有中有n个实体与之联系，反之，对于实体个实体与之联系，反之，对于实体集集B中的每一个实体，实体集中的每一个实体，实体集A中至多只有中至多只有一个实体与之联系，则称实体集一个实体与之联系，则称实体集A与实体集与实体集B有一对多联系，记为有一对多联系，记为1:n。班级班级组成组成学生学生1n1:n联系联系.第第2 2章章 数据模型与概念模型数据模型与概念模型多对多联系（多对多联系（m:n） 实例实

10、例课程与学生之间的联系：课程与学生之间的联系：一门课程同时有若干个学生选修，一个学一门课程同时有若干个学生选修，一个学生可以同时选修多门课程。生可以同时选修多门课程。 定义：定义：如果对于实体集如果对于实体集A中的每一个实体，实体集中的每一个实体，实体集B中中有有n个实体与之联系，反之，对于实体集个实体与之联系，反之，对于实体集B中的中的每一个实体，实体集每一个实体，实体集A中也有中也有m个实体与之联个实体与之联系，则称实体集系，则称实体集A与实体与实体B具有多对多联系，记具有多对多联系，记为为m:n。课程课程选修选修学生学生mnm:n联系联系.第第2 2章章 数据模型与概念模型数据模型与概念

11、模型两个以上两个以上实体型之间一对多联系实体型之间一对多联系 若实体集若实体集E1，E2，.，En存在联系，对于存在联系，对于实体集实体集Ej（j=1，2，.，i-1，i+1，.，n）中的给定实体，最多只和中的给定实体，最多只和Ei中的一个实体中的一个实体相联系，则我们说相联系，则我们说Ei与与E1，E2，.，Ei-1，Ei+1，.，En之间的联系是一对多的。之间的联系是一对多的。.第第2 2章章 数据模型与概念模型数据模型与概念模型实例实例 课程、教师与参考书三个实体型课程、教师与参考书三个实体型一门课程可以有若干个教师讲一门课程可以有若干个教师讲授，使用若干本参考书，每一授，使用若干本参考

12、书，每一个教师只讲授一门课程，每一个教师只讲授一门课程，每一本参考书只供一门课程使用。本参考书只供一门课程使用。课程课程讲授讲授教师教师1m两个以上实体型间两个以上实体型间1:n联系联系参考书参考书n.第第1 1章章 数据库基础知识数据库基础知识多个实体型间的一对一联系多个实体型间的一对一联系两个以上实体型间的多对多联系两个以上实体型间的多对多联系 实例实例 供应商、项目、零件三个实体型供应商、项目、零件三个实体型一个供应商可以供给多个项目多种一个供应商可以供给多个项目多种零件，每个项目可以使用多个供应零件，每个项目可以使用多个供应商供应的零件，每种零件可由不同商供应的零件，每种零件可由不同供

13、应商供给。供应商供给。供应商供应商供应供应项目项目mp两个以上实体型间两个以上实体型间m:n联系联系零件零件n.第第2 2章章 数据模型与概念模型数据模型与概念模型单个实体型内的联系单个实体型内的联系一对多联系一对多联系 实例实例 职工实体型内部具有领导与职工实体型内部具有领导与被领导的联系。被领导的联系。某一职工（干部）某一职工（干部）“领导领导”若干名若干名职职工，一个职工仅被另外一个职工直工，一个职工仅被另外一个职工直接领导，这是一对多的联系。接领导，这是一对多的联系。一对一联系一对一联系 职工职工领导领导1n单个实体型内部单个实体型内部1:n联系联系.第第2 2章章 数据模型与概念模型

14、数据模型与概念模型2.2.2 2.2.2 概念模型的表示方法概念模型的表示方法P.P.Chen 1976P.P.Chen 1976年提出的年提出的实体联系方法实体联系方法(E-R方法，方法，Entity-Relationship Approach) 用用E-R图来描述现实世界的概念模型图来描述现实世界的概念模型 E-R方法也称为方法也称为E-R模型模型.第第2 2章章 数据模型与概念模型数据模型与概念模型实体型实体型用用矩形矩形表示，矩形框内写明实体名。表示，矩形框内写明实体名。学生学生教师教师.第第2 2章章 数据模型与概念模型数据模型与概念模型属性属性用用椭圆椭圆形表示，并用形表示，并用无

15、向边无向边将其与相应的实将其与相应的实体连接起来。体连接起来。学生学生学号学号年龄年龄性别性别姓名姓名.第第2 2章章 数据模型与概念模型数据模型与概念模型联系联系 联系本身：联系本身： 用用菱形菱形表示，菱形框内写明联系名，并用表示，菱形框内写明联系名，并用无向边分别与有关实体连接起来，同时在无向边分别与有关实体连接起来，同时在无向边旁标上联系的类型（无向边旁标上联系的类型（1:1、1:n或或m:n）。.第第2 2章章 数据模型与概念模型数据模型与概念模型实体型实体型A联系名联系名实体型实体型B111:1联系联系实体型实体型A联系名联系名1n1:n联系联系实体型实体型A实体型实体型B联系名联

16、系名mnm:n联系联系实体型实体型B.第第2 2章章 数据模型与概念模型数据模型与概念模型班级班级班级班级-班长班长班长班长111:1联系联系课程课程选修选修学生学生mnm:n联系联系班级班级组成组成学生学生1n1:n联系联系.第第2 2章章 数据模型与概念模型数据模型与概念模型 联系的属性：联系的属性：联系本身也是一种实体型，联系本身也是一种实体型，也也 可以有属性。如果一个可以有属性。如果一个联系具有属性，则这些属性联系具有属性，则这些属性也要用无向边与该联系连接也要用无向边与该联系连接起来起来 。课程课程选修选修学生学生mn成绩成绩.第第2 2章章 数据模型与概念模型数据模型与概念模型举

17、例：用举例：用E-R图表示某个工厂物资管理的概念模型图表示某个工厂物资管理的概念模型实体实体 仓库：仓库： 仓库号、面积、电话号码仓库号、面积、电话号码 零件零件 ：零件号、名称、规格、单价、描述：零件号、名称、规格、单价、描述 供应商：供应商号、姓名、地址、电话号码、帐供应商：供应商号、姓名、地址、电话号码、帐号号 项目：项目号、预算、开工日期项目：项目号、预算、开工日期 职工：职工号、姓名、年龄、职称职工：职工号、姓名、年龄、职称 .第第2 2章章 数据模型与概念模型数据模型与概念模型实体之间的联系如下：实体之间的联系如下： (1)一个仓库可以存放多种零件，一种零件可以存放在多个仓库中。一

18、个仓库可以存放多种零件，一种零件可以存放在多个仓库中。仓库和零件具有多对多的联系。用库存量来表示某种零件在仓库和零件具有多对多的联系。用库存量来表示某种零件在某个仓库中的数量。某个仓库中的数量。(2)一个仓库有多个职工当仓库保管员，一个职工只能在一个仓库一个仓库有多个职工当仓库保管员，一个职工只能在一个仓库工作，仓库和职工之间是一对多的联系。职工实体型中具有工作，仓库和职工之间是一对多的联系。职工实体型中具有一对多的联系。一对多的联系。(3)职工之间具有领导职工之间具有领导-被领导关系。即仓库主任领导若干保管员。被领导关系。即仓库主任领导若干保管员。(4)供应商、项目和零件三者之间具有多对多的

19、联系。供应商、项目和零件三者之间具有多对多的联系。.第第2 2章章 数据模型与概念模型数据模型与概念模型.第第2 2章章 数据模型与概念模型数据模型与概念模型2.3 2.3 常见的数据模型常见的数据模型2.3.12.3.1数据模型概述数据模型概述一、数据模型三要素一、数据模型三要素数据结构数据结构数据操作数据操作数据约束条件数据约束条件.第第2 2章章 数据模型与概念模型数据模型与概念模型1.1.数据结构数据结构什么是数据结构什么是数据结构描述数据库的组成对象，以及对象之间描述数据库的组成对象，以及对象之间 的联系。的联系。描述的内容描述的内容与数据类型、内容、性质有关的对象。与数据类型、内容

20、、性质有关的对象。与数据之间联系有关的对象。与数据之间联系有关的对象。数据结构是对系统数据结构是对系统静态特性静态特性的描述。的描述。.第第2 2章章 数据模型与概念模型数据模型与概念模型2.数据操作数据操作数据操作数据操作 对数据库中各种对象对数据库中各种对象(型型)的实例的实例(值值)允许执行的允许执行的 操作及有关的操作规则。操作及有关的操作规则。数据操作的类型数据操作的类型 查询查询 更新更新(包括插入、删除、修改包括插入、删除、修改).第第2 2章章 数据模型与概念模型数据模型与概念模型数据模型对操作的定义数据模型对操作的定义 操作的确切含义操作的确切含义 操作符号操作符号 操作规则

21、（如优先级）操作规则（如优先级） 实现操作的语言实现操作的语言数据操作是对系统动态特性的描述。数据操作是对系统动态特性的描述。.第第2 2章章 数据模型与概念模型数据模型与概念模型3.3.数据约束条件数据约束条件 一组一组完整性规则完整性规则的集合。的集合。 完整性规则：给定的数据模型中数据及其联系所完整性规则：给定的数据模型中数据及其联系所具有的制约和储存规则。具有的制约和储存规则。 用以限定符合数据模型的数据库状态以及状态的用以限定符合数据模型的数据库状态以及状态的变化，以保证数据的变化，以保证数据的正确、有效、相容正确、有效、相容。.第第2 2章章 数据模型与概念模型数据模型与概念模型数

22、据模型对完整性约束条件的定义数据模型对完整性约束条件的定义 反映和规定本数据模型必须遵守的基本的通用的反映和规定本数据模型必须遵守的基本的通用的完整性约束条件。例如在关系模型中，任何关系完整性约束条件。例如在关系模型中，任何关系必须满足必须满足实体完整性实体完整性和和参照完整性参照完整性两个条件。两个条件。 提供定义完整性约束条件的机制，以反映具体应提供定义完整性约束条件的机制，以反映具体应用所涉及的数据必须遵守的特定的语义约束条件用所涉及的数据必须遵守的特定的语义约束条件。.第第2 2章章 数据模型与概念模型数据模型与概念模型二、常见的数据模型二、常见的数据模型非关系模型非关系模型 层次模型

23、层次模型(Hierarchical Model) 网状模型网状模型(Network Model)关系模型关系模型(Relational Model) 面向对象模型面向对象模型(Object Oriented Model）对象关系模型对象关系模型(Object Relational Model).第第2 2章章 数据模型与概念模型数据模型与概念模型2.3.4 关系数据模型关系数据模型关系数据库系统采用关系模型作为数据的组织方式关系数据库系统采用关系模型作为数据的组织方式 1970年美国年美国IBM公司公司San Jose研究室的研究员研究室的研究员E.F.Codd首次提出了数据库系统的关系模型首

24、次提出了数据库系统的关系模型 计算机厂商新推出的数据库管理系统几乎都支持关计算机厂商新推出的数据库管理系统几乎都支持关系模型系模型.第第2 2章章 数据模型与概念模型数据模型与概念模型一、关系模型的数据结构一、关系模型的数据结构在用户观点下，关系模型中数据的逻辑结构是一张在用户观点下，关系模型中数据的逻辑结构是一张二维表二维表，它由，它由行和列组成。行和列组成。学学 号号姓姓 名名年年 龄龄性性 别别系系 名名年年 级级王小明王小明1919女女社会学社会学20052005黄大鹏黄大鹏2020男男商品学商品学20052005张文斌张文斌1818女女法律法律20052005.第第2 2章章 数据模

25、型与概念模型数据模型与概念模型 关系（关系（Relation）一个关系对应通常说的一张表。一个关系对应通常说的一张表。 元组（元组（Tuple）表中的一行即为一个元组。表中的一行即为一个元组。 属性（属性（Attribute） 表中的一列即为一个属性，给每一个属性起一表中的一列即为一个属性，给每一个属性起一 个名称即属性名。个名称即属性名。.第第2 2章章 数据模型与概念模型数据模型与概念模型 主码（主码（Key）表中的某个属性组，它可以表中的某个属性组，它可以唯一唯一确定一个元组。确定一个元组。 域（域（Domain）属性的取值范围。属性的取值范围。 分量分量元组中的一个属性值。元组中的一个

26、属性值。 关系模式关系模式对关系的描述对关系的描述关系名（属性关系名（属性1，属性，属性2，属性，属性n）学生（学号，姓名，年龄，性别，系，年级）学生（学号，姓名，年龄，性别，系，年级）.第第2 2章章 数据模型与概念模型数据模型与概念模型例例1学生、系、系与学生之间的一对多联系：学生、系、系与学生之间的一对多联系：学生（学生（学号学号，姓名，年龄，性别，姓名，年龄，性别，系号系号，年级），年级）系系 （系号系号，系名，办公地点），系名，办公地点）.第第2 2章章 数据模型与概念模型数据模型与概念模型例例2系、系主任、系与系主任间的一对一联系：系、系主任、系与系主任间的一对一联系：系（系（系号

27、系号，系名，办公地点，电话，系主任），系名，办公地点，电话，系主任）系主任（系主任（工号工号，姓名，性别，职称），姓名，性别，职称）.第第2 2章章 数据模型与概念模型数据模型与概念模型例例3学生、课程、学生与课程之间的多对多联系：学生、课程、学生与课程之间的多对多联系： 学生（学生（学号学号，姓名，年龄，性别，系号，年级），姓名，年龄，性别，系号，年级）课程（课程（课程号课程号，课程名，学分），课程名，学分）选修（选修（学号，课程号学号，课程号，成绩），成绩）.第第2 2章章 数据模型与概念模型数据模型与概念模型关系必须是关系必须是规范化规范化的，满足一定的规范条件。的，满足一定的规范条件。

28、最基本的规范条件：关系的每一个分量必须是一个不可分的数最基本的规范条件：关系的每一个分量必须是一个不可分的数据项，不允许表中还有表据项，不允许表中还有表 。 图图1.27中工资和扣除是可分的数据项，不符合关系模型要求中工资和扣除是可分的数据项，不符合关系模型要求。职工号职工号姓名姓名职职 称称工工 资资扣扣 除除实实 发发基基 本本津津 贴贴职务职务房房 租租水水 电电86051陈陈 平平讲讲 师师13051200501601122283.第第2 2章章 数据模型与概念模型数据模型与概念模型关系术语关系术语一般表格的术语一般表格的术语关系名关系名表名表名关系模式关系模式表头（表格的描述）表头（表格的描述）关系关系（一张）二维表（一张）二维表元组元组记录或行记录或行属性属性列列属性名属性名列名列名属性值属性值列值列值分量分量一条记录中的一个列值一条记录中的一个列值非规范关系非规范关系表中有表（大表中嵌有小表）表中有表（大表中嵌有小表）.第第2 2章章 数据模型与概念模型数据模型与概念模型二、关系操作和关系的完整性约束条件二、关系操作和关系的完整性约束条件数据操作是集合操作，操作对象和操作结果都