03 第2章 数据模型与概念模型.ppt

1、第2章 数据模型与概念模型, 2.1 信息的三种世界及其描述 2.2 概念模型及其表示 2.2.1 概念模型的基本概念 2.2.2 概念模型的表示方法 2.3 常见的数据模型 2.3.1 数据模型概述 2.3.2 层次模型及特点 2.3.3 网状模型及特点 2.3.4 关系模型概述,第2章 数据模型与概念模型,模型是对现实世界特征的模拟和抽象。 数据模型是一种模型，它是对现实世界数据特征的抽象。 数据库系统的核心和基础是数据模型，现有的数据库系统均是基于某种数据模型的。, 2.1 信息的三种世界及其描述,信息流,信息流, 1. 信息的现实世界,实体(Entity) 现实世界中存在的可以相互区分

2、的事物或概念称为实体。,是指要管理的客观存在的各种事物、事物之间的相互联系及事物的发生、变化过程。,一个学生、一个工人、一台机器.,一门课、一个班级.,事物实体：,概念实体：, 1. 信息的现实世界,2) 实体的特征(Entity Characteristic) 每个实体都有自己的特征，利用实体的特征可以区别不同的实体。,是指要管理的客观存在的各种事物、事物之间的相互联系及事物的发生、变化过程。,姓名、性别、年龄、工资、职务 等,身高、体重、血压等,职工特征：,职工特征：,（人事管理）,（健康情况）, 1. 信息的现实世界,3) 实体集(Entity Set)及实体集间的联系(Relation

3、ship) 具有相同特征或能用同样特征描述的实体的集合称为实体集。,实体集,实体集之间的联系,是指要管理的客观存在的各种事物、事物之间的相互联系及事物的发生、变化过程。,实体的特征在头脑中形成的知识称为属性（attribute）； 实体通过其属性表示称为实例（Instance）； 同类实例的集合称为对象（Object），对象即实体集中的实体用属性表示 得出的信息集合； 实体集之间的联系用对象联系表示。, 2. 信息世界,信息世界通过概念模型（也称信息模型）、过程模型和状态模 型反映现实世界，它要求对现实世界中的事物、事物间的联系 和事物的变化情况准确、如实、全面地表示。,概念模型通过实体-联系

4、模型（Entity-Relationship Model，简 称为E-R模型）中的对象、属性和联系对现实世界的事物及联系 给出静态描述。,数据项(Item)：对象属性的数据表示，有型和值之分。 记录(Record)：实例的数据表示，有型和值之分。 文件(File)：对象的数据表示，是同类记录的集合。 数据模型（Data Model）：现实世界中的事物和相互联系数据化的结果就是数据模型。, 3. 信息的计算机世界（或数据世界）,信息世界中的信息，经过数字化处理形成计算机能够处理的数据。 转换过程受计算机硬件和软件限制，数据模型应符合具体的计算 机系统和DBMS的要求。, 4. 现实世界、信息世界

5、和计算机世界的关系,信息的三种世界术语的对应关系表, 4. 现实世界、信息世界和计算机世界的关系,信息的三个世界的联系和转换过程,现实世界 系统分析 信息世界 数据库设计 计算机世界 事物及联系 信息化 信息模型 数据化 数据模型, 4. 现实世界、信息世界和计算机世界的关系, 2.2 概念模型及表示, 2.2.1 概念模型的基本概念,概念模型的作用 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。 是数据库设计的有力工具。 数据库设计人员和用户之间进行交流的语言。, 2.2 概念模型及其表示, 2.2.1 概念模型的基本概念,2. 对概念模型的基本要求 较强的语义表达能力，

6、能够方便、直接地表达应用中的各种语义知识； 简单、清晰、易于用户理解。,(1) 对象（Object）和实例（Instance） (2) 属性（Attribute）：实体的某一方面特征的抽象表示。 (3) 码、主码（Primary Key）和次码(Secondary Key) 码也称关键字，它能够惟一标识一个实体；码可以是属性或属性组。当一个实体集中包括有多个码时，通常选定一个码为主码。 实体集中不能惟一标识实体属性的叫次码。 (4) 域（Domain）：属性的取值范围。, 2.2 概念模型及其表示, 2.2.1 概念模型的基本概念,2. 实体联系的类型,(1) 两个实体集之间的联系 1) 一对

7、一联系（1:1） 2) 一对多联系（1:n） 3) 多对多联系（m:n）, 2.2.1 概念模型的基本概念, 2.2 概念模型及其表示,（1）一对一联系（1 : 1）,设A，B为两个实体集。若A中的每个实体至多和B中的一个实体有联系，反过来，B中的每实体至多和A中的一个实体有联系，称A对B或B对A是1:1联系。例如，一个公司只有一个总经理，同时一个总经理不能在其他公司兼职。, 2.2.1 概念模型的基本概念, 2.2 概念模型及其表示,如果A中的每个实体可以和B中的几个实体有联系,而B中的每个实体至多和A中的一个实体有联系,那么A对B属于1:n联系。 例如，部门与职工只在一个部门就职（只占一个

8、部门的编制）。又如，一个学生只能在一个系注册，而一个系有很多个学生。 一对一的联系可以看作一对多联系的一个特殊情况，即n=1时的特例。,（2）一对多联系（1 : n ）, 2.2.1 概念模型的基本概念, 2.2 概念模型及其表示,若A中的每个实体可与和B中的多个实体有联系，反过来，B中的每个实体也可以与A中的多个实体有联系，称A对B或B对A是m:n联系. 例如，一个学生可以选修多门课程，一门课程由多名学生选修。学生和课程间存在多对多联系。 图书与读者之间是m:n联系：一位读者可以借阅若干本图书；同一本书可以相继被几个读者借阅。研究人员和科研之间是m:n联系：一个人可以参加多个课题；一个课题由

9、多个人参加。,（3）多对多联系（m : n）, 2.2.1 概念模型的基本概念, 2.2 概念模型及其表示,两个实体集联系的例子, 2.2.1 概念模型的基本概念, 2.2 概念模型及其表示,2. 实体联系的类型,(2)多实体集之间的联系 1) 多实体集之间的一对多联系 2) 多实体集之间的多对多联系, 2.2.1 概念模型的基本概念, 2.2 概念模型及其表示,多实体集之间的联系例子, 2.2.1 概念模型的基本概念, 2.2 概念模型及其表示,2. 实体联系的类型,(3)实体集内部的联系, 2.2.1 概念模型的基本概念, 2.2 概念模型及其表示,概念模型的表示方法很多 实体联系方法(简

10、称E-R图法) 用E-R图来描述现实世界的概念模型，提供了表示实体集、属性和联系的方法。 E-R方法也称为E-R模型。, 2.2.2 概念模型的表示方法,P.P.S.Chen于1976年提出, 2.2 概念模型及其表示, 2.2.2 概念模型的表示方法,实体集 用长方形表示，长方形框内写明实体集名。,E-R图,学生,教师, 2.2 概念模型及其表示, 2.2.2 概念模型的表示方法,属性 用椭圆形表示，并用无向边将其与相应的实体连接起来。,E-R图, 2.2 概念模型及其表示, 2.2.2 概念模型的表示方法,联系 联系本身：用菱形表示，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

11、时在无向边旁标上联系的类型（1:1、1:n或m:n） 联系的属性：联系本身也是一种实体型，也可以有属性。如果一个联系具有属性，则这些属性也要用无向边与该联系连接起来 。,E-R图, 2.2 概念模型及其表示, 2.2.2 概念模型的表示方法, 2.2 概念模型及其表示,举例说明用E-R图来表示某个工厂的物资管理的概念模型,物资管理涉及的实体 A、仓库。属性有仓库号，仓库面积，电话号码。 B、零件。属性有零件号，名称，规格，单价，描述。 C、供应商。属性有供应商号，姓名，地址，电话号 码，帐号。 D、项目。属性有项目号，预算，开工日期。 E、职工。属性有职工号，姓名，年龄，职称。,举例说明用E-

12、R图来表示某个工厂的物资管理的概念模型,(2) 这些实体之间的联系 A、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。因此,仓库和零件具有多对多的 联系。 B、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。 因此,仓库和职工之间是 一对多的联系。 C、职工之间具有领导和被领导关系。因此,职工实 体中具有一对多的联系。 D、供应商、项目和零件三者之间具有多对多的联 系。,（a） 实体及其属性图,（3）该工厂的物资管理E-R图,供应商,项目,零件,供应量,仓库,库存量,职工,m,p,n,m,1,n,n,1,n,（b） 某工厂物资管理E-R图,供应,仓库,工作,领导,（a

13、） 实体及其属性图,课堂作业,1. 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，其中有的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。,课堂作业,2.某工厂生产若干产品，每种产品由不同的零件组成，有的零件可用在不同的产品上。这些零件由不同的原材料制成，不同零件所用的材料可以相同。这些零件按所属的不同产品分别放在仓库中，原材料按照类别放在若干仓库中，请用E-R图画出此工厂产品，零件，材料，仓库的概念模型。,在数据库中用数据模型这个工具来抽象、表示和处理现实世界中的数据和信息。通俗地讲数据模型就

14、是现实世界的模拟。 数据模型应满足三方面要求 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, 2.3 常用的三种数据模型, 2.3.1 数据模型概述,数据模型分成两个不同的层次 (1) 概念模型 也称信息模型，它是按用户的观点来对数据和信息建模。 (2) 数据模型 主要包括网状模型、层次模型、关系模型等，它是按计算机系统的观点对数据建模。, 2.3 常用的三种数据模型, 2.3.1 数据模型概述,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； 把概念模型转换为某一DBMS支持的数据模型（逻辑模型）。 概念模型是现实世界到机器世界的一个中间层次。, 2.3 常

15、用的三种数据模型, 2.3.1 数据模型概述,数据模型的三要素 1) 数据结构：所研究的对象类型的集合。包括与数据类型、 内容、性质有关的对象；与数据之间联系有关的对象。 2) 数据操作：对数据库中各种数据对象允许执行的操作集 合。包括操作对象和有关的操作规则两部分。 3) 数据约束条件：一组数据完整性规则的集合。, 2.3 常用的三种数据模型, 2.3.1 数据模型概述,2. 常见的数据模型 层次模型 (Hierachical Model) 网状模型 (Network Model) 关系模型 (Relational Model) 面向对象模型 (Object Orientet Model)

16、对象关系数据模型（Object Relational Model） XML模型（XML Model）, 2.3.1 数据模型概述,在数据库市场占主导地位的是关系模型。 层次模型和网状模型统称为非关系模型。面向对象模型和对象关系模型 称为对象模型，XML模型是将数据表示成XML的形式。, 2.3.4 关系模型概述,1. 关系模型的数据结构,1) 关系（Relation）。一个关系对应通常所说的一张二维表。 2) 元组（Tuple）。表中的一行称为一个元组。 3) 属性（Attribute）。表中的一列称为一个属性。 4) 主码（Primary Key）。表中的某个属性或属性组，它们的值可以唯一 地确定一个元组，且属性组中不含多余的属性，这样的属性或属性组 称为关系的码。 5) 域（Domain）。属性的取值范围称为域。 6) 分量（element）。元组中的一个属性值称为分量。 7) 关系模式（Relation mode）：即关系的是对关系的描述。 关系模式一般的表示是：关系名(属性1，属性2， 属性n).,例如，关系模型中，学生、课程、学生与课程之间的联系表示为： 学生(学号，姓名，性别，年龄，所在系)； 课程(课程号，课程名，先行课)； 选修(学号，课程号，成绩)., 2.3.4 关系模型概述,关系模型中的数据全部用关系表示,1. 关系模