数据库-database2.3世界与概念模型

第2数据模型的基本概概念世界与概念模信息世界与逻辑模计算机世界与物理 2.1 2.1数据模型的基本概什么是数据模型 数据模型应满 面要求

数据模特征抽能比 模拟现实世易于人理

符号便于在计算机上实 现实世 2.1数据操数据模型的组据数据结 据数据操 束数据约 2.1数据模型–数据结这也是不同类型数据模 2.1数据模型–数据操在相应数据结构上可以数据模型–数据约主要描述数据结构内数–数据间的语法/语义联–数据间的制约与依–数据（间）的动态变其目的是确保数据的正 2.1概念数据模(conceptualdata逻辑数据模(logicdata又简称为‘数据模型物理数据模(physicaldata又简称为‘物理模型 应用要应用要

三种数据模型之间模模模应用要应用要应用要应用要

转 映系统和

2.1概念数据模(conceptualdata主要的几种概念模E-R模型，EE-R面向对象模谓词模 2.1概念数据模型概念数据模型主要描述数据特相互关【例】学生，教师 2.1这些客观对象的数据特 员 ，， 2.1概念数据模型相互关系的描述（示意图 教-学

体育教

教练员-练 学生运动

运动员 2.1逻辑数据模(logicaldata 逻辑数据模型层次模型、网状模关系模型、面向对象模型、谓词对象关系模 逻辑数据模型 例如

客观事物的实现结关系数据库属性的名称、数据类型、取表级的取值约面向对象数据库：类及其属性、方法的定相互关系的实现结构关系数据库面向对象数据库 物理数据模(physicaldata 物理数据模型结构和存取方法有(cluster)的定 区域的选 客n观客n观世用户（用户（概念模型逻辑模型数据结构物理模型数据结构三种‘数据模型’与‘三级模外模式外模式外模式概念模式概念模式内模式内模式 第2数据模型的基本概数据模型的四个世概念世界与概念模计算机世界与物理 现实世概念世信息世计算机世 现实世用户需求包数据需处理要

概念世

概念世界中的基本【例】E-R模型：实体，属性，联【例】OO模型：对象，类，方法，继承概念世界与具体的DBMS 信息世该模型的定义与具体的DBMS 计算机世侧重于数据库物 结构的描结构的设存取路径的设文件结构的选择：堆/直接/索引索引/空间的分是DB的最终实现结 2.2图2-1：四个世界的转化示 四个世界之间的转换抽抽实现世转转概念世界&概念模DBMSDBMS信息世界&逻辑模磁磁盘文计算机世界&物理第2 常用的几种概念模实体-联系（E-R）扩充的实体-联系（EE-R）模面向对象模谓词模

模 实体-实体-联系模Entity-Relationshipmodel，简称E-RR图(EntitRelationship)E-R模型的历1976年，P.P.S.Chen提出E-R模型，用ER 2.3.1实体-实体- 的三个概其实体EntityType，实Entity属性的关键字/码/键联系的元/度Degree，函数对应实体与联系之间的‘参与’ 2.3.1实体-实体客观存在且又能相互区实体由具有共性的实体所构 2.3.1实体-属性属性可以有域( 由所有属性的属性名构成这个实体的(Entity（’） 2.3.1实体-联系联系的种类（与联系相关的实体集的个数两个实体集间的联系(二元联系多个实体集间的联系(多元联系单个实体集内部的 联系的例

实体-两个实体集之间的员员’中的实学习关系（学生，课程借阅关系（学生 多个实体集之间的供应关系（工厂，产品，用户围棋比赛（黑方(选手甲)，白方(选手乙 2.3.1实体-相同实体集之间的多种在同一组实体集之间可例如职工之管理关系（上下级关系同事关教师 之教学关指导关 2.3.1实体-联系的函数对应关系（图2-一一对应（oneto一多对应（onetomany）一对（manyto多多对应（manyto 2.3.1实体-联系的函数对应关一一对应（1实体集 实体集‘居民’与 2.3.1实体-联系的函数对应关一多对应（1实体集 实体集–例如：‘学生宿舍 2.3.1实体-联系的函数对应关多多对应（m–例如：‘学生课程

实体集 2.3.1实体-函数对应

函数对应

函数对应 三类联系之间的相互m:n1:n1:12.3.1实体-联系所具有的特例如学习关系（学生，课程，成绩借阅关系（学生 ，借阅日期，归还如期比赛（甲方，乙方，比赛结果 2.3.1实体-基本概念之间的连接实体集（联系）实体集与联系间的连接 2.3.1实体-实体（集）、属性的描述：属性实体的描述实体–实体型：实体名+一组属性实体在关系模型中，‘实体值’又被称为 2.3.1实体-实体（集）、属性及其连接关系的描述实体集的实体集的描述属性集+关键字 2.3.1实体-学生教师 号员 ， ，2.3.1实体-联系及其与实体集之间的连接关系的描联系名属性函数对应例如选课联系（学生，课程，成绩）+“多对多 2.3.1实体-例如–职工的上下级联系（上级职工，下级职工 –围棋比赛联系（黑方，白方

请注意方2.3.1实体-E-R模型的图示法：E-R使用一些简单的图形符基本概念的实体属 实体 2.3.1实体-号选 参 2.3.1实体-连接关系的表示三种连接关系‘实体集’与‘属性’间的连接‘联系’与‘属性’间的连接关‘实体集’与‘联系’间的连接 2.3.1实体-实体集与属性间的连接实体集属性：S#(学号Sn(学 Sa(学 E-R图表 2.3.1实体-联系与属性的连接联系属性：G(学生的课程成绩 E-R图表示 2.3.1实体-）学生与教师个 ’属性╳

√2.3.1实体-实体集与联系间的连接关系E-R实体集student与联系实体集course与联系 2.3.1实体-例如（省略了实体集及联系上的属性教课学 教课学 工工用职 供用职产 应产n 例

实体-

CS CSG图2- E-R图的一个实 实体-联系供应供应m m供 工 供应

库库存图2-13某工厂的物资管理E-R图（省略了属性 完整的物资管理E-R 实体-E-R模型的设E-R图表E-R模型的设计选实？实？二元联三（多）元联系联系的函数对应关系属性的依附对象or 实体-实体or实体：属性：单一的描述值（非结构化的单值信息or实体： 实体-二元联系or（多）顾工 顾工商买商用户只需要使用它们之不会出现二义性（歧义性 例1：三元联系到二元联系的mm购买np顾商工例1-(a)顾客-商品-工厂之间的三元联p n p买例1-(b)顾客-商品-工厂之间的两个二元联例2：学生-课程-教师之间的选课联 选p p否例2-(a)学生-课程-教师之间的三元联 换√

×例2-(b)学生-课程-教师之间的二 换 换实体-如何确定联系的函数对应关基于系统的语义约束来定义 实体-属性的依附对象：实体or实体(集)中的联系上的 模型设计篮球联赛系统：Case练习 管练习2：邮件管 第2据数据模型的基本概数据模型的四个世E-REE-R面向对象模谓词模信息世界与逻辑模计算机世界与物理 扩充E-R模型EE-R IS-A

2.3.2扩充E-R集A的属性，则我们称在实体集A与实体集B之子实体集子集B可以通过IS-A联系继承超集A中的所有属 扩充E-R【例2.3和例2.4】‘学生’与 Student(学号 Sn,系别 G_student(S#,Sn,Sd,Sa,导 EE-R

扩充E-R 扩充E-RIS-A联系的表示方【例2.4】图 graduategraduate 扩充E-RIS-A联系的表示方【例】多个子实体集的例

扩充E-R职家学家 扩充E-R弱实体的表从弱实体到联系的有向R R1 弱实体的例

订单、订单项与所订购的商品之间的EE-R 线框来表示的弱

第2据数据模型的基本概数据模型的四个世E-REE-R面向对象模谓词模信息世界与逻辑模计算机世界与物理 面向对象模型是将面向对象技术引入到数据 面向对象模型（简称OO模型）的基本内对象标识符，对象的组成，对象的类IS-A，IS-PART- 对象客观世界中能够相互区别开来 ‘对象’与‘实体’的区别组成成分区分方法 2.3.3对象标识符（ObjectIdentifier，简称每个对象均具有的一个能相互区别的名可以施加在该对象上的方法方法又称为‘操作 2.3.3是可以作用在对象上的一段程 【例】‘学生’对象的组学号 ，年级，系别，出生日期，所修课修改学生的年级值：年级+统计一个学生的总学分统计一个学生的平均学分 2.3.3对象的封装对象属性值的多值 对象的封装对象的内部表对象的外部表方法的调用接口 对象标识符的独立不可 对象属性值的多值单 、学号等复杂值：自定义数据类型（如日期、时间等集合也可以有各种类型的集合：Set、Bag、List对象如：系也可以是对象值的集合，如：所修课 2.3.3类具有相同属性、方法的对象集实例元类（meta由所有‘类对象’所构成的对象集 类与类之间的关IS-AIS-PART-OF类的聚合与分解关 2.3.3继承 关于继

2.3.3‘普化特化‘单继承多继承‘全继承部分继承继承的继承所带来的【图2-16】子类、超类示意学学校师生员 教职

is- is-特is-化

is-

is- is- is- is- is- 专科本科生工人职员教 专科本科生 教 讲师助 2.3.3单继承多继承高中高中中学初中博士本科单继承：树状本科 2.3.3师师生员教职教职本科本科专科在在多继承：格状类继承层次结

2.3.3支持代码的共享在继承过程中需要解决重写 命

2.3.3类的由若干个简单类聚合成一个复类的由复杂类分解成若干层次上的简单类

【图2-17】类的聚合与分车车is-part-车车合is-part-is-part-

is-part-

is-part-驱动驱动设解is-part- is-part-底 车 车 底车车类的聚合与类的聚合与分解关系具有三种语实质上是实质上是反映

2.3.3 类的聚合与分解层次结

2.3.3客观世界中的IS-A’与‘IS-PART-OF’这两种方式构造出来

面向对象2.3.3消息对象间的一种协 驱动weight(消息的组成：TypeA.Op(O1O2驱动weight(接收者操作名操作参数及其返回结果的类型：O1,O2,……,On及例：intV1.weight(returnV1.车厢.weight(V1.底盘.weight(V1.驱动设备.weight(车 驱动车 驱动设weight(车大weight(底weight(2.3.3‘消息’与‘方法’的比‘消PART-OF两种联系，以它们为主要 C++与OODBC++中没有OIDC++主要讨论（管理）对象，而OODB则主要讨（管理）C++ODC++OODBOODB此，OODB（）++UML（

模语言，UnifiedModeling1/2/201511:40 Websoft,NanjingUMLUML中的类与E/R模型中的实体集类类的标注却是非常一个类框分为三个部顶部是类的中间是它的底部是方1/2/201511:40UML像实体集那样，可以给UML类指定一个其方法是，在每个键属性的后面用字母标明，表示“主键1/2/201511:40 Websoft,Nanjing关在类之间的二元联系称为关联1/2/201511:40” 的形式来表明个对象，至多于）m的取0n的取1**表示“无限单独的11..1，单独的*表示区间‘关联’上的数量‘关联’上的数量自关1/2/201511:40

Websoft,Nanjing关联可以用曾在E/R在UML中，我们创建一个新类，称作关联（associationclass），并且将它放置在关联的中1/2/201511:40

Websoft,NanjingUML任何UML类在它下面可以有一个子类主键来自根层次，就像是E/R和任何类一样，子类由矩形来表1/2/201511:40

Websoft,NanjingUML中的子类（例与组 线的末端是一个空心的菱形，其含义为组合线的末端是一个实心(黑)的菱形，其含义1/2/201511:40 Websoft,Nanjing与组合（例1/2/201511:40UML图总结UML图总结四种数量约 UML图总结UML图总结UML图总结子类的表UML图到关系的转许多将E/R转化为关系的想法对于UML也是一类到关关联到关从UML子类到关 与组合到关UML与弱实体集的类1/2/201511:40 Websoft,Nanjing第2据数据模型的基本概数据模型的四个世概念世界与概念模E-REE-R面向对象模谓词模信息世界与逻辑模计算机世界与物理

2.3.4谓词

2.3.4谓词用一阶谓词演算来表示实体属联操完整性2.3.4谓词实体当实体(a1,a2,…,P(a1,a2,…,an)当实体(a1,a2,…,

编籍政治面女浙团赵男江党男群男江群李红女团表2-1：人 简【例】可以为上面的‘人事简表’实体集定义一个谓 ,男,20,true ,男,21,

2.3.4谓词可以用谓词中的变元x(i=12,…n)来表示实体属性的域也可用谓词来表如属性x为整型则可用In(3

2.3.4谓词x1x2…

2.3.4谓词

【例】‘选课’联系可以表s了c且成绩为gs了c且成绩为g

【例】‘供应’联系可以表u uFPU(f,p,u)

如果工厂f没有向用户u提 品p

2.3.4谓词n【例】如果有操作则我们可以用下面的谓词来表示该操Op(xxxn

编籍政治面女浙团赵男江党男群男江群李红女团表2-1：人 简该实体集所对应的谓词为其中，变元,x,x,x,x,x6

2.3.4谓词 谓词E(x,y)：x=yESx1x2x3x4x5x6)其Px1x2x3x4x5xEx5‘

2.3.4谓词

【例】在‘表2-1:人事简表’实体集中定义一个完整性约束条件：职工的必须在18到60岁之首先引入两个内G(x,y)：x≥L(x,y)：x≤属 那么上述的约束条件可以表示G(x418)∧L(x460G(x418)∧G(60,x

该约束条件可以表示为(Ex3，男Gx418Lx460(Ex3，女G418L455

Crcx,y,放大：Xxno,移动：Mmno,a,心x,y轴修改量

第2据

2.4层次模型和网状模关系模型和对象关系模面向对象模谓词模 2.4The’60s：数1961：IDS(IntegratedDataDesignedbyBaan（73年的奠定了网络数据模型(NetworkData的基ConferenceonDataSystemsLanguagesDatabaseTaskGroup(CODASYL) 2.4Developedby允许对数据的多用户存

2.4The’70s：数1970：关系数据模型(TheRelationalDevelopedbyE.F.Codd（81

2.41975SIGMOD:ACMSpecialInterestGrouponManagementOfDataVLDB:VeryLargeDataICDE:IEEEInternationalConferenceonDataEngineering1976：Entity-Relationship(ER)

2.4有影响的研究工SystemRINGRES(UniversityofCalifornia,System2000(Universit