第四讲数据模型课件

第四讲数据模型第四讲数据模型1本讲内容什么是数据模型常用的数据模型有哪些各数据模型之间的比较本讲内容什么是数据模型2数据模型数据模型是数据库中用于抽象、表示和处理现实世界中的数据和信息的工具。需要满足三方面要求：一是能比较真实地模拟现实世界；二是容易为人所理解；三是便于在计算机上实现。机器世界DBMS支持的数据模型信息世界概念模型现实世界认识抽象数据模型数据模型是数据库中用于抽象、表示和处理现实世界中的数3数据模型的组成要求1、

数据结构是所研究的对象类型的集合。属于系统静态特性。2、

数据操作是指对数据库中各种对象（型）的实例（值）允许执行的操作的集合。属于系统动态特性。3、

数据约束条件是一组完整性规则的集合。完整性规则是给定的数据模型中数据及其联系所具有的制约和依存规则，用以限定符合数据模型的数据库状态以及状态的变化，以保证数据的正确、有效、相容。数据模型的组成要求1、

数据结构4概念模型概念模型实际上是现实世界到机器世界的一个中间层次。基本概念实体（entity）：客观存在，并可相互区别的事物。属性（attribute）：实体的某一特性。码（key）：唯一标识实体的属性集合。域（domain）：属性的取值范围。实体型（entitytype）：实体及其属性名集合来抽象和刻画同类实体。实体集（entityset）：同类实体的集合。联系（relationship）：实体之间、实体内部属性间的联系。如1:1、1:n、m:n等。概念模型概念模型实际上是现实世界到机器世界的一个中间层次。5概念模型表示方法E-R图，P.P.S.Chen于1976年提出（entity-relationshipapproach）。实体型：用矩形表示，矩形框内写明实体属性：用椭圆形表示，并用无向边将其一相应的实体连接起来联系：用菱形表示，菱形框人写明联系名，并用无向边分别与有关实体连接起来，同时在无向边旁标上联系的类型（1:1，1:m，m:n等）概念模型表示方法E-R图，P.P.S.Chen于1976年提6示例1一般的联系班级班级-班长班长11班级组成学生1n1:1课程选修学生mn1:nm:n示例1一般的联系班级班级-班长班长11班级组成学生1n1:7示例2特殊的联系课程讲授教师1m参考书n三个实体间的联系职工经理1n实体内部的联系示例2特殊的联系课程讲授教师1m参考书n三个实体间的联系职8示例3E-R图课程讲授教师1m参考书n选修学生mn班级组成1n小组长n1成绩示例3E-R图课程讲授教师1m参考书n选修学生mn班级组成9常用的数据模型层次模型（hierarchicalmodel）网状模型（networkmodel）关系模型（relationalmodel）常用的数据模型层次模型（hierarchicalmodel10层次模型代表：IBM的IMS（InformationManagementSystem）数据结构基本结构只有一个结点无双亲，即为根结点（1:1）其他结点有且只有一个双亲结点（1:n）多对多（m:n）冗余结点法：m:n=1:m+1:n虚拟结点法：将冗余结点转为虚拟结点，即指引元，指向替代的结点。其它非树型结构转换成树型操纵与完整性约束没有双亲结点值不能插入子女结点值删除双亲结点值，相应子女值也同时删除冗余结点更新时，几处同时更新存储结构邻接法：层次树前序链接法：用指引元反映数据之间的层次联系优缺点简单；联系固定；完整性良好。非层次表示笨拙；插入、删除限制多；查询子女通过双亲；层次命令趋于程序化。层次模型代表：IBM的IMS（InformationMan11示例用层次模型表示多对多E-R图S→CC→SS→V.CC→V.SS#SNSSS-CC#CNmn学生S课程CS#SNSSC#CNC#CNS#SNSSS#SNSSC#CNV.CV.S示例用层次模型表示多对多E-R图S→CC→SS→V.CC→12网状模型典型代表是DBTG系统，也称CODASYL系统。这是20世纪70年代数据系统语言研究会CODASYL（ConferenceOnDataSystemLanguage）下属的数据库任务组（DataBaseTaskGroup，简称DBTG）提出的一个系统方案数据结构可以有一个以上的结点无双亲；至少有一点结点，有多于一个的双亲；两个结点之间可以有两种或多种联系。操纵与完整性约束

插入操作允许尚未确定双亲结点值的子女结点值；删除操作允许只删除双亲结点值。存储结构链接法：单向、双向、环状、向首引元阵列、二进制阵列、索引优缺点更直接描述；性能良好、存取效率高。DDL复杂；独立性差、指定存取路径。网状模型典型代表是DBTG系统，也称CODASYL系统。这是13示例网状模型表示多对多学号姓名年龄性别课程号课程名学号课程号成绩学生（S）课程（C）学生－成绩系（S－SC）课程－成绩系（C－SC）成绩（SC）示例网状模型表示多对多学号姓名年龄性别课程号课程名学号课程14关系模型关系模型（relationalmodel）1970年E.F.Codd论文“大型共享系统的关系数据库的关系模型”数据结构逻辑结构是二维表，由行和列组成。关系：二维表。元组：表中的一行。属性：表中的一列。主码（key）：属性组（集），可以唯一确定一个元组。域（domain）：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。表示为：关系名（属性1，属性2，……属性n）操纵与完整性约束集合操作（操作对象、操作结果都是关系（元组的集合））：查询、插入、删除、修改。实体完整性、参照完整性、用户定义的完整性。存储结构实体、及实体之间的联系用“表”表示，表以文件形式存储优缺点与非关系模型不同，它建立于严格的数学概念（关系代数）的基础上的；关系模型的概念单一。无论实体还是实体间的联系都用关系表示，对数据的检索结果也是关系（即表）。故其数据结构简单、清晰，用户易懂易用；关系模型的存取路径对用户透明，具有更高的数据独立性，更好的安全保密性，也简化了程序员的工作和数据库开发建立的工作。

由于存取路径对用户透明，查询效率不如非关系数据模型；为提高性能，须对用户查询请求进行优化，从而增加了数据库管理系统的负担。关系模型关系模型（relationalmodel）197015示例二维表学生登记表学号姓名性别系别年龄95001张三男CS2096010李四女IS1999100王五男MA17关系名列，属性名，主码行，元组域：如整数示例二维表学生登记表学号姓名性别系别年龄95001张三男C16小结数据模型是用计算机系统描述现实世界的方式，主要用于DBMS的实现。常用的数据模型包括层次模型、网状模型和关系模型。目前大多数数据库系统采用关系模型。问题：是否可以用E-R图来描述学院教学管理，尝试用E-R图来表述。小结数据模型是用计算机系统描述现实世界的方式，主要用于DBM17第四讲数据模型第四讲数据模型18本讲内容什么是数据模型常用的数据模型有哪些各数据模型之间的比较本讲内容什么是数据模型19数据模型数据模型是数据库中用于抽象、表示和处理现实世界中的数据和信息的工具。需要满足三方面要求：一是能比较真实地模拟现实世界；二是容易为人所理解；三是便于在计算机上实现。机器世界DBMS支持的数据模型信息世界概念模型现实世界认识抽象数据模型数据模型是数据库中用于抽象、表示和处理现实世界中的数20数据模型的组成要求1、

数据结构是所研究的对象类型的集合。属于系统静态特性。2、

数据操作是指对数据库中各种对象（型）的实例（值）允许执行的操作的集合。属于系统动态特性。3、

数据约束条件是一组完整性规则的集合。完整性规则是给定的数据模型中数据及其联系所具有的制约和依存规则，用以限定符合数据模型的数据库状态以及状态的变化，以保证数据的正确、有效、相容。数据模型的组成要求1、

数据结构21概念模型概念模型实际上是现实世界到机器世界的一个中间层次。基本概念实体（entity）：客观存在，并可相互区别的事物。属性（attribute）：实体的某一特性。码（key）：唯一标识实体的属性集合。域（domain）：属性的取值范围。实体型（entitytype）：实体及其属性名集合来抽象和刻画同类实体。实体集（entityset）：同类实体的集合。联系（relationship）：实体之间、实体内部属性间的联系。如1:1、1:n、m:n等。概念模型概念模型实际上是现实世界到机器世界的一个中间层次。22概念模型表示方法E-R图，P.P.S.Chen于1976年提出（entity-relationshipapproach）。实体型：用矩形表示，矩形框内写明实体属性：用椭圆形表示，并用无向边将其一相应的实体连接起来联系：用菱形表示，菱形框人写明联系名，并用无向边分别与有关实体连接起来，同时在无向边旁标上联系的类型（1:1，1:m，m:n等）概念模型表示方法E-R图，P.P.S.Chen于1976年提23示例1一般的联系班级班级-班长班长11班级组成学生1n1:1课程选修学生mn1:nm:n示例1一般的联系班级班级-班长班长11班级组成学生1n1:24示例2特殊的联系课程讲授教师1m参考书n三个实体间的联系职工经理1n实体内部的联系示例2特殊的联系课程讲授教师1m参考书n三个实体间的联系职25示例3E-R图课程讲授教师1m参考书n选修学生mn班级组成1n小组长n1成绩示例3E-R图课程讲授教师1m参考书n选修学生mn班级组成26常用的数据模型层次模型（hierarchicalmodel）网状模型（networkmodel）关系模型（relationalmodel）常用的数据模型层次模型（hierarchicalmodel27层次模型代表：IBM的IMS（InformationManagementSystem）数据结构基本结构只有一个结点无双亲，即为根结点（1:1）其他结点有且只有一个双亲结点（1:n）多对多（m:n）冗余结点法：m:n=1:m+1:n虚拟结点法：将冗余结点转为虚拟结点，即指引元，指向替代的结点。其它非树型结构转换成树型操纵与完整性约束没有双亲结点值不能插入子女结点值删除双亲结点值，相应子女值也同时删除冗余结点更新时，几处同时更新存储结构邻接法：层次树前序链接法：用指引元反映数据之间的层次联系优缺点简单；联系固定；完整性良好。非层次表示笨拙；插入、删除限制多；查询子女通过双亲；层次命令趋于程序化。层次模型代表：IBM的IMS（InformationMan28示例用层次模型表示多对多E-R图S→CC→SS→V.CC→V.SS#SNSSS-CC#CNmn学生S课程CS#SNSSC#CNC#CNS#SNSSS#SNSSC#CNV.CV.S示例用层次模型表示多对多E-R图S→CC→SS→V.CC→29网状模型典型代表是DBTG系统，也称CODASYL系统。这是20世纪70年代数据系统语言研究会CODASYL（ConferenceOnDataSystemLanguage）下属的数据库任务组（DataBaseTaskGroup，简称DBTG）提出的一个系统方案数据结构可以有一个以上的结点无双亲；至少有一点结点，有多于一个的双亲；两个结点之间可以有两种或多种联系。操纵与完整性约束

插入操作允许尚未确定双亲结点值的子女结点值；删除操作允许只删除双亲结点值。存储结构链接法：单向、双向、环状、向首引元阵列、二进制阵列、索引优缺点更直接描述；性能良好、存取效率高。DDL复杂；独立性差、指定存取路径。网状模型典型代表是DBTG系统，也称CODASYL系统。这是30示例网状模型表示多对多学号姓名年龄性别课程号课程名学号课程号成绩学生（S）课程（C）学生－成绩系（S－SC）课程－成绩系（C－SC）成绩（SC）示例网状模型表示多对多学号姓名年龄性别课程号课程名学号课程31关系模型关系模型（relationalmodel）1970年E.F.Codd论文“大型共享系统的关系数据库的关系模型”数据结构逻辑结构是二维表，由行和列组成。关系：二维表。元组：表中的一行。属性：表中的一列。主码（key）：属性组（集），可以唯一确定一个元组。域（domain）：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。表示为：关系名（属性1，属性2，……属性n）操纵与完整性约束集合操作