第一部分 数据库基础理论模型

第一部分数据库基础理论模型1第一页，共五十一页，2022年，8月28日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到关系模型的转换第二页，共五十一页，2022年，8月28日数据模型的作用现实世界数字机器世界数据模型数据库系统的目的是将现实世界转换成数字世界第三页，共五十一页，2022年，8月28日数据转换过程客观事物类：事物相关性质集合人实体实体集合及实体联系相关属性集合加工、转换数文件据记录库相关数据项集合加工转换存储二进制数据集合结构计算机世界DBMS数据世界DBMS的数据模型信息世界认识选择描述现实世界E-R模型第四页，共五十一页，2022年，8月28日数据转换中的三个世界事物类事物性质实体集实体属性文件记录数据项现实世界信息世界数据世界第五页，共五十一页，2022年，8月28日数据转换中的三个世界现实信息电脑第六页，共五十一页，2022年，8月28日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……等是实体第七页，共五十一页，2022年，8月28日属性身高年龄性别体重……比赛时间、地点、参赛队……第八页，共五十一页，2022年，8月28日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第九页，共五十一页，2022年，8月28日标识特征用于区分事物的事物特征称为标识特征。第十页，共五十一页，2022年，8月28日常用的术语是：文件记录字段关键字第十一页，共五十一页，2022年，8月28日三种世界使用的术语第十二页，共五十一页，2022年，8月28日数据模型的分层（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第十三页，共五十一页，2022年，8月28日现实世界数字机器世界工具数据模型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。第十四页，共五十一页，2022年，8月28日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)。

概念模型第十五页，共五十一页，2022年，8月28日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第十六页，共五十一页，2022年，8月28日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。物理模型第十七页，共五十一页，2022年，8月28日几种典型数据模型第十八页，共五十一页，2022年，8月28日典型数据模型（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年提出的第十九页，共五十一页，2022年，8月28日三个基本概念实体：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）第二十页，共五十一页，2022年，8月28日两个实体（集）间的三种联系：1：1联系1：n联系m：n联系属于班长班级11组成学生班级1n选修学生课程mn关系转换举例第二十一页，共五十一页，2022年，8月28日三类联系之间的关系m:n联系1:1联系1:m联系特例特例特例第二十二页，共五十一页，2022年，8月28日E-R图的表示方法表示实体的属性表示实体间的联系表示实体型，框内写实体名。连接各部分第二十三页，共五十一页，2022年，8月28日【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。第二十四页，共五十一页，2022年，8月28日描述主任和系之间的E-R图可如下图：

1主任系管理1姓名年龄学历编号系编号系名任职时间第二十五页，共五十一页，2022年，8月28日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。

第二十六页，共五十一页，2022年，8月28日描述仓库和商品之间的E-R图可如下图所示

1仓库商品存放n地点面积仓库号商品号价格数量商品名第二十七页，共五十一页，2022年，8月28日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。

第二十八页，共五十一页，2022年，8月28日描述教师和课程之间的E-R图可如下图所示。

m教师课程讲授n教师名职称教师号课程号班级质量课程名第二十九页，共五十一页，2022年，8月28日E—R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E—R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E—R图的简化。

（2）综合局部E—R图，生成总体E—R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E—R图必须能导出原来的所有局部视图，包括实体、属性和联系。

第三十页，共五十一页，2022年，8月28日例：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，价格第三十一页，共五十一页，2022年，8月28日学生学号姓名性别年龄课程课程号课程名学分班级班级编号所属院系步骤一第三十二页，共五十一页，2022年，8月28日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第三十三页，共五十一页，2022年，8月28日步骤二：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第三十四页，共五十一页，2022年，8月28日1：n联系m：n联系组成学生班级1n选修学生课程mn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第三十五页，共五十一页，2022年，8月28日三个实体型间的复杂联系讲授教师课程参考书1mn课程、教师、参考书---？？参考辅导1mn第三十六页，共五十一页，2022年，8月28日三个实体型间1：n联系同一实体型间1：n联系领导学生1n讲授教师课程参考书1mn课程、教师、参考书学生内部的联系第三十七页，共五十一页，2022年，8月28日步骤三：生成总体E—R图。并进行优化成绩学生人员讲授教师课程参考书组成学生班级选修领导第三十八页，共五十一页，2022年，8月28日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？第三十九页，共五十一页，2022年，8月28日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。第四十页，共五十一页，2022年，8月28日举例：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。第四十一页，共五十一页，2022年，8月28日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第四十二页，共五十一页，2022年，8月28日同样两个实体，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。结论第四十三页，共五十一页，2022年，8月28日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。第四十四页，共五十一页，2022年，8月28日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第四十五页，共五十一页，2022年，8月28日多对多联系转换为一对多联系仓库号城市面积仓库器件库存W-IP-I

器件号器件名称仓库号器件号数量11mn仓库号城市面积仓库号器件号数量器件仓库库存mn器件号器件名称第四十六页，共五十一页，2022年，8月28日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。第四十七页，共五十一页，2022年，8月28日器件号订单号数量供应商号器件号器件名称供应商号地点供应商名供应商器件订货1:n1:m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？