第2周-数据模型-三级模式两级映射-ER图课件

1回顾数据库系统的构成：数据管理技术的发展信息的三种世界数据库的三级模式结构（人工管理，文件管理，数据库管理）（客观世界，信息世界，计算机世界）应用程序、数据库管理系统(DBMS)、数据库(DB)。三级模式结构的一个具体实例图书信息出版社名称字符型20书名字符型30作者姓名字符型20出版日期日期型

作者著书信息作者姓名字符型20书名字符型30出版社出书类型出版社名称字符型20书名字符型30类型字符型1

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外模式模式内模式3数据库原理与应用第2讲数据模型--三级模式的两级映射以及ER图4本讲内容、重点和难点重点数据库的三级模式结构的两级映射概念模型的两个基本概念——实体与联系，E-R图难点三层模式结构及其对提高数据独立性的作用E-R图的画法逻辑模型（层次，网状，关系）

教学目标介绍数据库中的概念模型与数据模型的基本概念讲解模型组成的3个要素逻辑数据模型中的3种数据模型（重点）教学要求通过本章学习，了解概念模型与数据模型的概念，掌握数据模型的组成要素，重点掌握层次模型、网状模型和关系模型的数据结构和各自的优缺点等内容。通过对本章内容的学习，有助于学生对数据库系统的结构有一个比较完整的认识。71.两级映射与数据独立性两级映射数据独立性8数据库系统的二级映射与数据独立性映射实质是对应规则，三级模式结构是靠映射来连接和完成。三级模式直接存在两级映射：外模式/模式映射，模式/内模式映射。9外模式/模式映射特征：对于每一个外模式，数据库系统都有一个外模式／模式映射，它定义了该外模式与模式之间的对应关系。对应于一个模式可以有任意多个外模式。该映射的定义通常包含在外模式描述中。保证数据的逻辑独立性：当模式改变时（如：某些数据，记录类型，对数据联系的一些改变等），数据库管理员修改有关的外模式／模式映射，尽可能地使外模式保持不变。应用程序是依据数据的外模式编写的，从而应用程序不必修改，保证了数据与程序的逻辑独立性，简称数据的逻辑独立性。10模式/内模式映像特征：模式／内模式映象定义了数据全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系。数据库中模式／内模式映象是唯一的。该映射定义通常包含在模式描述中保证数据的物理独立性：当数据库的存储结构改变了（例如选用了另一种存储结构），数据库管理员修改模式／内模式映象，使模式保持尽可能不变，进而外模式与应用程序也保持不变。保证了数据与程序的物理独立性，简称数据的物理独立性。11外模式（子模式）模式（概念模式或逻辑模式）内模式（物理模式）12讨论：某学校的数据库，包含学生、教师、课程和工资等数据。有两个应用程序：薪酬管理和教务管理。根据右边的框图中，说说三层模式和两层映射薪酬管理程序教务管理程序薪酬管理数据模式教务管理数据模式教师工资学生课程数据文件1数据文件2132.概念模型两个基本概念：实体和联系E-R图2.1模型的分类如何将现实世界中的具体事物转换成计算机能够处理的数据对象？要将现实世界转变为机器能够识别的形式，必须经过两次抽象。模型的分类：概念模型数据模型15概念模型的两个基本概念概念模型的作用是找出现实世界中的信息实体及实体间的联系，所以概念模型也称为实体-联系模型。两个概念实体：用户所关注的对象。联系：实体间的相互关联。16实体实体——可以区分的客观对象属性和值域属性是实体所具有的特征，值域是属性的取值范围。例：教师实体具有性别和职称的属性；性别的取值范围是（男，女）。实体型和实体值实体型是实体的结构描述，表示为实体名和属性名的集合，实体值是一组属性值的组合。例：实体型：教师(编号，姓名，性别)，实体值：(15021，“李木”，男)。实体集同类实体的集合。例：教师实体集、学生实体集。键/码在一个实体集中用于区分不同实体的属性组合。例：教师实体的键是编号，学生实体的键是学号。17联系联系——实体之间的对应关系。联系包括联系名和联系类型联系类型反映一个实体集中的一个实体可能与另一个实体集中的多少个实体存在关联，可以归纳为三种类型：一对多联系(1:n)，例：公司-就职-职员多对多联系(m:n)，例：读者-借阅-图书一对一联系(1:1)，例：厂长-任职-工厂注意：两个方向结合才能判断一个联系的类型。以公司和职员之间的联系为例，一间公司有多个职员，一个职员属于一间公司，这样才能得到1：n。18举例：选课系统中的实体与联系实体：教师(工号，姓名)课程(课程编号，课程名)学生(学号，姓名)联系：教师讲授课程：m:n联系学生选修课程：m:n联系课堂练习：判断下列实体间的联系类型班级与班长(正)班级与班委班级与学生供应商和商品商店和顾客工厂和产品出版社和作者商品和超市1:11:nm:nm:n1:1m:nm:nm:n20学生

学号选修E-R图

E-R(Entity-Relationship)图用于描述概念模型实体用矩形框表示属性用椭圆形表示联系用菱形框表示，联系要标明两端实体的多重性，即1:n或m:n或1:1。21mn选修姓名学号课程编号课程名修读学期学生课程例：选课E-R模型教师工号姓名讲授开课学期nm22讨论：设计E-R(Entity-Relationship)模型的可行方法从业务描述中抽取出名词和动词，名词与实体对应，动词与联系对应。确定实体的属性要根据具体的应用需求。比如，在选课系统中，不需要教师的“入职时间”属性。而在财务管理系统中却需要这个属性。联系可以包含属性，但不是必须的。E-R图中可以不绘制属性，在E-R图之外给出实体型。这样可以精简E-R图规模。下次课介绍：逻辑模型之一关系模型课堂小练假定一个部门的数据库包括以下信息：职工的信息：职工号、姓名、地址和所在部门。部门的信息：部门所有职工、部门名、经理和销售的产品。产品的信息：产品名、制造商、价格、型号及产品的内部编号。制造商的信息：制造商名称、地址、生产的产品名和价格。试画出这个数据库的E-R图。2324部门销售生产制造商产品职工从属职工号姓名地址经理部门号产品名产品内部编号价格型号地址名称m1mnnmER图的设计实例2实例:设有商店和顾客两个实体。“商店”有属性：商店编号、商店名、地址、电话“顾客”有属性：顾客编号、姓名、地址、年龄、性别。假设一个商店有多个顾客购物，一个顾客可以到多个商店购物，顾客每一次去商店购物有一个消费金额和日期。试画ER图，并注明属性和联系类型。ER图的设计实例建立步骤：确定实体类型及属性。本题已知有：商店、顾客。商店商店编号商店名地址电话顾客顾客编号姓名地址年龄性别ER图的设计实例建立步骤：确定实体类型及属性。确定联系类型及属性。“商店-顾客”的联系是m:n联系的属性有四项:顾客(编号)商店(编号)消费金额日期联系的名称：购物商店顾客日期购物消费金额mnER图的设计实例建立步骤：确定实体类型及属性。确定联系类型及属性。把实体类型和联系类型组合成ER图。ER图的设计实例

mn商店商店编号商店名地址电话日期购物消费金额顾客顾客编号姓名地址年龄性别“商店”与“顾客”的ER图303.逻辑模型逻辑模型的三个作用三种逻辑模型31逻辑模型的作用概念模型只能反映实体-联系，还没有指出以什么样的方式来组织数据和操作数据。完成这项任务的是逻辑模型。逻辑模型要体现三个方面的特征1）数据结构，描述数据用什么样的结构组织起来2）数据操作，描述可以在数据上进行什么样的操作3）数据约束条件，描述数据之间的约束规则常见的逻辑模型有：层次数据模型、网状数据模型、关系数据模型。32（1）层次型通过树形结构表示实体及联系。如描述学校管理机构。每个结点表示一个实体（型），箭头表示实体（型）间的联系（由父到子）。33(2)网络型通过网状结构表示实体及联系。“网”中每个结点表示一个实体(型)，结点之间箭头表示实体(型)间的联系。34层次与网络模型优缺点:优点:能直观、形象地描述实体及其联系，易于被人们所理解和掌握。缺点:数据结构较复杂，存储数据需要更多的链接指针；在检索数据时，需要考虑数据的存储路径；在插入或删除数据时，涉及到调整链接指针。35(3)关系型关系模型与层次模型和网状模型相比有着本质的差别，它是用二维表格来表示实体及其相互之间的联系。

编号姓名性别婚否出生日期职称基本工资23101张伶俐女已婚09/24/56教授138023102罗稼宛男已婚11/27/73讲师56023103黎达仁男未婚12/23/81助教45023104顾高粲男已婚01/27/63副教授97023105黄丹秋女未婚07/15/79助教480教师关系表一个关系就是没有重复行和重复列的二维表，二维表的每一行在关系中称为元组，每一列在关系中称为属性。学生关系的每一行代表一个学生的记录，每一列代表学生记录的一个字段。属性个数（n）称为关系的元。属性信息值的集合9元关系(3)关系型4.数据库新技术分布式数据库分布式数据库系统是地理上分布在计算机网络的不同结点，逻辑上属于同一系统的数据库系统。分布式数据库的主要特点是：数据是分布的数据是逻辑相关的结点的自治性图1-8一个分布式数据库应用系统实例全国票务中心4.数据库新技术多媒体数据库能存储和管理多种媒体的数据库称为多媒体数据库。多媒体数据库对数据库管理系统的功能要求：要求数据库管理系统能方便地描述和处理具有内部层次结构的数据。要求数据库管理系统提供由用户定义的新的数据类型和相应操作的功能。要求数据库管理系统能够提供更灵活的定义和修改模式的能力。要求数据库管理系统提供对多媒体信息管理中特殊的事务管理与版本控制能力。4.数据库新技术工程数据库所谓工程数据库是指在工程设计中，主要是CAD/CAM中所用到的数据库。由于在工程中的环境和要求不同，工程数据库与传统的信息管理中用到的数据库有着很大的区别。应用程序方法库图形系统DBMS数据库图1-9工程数据库的应用环境4.数据库新技术面向对象数据库面向对象数据库系统(Object-OrientedDatabaseSystem，OODBS)是将面向对象的模型、方法和机制，与先进的数据库技术有机地结合而形成的新型数据库系统。它从关系模型中脱离出来，强调在数据库框架中发展类型、数据抽象、继承和持久性。4.数据库新技术数据仓库技术数据仓库、OLAP和数据挖掘是作为三种独立的信息处理技术出现的。数据仓库用于数据的存储和组织，OLAP