1、地圖數(shù)據(jù)庫(kù)的原理和技術(shù)，第2，4章，地圖數(shù)據(jù)模型，3，空間數(shù)據(jù)模型：每個(gè)模型有不同的空間要素認(rèn)知、抽象和表現(xiàn)方式和不同的空間關(guān)系定義。 空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：不同空間數(shù)據(jù)模型在校正機(jī)內(nèi)的存儲(chǔ)和表現(xiàn)方法。 空間數(shù)據(jù)組織：大量計(jì)算機(jī)化空間數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理方式。 4、主要內(nèi)容：模型概念數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與面向?qū)ο蠹夹g(shù)的結(jié)合地圖數(shù)據(jù)基本表現(xiàn)方法空間數(shù)據(jù)模型地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)置地圖數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)組織與管理、5、4.1模型概念、一、數(shù)據(jù)抽象二、模型三、模型分類四、地圖模型、6 數(shù)據(jù)抽象數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的另一方面，應(yīng)用面向現(xiàn)實(shí)世界，兩個(gè)世界有很大的差異，很難將現(xiàn)實(shí)世界的意義直接映射到修正機(jī)世界，因此引入信息世界作為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界修

2、正機(jī)的橋梁。 另一方面，信息世界是現(xiàn)實(shí)世界的抽象化，一方面從各種各樣的現(xiàn)實(shí)世界中提取反映現(xiàn)實(shí)本質(zhì)的概念和基本關(guān)系，另一方面，信息世界中的概念和關(guān)系以一定的方式映射到修正機(jī)世界，最終在修正機(jī)系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)。 信息世界發(fā)揮了上啟下的作用。 4.1模型概念，7，4.1模型概念，8，4.1模型概念，2，模型1 .定義模型是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的表現(xiàn)或描述，是現(xiàn)實(shí)世界的本質(zhì)反映或科學(xué)抽象，可以反映事物的固有特征及其相互關(guān)系的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 2 .表示模型的特征、理解和想知道的東西的模型與所述的對(duì)象不相等是普遍采用的科學(xué)研究的方法，9、模型例：4.1模型概念、10、模型例：4.1模型概念、11、4.1模型概念、3、模型分類

3、1、二維、 數(shù)學(xué)模型用數(shù)學(xué)的形式語(yǔ)言描述客體。 數(shù)據(jù)模型是與數(shù)據(jù)和聯(lián)系有關(guān)的邏輯組織形式的表示，是計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理中的高級(jí)別的數(shù)據(jù)描述，并且不依賴于任何DBMS。 十三。 4.1模型概念，14，概念數(shù)據(jù)模型從用戶的角度對(duì)對(duì)數(shù)數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行建模。 組織信息世界的概念，表現(xiàn)從現(xiàn)實(shí)世界抽象化的東西和它們的聯(lián)系。 此類模型強(qiáng)調(diào)語(yǔ)義表達(dá)能力，概念簡(jiǎn)單清晰，用戶易于理解。 這是從現(xiàn)實(shí)世界向信息世界的抽象化，是在用戶和數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)定訂正者之間進(jìn)行交流的語(yǔ)言。 例如E-R模型。 4.1模型概念，15，結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型從修正機(jī)實(shí)現(xiàn)的觀點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行模型化。 是與信息世界中的概念和補(bǔ)正機(jī)世界相連的表現(xiàn)方法。 一般有嚴(yán)格的形式

4、化定義，容易在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)。 層次模型、網(wǎng)格模型、關(guān)系模型、面向?qū)ο竽Ｐ偷取?.1模型概念、16、4.1模型概念，每個(gè)具體的數(shù)據(jù)庫(kù)由對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)模型定義，數(shù)據(jù)模型最終是由命名的邏輯數(shù)據(jù)單元和它們之間的邏輯連接構(gòu)成的整體的每個(gè)模型以不同的數(shù)據(jù)抽象化和表現(xiàn)能力反映客觀的東西， 建模的目的是以最佳方式反映部門(mén)的業(yè)務(wù)對(duì)象和信息流程，并以最佳方式為用戶提供邏輯接口以訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)。 17，4.1模型概念，4，地圖模型地圖模型是一種基于嚴(yán)格數(shù)學(xué)的現(xiàn)實(shí)世界表象模擬模型，既具有物質(zhì)模型又具有概念模型的特征。 物質(zhì)模型地圖與其反映的客觀世界在結(jié)構(gòu)上極為相似，人們可以利用這個(gè)模型來(lái)分析、觀察、認(rèn)識(shí)客觀世界及其關(guān)聯(lián)，也可

5、以進(jìn)行分析、修正。、18、4.1模型概念、概念模型地圖是客觀世界的科學(xué)抽象，地圖上的內(nèi)容由制圖者的思維加工而成，有一定的主觀因素、用途差異、觀察角度差異、同一客觀存在有不同的概念模型。 數(shù)字地圖是數(shù)據(jù)模型，用各種數(shù)據(jù)構(gòu)造記述客觀世界。 由于整理地圖數(shù)據(jù)的方式多種多樣，所以地圖的數(shù)據(jù)模型有不同的形式。 建立合適的地圖數(shù)據(jù)模型是地圖數(shù)據(jù)庫(kù)必須解決的重要問(wèn)題。19、4.1模型概念、地圖數(shù)據(jù)模型的設(shè)定修訂，實(shí)質(zhì)上確定地圖數(shù)據(jù)和顯示方法，確定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式和數(shù)據(jù)文件的組織方式。20、4.2數(shù)據(jù)模型、一、概念數(shù)據(jù)模型二、結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型三、結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型四、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)、21、一、概念數(shù)據(jù)模型1976年，P.P.S

6、.Chen提交-模型觀點(diǎn)：世界被稱為實(shí)體的基本對(duì)象4.2數(shù)據(jù)模型，22，實(shí)體(Entity ) :客觀存在，能夠相互區(qū)別的稱為實(shí)體。 例如學(xué)生張三、工人李四、計(jì)算機(jī)系、數(shù)據(jù)庫(kù)概論。 屬性(Attribute ) :實(shí)體具有的特性。 一個(gè)實(shí)體可以由多個(gè)屬性表示。 例如，學(xué)生能夠由學(xué)號(hào)、姓名、年齡、學(xué)部、年級(jí)等構(gòu)成。 域：屬性的可能值范圍。 例如，性別域是(男，女)，月域是自的整數(shù)。 4.2數(shù)據(jù)模型、23、實(shí)體型(Entity Type ) :實(shí)體名和其屬性名的集合共同構(gòu)成實(shí)體型。 例如學(xué)生(學(xué)號(hào)、姓名、年齡、性別、學(xué)部、年級(jí))。 注意實(shí)體型和實(shí)體(值)的區(qū)別。 后者是前者的特例。 例如(9808

7、100、王平、21、男、校正計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、2 )是實(shí)體。 實(shí)體集合(Entity Set ) :同型實(shí)體的集合稱為實(shí)體集合。 就像全體學(xué)生一樣。 4.2數(shù)據(jù)模型，24，代碼(Key ) :能夠唯一標(biāo)識(shí)實(shí)體的屬性或?qū)傩越M稱為超代碼。 超級(jí)代碼的任何超集都是超級(jí)代碼。 將其任何照片子集都不成為超代碼的最小的超代碼稱為候補(bǔ)代碼。 從所有候選代碼中，選擇用于區(qū)分同一組實(shí)體的不同實(shí)體。 叫做主代碼。 一個(gè)實(shí)體集中的任意兩個(gè)實(shí)體在主代碼中的值不能相同。 例如，學(xué)號(hào)是學(xué)生實(shí)體的代碼。 電信日志(姓名、郵政編碼、地址、電話、電子郵件、BP )、4.2數(shù)據(jù)模型、25、聯(lián)系人：實(shí)體之間的關(guān)系。 就像學(xué)生和老師之間的

8、課程關(guān)系一樣，學(xué)生和學(xué)生之間有班長(zhǎng)關(guān)系。 聯(lián)絡(luò)也有屬性。 例如，學(xué)生和課程之間有選修課的聯(lián)系，各選修課的聯(lián)系作為其屬性有成績(jī)。 同類聯(lián)系人的集合稱為聯(lián)系人集合。 聯(lián)系人的類別實(shí)體之間的聯(lián)系人數(shù)。 也就是說(shuō)，一個(gè)實(shí)體可以通過(guò)一組聯(lián)系人與另一組實(shí)體相關(guān)聯(lián)的實(shí)體數(shù)。 有幾種情況：一對(duì)一(1:1 )、一對(duì)多(1:m )、多對(duì)多(m:n )。4.2數(shù)據(jù)模型，26，具有兩個(gè)實(shí)體集e-1、e-2的一對(duì)一： e-1中的一個(gè)實(shí)體與e-2中的最多一個(gè)實(shí)體關(guān)聯(lián)，以及e-2中的一個(gè)實(shí)體與e-1中的最多一個(gè)實(shí)體關(guān)聯(lián)。 例如，“員工”和“部門(mén)”之間的“管理”聯(lián)系(假設(shè)每個(gè)部門(mén)只有一個(gè)經(jīng)理，一個(gè)員工不能兼任兩個(gè)部門(mén)經(jīng)理)。

9、 一對(duì)多： E1中的一個(gè)實(shí)體與E2中的n(n0)個(gè)實(shí)體關(guān)聯(lián)，E2中的一個(gè)實(shí)體與E1中的最多一個(gè)實(shí)體關(guān)聯(lián)。 比如“教師”和“學(xué)生”之間的“班主任”的聯(lián)系。 多對(duì)多： E1中的一個(gè)實(shí)體與E2中的n(n0)個(gè)實(shí)體關(guān)聯(lián)，E2中的一個(gè)實(shí)體與E1中的m(m0)個(gè)實(shí)體關(guān)聯(lián)。 “學(xué)生”和“課程”之間的“選擇”聯(lián)系等。4.2數(shù)據(jù)模型、27、學(xué)生、課程、選修、 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)操作數(shù)據(jù)的限制、29、1 .數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述系統(tǒng)的靜態(tài)特性，即構(gòu)成數(shù)據(jù)庫(kù)的對(duì)象：4.2數(shù)據(jù)模型、28、2、結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型、結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型、構(gòu)造數(shù)據(jù)模型的三要素：4.2數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)操作數(shù)據(jù)的限制包括：數(shù)據(jù)本身：類型、內(nèi)容、性質(zhì)。 網(wǎng)格模型中的數(shù)

10、據(jù)項(xiàng)、記錄、關(guān)系模型中的域、屬性、關(guān)系等。 數(shù)據(jù)之間的連接：例如，網(wǎng)格模型的Set Type按數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型命名數(shù)據(jù)模型。 描述4.2數(shù)據(jù)模型、30、系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，即數(shù)據(jù)庫(kù)中的對(duì)象實(shí)例可以執(zhí)行的操作的集合，包括操作和操作規(guī)則。 一般有搜索、更新(插入、刪除、修改)操作。 數(shù)據(jù)模型定義了操作的含義、操作符號(hào)、操作規(guī)則和實(shí)現(xiàn)操作的語(yǔ)言。 4.2數(shù)據(jù)模型、2 .數(shù)據(jù)操作、3 .數(shù)據(jù)約束條件、數(shù)據(jù)約束條件是完整性規(guī)則的集合，規(guī)定數(shù)據(jù)庫(kù)狀態(tài)和狀態(tài)變化應(yīng)滿足的條件，以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、有效、兼容。 31、33、結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型示例、4.2數(shù)據(jù)模型、層次模型網(wǎng)狀模型關(guān)系模型、32、用樹(shù)結(jié)構(gòu)表示實(shí)體間

11、的聯(lián)系的模型稱為層次模型。 樹(shù)由節(jié)點(diǎn)和連接構(gòu)成，節(jié)點(diǎn)表示實(shí)體，連接表示兩實(shí)體之間的一對(duì)多的連接。 樹(shù)的特性是每個(gè)樹(shù)中只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)沒(méi)有父節(jié)點(diǎn)。 此節(jié)點(diǎn)稱為樹(shù)的根(Root )。 樹(shù)中的所有其他節(jié)點(diǎn)都存在，只有一個(gè)父節(jié)點(diǎn)。 4.2數(shù)據(jù)模型，1 .層次模型，33，4.2數(shù)據(jù)模型，34，優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。 缺點(diǎn)：支持的聯(lián)系種類太少，只支持二元一對(duì)多的聯(lián)系。 數(shù)據(jù)操作不方便，只能在父節(jié)點(diǎn)上訪問(wèn)子節(jié)點(diǎn)。 代表產(chǎn)品： IBM的IMS數(shù)據(jù)庫(kù)在1969年研發(fā)成功。4.2數(shù)據(jù)模型、35是滿足多個(gè)節(jié)點(diǎn)可以不具有父節(jié)點(diǎn)條件的有向圖。 至少有一個(gè)節(jié)點(diǎn)有多個(gè)父節(jié)點(diǎn)(排除樹(shù)結(jié)構(gòu))。 4.2數(shù)據(jù)模型、2網(wǎng)格模型、36

12、特征：表達(dá)聯(lián)系的種類豐富。 構(gòu)造復(fù)雜。 DBTG報(bào)告： 1969年由美國(guó)coda syc (會(huì)議數(shù)據(jù)系統(tǒng)語(yǔ)言協(xié)議會(huì))下的DBTG (數(shù)據(jù)基任務(wù)組)組提交，以確立網(wǎng)格數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的概念實(shí)體及其相互關(guān)系用二維表示，4.2數(shù)據(jù)模型，3 .關(guān)系模型：38，優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單，表的概念直觀，用戶容易理解。 非過(guò)程化的數(shù)據(jù)請(qǐng)求。 數(shù)據(jù)請(qǐng)求可以不指定路徑。 數(shù)據(jù)的獨(dú)立性只是用戶提出“做什么”，不需要說(shuō)明“怎么做”。 堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。 4.2數(shù)據(jù)模型，39，4，關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，4.2數(shù)據(jù)模型，這三種數(shù)據(jù)模型中，關(guān)系模型的概念簡(jiǎn)單，明確，用戶易懂，有嚴(yán)格的關(guān)系數(shù)據(jù)理論支持，簡(jiǎn)化了程序員的工作和數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)工作馬上成為用戶的現(xiàn)在

13、市售的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，例如ORACLE、SYBASE、SQL SERVER、FoxPro等是關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。 40、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)是基于關(guān)系模型的數(shù)據(jù)庫(kù)。 關(guān)系模型由數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的三部分組成。 在關(guān)系模型中，實(shí)體和實(shí)體之間的關(guān)系由單一結(jié)構(gòu)類型的關(guān)系表示。 關(guān)系操作：關(guān)系代數(shù)(或等價(jià)關(guān)系運(yùn)算)中的并、交、差、選擇、投影、連接等。 關(guān)系語(yǔ)言的特征是高度的非過(guò)程化，其操作方式的特征是集合操作，即操作的對(duì)象和結(jié)果是集合。1 .基本概念、4.2數(shù)據(jù)模型、41、關(guān)系完整性：實(shí)體完整性、參照完整性、用戶自己定義的完整性。 實(shí)體完整性確保數(shù)據(jù)庫(kù)中記錄的唯一性。 也就是說(shuō)，將每條記錄的主鍵設(shè)置為null或與其他記錄的主鍵相同的

14、引用完整性是指保證表和表之間的語(yǔ)義完整性。 也就是說(shuō)，如果一個(gè)表引用另一個(gè)表中定義的實(shí)體，則必須保證該實(shí)體的有效性。 這兩個(gè)完整性是關(guān)系模型必須滿足的約束，必須由關(guān)系系系統(tǒng)自動(dòng)支持。 用戶自定義的完整性反映用戶的要求，由用戶自己定義。 4.2數(shù)據(jù)模型、42、結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言(SQL )理論于1974年提出，在IBM公司的System R上實(shí)現(xiàn)。 由于其功能豐富、使用靈活、語(yǔ)言簡(jiǎn)潔易學(xué)等優(yōu)點(diǎn)，在計(jì)算機(jī)工業(yè)界和用戶中倍受歡迎，并迅速普及。 后來(lái)，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局(ANSI )和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO )批準(zhǔn)SQL為關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)語(yǔ)言的美國(guó)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。 現(xiàn)在，SQL已成為關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言，關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)

15、支持標(biāo)準(zhǔn)SQL語(yǔ)句。 SQL被稱為“查詢語(yǔ)言”，其功能包括查詢、操作、定義和控制四個(gè)方面，是綜合、通用、強(qiáng)大的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)語(yǔ)言。 2.structuredquerylanguage(sql )、4.2數(shù)據(jù)模型、43和SQL功能可分為四類：數(shù)據(jù)定義：用于定義和修改數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象。 例如，CREATE TABLE (創(chuàng)建表)、DROP TABLE (刪除表)等等。 數(shù)據(jù)操作：添加、刪除、修改和查詢對(duì)數(shù)數(shù)據(jù)。 例如，查詢數(shù)據(jù)、插入記錄、刪除記錄、更新數(shù)據(jù)等。 數(shù)據(jù)庫(kù)控制：控制用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)。 例如GRANT (賦予權(quán)利)、REVOKE (取消權(quán)利)等。 事務(wù)控制：控制數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)事務(wù)的執(zhí)行。 例如，CO

16、MMIT (事務(wù)提交)、ROLLBACK (事務(wù)回滾)等。 4.2數(shù)據(jù)模型、44和SQL可以完成數(shù)據(jù)庫(kù)生命周期中的所有活動(dòng)，包括數(shù)據(jù)庫(kù)定義、修改、刪除、數(shù)據(jù)更新和數(shù)據(jù)查詢，并且在用戶易用性方面具有很多優(yōu)點(diǎn)。 靈活性： SQL有兩種使用方法。 一種是在線交互使用，另一種是嵌入在某種高級(jí)編程語(yǔ)言的程序中。 這兩種方式的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)是統(tǒng)一的。 這為用戶提供了靈活的選擇，但不會(huì)帶來(lái)不一致的煩惱。 高級(jí)非進(jìn)程化：與高級(jí)編程語(yǔ)言相比，SQL對(duì)數(shù)存儲(chǔ)庫(kù)的易用性非常好。 使用SQL的用戶只是提出“做什么”，不知道實(shí)現(xiàn)的詳細(xì)情況，復(fù)雜的過(guò)程全部由系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行。 語(yǔ)言簡(jiǎn)潔，容易學(xué)。 為完善4.2數(shù)據(jù)模型、45、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)置修訂方法，提出了規(guī)范化理論。 規(guī)范化可以簡(jiǎn)化關(guān)系結(jié)構(gòu)，更有規(guī)律，盡量減少存儲(chǔ)冗馀，更合理地修改數(shù)據(jù)庫(kù)。 規(guī)范化的目的可概括為：保證庫(kù)的各個(gè)成分不能再去除冗馀的存儲(chǔ)，簡(jiǎn)化檢索操作去除插入異常和去除異常關(guān)系數(shù)據(jù)的規(guī)范化理論涉及以下兩個(gè)問(wèn)題這是現(xiàn)實(shí)世界屬性之間連接的抽象化。 關(guān)系中的數(shù)據(jù)項(xiàng)之間存在兩個(gè)依賴關(guān)系：函數(shù)依賴關(guān)系和多值依賴關(guān)系。 3、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)范化理論、4.2數(shù)