1、Review (2),數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)構(gòu)成,Review (2),DBMS - Function -Languange DDL DML DCL,Chapter1.2 Data Model 數(shù)據(jù)模型,Outline,數(shù)據(jù)模型概述 概念模型 數(shù)據(jù)模型 本章小結(jié),數(shù)據(jù)模型概述,數(shù)據(jù)模型概念 數(shù)據(jù)模型的三個(gè)要求 兩類數(shù)據(jù)模型 數(shù)據(jù)模型定義,數(shù)據(jù)模型概念,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：安全、可靠、高效的存儲數(shù)據(jù)、方便地存取數(shù)據(jù)。 模型的好壞直接影響DBMS 模型：現(xiàn)實(shí)世界特征的模擬和抽象 如：飛機(jī)模型、船舶模型、沙盤、地圖 數(shù)據(jù)模型：現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)特征的模擬和抽象 What is abstract?,數(shù)據(jù)模型的三個(gè)要求,Mode

2、l is abstract or simplification: 真實(shí)模擬現(xiàn)實(shí)世界； 容易為人所理解； 便于計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)。,兩類數(shù)據(jù)模型,數(shù)據(jù)模型分為兩類（分屬兩個(gè)不同的抽象層次）,兩類數(shù)據(jù)模型(continued),客觀對象的抽象過程-兩步抽象 現(xiàn)實(shí)世界中的客觀對象抽象為概念模型； 把概念模型轉(zhuǎn)換為某一DBMS支持的數(shù)據(jù)模型。,兩類數(shù)據(jù)模型(continued),DBMS支持的數(shù)據(jù)模型,概念模型,認(rèn)識 抽象,信息世界,機(jī)器世界,現(xiàn)實(shí)世界中客觀對象的抽象過程,現(xiàn)實(shí)世界,數(shù)據(jù)模型定義(continued),概念模型-說“人”話 按用戶的觀點(diǎn)來對數(shù)據(jù)和信息建模 用于組織信息世界的概念，表現(xiàn)從現(xiàn)實(shí)世

3、界中抽象出來的事物以及它們之間的聯(lián)系,數(shù)據(jù)模型定義(continued),概念模型的用途 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)人員和用戶之間進(jìn)行交流的語言 是現(xiàn)實(shí)世界到機(jī)器世界的一個(gè)中間層次 是數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的有力工具 對概念模型的基本要求 較強(qiáng)的語義表達(dá)能力，能夠方便、直接地表達(dá)應(yīng)用中的各種語義知識 簡單、清晰、易于用戶理解。,數(shù)據(jù)模型定義(continued),邏輯模型和物理模型 -既面向人又計(jì)算機(jī) 按計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的觀點(diǎn)對數(shù)據(jù)建模，用于DBMS實(shí)現(xiàn)。 物理模型是對數(shù)據(jù)最底層的抽象，描述數(shù)據(jù)在磁盤或磁帶上的存儲方式和存取方法。,概念模型,Why: Conceptual model 是捕獲軟件（數(shù) 據(jù)）需求的重要工具 觀點(diǎn)

4、世界是由一組稱作實(shí)體的基本對象和這些對象之間的聯(lián)系構(gòu)成的,概念模型(continued),信息世界中的基本概念 兩個(gè)實(shí)體型之間的聯(lián)系 兩個(gè)以上實(shí)體型之間的聯(lián)系 單個(gè)實(shí)體型內(nèi)的聯(lián)系 概念模型的一種表示方法 一個(gè)實(shí)例,信息世界中的基本概念,(1) 實(shí)體（Entity） 客觀存在并可相互區(qū)別的事物稱為實(shí)體。可以是具體 的人、事、物或抽象的概念。 (2) 屬性（Attribute） 實(shí)體所具有的某一特性稱為屬性。一個(gè)實(shí)體可以由若 干個(gè)屬性來刻畫。 (3) 碼（Key） 唯一標(biāo)識實(shí)體的屬性集稱為碼。,信息世界中的基本概念(continued),(4) 域（Domain） 屬性的取值范圍稱為該屬性的域。

5、(5) 實(shí)體型（Entity Type） 用實(shí)體名及其屬性名集合來抽象和刻畫同類實(shí)體稱為實(shí)體型 (6) 實(shí)體集（Entity Set） 同一類型實(shí)體的集合稱為實(shí)體集,信息世界中的基本概念(continued),(7) 聯(lián)系（Relationship） 現(xiàn)實(shí)世界中事物內(nèi)部以及事物之間的聯(lián)系在信息世界 中反映為實(shí)體內(nèi)部的聯(lián)系和實(shí)體之間的聯(lián)系。 實(shí)體內(nèi)部的聯(lián)系通常是指組成實(shí)體的各屬性之間的聯(lián)系 實(shí)體之間的聯(lián)系通常是指不同實(shí)體集之間的聯(lián)系,兩個(gè)實(shí)體型之間的聯(lián)系,用圖形來表示兩個(gè)實(shí)體型之間的這三類聯(lián)系,兩個(gè)實(shí)體型之間的聯(lián)系（ continued ）,一對一聯(lián)系（1:1） 實(shí)例 一個(gè)班級只有一個(gè)正班長 一

6、個(gè)班長只在一個(gè)班中任職 定義： 如果對于實(shí)體集A中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集B中至多有一個(gè)（也可以沒有）實(shí)體與之聯(lián)系，反之亦然，則稱實(shí)體集A與實(shí)體集B具有一對一聯(lián)系，記為1:1,班級,班級-正班長,正班長,1,1,1:1聯(lián)系,兩個(gè)實(shí)體型之間的聯(lián)系 (continued),一對多聯(lián)系（1：n） 實(shí)例 一個(gè)班級中有若干名學(xué)生， 每個(gè)學(xué)生只在一個(gè)班級中學(xué)習(xí) 定義： 如果對于實(shí)體集A中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集B中 有n個(gè)實(shí)體（n0）與之聯(lián)系，反之，對于實(shí)體 集B中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集A中至多只有一個(gè) 實(shí)體與之聯(lián)系，則稱實(shí)體集A與實(shí)體集B有一對 多聯(lián)系，記為1:n,兩個(gè)實(shí)體型之間的聯(lián)系 (continued),多

7、對多聯(lián)系（m:n） 實(shí)例 課程與學(xué)生之間的聯(lián)系： 一門課程同時(shí)有若干個(gè)學(xué)生選修 一個(gè)學(xué)生可以同時(shí)選修多門課程 定義： 如果對于實(shí)體集A中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集B中 有n個(gè)實(shí)體（n0）與之聯(lián)系，反之，對于實(shí) 體集B中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集A中也有m個(gè)實(shí) 體（m0）與之聯(lián)系，則稱實(shí)體集A與實(shí)體B 具有多對多聯(lián)系，記為m:n,兩個(gè)實(shí)體型之間的聯(lián)系 (continued),三類聯(lián)系之間的關(guān)系,單個(gè)實(shí)體型內(nèi)的聯(lián)系,一對多聯(lián)系 實(shí)例 職工實(shí)體型內(nèi)部具有領(lǐng)導(dǎo)與被領(lǐng)導(dǎo)的聯(lián)系 某一職工（干部）“領(lǐng)導(dǎo)”若干名職工 一個(gè)職工僅被另外一個(gè)職工直接領(lǐng)導(dǎo) 這是一對多的聯(lián)系 一對一聯(lián)系,單個(gè)實(shí)體型內(nèi)的聯(lián)系（continued）

8、,多對多聯(lián)系 請舉例,概念模型的一種表示方法,最著名的 P.P.S Chen 于1976提出的實(shí)體-聯(lián)系方法（Entity-Relationship Approach) 實(shí)體聯(lián)系方法(E-R方法) 用E-R圖來描述現(xiàn)實(shí)世界的概念模型 E-R方法也稱為E-R模型,E-R圖,實(shí)體型 用矩形表示，矩形框內(nèi)寫明實(shí)體名。 屬性 用橢圓形表示，并用無向邊將其與相應(yīng)的實(shí)體連接起來,學(xué)生,教師,E-R圖(continued),聯(lián)系 聯(lián)系本身： 用菱形表示，菱形框內(nèi)寫明聯(lián)系名，并用無向邊分別與有關(guān)實(shí)體連接起來，同時(shí)在無向邊旁標(biāo)上聯(lián)系的類型（1:1、1:n或m:n）,聯(lián)系的表示方法,聯(lián)系的表示方法示例,聯(lián)系的屬性

9、,聯(lián)系的屬性： 聯(lián)系本身也是一種實(shí)體型，也 可以有屬性。如果一個(gè)聯(lián)系具有屬性，則這些屬性也要用無向邊與該聯(lián)系連接起來,一個(gè)實(shí)例,用E-R圖表示某個(gè)工廠物資管理的概念模型 實(shí)體 倉庫： 倉庫號、面積、電話號碼 零件 ：零件號、名稱、規(guī)格、單價(jià)、描述 供應(yīng)商：供應(yīng)商號、姓名、地址、電話號碼、帳號 項(xiàng)目：項(xiàng)目號、預(yù)算、開工日期 職工：職工號、姓名、年齡、職稱,一個(gè)實(shí)例(continued),實(shí)體之間的聯(lián)系如下： (1)一個(gè)倉庫可以存放多種零件，一種零件可以存放在多個(gè)倉庫中。倉庫和零件具有多對多的聯(lián)系。用庫存量來表示某種零件在某個(gè)倉庫中的數(shù)量。 (2)一個(gè)倉庫有多個(gè)職工當(dāng)倉庫保管員，一個(gè)職工只能在一個(gè)

10、倉庫工作，倉庫和職工之間是一對多的聯(lián)系。職工實(shí)體型中具有一對多的聯(lián)系 。,一個(gè)實(shí)例(continued),(3)職工之間具有領(lǐng)導(dǎo)-被領(lǐng)導(dǎo)關(guān)系。即倉庫主任領(lǐng)導(dǎo)若干保管員。 (4)供應(yīng)商、項(xiàng)目和零件三者之間具有多對多的聯(lián)系,一個(gè)實(shí)例(continued),Review,Model Data model 概念模型 E-R 模型,邏輯數(shù)據(jù)模型,數(shù)據(jù)模型的三要素 層次模型 網(wǎng)狀模型 關(guān)系模型 面向?qū)ο竽Ｐ?數(shù)據(jù)模型的三要素,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu): 數(shù)據(jù)長什么樣子 描述系統(tǒng)的靜態(tài)特性，即組成數(shù)據(jù)庫的對象類型 數(shù)據(jù)本身 類型、內(nèi)容、性質(zhì)。如網(wǎng)狀模型中的數(shù)據(jù)項(xiàng)、記錄，關(guān)系模型中的域、屬性，關(guān)系等 數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系 例如網(wǎng)狀

11、模型中的系型，關(guān)系模型中的外碼 在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中一般按數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型來命名數(shù)據(jù)模型,數(shù)據(jù)模型的三要素(continued),數(shù)據(jù)操作：數(shù)據(jù)能干什么 描述系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，即對數(shù)據(jù)庫中對象的實(shí)例允許執(zhí)行的操作的集合，包括操作及操作規(guī)則 一般有檢索、更新（插入、刪除、修改）操作 數(shù)據(jù)模型要定義操作含義、操作符號、操作規(guī)則，以及實(shí)現(xiàn)操作的語言 數(shù)據(jù)的約束條件：規(guī)則 數(shù)據(jù)的約束條件是完整性規(guī)則的集合，規(guī)定數(shù)據(jù)庫狀態(tài)及狀態(tài)變化所應(yīng)滿足的條件，以保證數(shù)據(jù)的正確、有效、相容,層次模型,層次模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：像一顆倒樹。 用樹結(jié)構(gòu)表示實(shí)體之間聯(lián)系的模型叫層次模型 樹由節(jié)點(diǎn)和連線組成 節(jié)點(diǎn)代表實(shí)體型 連線表示兩實(shí)體型間

12、的一對多聯(lián)系 樹的特性 每棵樹有且僅有一個(gè)節(jié)點(diǎn)無父節(jié)點(diǎn)，稱為樹的根 樹中的其它節(jié)點(diǎn)都有且僅有一個(gè)父節(jié)點(diǎn),層次模型(continued),層次模型(continued),層次模型(continued),優(yōu)點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn) 有唯一的層次路徑，查詢效率高 有良好的數(shù)據(jù)完整性約束 缺點(diǎn) 支持的聯(lián)系種類太少 只支持二元一對多聯(lián)系 只允許實(shí)體集間的一種聯(lián)系，不支持實(shí)體集間的多種聯(lián)系 數(shù)據(jù)操縱不方便，數(shù)據(jù)獨(dú)立性差 子結(jié)點(diǎn)的存取只能通過父結(jié)點(diǎn)來進(jìn)行 插入、刪除復(fù)雜，父結(jié)點(diǎn)的刪除導(dǎo)致子結(jié)點(diǎn)的刪除，丟失必要的信息,網(wǎng)狀模型,網(wǎng)狀模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 是一個(gè)滿足下列條件的有向圖 可以有一個(gè)以上的節(jié)點(diǎn)無父節(jié)點(diǎn) 至少有一

13、個(gè)節(jié)點(diǎn)有多于一個(gè)的父節(jié)點(diǎn)（排除樹結(jié)構(gòu)） 節(jié)點(diǎn)代表實(shí)體型，有向邊（從箭尾到箭頭）表示兩實(shí)體型間的一對多聯(lián)系,網(wǎng)狀模型(continued),聯(lián)系記錄,網(wǎng)狀模型(continued),DBTG的系型 系(Set)：表示記錄之間的聯(lián)系 單屬系型 多屬系型 奇異系型,系統(tǒng),教師,網(wǎng)狀模型(continued),聯(lián)系記錄 多對多聯(lián)系 自反聯(lián)系,學(xué)生,課程,課程,學(xué)生,選課,聯(lián)系記錄,職工,職工,領(lǐng)導(dǎo),領(lǐng)導(dǎo) 1:n,聯(lián)系記錄,網(wǎng)狀模型(continued),優(yōu)點(diǎn) 表達(dá)的聯(lián)系種類豐富 性能良好，存取效率高 缺點(diǎn) 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 語言復(fù)雜 數(shù)據(jù)獨(dú)立性差,關(guān)系模型,最重要的一種數(shù)據(jù)模型。也是目前主要采用的數(shù)據(jù)模型 1

14、970年由美國IBM公司San Jose研究室的研究員E.F.Codd提出 本課程的重點(diǎn),關(guān)系模型-典型的關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),ORACLE SYBASE DB/2 SQL Server INFORMIX ,關(guān)系模型,關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：長的像一個(gè)表 用二維表來表示實(shí)體集：學(xué)生、課程,關(guān)系模型(continued),關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 用二維表來表示實(shí)體集學(xué)生和課程之間的聯(lián)系,關(guān)系模型(continued),關(guān)系模型 只需要二維表來表示實(shí)體集以及他們之間的聯(lián)系,概念模型， E-R圖,關(guān)系模型(continued),關(guān)系的性質(zhì) 關(guān)系是一個(gè)二維表，每行對應(yīng)一個(gè)元組，每列是一個(gè)屬性，有一個(gè)屬性名，對應(yīng)一個(gè)

15、域； 列是同質(zhì)的，即列值來自同一個(gè)域，不同列可以出自同一個(gè)域，但列名不同； 關(guān)系中每一個(gè)屬性是不可分解的，即所有域都是原子數(shù)據(jù)的集合； 關(guān)系中任兩個(gè)元組不能完全相同； 每個(gè)關(guān)系都有關(guān)鍵字唯一標(biāo)識各個(gè)元組； 關(guān)系中行的排列順序、列的排列順序是無關(guān)緊要的。,關(guān)系模型(continued),關(guān)系模型的數(shù)據(jù)操作 關(guān)系代數(shù) 關(guān)系演算 元組關(guān)系演算 域關(guān)系演算 關(guān)系數(shù)據(jù)庫的標(biāo)準(zhǔn)語言SQL,關(guān)系模型(continued),關(guān)系模型的數(shù)據(jù)約束 域完整性約束 屬性值是否允許為空值NULL 實(shí)體完整性約束 關(guān)鍵字必須唯一，其屬性值不能為NULL 參照完整性約束 外關(guān)鍵字必須取自參照關(guān)系的參照屬性值，但可以為NULL 用戶自定義完整性約束,關(guān)系模型(continued),優(yōu)點(diǎn) 堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，其數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是關(guān)系理論； 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)單一，用表表示實(shí)體集與實(shí)體集