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1、第二章第二章 數(shù)據(jù)模型與概念模型數(shù)據(jù)模型與概念模型 理學(xué)院數(shù)學(xué)系理學(xué)院數(shù)學(xué)系 2 2.1 信息的三種狀態(tài)及其抽象過程信息的三種狀態(tài)及其抽象過程 現(xiàn)實世界現(xiàn)實世界 實體實體 實體的特征實體的特征 實體集實體集 現(xiàn)實世界中存在的可以相 互區(qū)分的事物或概念 描述某一實體區(qū)別于其它 實體的特性 具有相同特征或可用同樣 特征描述的實體的集合 認(rèn) 識 、認(rèn) 識 、 抽象抽象 系統(tǒng)分析系統(tǒng)分析 信息化信息化 信息世界、概念模型信息世界、概念模型實例實例 屬性屬性對象對象 數(shù)據(jù)庫設(shè)計數(shù)據(jù)庫設(shè)計 數(shù)據(jù)化數(shù)據(jù)化 機器世界、機器世界、DBMS 支持的數(shù)據(jù)模型支持的數(shù)據(jù)模型 記錄記錄 數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù) 化化 數(shù)據(jù)項數(shù)據(jù)項

2、數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù) 化化 文件文件 數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù) 化化 3 2.2 概念模型概念模型 概念模型是現(xiàn)實世界到信息世界的第一層抽概念模型是現(xiàn)實世界到信息世界的第一層抽 象，是數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員進(jìn)行數(shù)據(jù)庫設(shè)計的有力工象，是數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員進(jìn)行數(shù)據(jù)庫設(shè)計的有力工 具，也是數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員和用戶之間進(jìn)行交流的語具，也是數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員和用戶之間進(jìn)行交流的語 言。言。 故概念模型一方面應(yīng)該具有較強的語義表達(dá)能故概念模型一方面應(yīng)該具有較強的語義表達(dá)能 力，能夠方便、直接地表達(dá)應(yīng)用中的各種語義知力，能夠方便、直接地表達(dá)應(yīng)用中的各種語義知 識，并應(yīng)該簡單、清晰，易于用戶理解。識，并應(yīng)該簡單、清晰，易于用戶理解。 4 2.2 概念模

3、型概念模型 一、基本概念。一、基本概念。 1、實體：客觀存在并可相互區(qū)別的事物稱為實體（人、事、實體：客觀存在并可相互區(qū)別的事物稱為實體（人、事、 物、概念或聯(lián)系）。物、概念或聯(lián)系）。 2、屬性：實體所具有的某一特征。一個實體可以由若干個、屬性：實體所具有的某一特征。一個實體可以由若干個 屬性來刻畫。屬性來刻畫。 3 、對象：具有相同屬性、服從相同規(guī)則的同一類實體數(shù)據(jù)、對象：具有相同屬性、服從相同規(guī)則的同一類實體數(shù)據(jù) 化的結(jié)果稱為對象。化的結(jié)果稱為對象。 5 2.2 概念模型概念模型 一、基本概念。一、基本概念。 4 、主碼：唯一標(biāo)識實體的屬性集。、主碼：唯一標(biāo)識實體的屬性集。 次碼：實體集中

4、不能唯一標(biāo)識實體的屬性或?qū)傩约?。次碼：實體集中不能唯一標(biāo)識實體的屬性或?qū)傩约?5 、域：屬性的取值范圍稱為屬性的域。、域：屬性的取值范圍稱為屬性的域。 6、實體集：同型實體的集合稱為實體集。、實體集：同型實體的集合稱為實體集。 7、聯(lián)系：實體內(nèi)部的聯(lián)系是指組成實體的各屬性之間的聯(lián)、聯(lián)系：實體內(nèi)部的聯(lián)系是指組成實體的各屬性之間的聯(lián) 系；實體之間的聯(lián)系通常是指不同實體集之間的聯(lián)系。系；實體之間的聯(lián)系通常是指不同實體集之間的聯(lián)系。 6 2.2 概念模型概念模型 學(xué)生實體學(xué)生實體： 主碼：姓名、學(xué)號？ 次碼：性別、年齡 域：屬性的取值范圍 學(xué) 號 學(xué)號由學(xué)校統(tǒng)一為同學(xué)們安排，絕對不會出現(xiàn)重 復(fù)的現(xiàn)象

5、 7 2.2 概念模型概念模型 二、兩個實體型之間聯(lián)系的類型二、兩個實體型之間聯(lián)系的類型： 1、一對一聯(lián)系（一對一聯(lián)系（1：1）：如果對于實體集）：如果對于實體集A中的每中的每 一個實體，實體集一個實體，實體集B中至多有一個（或沒有）實體中至多有一個（或沒有）實體 與之聯(lián)系，反之亦然。與之聯(lián)系，反之亦然。 學(xué)校 校長 一對一關(guān)系 8 2.2 概念模型概念模型 二、兩個實體型之間聯(lián)系的類型二、兩個實體型之間聯(lián)系的類型： 2、一對多聯(lián)系（、一對多聯(lián)系（1：n）：如果對于實體集）：如果對于實體集A中的每一個中的每一個 實體，實體集實體，實體集B中有中有n個（個（n=0）實體與之聯(lián)系；反之；）實體與之

6、聯(lián)系；反之； 對于實體集對于實體集B中的每個實體，實體集中的每個實體，實體集A中至多只有一個中至多只有一個 實體與之聯(lián)系。（學(xué)校與教師）實體與之聯(lián)系。（學(xué)校與教師） 計算機老師 美術(shù)老師 體育老師 數(shù)學(xué)老師 化學(xué)老師 學(xué)校 9 2.2 概念模型概念模型 二、兩個實體型之間聯(lián)系的類型：二、兩個實體型之間聯(lián)系的類型： 3、多對多聯(lián)系（m：n）：如果對于實體集A中的每個實體， 實體集B中有n個實體（n0）與之聯(lián)系，反之，對于 實體集B中的每一個實體，實體集A中也有m個實體 （m0）與之聯(lián)系。 一對一聯(lián)系是一對多聯(lián)系的特例，而一對多聯(lián)系又 是多對多聯(lián)系的特列。 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 計算機基礎(chǔ) C語言 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)

7、數(shù)據(jù)庫 英語 學(xué)生 課程 10 2.2 概念模型概念模型 二、兩個實體型之間聯(lián)系的類型：二、兩個實體型之間聯(lián)系的類型： 兩個以上的實體型之間也存在著一對一、一對多和多對兩個以上的實體型之間也存在著一對一、一對多和多對 多聯(lián)系。多聯(lián)系。 1）多實體集之間的一對多聯(lián)系）多實體集之間的一對多聯(lián)系 若實體集若實體集E1，E2，En存在聯(lián)系，對于實體集存在聯(lián)系，對于實體集Ej（j 1，2，i-1，i+1n）中給定的實體，最多只和）中給定的實體，最多只和Ei中的一中的一 個實體相聯(lián)系，則說個實體相聯(lián)系，則說Ei與與E1，E2，Ei-1，Ei+1En之間的之間的 聯(lián)系是一對多的。聯(lián)系是一對多的。 課程課程

8、教師教師 參考書參考書 講授講授 1 m n 11 2.2 概念模型概念模型 二、兩個實體型之間聯(lián)系的類型：二、兩個實體型之間聯(lián)系的類型： 2）多實體集之間的多對多聯(lián)系）多實體集之間的多對多聯(lián)系 在兩個以上的多個實體集之間，當(dāng)一個實體集與其它實在兩個以上的多個實體集之間，當(dāng)一個實體集與其它實 體集之間均存在多對多的聯(lián)系，而其它實體集之間沒有聯(lián)系體集之間均存在多對多的聯(lián)系，而其它實體集之間沒有聯(lián)系 時，稱為實體集之間的多對多聯(lián)系。時，稱為實體集之間的多對多聯(lián)系。 供貨商供貨商 項目項目 零件零件 供應(yīng)供應(yīng) m n n 12 2.2 概念模型概念模型 二、兩個實體型之間聯(lián)系的類型二、兩個實體型之間

9、聯(lián)系的類型： 同一實體集中的各實體之間也可以存在一對一、同一實體集中的各實體之間也可以存在一對一、 一對多、多對多的聯(lián)系。一對多、多對多的聯(lián)系。 領(lǐng)導(dǎo)領(lǐng)導(dǎo) 1 n 職工職工 13 2.2 概念模型概念模型 三、概念模型的表示方法三、概念模型的表示方法 1976年年P(guān)eter.Chen提出實體聯(lián)系模型（提出實體聯(lián)系模型（E-R聯(lián)系模聯(lián)系模 型），擁有很多支持者，不少研究人員對其進(jìn)行了很多改型），擁有很多支持者，不少研究人員對其進(jìn)行了很多改 進(jìn)，現(xiàn)在已沒有一個唯一的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)，現(xiàn)在已沒有一個唯一的標(biāo)準(zhǔn)E-R模型。常用的是模型。常用的是E-R圖圖 描述現(xiàn)實世界的概念模型。描述現(xiàn)實世界的概念模型。 198

10、8年提出了一種語義年提出了一種語義-對象模型，它的支持者較少，對象模型，它的支持者較少， 應(yīng)用不是很廣泛，但國外通常認(rèn)為它比應(yīng)用不是很廣泛，但國外通常認(rèn)為它比E-R模型更豐富，易模型更豐富，易 于使用。于使用。 14 2.2 概念模型概念模型 三、概念模型的表示方法三、概念模型的表示方法 ER圖提供了表示實體型、屬性和聯(lián)系的方法：圖提供了表示實體型、屬性和聯(lián)系的方法： 實體型：用矩形表示，矩形框內(nèi)寫明實體名。實體型：用矩形表示，矩形框內(nèi)寫明實體名。 屬性：用橢圓形表示，用無向邊將其與相應(yīng)的實體連接起屬性：用橢圓形表示，用無向邊將其與相應(yīng)的實體連接起 來。來。 聯(lián)系：用菱形表示，框內(nèi)寫明聯(lián)系名，

11、并用無向邊分別與有聯(lián)系：用菱形表示，框內(nèi)寫明聯(lián)系名，并用無向邊分別與有 關(guān)實體聯(lián)系起來，在邊旁標(biāo)上聯(lián)系的類型。（聯(lián)系有屬性，關(guān)實體聯(lián)系起來，在邊旁標(biāo)上聯(lián)系的類型。（聯(lián)系有屬性， 屬性也要用無向邊與該聯(lián)系連接起來。）屬性也要用無向邊與該聯(lián)系連接起來。） 15 2.2 概念模型概念模型 三、概念模型的表示方法三、概念模型的表示方法 學(xué)生學(xué)生 學(xué)號學(xué)號姓名姓名性別性別年齡年齡系別系別 實體及屬性的實體及屬性的E-R圖圖 16 2.2 概念模型概念模型 三、概念模型的表示方法三、概念模型的表示方法 供應(yīng)商供應(yīng)商 供應(yīng)量供應(yīng)量 實體間聯(lián)系的屬性及其表示實體間聯(lián)系的屬性及其表示E-R圖圖 項目項目 供應(yīng)供

12、應(yīng) 零件零件 17 2.3 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 一般情況下，數(shù)據(jù)模型是嚴(yán)格定義的一一般情況下，數(shù)據(jù)模型是嚴(yán)格定義的一 組概念的集合。這些概念精確的描述了系統(tǒng)組概念的集合。這些概念精確的描述了系統(tǒng) 的靜態(tài)特性、動態(tài)特性和完整性約束條件。的靜態(tài)特性、動態(tài)特性和完整性約束條件。 18 2.3 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 一、數(shù)據(jù)模型的三要素一、數(shù)據(jù)模型的三要素 1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)： 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是所研究的對象類型的集合，對象包括：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是所研究的對象類型的集合，對象包括： 一與數(shù)據(jù)類型、內(nèi)容、性質(zhì)有關(guān)的對象（網(wǎng)狀模型中的數(shù)據(jù)一與數(shù)據(jù)類型、內(nèi)容、性質(zhì)有關(guān)的對象（網(wǎng)狀模型中的數(shù)據(jù) 項、記錄）；項、記錄）； 二是

13、與數(shù)據(jù)之間聯(lián)系有關(guān)的對象（網(wǎng)狀模型中的系型）。二是與數(shù)據(jù)之間聯(lián)系有關(guān)的對象（網(wǎng)狀模型中的系型）。 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是刻畫一個數(shù)據(jù)模型性質(zhì)最重要的方面，通常數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是刻畫一個數(shù)據(jù)模型性質(zhì)最重要的方面，通常 按其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型來命名數(shù)據(jù)模型。按其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型來命名數(shù)據(jù)模型。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是對系統(tǒng)靜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是對系統(tǒng)靜 態(tài)特性的描述。態(tài)特性的描述。 19 2.3 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 一、數(shù)據(jù)模型的三要素一、數(shù)據(jù)模型的三要素 2、數(shù)據(jù)操作：、數(shù)據(jù)操作： 是指對數(shù)據(jù)庫中各種對象（型）的實例（值）允許執(zhí)行是指對數(shù)據(jù)庫中各種對象（型）的實例（值）允許執(zhí)行 的操作的集合，包括操作及有關(guān)的操作規(guī)則。主要有檢索和的操作的集合，包

14、括操作及有關(guān)的操作規(guī)則。主要有檢索和 更新（插入、刪除、修改）兩大類操縱。數(shù)據(jù)模型必須定義更新（插入、刪除、修改）兩大類操縱。數(shù)據(jù)模型必須定義 這些操縱的確切含義、操作符號、操作規(guī)則（優(yōu)先級）以及這些操縱的確切含義、操作符號、操作規(guī)則（優(yōu)先級）以及 實現(xiàn)操作的語言。實現(xiàn)操作的語言。數(shù)據(jù)操作是對系統(tǒng)動態(tài)特性的描述。數(shù)據(jù)操作是對系統(tǒng)動態(tài)特性的描述。 20 2.3 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 一、數(shù)據(jù)模型的三要素一、數(shù)據(jù)模型的三要素 3、數(shù)據(jù)的約束條件：、數(shù)據(jù)的約束條件： 數(shù)據(jù)模型應(yīng)該反映和規(guī)定本數(shù)據(jù)模型必須遵守的基本數(shù)據(jù)模型應(yīng)該反映和規(guī)定本數(shù)據(jù)模型必須遵守的基本 的通用的完整性約束條件，還應(yīng)該提供定義完整性

15、約束條件的通用的完整性約束條件，還應(yīng)該提供定義完整性約束條件 的機制，以反映具體應(yīng)用所涉及的數(shù)據(jù)必須遵守的特定的語的機制，以反映具體應(yīng)用所涉及的數(shù)據(jù)必須遵守的特定的語 義約束條件。義約束條件。 數(shù)據(jù)約束是數(shù)據(jù)約束是一組完整性規(guī)則的集合一組完整性規(guī)則的集合。完整性規(guī)則是給定。完整性規(guī)則是給定 的數(shù)據(jù)模型中數(shù)據(jù)及其聯(lián)系所具有的制約和依存規(guī)則，用以的數(shù)據(jù)模型中數(shù)據(jù)及其聯(lián)系所具有的制約和依存規(guī)則，用以 限定符合數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫狀態(tài)以及狀態(tài)的變化，以保證數(shù)限定符合數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫狀態(tài)以及狀態(tài)的變化，以保證數(shù) 據(jù)的正確、有效、相容。據(jù)的正確、有效、相容。 21 2.3 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 二、常見的數(shù)據(jù)模型

16、二、常見的數(shù)據(jù)模型 1、非關(guān)系數(shù)據(jù)模型：層次模型、網(wǎng)狀模型；、非關(guān)系數(shù)據(jù)模型：層次模型、網(wǎng)狀模型； 2、關(guān)系模型；、關(guān)系模型； 3、面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型；、面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型； 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作和完整性約束條件三個方數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作和完整性約束條件三個方 面的內(nèi)容描述了一個數(shù)據(jù)模型，其中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是刻面的內(nèi)容描述了一個數(shù)據(jù)模型，其中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是刻 畫模型性質(zhì)的最基本的方面。畫模型性質(zhì)的最基本的方面。 我們著重介紹三種模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。我們著重介紹三種模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 22 2.3 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 三、層次模型三、層次模型 層次數(shù)據(jù)模型是最早的數(shù)據(jù)模型，采用樹型結(jié)構(gòu)表示各層次數(shù)據(jù)模型是最早的數(shù)據(jù)模

17、型，采用樹型結(jié)構(gòu)表示各 類實體以及實體間的聯(lián)系，是層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織方類實體以及實體間的聯(lián)系，是層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織方 式，典型代表是式，典型代表是IBM公司的公司的IMS數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。 23 2.3 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 三、層次模型三、層次模型 1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 在數(shù)據(jù)庫中定義滿足下面兩個條件的基本層次聯(lián)系的在數(shù)據(jù)庫中定義滿足下面兩個條件的基本層次聯(lián)系的 集合為層次模型：集合為層次模型： 1）有且只有一個結(jié)點沒有雙親結(jié)點，該結(jié)點稱為根結(jié)點；）有且只有一個結(jié)點沒有雙親結(jié)點，該結(jié)點稱為根結(jié)點； 2）根以外的其他結(jié)點有且只有一個雙親結(jié)點。）根以外的其他結(jié)點有且只有一

18、個雙親結(jié)點。 24 2.3 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 三、層次模型三、層次模型 1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 在層次模型中，每個結(jié)點表示一個記錄類型，記錄之間在層次模型中，每個結(jié)點表示一個記錄類型，記錄之間 的聯(lián)系用結(jié)點之間的連線（有向邊）表示，聯(lián)系是一對多關(guān)的聯(lián)系用結(jié)點之間的連線（有向邊）表示，聯(lián)系是一對多關(guān) 系（只能處理一對多關(guān)系）。系（只能處理一對多關(guān)系）。 每個記錄類型可包含若干個字段，記錄描述實體，字段每個記錄類型可包含若干個字段，記錄描述實體，字段 描述實體的屬性。各個記錄類型及其字段都必須命名。各個描述實體的屬性。各個記錄類型及其字段都必須命名。各個 記錄類型、同一記錄類型中的各個字段不能同名

19、。每個記錄記錄類型、同一記錄類型中的各個字段不能同名。每個記錄 類型可以定義一個排序字段，也稱為碼字段，若排序字段的類型可以定義一個排序字段，也稱為碼字段，若排序字段的 值唯一，則它能唯一標(biāo)識一個記錄值。（層次模型中結(jié)點之值唯一，則它能唯一標(biāo)識一個記錄值。（層次模型中結(jié)點之 間具有樹結(jié)構(gòu)的特征）。間具有樹結(jié)構(gòu)的特征）。 25 2.3 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 三、層次模型三、層次模型 1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 院系編號院系編號院系名稱院系名稱辦公地點辦公地點 教研室編號教研室編號教研室教研室學(xué)號學(xué)號姓名姓名年齡年齡 職工號職工號姓名姓名專業(yè)方向?qū)I(yè)方向 學(xué)生學(xué)生 教師教師 教研室教研室 院系院系 教學(xué)院

20、系教學(xué)院系 數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型 26 2.3 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 三、層次模型三、層次模型 1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) D10計科系計科系3號樓號樓 C01硬件教研室硬件教研室000001王平王平20 92001王海王海電器電器 學(xué)生學(xué)生 教師教師 教研室教研室 院系院系 教學(xué)院系教學(xué)院系 實例實例 C01硬件教研室硬件教研室 92002張錚張錚自動化自動化 92003許明許明數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫 92004陳征陳征人工職能人工職能 000002李麗李麗20 27 2.3 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 三、層次模型三、層次模型 1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 層次模型的一個基本特點是，任何一個給定的記錄值只層次模型的一個基本特點

21、是，任何一個給定的記錄值只 有按其路徑查看時，才能顯出它的全部意義，沒有一個子女有按其路徑查看時，才能顯出它的全部意義，沒有一個子女 記錄值能夠脫離雙親記錄值而獨立存在。記錄值能夠脫離雙親記錄值而獨立存在。 28 2.3 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 三、層次模型三、層次模型 2、多對多聯(lián)系在層次模型中的表示、多對多聯(lián)系在層次模型中的表示 將多對多聯(lián)系分解成一對多聯(lián)系，方法有兩種：將多對多聯(lián)系分解成一對多聯(lián)系，方法有兩種： 1）冗余結(jié)點法：通過增設(shè)兩個冗余結(jié)點將一個多對多聯(lián)系）冗余結(jié)點法：通過增設(shè)兩個冗余結(jié)點將一個多對多聯(lián)系 轉(zhuǎn)為兩個一對多聯(lián)系。優(yōu)點是結(jié)構(gòu)清晰，允許結(jié)點改變存轉(zhuǎn)為兩個一對多聯(lián)系。優(yōu)點是結(jié)構(gòu)

22、清晰，允許結(jié)點改變存 儲位置，缺點是需要額外的存儲空間，有潛在的不一致性。儲位置，缺點是需要額外的存儲空間，有潛在的不一致性。 2）虛擬結(jié)點法：就是用一個指引元，指向所替代的結(jié)點。）虛擬結(jié)點法：就是用一個指引元，指向所替代的結(jié)點。 優(yōu)點是減少存儲空間的浪費，避免產(chǎn)生不一致性，缺點是優(yōu)點是減少存儲空間的浪費，避免產(chǎn)生不一致性，缺點是 結(jié)點改變存儲位置可能引起虛擬結(jié)點中指針的修改。結(jié)點改變存儲位置可能引起虛擬結(jié)點中指針的修改。 29 2.3 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 三、層次模型三、層次模型 2、多對多聯(lián)系在層次模型中的表示、多對多聯(lián)系在層次模型中的表示 學(xué)號學(xué)號姓名姓名年齡年齡 課程號課程號 課程名課程

23、名學(xué)分學(xué)分學(xué)號學(xué)號姓名姓名年齡年齡 課程號課程號 課程名課程名學(xué)分學(xué)分 30 2.3 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 三、層次模型三、層次模型 2、多對多聯(lián)系在層次模型中的表示、多對多聯(lián)系在層次模型中的表示 學(xué)號學(xué)號姓名姓名年齡年齡課程號課程號 課程名課程名學(xué)分學(xué)分 V.課程課程V.學(xué)生學(xué)生 31 2.3 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 三、層次模型三、層次模型 3、層次模型的數(shù)據(jù)操縱與完整性約束、層次模型的數(shù)據(jù)操縱與完整性約束 數(shù)據(jù)操縱主要有查詢、插入、刪除和修改，進(jìn)行這些操數(shù)據(jù)操縱主要有查詢、插入、刪除和修改，進(jìn)行這些操 縱時要滿足層次模型的完整性約束條件?？v時要滿足層次模型的完整性約束條件。 插入時，如果沒有相應(yīng)的

24、雙親結(jié)點值就不能插入子女結(jié)插入時，如果沒有相應(yīng)的雙親結(jié)點值就不能插入子女結(jié) 點值；刪除時，如果刪除雙親結(jié)點，則相應(yīng)的子女結(jié)點值點值；刪除時，如果刪除雙親結(jié)點，則相應(yīng)的子女結(jié)點值 也也 同時刪除。修改時，應(yīng)修改所有相應(yīng)記錄，以保證數(shù)據(jù)的同時刪除。修改時，應(yīng)修改所有相應(yīng)記錄，以保證數(shù)據(jù)的 一一 致性。致性。 32 2.3 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 三、層次模型三、層次模型 4、層次數(shù)據(jù)模型的存儲結(jié)構(gòu)、層次數(shù)據(jù)模型的存儲結(jié)構(gòu) 層次數(shù)據(jù)庫中不僅要存儲數(shù)據(jù)本身，還要存儲數(shù)據(jù)之間層次數(shù)據(jù)庫中不僅要存儲數(shù)據(jù)本身，還要存儲數(shù)據(jù)之間 的層次聯(lián)系。常用方法有兩種：的層次聯(lián)系。常用方法有兩種： 1）鄰接法：按照層次樹前序穿

25、越的順序把所有記錄值依次）鄰接法：按照層次樹前序穿越的順序把所有記錄值依次 鄰接存放，即通過物理空間的位置相鄰來體現(xiàn)層次順序。鄰接存放，即通過物理空間的位置相鄰來體現(xiàn)層次順序。 2）鏈接法：用指引元來反映數(shù)據(jù)之間的層次聯(lián)系。）鏈接法：用指引元來反映數(shù)據(jù)之間的層次聯(lián)系。 33 2.3 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 三、層次模型三、層次模型 4、層次數(shù)據(jù)模型的存儲結(jié)構(gòu)、層次數(shù)據(jù)模型的存儲結(jié)構(gòu) A1A1 B1B2B3 C1C2C1 C4 C5 34 2.3 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 三、層次模型三、層次模型 4、層次數(shù)據(jù)模型的存儲結(jié)構(gòu)、層次數(shù)據(jù)模型的存儲結(jié)構(gòu) A1 B1B2B3 C1C2C1 C4 C5 35 2.3

26、數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 三、層次模型三、層次模型 5、層次模型的優(yōu)缺點、層次模型的優(yōu)缺點 優(yōu)點：優(yōu)點：1、層次數(shù)據(jù)模型本身比較簡單；、層次數(shù)據(jù)模型本身比較簡單； 2、對于實體間聯(lián)系是固定的，且預(yù)先定義好的應(yīng)用、對于實體間聯(lián)系是固定的，且預(yù)先定義好的應(yīng)用 系統(tǒng)，采用層次模型來實現(xiàn)，其性能優(yōu)于關(guān)系模型，不低系統(tǒng)，采用層次模型來實現(xiàn)，其性能優(yōu)于關(guān)系模型，不低 于于 網(wǎng)狀模型；網(wǎng)狀模型； 3、層次數(shù)據(jù)模型提供了良好的完整性支持。、層次數(shù)據(jù)模型提供了良好的完整性支持。 36 2.3 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 三、層次模型三、層次模型 5、層次模型的優(yōu)缺點、層次模型的優(yōu)缺點 缺點：缺點：1）現(xiàn)實世界中很多聯(lián)系是非層次的

27、；）現(xiàn)實世界中很多聯(lián)系是非層次的； 2）對插入和刪除操作的限制比較多；）對插入和刪除操作的限制比較多； 3）查詢子女結(jié)點必須通過雙親結(jié)點；）查詢子女結(jié)點必須通過雙親結(jié)點； 4）由于結(jié)構(gòu)嚴(yán)密，層次命令趨于程序化。）由于結(jié)構(gòu)嚴(yán)密，層次命令趨于程序化。 37 2.3 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 四、網(wǎng)狀模型四、網(wǎng)狀模型 典型的代表是典型的代表是DBTG系統(tǒng)（系統(tǒng)（CODASYL系統(tǒng)），是系統(tǒng)），是20世世 紀(jì)紀(jì)70年代數(shù)據(jù)系統(tǒng)語言研究會年代數(shù)據(jù)系統(tǒng)語言研究會CODASYL下屬的數(shù)據(jù)庫任務(wù)下屬的數(shù)據(jù)庫任務(wù) 組組DBTG提出的一個系統(tǒng)方案。它不是實際的軟件系統(tǒng)，但提出的一個系統(tǒng)方案。它不是實際的軟件系統(tǒng)，但 它提

28、出的基本概念、方法和技術(shù)具有普遍意義。它提出的基本概念、方法和技術(shù)具有普遍意義。 HP公司的公司的IMAGE、Honeywell公司的公司的IDS/2等都是采等都是采 用用 DBTG系統(tǒng)。系統(tǒng)。 38 2.3 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 四、網(wǎng)狀模型四、網(wǎng)狀模型 1.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)： 基本特征：基本特征： 在數(shù)據(jù)庫中，把滿足以下兩個條件的基本層次在數(shù)據(jù)庫中，把滿足以下兩個條件的基本層次 聯(lián)系集合稱為網(wǎng)狀模型：聯(lián)系集合稱為網(wǎng)狀模型： 1、允許一個以上的結(jié)點無雙親；、允許一個以上的結(jié)點無雙親； 2、一個結(jié)點可以有多于一個的雙親。、一個結(jié)點可以有多于一個的雙親。 39 2.3 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 四、網(wǎng)狀模

29、型四、網(wǎng)狀模型 1.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)： 表示方法：表示方法： 網(wǎng)狀模型中每個結(jié)點表示一個記錄類型（實體），每個網(wǎng)狀模型中每個結(jié)點表示一個記錄類型（實體），每個 記錄類型可包含若干各字段（屬性），結(jié)點間的連線表示記錄類型可包含若干各字段（屬性），結(jié)點間的連線表示 記記 錄的類型之間一對多的父子聯(lián)系。由于網(wǎng)狀模型中這種聯(lián)錄的類型之間一對多的父子聯(lián)系。由于網(wǎng)狀模型中這種聯(lián) 系系 可以不唯一，所以要為每個聯(lián)系命名，并指出與該聯(lián)系有可以不唯一，所以要為每個聯(lián)系命名，并指出與該聯(lián)系有 關(guān)關(guān) 的雙親記錄和子女記錄。的雙親記錄和子女記錄。 40 2.3 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 四、網(wǎng)狀模型四、網(wǎng)狀模型 1.數(shù)據(jù)結(jié)

30、構(gòu)：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)： R1 R1 L2L1 R1R2 R3 L1 L2 R1R2 R3 R4R5 L1 L2 L3 L4 L5 網(wǎng)狀模型的例子 41 2.3 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 四、網(wǎng)狀模型四、網(wǎng)狀模型 1.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)： 網(wǎng)狀模型的例子 學(xué)號學(xué)號系別系別姓名姓名課程號課程號學(xué)分學(xué)分課程名課程名 學(xué)號學(xué)號成績成績課程號課程號 42 2.3 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 四、網(wǎng)狀模型四、網(wǎng)狀模型 1.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)： 實際商品化的網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都有實際商品化的網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都有 不同的限制，例如不同的限制，例如HP公司的公司的IMAGE3000數(shù)據(jù)庫管數(shù)據(jù)庫管 理系統(tǒng)限制網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的層次

31、是兩層，這時需要把現(xiàn)理系統(tǒng)限制網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的層次是兩層，這時需要把現(xiàn) 實世界一般的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)能處理的結(jié)構(gòu)。實世界一般的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)能處理的結(jié)構(gòu)。 43 2.3 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 四、網(wǎng)狀模型四、網(wǎng)狀模型 2.數(shù)據(jù)操縱和完整性約束數(shù)據(jù)操縱和完整性約束 DBTG在在DLL（數(shù)據(jù)定義語言）中提供了定義數(shù)據(jù)庫（數(shù)據(jù)定義語言）中提供了定義數(shù)據(jù)庫 完整性的若干概念和語句：完整性的若干概念和語句： 1、支持記錄碼的概念（碼是唯一標(biāo)識記錄的數(shù)據(jù)項的集、支持記錄碼的概念（碼是唯一標(biāo)識記錄的數(shù)據(jù)項的集 合）；合）； 2、保證一個聯(lián)系中雙親記錄和子女記錄之間是一對多的、保證一個聯(lián)系中雙親記錄和子女記錄之間

32、是一對多的 聯(lián)系；聯(lián)系； 3、可以支持雙親記錄和子女記錄之間某些約束條件。、可以支持雙親記錄和子女記錄之間某些約束條件。 44 2.3 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 四、網(wǎng)狀模型四、網(wǎng)狀模型 3.存儲結(jié)構(gòu)存儲結(jié)構(gòu) 關(guān)鍵是如何實現(xiàn)記錄之間的聯(lián)系，常用的方關(guān)鍵是如何實現(xiàn)記錄之間的聯(lián)系，常用的方 法是鏈接法，包括單向鏈接、雙向鏈接等。還可法是鏈接法，包括單向鏈接、雙向鏈接等。還可 以采用指引元陣列法、索引陣列法等依據(jù)具體系以采用指引元陣列法、索引陣列法等依據(jù)具體系 統(tǒng)不同而不同。統(tǒng)不同而不同。 45 2.3 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 四、網(wǎng)狀模型四、網(wǎng)狀模型 S1 C1 A S2 C2 A S2 C1 A S2 C3

33、B S3 C1 B S3 C2 B S4 C1 A S4 C2 A S4 C3 B S1 S2 S3 S4 C1 C2 C3 46 2.3 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 四、網(wǎng)狀模型四、網(wǎng)狀模型 4.網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的優(yōu)缺點網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的優(yōu)缺點 優(yōu)點：優(yōu)點：1）能夠更好的描述現(xiàn)實世界，如一個結(jié)點可以有）能夠更好的描述現(xiàn)實世界，如一個結(jié)點可以有 多個父親；多個父親； 2）具有良好的性能，存取效率較高；）具有良好的性能，存取效率較高； 缺點：缺點：1）結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，隨著應(yīng)用環(huán)境的擴大，數(shù)據(jù)庫）結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，隨著應(yīng)用環(huán)境的擴大，數(shù)據(jù)庫 的結(jié)構(gòu)變得越來越復(fù)雜，不利于用戶的掌握；的結(jié)構(gòu)變得越來越復(fù)雜，不利于用戶的掌握；

34、 2）其）其DDL、DML語言復(fù)雜，用戶不易使用。語言復(fù)雜，用戶不易使用。 47 2.3 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 五、關(guān)系模型五、關(guān)系模型 1970年美國年美國IBM公司公司San Jose研究室的研研究室的研 究員究員E.F.Codd首次提出數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的關(guān)系模首次提出數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的關(guān)系模 型，開創(chuàng)了數(shù)據(jù)庫關(guān)系方法和關(guān)系數(shù)據(jù)理論的研型，開創(chuàng)了數(shù)據(jù)庫關(guān)系方法和關(guān)系數(shù)據(jù)理論的研 究。究。 48 2.3 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 五、關(guān)系模型五、關(guān)系模型 1.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 關(guān)系模型是建立在嚴(yán)格的數(shù)學(xué)概念的基礎(chǔ)關(guān)系模型是建立在嚴(yán)格的數(shù)學(xué)概念的基礎(chǔ) 上的（在下一章說明）。以用戶觀點來看，關(guān)系上的（在下一章說明）。以

35、用戶觀點來看，關(guān)系 模型中數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)是一張二維表，由行和列模型中數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)是一張二維表，由行和列 組成。下面介紹有關(guān)術(shù)語：組成。下面介紹有關(guān)術(shù)語： 49 2.3 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 五、關(guān)系模型五、關(guān)系模型 1.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 關(guān)系（關(guān)系（relation）：一個關(guān)系對應(yīng)通常所說的一張表；）：一個關(guān)系對應(yīng)通常所說的一張表； 元組（元組（tuple）：表中的一行即為一個元組；）：表中的一行即為一個元組； 屬性（屬性（attribute）：表中的一列即為一個屬性，每個屬）：表中的一列即為一個屬性，每個屬 性要起一個屬性名；性要起一個屬性名； 主碼（主碼（key）：表中的某個屬性組，它可以唯一確定一個）：表中的某個屬性組，它可以唯一確定一個 元組；元組； 域（域（domain）：屬性的取值范圍；）：屬性的取值范圍； 分量：元組中的一個屬性值；分量：元組中的一個屬性值； 50 2.3 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 51 2.3 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 五、關(guān)系模型五、關(guān)系模型 1.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 關(guān)系模式：對關(guān)