緒論數(shù)據(jù)模型優(yōu)秀公開課

1.2數(shù)據(jù)模型2主要內(nèi)容數(shù)據(jù)模型概念模型邏輯模型小結(jié)和作業(yè)3數(shù)據(jù)模型模型對現(xiàn)實(shí)世界特征的模擬或抽象例：公式、地圖、建筑沙盤……數(shù)據(jù)模型對現(xiàn)實(shí)世界中的數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬和抽象的模型在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，使用數(shù)據(jù)模型抽象現(xiàn)實(shí)世界中的數(shù)據(jù)，以便在系統(tǒng)中來處理這些數(shù)據(jù)，達(dá)到系統(tǒng)模擬現(xiàn)實(shí)世界的目的。是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)，是數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的有利工具6數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型的兩個(gè)層次概念模型不涉及數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示是按用戶的觀點(diǎn)對數(shù)據(jù)建模，強(qiáng)調(diào)其語義表達(dá)能力是對現(xiàn)實(shí)世界的第一層抽象是用戶和數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)人員交流的工具邏輯模型和物理模型與具體的DBMS有關(guān)按計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的觀點(diǎn)對數(shù)據(jù)建模，面向數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)是對現(xiàn)實(shí)世界的第二層抽象由DBMS自身實(shí)現(xiàn)邏輯模型和物理模型的轉(zhuǎn)換7數(shù)據(jù)模型模型的應(yīng)用現(xiàn)實(shí)世界——〉信息世界——〉機(jī)器世界概念模型邏輯、物理模型9數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)什么是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述數(shù)據(jù)庫的組成對象及對象之間的聯(lián)系兩類對象與數(shù)據(jù)類型、內(nèi)容、性質(zhì)有關(guān)的對象與數(shù)據(jù)之間聯(lián)系有關(guān)的對象數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是對系統(tǒng)靜態(tài)特性的描述10數(shù)據(jù)操作數(shù)據(jù)操作數(shù)據(jù)庫中各種對象的實(shí)例允許執(zhí)行的操作及有關(guān)的操作規(guī)則數(shù)據(jù)操作的類型檢索（查詢）更新（包括插入、刪除、修改）11

數(shù)據(jù)操作(續(xù))數(shù)據(jù)模型對操作的定義操作的確切含義操作符號操作規(guī)則（如優(yōu)先級）實(shí)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。13

完整性約束條件(續(xù))數(shù)據(jù)模型對約束條件的定義反映和規(guī)定數(shù)據(jù)模型必須遵守的基本的通用完整性約束條件。提供定義完整性約束條件的機(jī)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。14概念模型概念模型的用途概念模型用于信息世界的建模是現(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)的有力工具數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)人員和用戶之間進(jìn)行交流的語言15概念模型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。17基本概念實(shí)體（Entity）

客觀存在并可相互區(qū)別的事物稱為實(shí)體。具體的：如學(xué)生張三、工人李四抽象的：如計(jì)算機(jī)系、數(shù)據(jù)庫概論屬性（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。18基本概念—屬性的類型*屬性的分類：簡單屬性復(fù)合屬性構(gòu)成值單值屬性多值屬性來源基屬性派生屬性19基本概念—屬性的類型*簡單屬性

不可再分的屬性如學(xué)號、年齡、性別

復(fù)合（Composite）屬性可以劃分為更小的屬性可以把相關(guān)屬性聚集起來，使模型更清晰如電話號碼=區(qū)號+本地號碼出生日=年+月+日21基本概念—屬性的類型*派生（Derived）屬性與基屬性可以從其他相關(guān)的屬性或?qū)嶓w派生出來的屬性值如學(xué)生（學(xué)號，姓名，平均成績）

選課（學(xué)號，課程號，成績）成績?yōu)榛鶎傩裕骄煽優(yōu)榕缮鷮傩詳?shù)據(jù)庫中，一般只存基屬性值，而派生屬性只存其定義或依賴關(guān)系，用到時(shí)再從基屬性中計(jì)算出來22基本概念（續(xù)）實(shí)體型用實(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。例：學(xué)生(學(xué)號，姓名，性別，系，入學(xué)時(shí)間)實(shí)體集——同型實(shí)體的集合碼（Key）

唯一標(biāo)識實(shí)體的屬性集稱為碼。域（Domain）屬性的取值范圍稱為該屬性的域。23基本概念(續(xù))聯(lián)系現(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)體型內(nèi)部的聯(lián)系和實(shí)體型之間的聯(lián)系。兩個(gè)實(shí)體型

多個(gè)實(shí)體型同一實(shí)體型一對一聯(lián)系（1:1）一對多聯(lián)系（1:n）多對多聯(lián)系（m:n）25兩個(gè)實(shí)體型間的聯(lián)系實(shí)體型A聯(lián)系名實(shí)體型B111:1聯(lián)系實(shí)體型A聯(lián)系名實(shí)體型Bmnm:n聯(lián)系實(shí)體型A聯(lián)系名實(shí)體型B1n1:n聯(lián)系26兩個(gè)實(shí)體型間的聯(lián)系一對一聯(lián)系如果對于實(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)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。

實(shí)例班級與班長之間的聯(lián)系：29多個(gè)實(shí)體型間的聯(lián)系多個(gè)實(shí)體型間的一對多聯(lián)系若實(shí)體集E1，E2，...，En存在聯(lián)系，對于實(shí)體集Ej（j=1，2，...，i-1，i+1，...，n）中的給定實(shí)體，最多只和Ei中的一個(gè)實(shí)體相聯(lián)系，則我們說Ei與E1，E2，...，Ei-1，Ei+1，...，En之間的聯(lián)系是一對多的。例：課程、教師與參考書三個(gè)實(shí)體型如果一門課程可以有若干個(gè)教師講授，使用若干本參考書，每一個(gè)教師只講授一門課程，每一本參考書只供一門課程使用。30多個(gè)實(shí)體型間的聯(lián)系(續(xù))多個(gè)實(shí)體型間的一對一聯(lián)系多個(gè)實(shí)體型間的多對多聯(lián)系實(shí)例一個(gè)供應(yīng)商可以供給多個(gè)項(xiàng)目多種零件，而每個(gè)項(xiàng)目可以使用多個(gè)供應(yīng)商供應(yīng)的零件，每種零件可由不同供應(yīng)商供給。供應(yīng)商供應(yīng)項(xiàng)目零件mnp31同一實(shí)體集內(nèi)的聯(lián)系一對多聯(lián)系實(shí)例

職工實(shí)體集內(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)系多對多聯(lián)系32聯(lián)系的表示方法示例班級班級-班長班長111:1聯(lián)系課程選修學(xué)生mnm:n聯(lián)系班級組成學(xué)生1n1:n聯(lián)系33聯(lián)系的表示方法示例(續(xù))職工領(lǐng)導(dǎo)1n同一實(shí)體型內(nèi)部的1:n聯(lián)系課程講授教師1m多個(gè)實(shí)體型間的1:n聯(lián)系參考書n34概念模型的表示方法概念模型的表示方法很多實(shí)體—聯(lián)系模型面向?qū)ο竽Ｐ驼Z義數(shù)據(jù)模型功能數(shù)據(jù)模型實(shí)體－聯(lián)系模型(E-R模型)用E-R圖來描述現(xiàn)實(shí)世界的概念模型35E-R圖歷史Ｅ-Ｒ模型：Entity-RelationshipModel1976年，P.P.S.Chen提出Ｅ-Ｒ模型，用Ｅ-Ｒ圖來描述概念模型觀點(diǎn)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36表示方法E-R圖實(shí)例討論練習(xí)ER圖輔助設(shè)計(jì)工具Erwin、PowerdesignerE-R圖—主要內(nèi)容37E-R圖—表示方法用矩形表示實(shí)體型，在框內(nèi)寫上實(shí)體名用橢圓表示實(shí)體的屬性用無向邊把實(shí)體與其屬性連接起來用菱形表示實(shí)體間的聯(lián)系將參與聯(lián)系的實(shí)體用無向邊連接聯(lián)系的數(shù)量例：學(xué)生選修課程學(xué)生課程選修姓名學(xué)號系別課程名先修課學(xué)分成績mn聯(lián)系的屬性38E-R圖—實(shí)例E-R圖實(shí)例：某工廠物資管理E-R圖，步驟：(1)實(shí)體及屬性圖(2)實(shí)體及聯(lián)系圖(3)完整的實(shí)體聯(lián)系圖（E-R圖）39E-R圖(續(xù))

工廠物資管理描述如下：物資管理涉及的實(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40物資管理實(shí)例實(shí)體及屬性圖：倉庫倉庫號面積電話號碼項(xiàng)目項(xiàng)目號預(yù)算開工日期零件零件號規(guī)格單價(jià)名稱描述職工職工號姓名年齡職稱41物資管理實(shí)例實(shí)體及屬性圖：供應(yīng)商供應(yīng)商號地址電話號碼姓名帳號確定需求描述中的實(shí)體，其屬性可最后確定42物資管理實(shí)例-實(shí)體及其聯(lián)系實(shí)體之間的聯(lián)系描述實(shí)體及其聯(lián)系圖：倉庫零件存放mn職工n1工作1n領(lǐng)導(dǎo)庫存量供應(yīng)商項(xiàng)目nmp供應(yīng)供應(yīng)量確定實(shí)體間的聯(lián)系，一般是動詞，也可名詞確定聯(lián)系的屬性43物資管理實(shí)例-描述實(shí)體之間的聯(lián)系描述（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，用庫存量量表示某種零件在倉庫中的數(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)倉庫工作。（3）倉庫主任領(lǐng)導(dǎo)若干保管員。（4）一個(gè)供應(yīng)商可以供給若干項(xiàng)目多種零件，每個(gè)項(xiàng)目可以使用不同供應(yīng)商供應(yīng)的零件，每種零件可由不同供應(yīng)商供給。用供應(yīng)量表示供應(yīng)商供給多少數(shù)量的零件給項(xiàng)目。44討論如何區(qū)分實(shí)體和屬性？如何區(qū)分2元聯(lián)系和n元聯(lián)系？45討論—實(shí)體VS屬性實(shí)體Vs屬性職工姓名電話適于一個(gè)員工只有一部電話的情況職工電話聯(lián)系電話姓名號碼地址適于多個(gè)員工共有一部電話，一個(gè)員工多個(gè)電話，電話本身具有多個(gè)屬性的情況46討論—實(shí)體VS屬性（續(xù)）實(shí)體有多方面性質(zhì)，屬性沒有項(xiàng)目名稱城市項(xiàng)目城市位于名稱名稱面積人口47討論—實(shí)體VS屬性（續(xù)）若實(shí)體中除了多值屬性之外還有其它若干屬性，則將該多值屬性定義為另一實(shí)體供應(yīng)商可以供應(yīng)多種零件供應(yīng)商姓名零件零件供應(yīng)名稱供應(yīng)商姓名地址電話供應(yīng)商除零件屬性外只有一個(gè)作為主碼的姓名屬性供應(yīng)商除零件屬性外另有其它很多屬性48討論—2元聯(lián)系VSn元聯(lián)系供應(yīng)商供應(yīng)項(xiàng)目零件項(xiàng)目零件供應(yīng)商供應(yīng)生產(chǎn)使用多元聯(lián)系轉(zhuǎn)換為二元聯(lián)系49討論—2元聯(lián)系VSn元聯(lián)系上述轉(zhuǎn)換會有信息丟失，所以這種轉(zhuǎn)換是不等價(jià)的SCPS1C1P1S2C1P2S2C2P1SCS1C1S2C1S2C2CPC1P1C1P2C2P1SPS1P1S2P2S2P150討論—2元聯(lián)系VSn元聯(lián)系多元聯(lián)系轉(zhuǎn)換為二元聯(lián)系學(xué)生教學(xué)教師課程51討論—2元聯(lián)系VSn元聯(lián)系教學(xué)學(xué)生選修教師講授課程開課缺點(diǎn)浪費(fèi)存儲空間語義不清晰，難于體現(xiàn)參與聯(lián)系的各方52一個(gè)圖書借閱管理數(shù)據(jù)庫要求提供下述服務(wù)：可隨時(shí)查詢書庫中現(xiàn)有書籍的品種、數(shù)量與存放位置。所有各類書籍均可由書號唯一標(biāo)識?？呻S時(shí)查詢書籍借還情況。包括借書人單位、姓名、借書證號、借書日期和還書日期。我們約定：任何人可借多種書，任何一種書可為多個(gè)人所借，借書證號具有唯一性。當(dāng)需要時(shí)，可通過數(shù)據(jù)庫中保存的出版社的電報(bào)編號、電話、郵編及地址等信息向相關(guān)書籍的出版社增購有關(guān)書籍。一個(gè)出版社可出版多種書籍，同一本書僅為一個(gè)出版社出版，出版社名具有唯一性。根據(jù)以上情況和假設(shè)，構(gòu)造滿足需求的E-R圖練習(xí)邏輯模型主要內(nèi)容主要數(shù)據(jù)模型層次模型網(wǎng)狀模型關(guān)系模型對象模型層次模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)層次模型用樹結(jié)構(gòu)表示實(shí)體類型及實(shí)體間聯(lián)系的模型樹的結(jié)點(diǎn)是記錄類型每個(gè)非根結(jié)點(diǎn)有且只有一個(gè)父結(jié)點(diǎn)上一層記錄類型和下一層記錄類型的聯(lián)系是1：n層次模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

辦公地系名系號教研室名教研室號年級姓名學(xué)號職稱姓名職工號E-R圖層次模型實(shí)例轉(zhuǎn)換規(guī)則：實(shí)體型——記錄類型 屬性——字段 聯(lián)系——結(jié)點(diǎn)之間的連線教師-學(xué)生數(shù)據(jù)庫的一個(gè)值xx205計(jì)算機(jī)D02軟件R0180王明S0012教授何璧E110190鄭直S002095周密

S0099網(wǎng)絡(luò)R02應(yīng)用R03講師劉新E3721教授王恩E1234助教付弈E3721優(yōu)點(diǎn)：模型簡單 查詢效率高缺點(diǎn)：多對多聯(lián)系表示不自然 數(shù)據(jù)操作復(fù)雜（結(jié)點(diǎn)不獨(dú)立）典型的層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)IMS數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)第一個(gè)大型商用DBMS1968年推出IBM公司研制網(wǎng)狀模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀模型1969年由CODASYL組織下屬DBTG提出用有向圖表示實(shí)體類型及實(shí)體間聯(lián)系的模型有向圖中的結(jié)點(diǎn)是記錄類型箭頭表示從箭尾的記錄類型到箭頭的記錄類型間聯(lián)系是1：N的層次模型是網(wǎng)狀模型的特例網(wǎng)狀模型實(shí)例網(wǎng)狀模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)學(xué)號姓名系別課程號課程名學(xué)分學(xué)號課程號S-SCC-SC選課課程學(xué)生成績科室號科室名醫(yī)生號專業(yè)級別病房號人數(shù)病人號住院時(shí)間網(wǎng)狀模型的一個(gè)值A(chǔ)C1S1AC2S1BC1S2AC2S2CC1S3S1…S2…S3…C1…C2…優(yōu)點(diǎn)：多對多聯(lián)系實(shí)現(xiàn)容易

查詢效率高缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜 數(shù)據(jù)操作復(fù)雜典型的網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實(shí)際系統(tǒng)CullinetSoftwareInc.公司的IDMSUnivac公司的DMS1100Honeywell公司的IDS/2HP公司的IMAGE關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系模型1970年由美國IBM公司SanJose研究室的研究員E.F.Codd提出用二維表格表示實(shí)體集由若干個(gè)關(guān)系模式組成的集合關(guān)系名（屬性名1，屬性名2，…，屬性名n）其實(shí)例稱為關(guān)系，每個(gè)關(guān)系實(shí)際上是一張二維表格關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系模型實(shí)例E-R圖系（系號，系名，辦公地）教研室（教研室號，教研室名，系號）教師（職工號，職稱，姓名，教研室號）學(xué)生（學(xué)號，姓名，年級，系號）轉(zhuǎn)換：實(shí)體型-關(guān)系模式屬性-關(guān)系模式的屬性

1:1、1:n聯(lián)系隱含在關(guān)系中

m:n聯(lián)系直接用關(guān)系模式表示關(guān)系模型的一個(gè)值系號系名辦公地D02計(jì)算機(jī)信息樓教研室號教研室名系號R01軟件D02R02網(wǎng)絡(luò)D02R03應(yīng)用D02學(xué)號姓名成績系號S63871文繼榮AD02S63874劉華CD02S63876張孝AD02職工號職稱姓名教研室號E1101教授何璧R02E1102講師劉新R02E1103教授王恩R03E1104助教付弈R03概念：元組、屬性、域 主碼、分量關(guān)系模型的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)有嚴(yán)格的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)（集合論、數(shù)理邏輯）概念單一。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單、清晰，