數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論第三四課件

1、. 外模式(external schema)：又稱(chēng)用戶模式，是用戶與數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的接口，是站在用戶的角度對(duì)部分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的外部邏輯值進(jìn)行描述。如用DML中的GET操作讀一個(gè)外部記錄值。,外模式是保證數(shù)據(jù)庫(kù)安全的重要措施，每個(gè)用戶只能看到和訪問(wèn)所對(duì)應(yīng)的外模式中的數(shù)據(jù)，而數(shù)據(jù)庫(kù)中的其他數(shù)據(jù)均不可見(jiàn)。,外模式是概念模式的子集(邏輯的)。一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)通常有多個(gè)外模式。當(dāng)不同用戶在應(yīng)用需求、保密級(jí)別等方面存在差異時(shí)，其外模式描述就會(huì)有所不同。一個(gè)應(yīng)用程序只能使用一個(gè)外模式，但同一外模式可為多個(gè)應(yīng)用程序所使用。,第三節(jié)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),一、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)：,1,PPT學(xué)習(xí)交流,第三節(jié)、數(shù)據(jù)庫(kù)

2、系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),一、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)：,.(概念)模式(Schema)：,描述數(shù)據(jù)庫(kù)中全部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征，要定義記錄、數(shù)據(jù)完整性約束等，簡(jiǎn)稱(chēng)為模式，,包含概念模式(conceptual schema)和邏輯模式(logical schema)， 是所有數(shù)據(jù)庫(kù)用戶的公共數(shù)據(jù)視圖。,它不涉及存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、訪問(wèn)技術(shù)等細(xì)節(jié)，這樣外模式才能做到數(shù)據(jù)獨(dú)立性。,2,PPT學(xué)習(xí)交流,如Student關(guān)系： Student(StudentNo，StudentName，Age，Dept)。 分別代表學(xué)號(hào)(整型)，姓名(字符型)，年齡(整形)，系別(字符型)。,一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)只有一個(gè)模式。其中概念模式可用實(shí)體

3、聯(lián)系模型來(lái)描述，邏輯模式以某種數(shù)據(jù)模型(比如關(guān)系模型)為基礎(chǔ)，綜合考慮所有用戶的需求，并將其形成全局邏輯結(jié)構(gòu)。,模式不僅要描述數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，比如數(shù)據(jù)記錄的組成，各數(shù)據(jù)項(xiàng)的名稱(chēng)、類(lèi)型、取值范圍，而且還要描述數(shù)據(jù)間的聯(lián)系、數(shù)據(jù)的完整性以及安全性要求。,第三節(jié)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),一、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)：,.(概念)模式(Schema)：,3,PPT學(xué)習(xí)交流,. 內(nèi)模式(internal schema)：,又稱(chēng)存儲(chǔ)模式，是數(shù)據(jù)物理存儲(chǔ)方面的描述，是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部,包括所有的內(nèi)部記錄類(lèi)型 、索引、文件的組織方式以及數(shù)據(jù)控制等。,比內(nèi)模式更接近物理存儲(chǔ)的是操作系統(tǒng)，如從磁盤(pán)上讀數(shù)據(jù)等。,一個(gè)

4、數(shù)據(jù)庫(kù)只有一個(gè)內(nèi)模式。,第三節(jié)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),一、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)：,的表示方式。,但內(nèi)模式不涉及物理記錄，也不涉及硬件設(shè)備，比如，對(duì)硬盤(pán)的讀寫(xiě),操作是由操作系統(tǒng)(其中的文件系統(tǒng))來(lái)完成。,4,PPT學(xué)習(xí)交流,第三節(jié)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),一、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)：,注意：,在三層模式結(jié)構(gòu)中，數(shù)據(jù)庫(kù)模式是數(shù)據(jù)庫(kù)的核心與關(guān)鍵，,數(shù)據(jù)按外模式的描述提供給用戶，通常是模式的子集。,按內(nèi)模式的描述存儲(chǔ)在磁盤(pán)上，依賴(lài)于全局邏輯結(jié)構(gòu)，,模式介于外、內(nèi)模式之間，既不涉及外部的訪問(wèn)，也,不涉及內(nèi)部存儲(chǔ)，起到隔離作用，以保持?jǐn)?shù)據(jù)的獨(dú)立性。,獨(dú)立于具體的存儲(chǔ)設(shè)備。,5,PPT學(xué)習(xí)交流,第三節(jié)、

5、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),一、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)：,作為概念模式來(lái)約束其他兩級(jí)，使得這兩級(jí)中任何一級(jí)改變都不受另一級(jí)的牽制。,注意：,數(shù)據(jù)按外模式的描述提供給用戶，,按內(nèi)模式的描述提供給磁盤(pán)存儲(chǔ)，,6,PPT學(xué)習(xí)交流,第三節(jié)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),一、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)：,（1）保證數(shù)據(jù)的獨(dú)立性。 將模式和內(nèi)模式分開(kāi)，保證了數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性； 將外模式和模式分開(kāi)，保證了數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性。 （2）簡(jiǎn)化了用戶接口。 按照外模式編寫(xiě)應(yīng)用程序或敲入命令，而不需了解數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，方便用戶使用系統(tǒng)。 （3）有利于數(shù)據(jù)共享。 在不同的外模式下可有多個(gè)用戶共享系統(tǒng)中數(shù)據(jù)，減少了數(shù)據(jù)冗余。 （4

6、）利于數(shù)據(jù)的安全保密。 在外模式下根據(jù)要求進(jìn)行操作，不能對(duì)限定的數(shù)據(jù)操作，保證了其他數(shù)據(jù)的安全。,三級(jí)模式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：,7,PPT學(xué)習(xí)交流,第三節(jié)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),二、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的兩級(jí)映像(mapping)功能：,外模式/模式映像：,模式/內(nèi)模式映像：,所謂映像就是一種對(duì)應(yīng)規(guī)則，說(shuō)明映像的雙方如何進(jìn)行轉(zhuǎn)換。,存在于外模式和模式之間，用于保持外模式和模式之間的對(duì)應(yīng)。當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)的模式發(fā)生改變時(shí)，只需要對(duì)外模式/模式映象進(jìn)行修改，而使外模式保持不變，使得數(shù)據(jù)庫(kù)具有邏輯數(shù)據(jù)獨(dú)立性。 該映象由數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)DBMS實(shí)現(xiàn)。,存在于模式和內(nèi)模式之間，用于保持模式與內(nèi)模式之間的對(duì)應(yīng)。當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)模式發(fā)生改

7、變時(shí)，只需要對(duì)模式/內(nèi)模式映象進(jìn)行修改，而使概念模式保持不變，使得數(shù)據(jù)庫(kù)具有物理數(shù)據(jù)獨(dú)立性。該映象同樣是由數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)DBMS實(shí)現(xiàn)。,8,PPT學(xué)習(xí)交流,1. 概念模式/內(nèi)模式映像：,位于概念級(jí)、內(nèi)部級(jí)之間，來(lái)定義概念模式與內(nèi)模式數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)性。,它們各自的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能不一致，即字段、記錄類(lèi)型可能不一樣。,一旦內(nèi)模式作了修改，為保證概念模式不變，對(duì)概念模式/內(nèi)模式映像也做相應(yīng)修改，對(duì)外模式和用戶程序影響很小，這樣就達(dá)到了物理數(shù)據(jù)獨(dú)立性。,第三節(jié)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),二、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的兩級(jí)映像(mapping)功能：,9,PPT學(xué)習(xí)交流,有了模式/內(nèi)模式映像，當(dāng)內(nèi)模式改變時(shí)，比如存儲(chǔ)設(shè)備或存儲(chǔ)方

8、式有所改變，只要對(duì)模式/內(nèi)模式映像做相應(yīng)的改變，使模式保持不變，則應(yīng)用程序不受影響，從而保證了數(shù)據(jù)與程序之間的物理獨(dú)立性，即數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性。,通過(guò)模式與內(nèi)模式之間的映像把描述全局邏輯結(jié)構(gòu)的模式與描述物理結(jié)構(gòu)的內(nèi)模式聯(lián)系起來(lái)。由于數(shù)據(jù)庫(kù)只有一個(gè)模式，也只有一個(gè)內(nèi)模式，因此，模式/內(nèi)模式映像也只有一個(gè)，通常放在內(nèi)模式中描述。,1. 概念模式/內(nèi)模式映像：,第三節(jié)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),二、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的兩級(jí)映像(mapping)功能：,10,PPT學(xué)習(xí)交流,位于外部級(jí)和概念級(jí)之間，來(lái)定義外模式和概念模式間數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)性， 可能是多對(duì)一的關(guān)系。一旦概念模式做了修改，為保證外模式不變，對(duì) 外模式/概念模

9、式也做相應(yīng)修改，對(duì)用戶程序影響很小，這樣就達(dá)到了數(shù) 據(jù)的邏輯獨(dú)立性。,通過(guò)該映像把描述局部邏輯結(jié)構(gòu)的外模式與描述全局邏輯結(jié)構(gòu)的模式聯(lián)系起來(lái)。,2. 外模式/概念模式映像：,第三節(jié)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),二、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的兩級(jí)映像(mapping)功能：,11,PPT學(xué)習(xí)交流,注意：由于有兩層映像，在內(nèi)模式發(fā)生變化，甚至模式發(fā)生變化時(shí)，都可以 使外模式在最大限度上保持不變。由于應(yīng)用程序是在外模式所描述的 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上編寫(xiě)的，外模式的穩(wěn)定性就保證了應(yīng)用程序的穩(wěn)定 性。而這正是數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)采用三層模式、兩層映像為系統(tǒng)提供了高度 的數(shù)據(jù)獨(dú)立性所得到的結(jié)果。,有了外模式/模式映像，當(dāng)模式改變時(shí)，比如增加

10、新的屬性、修改屬性的類(lèi)型，只要對(duì)外模式/模式映像做相應(yīng)的改變，使外模式保持不變，則以外模式為依據(jù)的應(yīng)用程序就不受影響，從而保證了數(shù)據(jù)與程序間的邏輯獨(dú)立性，即數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性。,由于一個(gè)模式與多個(gè)外模式對(duì)應(yīng)，因此，對(duì)于每個(gè)外模式都有一個(gè)外模式/模式映像用于描述該外模式與模式之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。,2. 外模式/概念模式映像：,第三節(jié)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),二、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的兩級(jí)映像(mapping)功能：,12,PPT學(xué)習(xí)交流,數(shù)據(jù)模式與數(shù)據(jù)庫(kù)的區(qū)別類(lèi)似于C中類(lèi)與對(duì)象的區(qū)別。數(shù)據(jù)庫(kù)是數(shù)據(jù)模式的一個(gè)實(shí)例。模式是相對(duì)穩(wěn)定的，而庫(kù)的內(nèi)容是經(jīng)常變化的。,概念模式/內(nèi)模式一般放在內(nèi)模式中描述；外模式/概念模式一般

11、放在外模式中描述。,第三節(jié)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),注意：,13,PPT學(xué)習(xí)交流,14,PPT學(xué)習(xí)交流,是所研究對(duì)象類(lèi)型的集合，包含數(shù)據(jù)類(lèi)型、性質(zhì)、數(shù)據(jù)間的聯(lián)系以及邏輯上如何組織。,對(duì)各種對(duì)象的實(shí)例所執(zhí)行操作的集合，包含增、刪、改、查等以及操作的規(guī)則、實(shí)現(xiàn)語(yǔ)言等。,即定義數(shù)據(jù)約束條件，以保證其正確、有效、相容。,DM 組成,第四節(jié)、數(shù)據(jù)模型,一. 數(shù)據(jù)模型(Data Model)的概念,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：,操作集合：,完整性約束規(guī)則：,1.數(shù)據(jù)模型 的組成要素,是現(xiàn)實(shí)世界的特征的模擬和抽象。,15,PPT學(xué)習(xí)交流,第四節(jié)、數(shù)據(jù)模型,一. 數(shù)據(jù)模型(Data Model)的概念,DM分類(lèi),ER模型、EER

12、模型、OO模型等，強(qiáng)調(diào)語(yǔ)義表達(dá)，概念清晰；,層次、網(wǎng)狀、關(guān)系模型，有嚴(yán)格的形式化定義，是面向數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯結(jié)構(gòu)的。,概念數(shù)據(jù)模型：,基本數(shù)據(jù)類(lèi)型：,1.數(shù)據(jù)模型的組成要素,它是按用戶的觀點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行建模，主要用于數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)；,它是現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)特征的抽象，它是按計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的觀點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)建模，主要用于DBMS的實(shí)現(xiàn)。,16,PPT學(xué)習(xí)交流,2.數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系,第四節(jié)、數(shù)據(jù)模型,一. 數(shù)據(jù)模型(Data Model)的概念,數(shù)據(jù)處理的抽象和轉(zhuǎn)換過(guò)程,不依賴(lài)于具體的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，是計(jì)算機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)的抽象表示,計(jì)算機(jī)上某一DBMS支持的數(shù)據(jù)模型,17,PPT學(xué)習(xí)交流,3.信息世界(概念模型)中的基本概念,

13、第四節(jié)、數(shù)據(jù)模型,一. 數(shù)據(jù)模型(Data Model)的概念,. 實(shí)體(Entity)：客觀存在且相互區(qū)別的事物。,. 屬性(Attribute)：每個(gè)實(shí)體具有的特性。一個(gè)實(shí)體可有若干個(gè)屬 性，如學(xué)生的姓名、年齡和性別等。,. 碼(Key)：唯一能標(biāo)識(shí)實(shí)體的屬性，如學(xué)生的姓名(無(wú)重名)。,. 實(shí)體集(Entity Set)：具有相同屬性的實(shí)體的集合。,實(shí)體可以是可觸及的對(duì)象，如一個(gè)學(xué)生，一本書(shū)；也可以是抽象的事件，如一堂課，一次比賽等。,屬性有型和“值”之分,. 域（Domain）：屬性值的取值范圍稱(chēng)為該屬性的域。,如姓名的域?yàn)樽址?，年齡的域?yàn)樾∮?0的整數(shù)，性別的域?yàn)椋?，女）?1

14、8,PPT學(xué)習(xí)交流,. 聯(lián)系(Relationship)：,3.信息世界(概念模型)中的基本概念,第四節(jié)、數(shù)據(jù)模型,一. 數(shù)據(jù)模型(Data Model)的概念,在現(xiàn)實(shí)世界中，事物內(nèi)部以及事物之間是有聯(lián)系的。,這些聯(lián)系反映到信息世界中來(lái)，被抽象為實(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。,19,PPT學(xué)習(xí)交流,兩個(gè)實(shí)體型之間的聯(lián)系分為一對(duì)一、一對(duì)多和多對(duì)多等三種聯(lián)系。,3.信息世界(概念模型)中的基本概念,第四節(jié)、數(shù)據(jù)模型,一. 數(shù)據(jù)模型(Data Model)的概念,（1）一對(duì)一聯(lián)系（1:1） 實(shí)體集A中

15、的一個(gè)實(shí)體至多與實(shí)體集B中的一個(gè)實(shí)體相對(duì)應(yīng)，反之亦然，則稱(chēng)實(shí)體集A與實(shí)體集B為一對(duì)一的聯(lián)系。記作1:1。 如：班級(jí)與班長(zhǎng)，觀眾與座位，病人與床位。,（2）一對(duì)多聯(lián)系（1:n） 實(shí)體集A中的一個(gè)實(shí)體與實(shí)體集B中的多個(gè)實(shí)體相對(duì)應(yīng)，反之，實(shí)體集B中的一個(gè)實(shí)體至多與實(shí)體集A中的一個(gè)實(shí)體相對(duì)應(yīng)。記作1:n。 如：班級(jí)與學(xué)生、公司與職員、省與市。,（3）多對(duì)多（m:n） 實(shí)體集A中的一個(gè)實(shí)體與實(shí)體集B中的多個(gè)實(shí)體相對(duì)應(yīng)，反之，實(shí)體集B中的一個(gè)實(shí)體與 實(shí)體集A中的多個(gè)實(shí)體相對(duì)應(yīng)。記作（m:n）。 如：教師與學(xué)生,學(xué)生與課程，工廠與產(chǎn)品。,20,PPT學(xué)習(xí)交流,不同實(shí)體集實(shí)體之間的聯(lián)系,實(shí)際上，一對(duì)一聯(lián)系是一

16、對(duì)多聯(lián)系的特例，而一對(duì)多聯(lián)系又是多對(duì)多聯(lián)系的特例。可以用圖形來(lái)表示兩個(gè)實(shí)體型之間的這三類(lèi)聯(lián)系，如圖所示。,兩個(gè)實(shí)體型之間的聯(lián)系分為一對(duì)一、一對(duì)多和多對(duì)多等三種聯(lián)系。,3.信息世界(概念模型)中的基本概念,第四節(jié)、數(shù)據(jù)模型,一. 數(shù)據(jù)模型(Data Model)的概念,21,PPT學(xué)習(xí)交流,3.信息世界(概念模型)中的基本概念,第四節(jié)、數(shù)據(jù)模型,一. 數(shù)據(jù)模型(Data Model)的概念,信息世界(概念模型)的表示方法：,ER模型,實(shí)體聯(lián)系模型(EntityRelationship Model),從現(xiàn)實(shí)世界中抽象出實(shí)體類(lèi)型及其聯(lián)系，用實(shí)體聯(lián)系圖即ER圖表示數(shù)據(jù)模型。,2) 屬性：用橢圓表示，并

17、用無(wú)向線段與相應(yīng)的實(shí)體(聯(lián)系)連接。 雙橢圓表示實(shí)體的碼(主屬性)。,5) 在聯(lián)系的兩個(gè)無(wú)向線段旁標(biāo)明聯(lián)系的類(lèi)型。,4) 用無(wú)向線段將實(shí)體與其屬性、實(shí)體的聯(lián)系與聯(lián)系的屬性以及 實(shí)體與實(shí)體間的聯(lián)系連接起來(lái)。,3) 聯(lián)系：用菱形表示，菱形框內(nèi)寫(xiě)明聯(lián)系名。,概念模型的表示方法（E-R圖）包括以下要素：,1) 實(shí)體型：用矩形表示，矩形內(nèi)寫(xiě)實(shí)體名。,22,PPT學(xué)習(xí)交流,工廠庫(kù)存管理的E-R模型,23,PPT學(xué)習(xí)交流,注意：E-R模型(概念模型)離現(xiàn)實(shí)世界較近，但缺乏 詳細(xì)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，實(shí)際上，總是先設(shè)計(jì)出E-R模型， 再將其轉(zhuǎn)換為與DBMS關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)模型。,3.信息世界(概念模型)中的基本概念,第四節(jié)、

18、數(shù)據(jù)模型,一. 數(shù)據(jù)模型(Data Model)的概念,24,PPT學(xué)習(xí)交流,4.計(jì)算機(jī)世界(概念模型)中的基本概念,第四節(jié)、數(shù)據(jù)模型,一. 數(shù)據(jù)模型(Data Model)的概念,信息世界中的實(shí)體抽象為計(jì)算機(jī)世界中的數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中。,在計(jì)算機(jī)世界中，常用的主要概念如下,. 字段（Field）,. 記錄（Record）,. 文件（File）,對(duì)應(yīng)于屬性的數(shù)據(jù)稱(chēng)為字段，也稱(chēng)為數(shù)據(jù)項(xiàng)。字段的命名往往和屬性名相同。,對(duì)應(yīng)于每個(gè)實(shí)體的數(shù)據(jù)稱(chēng)為記錄。,對(duì)應(yīng)于實(shí)體集的數(shù)據(jù)稱(chēng)為文件。,如學(xué)生有學(xué)號(hào)、姓名、年齡、性別、系等字段,如一個(gè)學(xué)生（990001，張立，20，男，計(jì)算機(jī)）為一個(gè)記錄,如所有學(xué)生的記

19、錄組成了一個(gè)學(xué)生文件。,25,PPT學(xué)習(xí)交流,4.計(jì)算機(jī)世界(概念模型)中的基本概念,第四節(jié)、數(shù)據(jù)模型,一. 數(shù)據(jù)模型(Data Model)的概念,實(shí)體型之間的聯(lián)系抽象為記錄與記錄之間的聯(lián)系。,在計(jì)算機(jī)世界中，信息模型被抽象為數(shù)據(jù)模型，,實(shí)體型內(nèi)部的聯(lián)系抽象為同一記錄內(nèi)部各字段間的聯(lián)系，,現(xiàn)實(shí)世界是設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)的出發(fā)點(diǎn)，也是使用數(shù)據(jù)庫(kù)的最終歸宿。,實(shí)體模型和數(shù)據(jù)模型是現(xiàn)實(shí)世界事物及其聯(lián)系的兩級(jí)抽象。,而數(shù)據(jù)模型是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的根據(jù)。,26,PPT學(xué)習(xí)交流,4.計(jì)算機(jī)世界(概念模型)中的基本概念,第四節(jié)、數(shù)據(jù)模型,一. 數(shù)據(jù)模型(Data Model)的概念,通過(guò)以上的介紹，我們可總結(jié)出三個(gè)世

20、界中各術(shù)語(yǔ)的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下圖所示。,信息世界 實(shí)體集 實(shí)體 屬性 實(shí)體模型,三個(gè)世界各術(shù)語(yǔ)的對(duì)應(yīng)關(guān)系,現(xiàn)實(shí)世界 事物總體 事物個(gè)體 特征 事物間聯(lián)系,計(jì)算機(jī)世界 文件 記錄 字段 數(shù)據(jù)模型,27,PPT學(xué)習(xí)交流,第四節(jié)、數(shù)據(jù)模型,二. 數(shù)據(jù)模型(Data Model)的分類(lèi),數(shù)據(jù)模型的好壞，直接影響數(shù)據(jù)庫(kù)的性能。,數(shù)據(jù)模型的選擇，是設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)的一項(xiàng)首要任務(wù)。,目前最常用的數(shù)據(jù)模型有層次模型(Hierarchical Model)、,網(wǎng)狀模型(Network Model)和關(guān)系模型(Relational Model)。,28,PPT學(xué)習(xí)交流,這三種數(shù)據(jù)模型的根本區(qū)別在于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不同，,第四節(jié)、數(shù)據(jù)

21、模型,二. 數(shù)據(jù)模型(Data Model)的分類(lèi),即數(shù)據(jù)之間聯(lián)系的表示方式不同。,層次模型 用“樹(shù)結(jié)構(gòu)”來(lái)表示數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系；,網(wǎng)狀模型 是用“圖結(jié)構(gòu)”來(lái)表示數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系；,關(guān)系模型 是用“二維表”來(lái)表示數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。,早期的非 關(guān)系模型,面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型 是用面向?qū)ο蟮挠^點(diǎn)描述實(shí)體。,廣泛運(yùn)用,未來(lái)的,29,PPT學(xué)習(xí)交流,第四節(jié)、數(shù)據(jù)模型,二. 數(shù)據(jù)模型(Data Model)的分類(lèi),1.層次模型(Hierarchical Model),典型代表是IBM公司的IMS(Information Management System),層次模型是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中最早出現(xiàn)的數(shù)據(jù)模型。,它是一棵有

22、向樹(shù)，樹(shù)的結(jié)點(diǎn)是記錄類(lèi)型。,結(jié)點(diǎn)間的父子聯(lián)系是1:n(1:1)。,通過(guò)指針來(lái)實(shí)現(xiàn)記錄之間的聯(lián)系，查詢效率高。,通常無(wú)法表示實(shí)體間復(fù)雜的聯(lián)系。,用一棵“有向樹(shù)”的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)表示各類(lèi)實(shí)體以及實(shí)體間的聯(lián)系。,包含實(shí)體的 若干字段,世界上第一 個(gè)DBMS產(chǎn)品,30,PPT學(xué)習(xí)交流,第四節(jié)、數(shù)據(jù)模型,二. 數(shù)據(jù)模型(Data Model)的分類(lèi),1.層次模型(Hierarchical Model),例如：,31,PPT學(xué)習(xí)交流,第四節(jié)、數(shù)據(jù)模型,二. 數(shù)據(jù)模型(Data Model)的分類(lèi),1.層次模型(Hierarchical Model),32,PPT學(xué)習(xí)交流,第四節(jié)、數(shù)據(jù)模型,二. 數(shù)據(jù)模型(Da

23、ta Model)的分類(lèi),1.層次模型(Hierarchical Model),層次模型的優(yōu)點(diǎn)：,（3）提供了良好的數(shù)據(jù)完整性支持。,（1）樹(shù)形結(jié)構(gòu)易于實(shí)現(xiàn)，幾條命令就能操縱數(shù)據(jù)庫(kù)，容易使用；,（2）結(jié)構(gòu)清晰，聯(lián)系單一(1:n)，有向查詢方便。,現(xiàn)實(shí)世界中許多實(shí)體間的聯(lián)系本來(lái)就呈現(xiàn)出一種自然的層次關(guān)系，如表示行政層次，家族關(guān)系很方便,33,PPT學(xué)習(xí)交流,第四節(jié)、數(shù)據(jù)模型,二. 數(shù)據(jù)模型(Data Model)的分類(lèi),1.層次模型(Hierarchical Model),層次模型的缺點(diǎn)：,（1）難以表示兩個(gè)以上實(shí)體間復(fù)雜的多對(duì)多聯(lián)系；,只能通過(guò)引入冗余數(shù)據(jù)或創(chuàng)建虛擬結(jié)點(diǎn)的方法來(lái)解決，易產(chǎn)生不一

24、致性。,（2）對(duì)數(shù)據(jù)的插入和刪除的操作限制太多；,（3）查詢子女結(jié)點(diǎn)必須通過(guò)雙親結(jié)點(diǎn)。,反響查詢較困難(m:n)，編程復(fù)雜,34,PPT學(xué)習(xí)交流,第四節(jié)、數(shù)據(jù)模型,二. 數(shù)據(jù)模型(Data Model)的分類(lèi),2.網(wǎng)狀模型(Network Model),現(xiàn)實(shí)世界中事物之間的聯(lián)系更多的是非層次關(guān)系。,典型代表是DBTG系統(tǒng)(Data Base Task Group),20世紀(jì)70年代數(shù)據(jù)系統(tǒng)語(yǔ)言研究會(huì)CODASYL提出,網(wǎng)狀模型使用圖取代層次模型中的樹(shù)，允許各結(jié)點(diǎn) 間更加普遍的聯(lián)系。,有向樹(shù)成為有向圖,結(jié)點(diǎn)表示記錄型(實(shí)體)，記錄型包含若干字段(實(shí)體的屬性)，,結(jié)點(diǎn)間連線表示記錄類(lèi)型（實(shí)體）間的

25、父子關(guān)系。,35,PPT學(xué)習(xí)交流,第四節(jié)、數(shù)據(jù)模型,二. 數(shù)據(jù)模型(Data Model)的分類(lèi),2.網(wǎng)狀模型(Network Model),例如：,36,PPT學(xué)習(xí)交流,第四節(jié)、數(shù)據(jù)模型,二. 數(shù)據(jù)模型(Data Model)的分類(lèi),2.網(wǎng)狀模型(Network Model),網(wǎng)狀模型的優(yōu)點(diǎn)：,（1）可直接描述客觀世界，表示實(shí)體間的多種復(fù)雜聯(lián)系；,（2）圖的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)易于實(shí)現(xiàn)，運(yùn)用指針，具有良好的性能和存儲(chǔ)效率；,37,PPT學(xué)習(xí)交流,第四節(jié)、數(shù)據(jù)模型,二. 數(shù)據(jù)模型(Data Model)的分類(lèi),2.網(wǎng)狀模型(Network Model),網(wǎng)狀模型的缺點(diǎn)：,（1）結(jié)構(gòu)復(fù)雜，數(shù)據(jù)獨(dú)立性差，編程

26、和操作極其復(fù)雜；,（2）對(duì)計(jì)算機(jī)的硬件和軟件環(huán)境要求較高。,應(yīng)用程序在訪問(wèn)數(shù)據(jù)時(shí)要指定存取路徑,38,PPT學(xué)習(xí)交流,第四節(jié)、數(shù)據(jù)模型,二. 數(shù)據(jù)模型(Data Model)的分類(lèi),3.關(guān)系模型(Relational Model),關(guān)系模型發(fā)展較晚，但理論體系完整；,1970年美國(guó)的IBM公司San Jose研究室的研究員E.F.Codd首次提出了數(shù)據(jù)庫(kù) 系統(tǒng)的關(guān)系模型，開(kāi)創(chuàng)了數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)系方法和關(guān)系數(shù)據(jù)理論的研究，為數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù) 奠定了理論基礎(chǔ)。,關(guān)系模型是目前最常用的數(shù)據(jù)模型之一；,20世紀(jì)80年代以來(lái)，計(jì)算機(jī)廠商新推出的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)幾乎都支持關(guān)系模 型，非關(guān)系系統(tǒng)的產(chǎn)品也都加上了關(guān)系接口。,

27、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)采用關(guān)系模型作為數(shù)據(jù)的組織方式,離散數(shù)學(xué)和集合論為基礎(chǔ),39,PPT學(xué)習(xí)交流,第四節(jié)、數(shù)據(jù)模型,二. 數(shù)據(jù)模型(Data Model)的分類(lèi),3.關(guān)系模型(Relational Model),關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)已成為目前應(yīng)用最廣泛的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng),如現(xiàn)在廣泛使用的小型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)Foxpro、Acess，,大型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)Oracle、Informix、Sybase、SQL Server,等都是關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。,40,PPT學(xué)習(xí)交流,第四節(jié)、數(shù)據(jù)模型,二. 數(shù)據(jù)模型(Data Model)的分類(lèi),3.關(guān)系模型(Relational Model),例如：,41,PPT學(xué)習(xí)交流,第四節(jié)、數(shù)據(jù)模型,二. 數(shù)據(jù)模型(Data Model)的分類(lèi),3.關(guān)系模型(Relatio