數(shù)據(jù)庫原理與設(shè)計課件：第2章 數(shù)據(jù)模型

1、22021-10-9n在數(shù)據(jù)庫中用數(shù)據(jù)模型這個工具來抽象、表示和處理在數(shù)據(jù)庫中用數(shù)據(jù)模型這個工具來抽象、表示和處理現(xiàn)實世界中的數(shù)據(jù)和信息。數(shù)據(jù)模型是現(xiàn)實世界數(shù)據(jù)現(xiàn)實世界中的數(shù)據(jù)和信息。數(shù)據(jù)模型是現(xiàn)實世界數(shù)據(jù)特征的抽象特征的抽象n數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型(廣義廣義)是數(shù)據(jù)庫研究的一個核心問題是數(shù)據(jù)庫研究的一個核心問題 為便于設(shè)計數(shù)據(jù)模型，常先將現(xiàn)實世界抽象為一種為便于設(shè)計數(shù)據(jù)模型，常先將現(xiàn)實世界抽象為一種概念模型概念模型，然后再將概念模型轉(zhuǎn)換為特定的數(shù)據(jù)模，然后再將概念模型轉(zhuǎn)換為特定的數(shù)據(jù)模型型 每個每個DBMS都是基于某種都是基于某種數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型(狹義狹義)的。的。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型:層

2、次模型、網(wǎng)狀模型和關(guān)系模型層次模型、網(wǎng)狀模型和關(guān)系模型 32021-10-9n數(shù)據(jù)模型是現(xiàn)實世界數(shù)據(jù)特征的抽象根據(jù)模型應(yīng)用的數(shù)據(jù)模型是現(xiàn)實世界數(shù)據(jù)特征的抽象根據(jù)模型應(yīng)用的不同目的，數(shù)據(jù)模型不同目的，數(shù)據(jù)模型分分為兩類為兩類 (1) 概念模型概念模型 也稱信息模型，它是按用戶的觀點來也稱信息模型，它是按用戶的觀點來對數(shù)據(jù)和信息建模對數(shù)據(jù)和信息建模。主要用于數(shù)據(jù)庫設(shè)計主要用于數(shù)據(jù)庫設(shè)計 (2) 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型邏輯數(shù)據(jù)模型主要包括網(wǎng)狀模型、層次模型、關(guān)邏輯數(shù)據(jù)模型主要包括網(wǎng)狀模型、層次模型、關(guān)系模型、面向?qū)ο竽Ｐ?、對象關(guān)系模型等，系模型、面向?qū)ο竽Ｐ汀ο箨P(guān)系模型等，物理數(shù)據(jù)模型是對數(shù)據(jù)最低層次的

3、抽象，它描述物理數(shù)據(jù)模型是對數(shù)據(jù)最低層次的抽象，它描述數(shù)據(jù)在系統(tǒng)內(nèi)部的表示方式和存取方法，在磁盤數(shù)據(jù)在系統(tǒng)內(nèi)部的表示方式和存取方法，在磁盤或磁帶上的存儲方式和存取方法?；虼艓系拇鎯Ψ绞胶痛嫒》椒?。它是按計算機系統(tǒng)的它是按計算機系統(tǒng)的觀點對數(shù)據(jù)建模，主觀點對數(shù)據(jù)建模，主要用于要用于DBMS的實現(xiàn)的實現(xiàn)物理模型的實現(xiàn)是物理模型的實現(xiàn)是DBMS的任務(wù)，數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員的任務(wù)，數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員要了解和選擇物理模型要了解和選擇物理模型42021-10-9n數(shù)據(jù)模型通常由數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作和完整性約束三數(shù)據(jù)模型通常由數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作和完整性約束三個要素組成。個要素組成。 n一、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 描述數(shù)

4、據(jù)庫的組成對象以及對象之間的聯(lián)系描述數(shù)據(jù)庫的組成對象以及對象之間的聯(lián)系組成對象組成對象:與數(shù)據(jù)類型、內(nèi)容、性質(zhì)有關(guān)的對象與數(shù)據(jù)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)是刻畫一個數(shù)據(jù)模型性質(zhì)最重要的方面，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，因此通常按照數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型命名數(shù)據(jù)模型因此通常按照數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型命名數(shù)據(jù)模型層次結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和關(guān)系結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)模型分別層次結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和關(guān)系結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)模型分別命名為層次模型、網(wǎng)狀模型和關(guān)系模型。命名為層次模型、網(wǎng)狀模型和關(guān)系模型。 描述系統(tǒng)靜態(tài)特性描述系統(tǒng)靜態(tài)特性52021-10-9n二、數(shù)據(jù)操作二、數(shù)據(jù)操

5、作 對數(shù)據(jù)庫中各種對象的實例允許執(zhí)行的操作的集合對數(shù)據(jù)庫中各種對象的實例允許執(zhí)行的操作的集合,包括操作及有關(guān)的操作規(guī)則。包括操作及有關(guān)的操作規(guī)則。如數(shù)據(jù)的檢索、插入、刪除和修改等。如數(shù)據(jù)的檢索、插入、刪除和修改等。數(shù)據(jù)模型必須定義這些操作的確切含義、操作符數(shù)據(jù)模型必須定義這些操作的確切含義、操作符號、操作規(guī)則以及實現(xiàn)操作的語言。號、操作規(guī)則以及實現(xiàn)操作的語言。 數(shù)據(jù)操作用于描述系統(tǒng)的動態(tài)特性。數(shù)據(jù)操作用于描述系統(tǒng)的動態(tài)特性。62021-10-9n三、數(shù)據(jù)的完整性約束條件三、數(shù)據(jù)的完整性約束條件 數(shù)據(jù)的完整性約束條件是一組完整性規(guī)則的集合。數(shù)據(jù)的完整性約束條件是一組完整性規(guī)則的集合。 完整性規(guī)則

6、是給定的數(shù)據(jù)模型中數(shù)據(jù)及其聯(lián)系所具有完整性規(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，用以限定符合數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫的制約和依存規(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，狀態(tài)以及狀態(tài)的變化，保證數(shù)據(jù)的正確、有效、相容保證數(shù)據(jù)的正確、有效、相容例如在關(guān)系模型中任何關(guān)系必須滿足實體完整性與例如在關(guān)系模型中任何關(guān)系必須滿足實體完整性與參照完整性原則參照完整性原則 數(shù)據(jù)模型應(yīng)提供定義完整性約束條件的機制數(shù)據(jù)模型應(yīng)提供定義完整性約束條件的機制72021-10-9n2.1 E-R概念模型概念模型n2.2 層次數(shù)據(jù)模型層次數(shù)據(jù)模型n2.3 網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型n2.4 關(guān)系數(shù)據(jù)模

7、型關(guān)系數(shù)據(jù)模型n2.5 面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型n2.6 小結(jié)小結(jié)82021-10-9n概念模型的用途概念模型的用途 用于信息世界的建模用于信息世界的建模 是現(xiàn)實世界到機器世界的一個中間層次是現(xiàn)實世界到機器世界的一個中間層次 是數(shù)據(jù)庫設(shè)計的有力工具是數(shù)據(jù)庫設(shè)計的有力工具 數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員和用戶之間進行交流的語言數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員和用戶之間進行交流的語言n對概念模型的基本要求對概念模型的基本要求 較強的語義表達能力，能夠方便、直接地表達應(yīng)用較強的語義表達能力，能夠方便、直接地表達應(yīng)用中的各種語義知識中的各種語義知識 簡單、清晰、易于用戶理解。簡單、清晰、易于用戶理解。92021-10-9n1.

8、 實體（實體（Entity） 客觀存在并可相互區(qū)別的事物稱為實體?？陀^存在并可相互區(qū)別的事物稱為實體。 可以是具體的對象，如一個學生可以是具體的對象，如一個學生,一本書一本書,一輛汽車；一輛汽車；也可以是抽象的概念或聯(lián)系，如一堂課也可以是抽象的概念或聯(lián)系，如一堂課,一次比賽等一次比賽等n2. 2. 屬性（屬性（AttributeAttribute）實體所具有的某一特征稱為屬性。實體所具有的某一特征稱為屬性。 一個實體可以由若干個屬性來刻畫，如學生實體有一個實體可以由若干個屬性來刻畫，如學生實體有學號、姓名、年齡、性別、系等方面的屬性學號、姓名、年齡、性別、系等方面的屬性 屬性有屬性有“類型類型

9、”和和“值值”之分，之分，“類型類型”即為屬性名，如姓名、年齡、性別是屬性即為屬性名，如姓名、年齡、性別是屬性的型；的型；“值值”即為屬性的具體內(nèi)容，即為屬性的具體內(nèi)容，如如(990001,張立，張立，20，男，計算機，男，計算機)這些屬性值的這些屬性值的集合表示了一個學生實體。集合表示了一個學生實體。102021-10-9n3. 聯(lián)系（聯(lián)系（RelationshipRelationship） 在現(xiàn)實世界中，事物內(nèi)部以及事物之間是有聯(lián)系的在現(xiàn)實世界中，事物內(nèi)部以及事物之間是有聯(lián)系的 在信息世界中將被抽象為實體內(nèi)部的聯(lián)系和實體之在信息世界中將被抽象為實體內(nèi)部的聯(lián)系和實體之間的聯(lián)系。間的聯(lián)系。實體

10、內(nèi)部的聯(lián)系實體內(nèi)部的聯(lián)系通常是指組成實體的各屬性之間通常是指組成實體的各屬性之間的聯(lián)系；的聯(lián)系；實體之間的聯(lián)系實體之間的聯(lián)系通常是指不同實體集之間的聯(lián)系通常是指不同實體集之間的聯(lián)系112021-10-9n兩個實體集之間的聯(lián)系有三種：兩個實體集之間的聯(lián)系有三種：實體實體集集1聯(lián)系名聯(lián)系名實體實體集集2111:1聯(lián)系聯(lián)系實體集實體集1聯(lián)系名聯(lián)系名實體集實體集2mnm:n聯(lián)系聯(lián)系實體集實體集1聯(lián)系名聯(lián)系名實體集實體集21n1:n聯(lián)系聯(lián)系122021-10-9n一對一聯(lián)系（一對一聯(lián)系（1:1） 實體集實體集A中的一個實體至多與實體集中的一個實體至多與實體集B中的一個實體中的一個實體相對應(yīng)，反之亦然，則

11、稱實體集相對應(yīng)，反之亦然，則稱實體集A與實體集與實體集B為一對為一對一的聯(lián)系。記作一的聯(lián)系。記作1:1。 實例實例: 班級與班長之間的聯(lián)系班級與班長之間的聯(lián)系一個班級只有一個正班長一個班級只有一個正班長一個班長只在一個班中任職一個班長只在一個班中任職132021-10-9n一對多聯(lián)系（一對多聯(lián)系（1:n） 實體集實體集A中的一個實體與實體集中的一個實體與實體集B中的多個實體相對中的多個實體相對應(yīng)，反之，實體集應(yīng)，反之，實體集B中的一個實體至多與實體集中的一個實體至多與實體集A中中的一個實體相對應(yīng)。記作的一個實體相對應(yīng)。記作1:n。 實例實例: 班級與學生之間的聯(lián)系班級與學生之間的聯(lián)系一個班級中

12、有若干名學生，一個班級中有若干名學生，每個學生只在一個班級中學習每個學生只在一個班級中學習142021-10-9n多對多聯(lián)系（多對多聯(lián)系（m:n） 實體集實體集A中的一個實體與實體集中的一個實體與實體集B中的多個實體相對中的多個實體相對應(yīng)，反之，實體集應(yīng)，反之，實體集B中的一個實體與實體集中的一個實體與實體集A中的多中的多個實體相對應(yīng)。記作（個實體相對應(yīng)。記作（m:n）。）。 實例實例: 課程與學生之間的聯(lián)系課程與學生之間的聯(lián)系一門課程同時有若干個學生選修一門課程同時有若干個學生選修一個學生可以同時選修多門課程一個學生可以同時選修多門課程152021-10-9n多個實體集之間也可以存在有聯(lián)系，

13、稱多元聯(lián)系多個實體集之間也可以存在有聯(lián)系，稱多元聯(lián)系 若規(guī)定：若規(guī)定：一個供應(yīng)商可供應(yīng)多種零件給多個工程，一個供應(yīng)商可供應(yīng)多種零件給多個工程，一個工程可由多個供應(yīng)商供應(yīng)多種零件，一個工程可由多個供應(yīng)商供應(yīng)多種零件，一種零件可由多個供應(yīng)商供應(yīng)給多個工程，一種零件可由多個供應(yīng)商供應(yīng)給多個工程， 供應(yīng)商、零件和工程間存在著多對多的聯(lián)系，表示供應(yīng)商、零件和工程間存在著多對多的聯(lián)系，表示為為m：n：p knm供應(yīng)商供應(yīng)商工程工程零件零件供應(yīng)供應(yīng)162021-10-9n區(qū)別多個實體間的聯(lián)系和多個實體兩兩間的聯(lián)系區(qū)別多個實體間的聯(lián)系和多個實體兩兩間的聯(lián)系 下圖表示表示的是三個實體間的供應(yīng)關(guān)系，下圖表示表示的

14、是三個實體間的供應(yīng)關(guān)系，某個供應(yīng)商供應(yīng)某種零件給某個工程某個供應(yīng)商供應(yīng)某種零件給某個工程 “供應(yīng)商供應(yīng)商S1供應(yīng)零件供應(yīng)零件P2給工程給工程J1” n三個實體兩兩之間的多對多三個實體兩兩之間的多對多聯(lián)系與聯(lián)系與三個實體的多對多三個實體的多對多聯(lián)聯(lián)系的語義不同系的語義不同 三個實體兩兩之間的多對多三個實體兩兩之間的多對多僅能表示一個工程需要哪僅能表示一個工程需要哪些零件些零件,這些零件可以由哪些供應(yīng)商供應(yīng)，這些零件可以由哪些供應(yīng)商供應(yīng)， 無法表示一個工程所用的零件具體由哪個供應(yīng)商供應(yīng)無法表示一個工程所用的零件具體由哪個供應(yīng)商供應(yīng) 反映不出一個供應(yīng)商具體供應(yīng)哪種零件給哪個工程反映不出一個供應(yīng)商具體

15、供應(yīng)哪種零件給哪個工程knm供應(yīng)商供應(yīng)商工程工程零件零件供應(yīng)供應(yīng)172021-10-9n同一實體集內(nèi)一對多聯(lián)系同一實體集內(nèi)一對多聯(lián)系 實例實例 職工實體集內(nèi)部具有領(lǐng)導與被領(lǐng)導的聯(lián)系職工實體集內(nèi)部具有領(lǐng)導與被領(lǐng)導的聯(lián)系某一職工（干部）某一職工（干部）“領(lǐng)導領(lǐng)導”若干名職工若干名職工一個職工僅被另外一個職工直接領(lǐng)導一個職工僅被另外一個職工直接領(lǐng)導這是一對多的聯(lián)系這是一對多的聯(lián)系n同一實體集內(nèi)一對一聯(lián)系同一實體集內(nèi)一對一聯(lián)系n同一實體集內(nèi)多對多聯(lián)系同一實體集內(nèi)多對多聯(lián)系職工職工領(lǐng)導領(lǐng)導1n同一實體型內(nèi)部的同一實體型內(nèi)部的1:n聯(lián)系聯(lián)系182021-10-9n概念模型的表示方法很多，最著名的是概念模型

16、的表示方法很多，最著名的是E-R模型模型n實體實體 - 聯(lián)系方法聯(lián)系方法(Entity-Relationship Approach) 用用E-R圖來描述現(xiàn)實世界的概念模型圖來描述現(xiàn)實世界的概念模型, E-R方法也稱方法也稱為為E-R模型模型nE-R圖三個基本成分：實體、屬性和聯(lián)系的方法圖三個基本成分：實體、屬性和聯(lián)系的方法 （1）實體）實體: 用矩形表示，矩形框內(nèi)寫明實體名。用矩形表示，矩形框內(nèi)寫明實體名。 （2）屬性）屬性: 用橢圓形表示，并用無向邊將其與相應(yīng)用橢圓形表示，并用無向邊將其與相應(yīng)的實體連接起來的實體連接起來學生學生教師教師學生學生學號學號年齡年齡性別性別姓名姓名192021-1

17、0-9 （3）聯(lián)系）聯(lián)系實體之間的聯(lián)系用菱形框表示，菱形框內(nèi)標明聯(lián)系實體之間的聯(lián)系用菱形框表示，菱形框內(nèi)標明聯(lián)系名，并分別用連線將關(guān)聯(lián)的實體連接起來，在連線名，并分別用連線將關(guān)聯(lián)的實體連接起來，在連線旁標明實體間聯(lián)系的類型旁標明實體間聯(lián)系的類型 選課聯(lián)系用屬性成績來表示某個學生選修某門課的選課聯(lián)系用屬性成績來表示某個學生選修某門課的成績，屬性成績不能放在學生或課程實體中，該屬成績，屬性成績不能放在學生或課程實體中，該屬性是描述選課聯(lián)系的。性是描述選課聯(lián)系的。 課程課程選修選修學生學生mn成績成績n學時數(shù)學時數(shù)課程課程課程號課程號課程名課程名m選課選課姓名姓名性別性別年齡年齡成績成績學生學生學號

18、學號202021-10-9學生學生課程課程選修選修姓名姓名學號學號系別系別課程號課程號課程名課程名學分學分成績成績用矩形表用矩形表示實體示實體用橢圓表示實用橢圓表示實體的屬性體的屬性用無向邊把實用無向邊把實體與其屬性連體與其屬性連接起來接起來用菱形表示實用菱形表示實體間的聯(lián)系體間的聯(lián)系實體與聯(lián)系用實體與聯(lián)系用線段連接并注線段連接并注明類型明類型mmn n212021-10-9nE-R模型中實體間的聯(lián)系提供了較多的語義模型中實體間的聯(lián)系提供了較多的語義 基數(shù)比約束基數(shù)比約束 如在二元聯(lián)系中有如在二元聯(lián)系中有1:1，1:n，m:n的聯(lián)系的聯(lián)系 參與約束參與約束 根據(jù)實體集中的實體是否全部參與聯(lián)系來

19、描述實根據(jù)實體集中的實體是否全部參與聯(lián)系來描述實體參與聯(lián)系的約束體參與聯(lián)系的約束 一個實體集中的所有實體都參與聯(lián)系稱為一個實體集中的所有實體都參與聯(lián)系稱為完全參完全參與與，否則，稱為，否則，稱為部分參與部分參與。如在教師與課程聯(lián)系中，一門課至少要有一如在教師與課程聯(lián)系中，一門課至少要有一位教師講授位教師講授;而有教師不擔任授課任務(wù)，則在而有教師不擔任授課任務(wù)，則在這一聯(lián)系中，課程實體為完全參與，教師實這一聯(lián)系中，課程實體為完全參與，教師實體為部分參與體為部分參與 222021-10-9 實體的參與度實體的參與度實體參與聯(lián)系的最小和最大次數(shù)，稱實體的參與度實體參與聯(lián)系的最小和最大次數(shù)，稱實體的參

20、與度例如，學生選課中，例如，學生選課中， 如果規(guī)定一個學生最少選修如果規(guī)定一個學生最少選修2門課，最多選修門課，最多選修5門門課，則學生在選課聯(lián)系中的參與度是課，則學生在選課聯(lián)系中的參與度是(2，5) 規(guī)定一門課至少要有規(guī)定一門課至少要有10個學生選修，至多有個學生選修，至多有60個個學生選修，則課程在選課聯(lián)系中的參與度是學生選修，則課程在選課聯(lián)系中的參與度是(10,60) (2，5)學生學生(10，60)課程課程選修選修成績成績232021-10-91學生學生1家長家長所屬所屬n(4) 弱實體弱實體 E-R模型中有一類特殊的實體，這種實體的存在是依模型中有一類特殊的實體，這種實體的存在是依賴

21、于其他實體而存在的，稱這類實體為弱實體賴于其他實體而存在的，稱這類實體為弱實體 相對于弱實體，它所依賴的實體稱為強實體相對于弱實體，它所依賴的實體稱為強實體 弱實體在弱實體在E-R模型中用雙框矩形表示，為了表示全部模型中用雙框矩形表示，為了表示全部參與，與菱形框間用雙線連接。參與，與菱形框間用雙線連接。 如在學生管理信息中，學生實體與家長實體之間存如在學生管理信息中，學生實體與家長實體之間存在著在著“所屬所屬”關(guān)系，家長實體是不能脫離學生實體關(guān)系，家長實體是不能脫離學生實體而獨立存在的，為弱實體而獨立存在的，為弱實體 242021-10-9n（5）子類實體）子類實體 在擴展在擴展E-R數(shù)據(jù)模型

22、中增加了子類和超類的概念，使數(shù)據(jù)模型中增加了子類和超類的概念，使E-R數(shù)據(jù)模型具有了更多的語義數(shù)據(jù)模型具有了更多的語義 在基本在基本E-R模型中，一個實體集是具有共同特性的一模型中，一個實體集是具有共同特性的一類實體的集合，但有時需要將實體集根據(jù)個體的不類實體的集合，但有時需要將實體集根據(jù)個體的不同特性分為多個子集同特性分為多個子集 如學校里一個系的職工，按照他們不同的工作特點如學校里一個系的職工，按照他們不同的工作特點可分為教師、實驗人員和機關(guān)工作人員等。他們除可分為教師、實驗人員和機關(guān)工作人員等。他們除具有共同的特性如姓名、年齡、性別外，還有各自具有共同的特性如姓名、年齡、性別外，還有各自

23、不同的特性不同的特性 o o o職工職工教教 師師實驗員實驗員機關(guān)工作人員機關(guān)工作人員252021-10-9n物資管理需求物資管理需求 倉庫倉庫 、零件、供應(yīng)商、項目、職工、零件、供應(yīng)商、項目、職工262021-10-9n物資管理需求物資管理需求 倉庫倉庫 、零件、供應(yīng)商、項目、職工、零件、供應(yīng)商、項目、職工272021-10-9282021-10-9292021-10-9n一個學院有若干名職工，一個職工僅在一個學院工作一個學院有若干名職工，一個職工僅在一個學院工作n一個學院有若干名學生，一名學生僅在一個學院學習一個學院有若干名學生，一名學生僅在一個學院學習n一個學生可以選修多門課，一門課可供

24、若干學生選修一個學生可以選修多門課，一門課可供若干學生選修n一個學生有一位家長聯(lián)系，一位家長對應(yīng)一個學生一個學生有一位家長聯(lián)系，一位家長對應(yīng)一個學生n一個教師可以講多門課；一個教師可以講多門課；一門課可以有多個授課教師，一門課可以有多個授課教師，一種教材可用于多門課且被不同的教師選用。一種教材可用于多門課且被不同的教師選用。不同教師可以用不同的教材；不同教師可以用不同的教材；302021-10-9n一個學院有若干名職工，一個職工僅在一個學院工作，學院與職工間是一個學院有若干名職工，一個職工僅在一個學院工作，學院與職工間是1：m的聯(lián)系的聯(lián)系n一個學院有若干名學生，一名學生僅在一個學院學習，學院與

25、學生間是一個學院有若干名學生，一名學生僅在一個學院學習，學院與學生間是1：m的聯(lián)系的聯(lián)系 n一個學生可以選修多門課，一門課可供若干學生選修，學生與課程間是一個學生可以選修多門課，一門課可供若干學生選修，學生與課程間是m：n的聯(lián)系的聯(lián)系 n一個學生有一位家長聯(lián)系，一位家長對應(yīng)一個學生，學生與家長間是一個學生有一位家長聯(lián)系，一位家長對應(yīng)一個學生，學生與家長間是1:1的聯(lián)系；的聯(lián)系；n教師、課程、教科書之間存在著教師、課程、教科書之間存在著p：m：n的聯(lián)系。的聯(lián)系。一個教師可以講多門課；一個教師可以講多門課；一門課可以有多個授課教師，一門課可以有多個授課教師，一種教材可用于多門課且被不同的教師選用。

26、一種教材可用于多門課且被不同的教師選用。不同教師可以用不同的教材；不同教師可以用不同的教材；312021-10-9322021-10-9nE-R模型被廣泛地用于數(shù)據(jù)庫概念模型的設(shè)計。模型被廣泛地用于數(shù)據(jù)庫概念模型的設(shè)計。 在在E-R圖中僅表示現(xiàn)實世界中的信息結(jié)構(gòu)及信息之間圖中僅表示現(xiàn)實世界中的信息結(jié)構(gòu)及信息之間的關(guān)系，不涉及任何信息在計算機中的表示。的關(guān)系，不涉及任何信息在計算機中的表示。 只要用戶的需求不變，只要用戶的需求不變，E-R模型是穩(wěn)定的。模型是穩(wěn)定的。 運用運用E-R模型，可以很方便地將其轉(zhuǎn)換為具體的模型，可以很方便地將其轉(zhuǎn)換為具體的DBMS所支持的數(shù)據(jù)模型所支持的數(shù)據(jù)模型 332

27、021-10-9n2.1 E-R概念模型概念模型n2.2 層次數(shù)據(jù)模型層次數(shù)據(jù)模型n2.3 網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型n2.4 關(guān)系數(shù)據(jù)模型關(guān)系數(shù)據(jù)模型n2.5 面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型n2.6 小結(jié)小結(jié)342021-10-9n層次模型是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中最早出現(xiàn)的數(shù)據(jù)模型，典型層次模型是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中最早出現(xiàn)的數(shù)據(jù)模型，典型代表是代表是IBM公司的公司的IMS（Information Management System）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，1968年推出年推出n層次數(shù)據(jù)模型層次數(shù)據(jù)模型用樹型結(jié)構(gòu)表示各類實體以及實體間的用樹型結(jié)構(gòu)表示各類實體以及實體間的聯(lián)系聯(lián)系。現(xiàn)實世界中，許多實

28、體之間的聯(lián)系都表現(xiàn)出一?，F(xiàn)實世界中，許多實體之間的聯(lián)系都表現(xiàn)出一種很自然的層次關(guān)系，如家族關(guān)系，行政機構(gòu)等。種很自然的層次關(guān)系，如家族關(guān)系，行政機構(gòu)等。 n滿足下面兩個條件的基本層次聯(lián)系的集合為層次模型滿足下面兩個條件的基本層次聯(lián)系的集合為層次模型 有且只有一個結(jié)點沒有雙親結(jié)點，這個結(jié)點稱為根有且只有一個結(jié)點沒有雙親結(jié)點，這個結(jié)點稱為根節(jié)點節(jié)點 根以外的其它結(jié)點有且只有一個雙親結(jié)點根以外的其它結(jié)點有且只有一個雙親結(jié)點352021-10-9n在層次模型中，根結(jié)點處在最上層，其它結(jié)點都有上在層次模型中，根結(jié)點處在最上層，其它結(jié)點都有上一級結(jié)點作為其雙親結(jié)點，這些結(jié)點稱為其雙親結(jié)點一級結(jié)點作為其雙親

29、結(jié)點，這些結(jié)點稱為其雙親結(jié)點的子女結(jié)點，同一雙親結(jié)點的子女結(jié)點稱為兄弟結(jié)點的子女結(jié)點，同一雙親結(jié)點的子女結(jié)點稱為兄弟結(jié)點。沒有子女的結(jié)點稱為葉結(jié)點。沒有子女的結(jié)點稱為葉結(jié)點 1 根結(jié)點根結(jié)點 2 兄弟結(jié)點兄弟結(jié)點 3 葉結(jié)點葉結(jié)點 4 兄弟結(jié)點兄弟結(jié)點 5 葉結(jié)點葉結(jié)點 葉結(jié)點葉結(jié)點n雙親結(jié)點到子女結(jié)點間表示了記雙親結(jié)點到子女結(jié)點間表示了記錄間的一對多的聯(lián)系錄間的一對多的聯(lián)系 學院學院班級班級教研室教研室學生學生教師教師362021-10-9 （1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)比較簡單，清晰。）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)比較簡單，清晰。 （2）層次數(shù)據(jù)庫的查詢效率高。）層次數(shù)據(jù)庫的查詢效率高。 （3）它提供了良好的數(shù)據(jù)完整性支持。

30、）它提供了良好的數(shù)據(jù)完整性支持。372021-10-9n缺點：缺點： （1）不能直接表示兩個以上的實體型間的復雜的聯(lián)）不能直接表示兩個以上的實體型間的復雜的聯(lián)系和實體型間的多對多聯(lián)系，只能通過引入冗余數(shù)系和實體型間的多對多聯(lián)系，只能通過引入冗余數(shù)據(jù)或創(chuàng)建虛擬結(jié)點的方法來解決，易產(chǎn)生不一致性據(jù)或創(chuàng)建虛擬結(jié)點的方法來解決，易產(chǎn)生不一致性 （2）對數(shù)據(jù)的插入和刪除的操作限制太多。）對數(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)嚴密，層次命令趨于程序化）由于結(jié)構(gòu)嚴密，層次命令趨于程序化382021-10-9n2.1 E-R概念模

31、型概念模型n2.2 層次數(shù)據(jù)模型層次數(shù)據(jù)模型n2.3 網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型n2.4 關(guān)系數(shù)據(jù)模型關(guān)系數(shù)據(jù)模型n2.5 面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型n2.6 小結(jié)小結(jié)392021-10-9n現(xiàn)實世界中事物之間的聯(lián)系更多的是非層次關(guān)系的，現(xiàn)實世界中事物之間的聯(lián)系更多的是非層次關(guān)系的，用層次模型表示這種關(guān)系很不直觀，網(wǎng)狀模型克服了用層次模型表示這種關(guān)系很不直觀，網(wǎng)狀模型克服了這一弊病，可以清晰的表示這種非層次關(guān)系。這一弊病，可以清晰的表示這種非層次關(guān)系。n滿足下面兩個條件的基本層次聯(lián)系的集合為網(wǎng)狀模型滿足下面兩個條件的基本層次聯(lián)系的集合為網(wǎng)狀模型 允許一個以上的結(jié)點無雙親允許一個以上的結(jié)點無

32、雙親 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社團社團班級班級學生學生學生學生課程課程402021-10-9n兩個或兩個以上的結(jié)點都可以有多個雙親結(jié)點，則此兩個或兩個以上的結(jié)點都可以有多個雙親結(jié)點，則此時有向樹變成了有向圖時有向樹變成了有向圖n網(wǎng)狀模型可以更直接的描述現(xiàn)實世界，層次模型實際網(wǎng)狀模型可以更直接的描述現(xiàn)實世界，層次模型實際上是網(wǎng)狀模型的特例上是網(wǎng)狀模型的特例班級班級- -學生學生社團社團- -學生學生學院學院- -班級班級學院學院學院學院- -教師教師班級班級教師教師社團社團學生學生班級班級- -學生學生班級班級- -學生學生詩社詩社社團社團- -學生學生學院學院-

33、 -班級班級計算機學院計算機學院981981班班王明王明范穎范穎吳浩吳浩嚴偉嚴偉林利林利合唱團合唱團學院學院- -教師教師社團社團- -學生學生992992班班張一凡張一凡趙文庭趙文庭412021-10-9n優(yōu)點優(yōu)點 能夠更為直接地描述現(xiàn)實世界，如一個結(jié)點可以由多能夠更為直接地描述現(xiàn)實世界，如一個結(jié)點可以由多個雙親；個雙親； 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；n缺點缺點 結(jié)構(gòu)比較復雜，而且隨著應(yīng)用環(huán)境的擴大，數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)比較復雜，而且隨著應(yīng)用環(huán)境的擴大，數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)就變的越來越復雜，不利于最終用戶掌握；結(jié)構(gòu)就變的越來越復雜，不利于最終用戶掌握； 其其DDL、DML語言

34、復雜，用戶不容易使用；訪問數(shù)據(jù)語言復雜，用戶不容易使用；訪問數(shù)據(jù)時必須自行選擇存取路徑，增加了程序編寫的負擔。時必須自行選擇存取路徑，增加了程序編寫的負擔。422021-10-9n2.1 E-R概念模型概念模型n2.2 層次數(shù)據(jù)模型層次數(shù)據(jù)模型n2.3 網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型n2.4 關(guān)系數(shù)據(jù)模型關(guān)系數(shù)據(jù)模型n2.5 面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型n2.6 小結(jié)小結(jié)432021-10-9n關(guān)系模型是最重要的一種數(shù)據(jù)模型。也是目前主要采關(guān)系模型是最重要的一種數(shù)據(jù)模型。也是目前主要采用的數(shù)據(jù)模型，本課程的重點用的數(shù)據(jù)模型，本課程的重點n系統(tǒng)而嚴格地提出關(guān)系模型的是美國系統(tǒng)而嚴格地提出關(guān)系模型的

35、是美國IBM公司的公司的E.F.Codd 1970年提出關(guān)系數(shù)據(jù)模型年提出關(guān)系數(shù)據(jù)模型 E.F.Codd, “A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks”, Communication of the ACM,1970 之后，提出了關(guān)系代數(shù)和關(guān)系演算的概念之后，提出了關(guān)系代數(shù)和關(guān)系演算的概念 1972年提出了關(guān)系的第一、第二、第三范式年提出了關(guān)系的第一、第二、第三范式 1974年提出了關(guān)系的年提出了關(guān)系的BC范式范式 從而開創(chuàng)了數(shù)據(jù)庫的關(guān)系方法和數(shù)據(jù)規(guī)范化理論的從而開創(chuàng)了數(shù)據(jù)庫的關(guān)系方法和數(shù)據(jù)規(guī)范化理論的研究，他為此獲得了研究，他

36、為此獲得了1981年的圖靈獎。年的圖靈獎。442021-10-9n1977年年IBM公司研制的關(guān)系數(shù)據(jù)庫的代表公司研制的關(guān)系數(shù)據(jù)庫的代表System R開開始運行，其后又進行了不斷的改進和擴充，出現(xiàn)了基始運行，其后又進行了不斷的改進和擴充，出現(xiàn)了基于于System R的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)SQL/DB。 n20世紀世紀80年代以來，計算機廠商新推出的數(shù)據(jù)庫管理年代以來，計算機廠商新推出的數(shù)據(jù)庫管理系統(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。上了關(guān)系接口。n數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域當前的研究工作也都是以關(guān)系方法為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域當前的研究工作也都是

37、以關(guān)系方法為基礎(chǔ)n關(guān)系數(shù)據(jù)庫已成為目前應(yīng)用最廣泛的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，關(guān)系數(shù)據(jù)庫已成為目前應(yīng)用最廣泛的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)， 典型實驗系統(tǒng)典型實驗系統(tǒng): System R、University INGRES 典型商用系統(tǒng)典型商用系統(tǒng): ORACLE、SQL Server、SYBASE、INFORMIX、DB2FoxPro、MySQL、Access452021-10-9n在關(guān)系模型中，基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)被限制為二維表，一張在關(guān)系模型中，基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)被限制為二維表，一張二維表稱為一個關(guān)系二維表稱為一個關(guān)系 n1. 關(guān)系關(guān)系 關(guān)系是數(shù)學上集合論中的一個概念，關(guān)系模型是以關(guān)系是數(shù)學上集合論中的一個概念，關(guān)系模型是以關(guān)系為基礎(chǔ)

38、發(fā)展起來的關(guān)系為基礎(chǔ)發(fā)展起來的 (1) 關(guān)系（關(guān)系（relation） 關(guān)系是一張二維表，是由多個行和列組成的。一關(guān)系是一張二維表，是由多個行和列組成的。一個關(guān)系可用來描述一個實體集個關(guān)系可用來描述一個實體集 學學 號號姓姓 名名出生年月出生年月性性 別別入學年份入學年份班班 級級2006901張張 偉偉1988.01男男20062006022007912王王 剛剛1989.03男男2007200705.462021-10-9n(2) 屬性（屬性（attribute） 一個關(guān)系有多個列，每一列為關(guān)系的一個屬性一個關(guān)系有多個列，每一列為關(guān)系的一個屬性 如學生關(guān)系中，有屬性名學號、姓名、出生年月如

39、學生關(guān)系中，有屬性名學號、姓名、出生年月 n(3) 域（域（domain） 一個屬性對應(yīng)一個值的集合。域是屬性的取值范圍一個屬性對應(yīng)一個值的集合。域是屬性的取值范圍如學號的域是如學號的域是7位字符數(shù)字的集合，學生姓名是漢位字符數(shù)字的集合，學生姓名是漢字字符串的集合等字字符串的集合等 472021-10-9分量分量學學 號號姓姓 名名出生年月出生年月性性 別別入學年份入學年份班班 級級2006901張張 偉偉1988.01男男20062006022007912王王 剛剛1989.03男男2007200705.屬性屬性元組元組n(4) 元組（元組（tuple） 關(guān)系是元組的集合，一個元組對應(yīng)實體集

40、中的一個關(guān)系是元組的集合，一個元組對應(yīng)實體集中的一個個體。個體。 一個元組由若干個分量組成。一個分量對應(yīng)一個屬一個元組由若干個分量組成。一個分量對應(yīng)一個屬性值。性值。482021-10-9n (5) 鍵（鍵（key） 鍵是一個或多個屬性組成的，能夠唯一標識一個元鍵是一個或多個屬性組成的，能夠唯一標識一個元組。組。 一個關(guān)系中可能有多組屬性都能夠起到標識元組的一個關(guān)系中可能有多組屬性都能夠起到標識元組的作用。因而，一個關(guān)系中可能有多個鍵作用。因而，一個關(guān)系中可能有多個鍵 選擇其中的一個作為主鍵，其余為候選鍵。選擇其中的一個作為主鍵，其余為候選鍵。492021-10-9n2.關(guān)系模式關(guān)系模式 對關(guān)

41、系結(jié)構(gòu)的描述稱為關(guān)系模式對關(guān)系結(jié)構(gòu)的描述稱為關(guān)系模式(relation schema)。關(guān)系模式可用如下形式表示：關(guān)系模式可用如下形式表示：關(guān)系名（屬性名關(guān)系名（屬性名1，屬性名，屬性名2，屬性名，屬性名n）。）。如學生關(guān)系可表示為：如學生關(guān)系可表示為：學生（學號學生（學號,姓名姓名,出生年月出生年月,性別性別,入學年份入學年份,班級）班級） 關(guān)系數(shù)據(jù)庫模式關(guān)系數(shù)據(jù)庫模式是一組關(guān)系模式的集合，這組關(guān)系是一組關(guān)系模式的集合，這組關(guān)系模式對應(yīng)的關(guān)系的集合稱為關(guān)系數(shù)據(jù)庫模式對應(yīng)的關(guān)系的集合稱為關(guān)系數(shù)據(jù)庫 502021-10-9n關(guān)系模型中基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是單一的關(guān)系關(guān)系模型中基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是單一的關(guān)系

42、n現(xiàn)實世界中實體及實體間的聯(lián)系都用關(guān)系表示現(xiàn)實世界中實體及實體間的聯(lián)系都用關(guān)系表示 學學 號號姓姓 名名出生年月出生年月性性 別別入學年份入學年份班班 級級2006901張張 偉偉1988.01男男20062006022007912王王 剛剛1989.03男男2007200705.學學 號號課課 程程 名名系系 別別任課教師任課教師2006901數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù) 庫庫計算機計算機嚴明亮嚴明亮2007912數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)計算機計算機劉西學劉西學.512021-10-9n關(guān)系必須是規(guī)范化的，滿足一定的規(guī)范條件關(guān)系必須是規(guī)范化的，滿足一定的規(guī)范條件n最基本的規(guī)范條件：關(guān)系的每一個分量必須是一個最基本的規(guī)

43、范條件：關(guān)系的每一個分量必須是一個不可分的數(shù)據(jù)項。不可分的數(shù)據(jù)項。n下表不符合關(guān)系模型要求下表不符合關(guān)系模型要求522021-10-9n2.4.2 關(guān)系模型的數(shù)據(jù)完整性約束關(guān)系模型的數(shù)據(jù)完整性約束 為了維護數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)與現(xiàn)實世界的一致性，需為了維護數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)與現(xiàn)實世界的一致性，需要對數(shù)據(jù)施加一定的約束條件要對數(shù)據(jù)施加一定的約束條件 實體完整性、參照完整性、用戶自定義完整性實體完整性、參照完整性、用戶自定義完整性n2.4.3 關(guān)系模型的數(shù)據(jù)操縱關(guān)系模型的數(shù)據(jù)操縱 關(guān)系模型中，對關(guān)系中的數(shù)據(jù)可進行查詢、插入、關(guān)系模型中，對關(guān)系中的數(shù)據(jù)可進行查詢、插入、刪除和修改操作刪除和修改操作 在關(guān)系數(shù)據(jù)

44、庫系統(tǒng)中，對數(shù)據(jù)的全部操作都可以歸在關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，對數(shù)據(jù)的全部操作都可以歸結(jié)為對關(guān)系的運算。結(jié)為對關(guān)系的運算。對關(guān)系可以進行多種運算對關(guān)系可以進行多種運算運算結(jié)果形成一個新關(guān)系運算結(jié)果形成一個新關(guān)系 關(guān)系運算分為：關(guān)系代數(shù)和關(guān)系演算關(guān)系運算分為：關(guān)系代數(shù)和關(guān)系演算 532021-10-9n(1) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單n(2) 一體化的數(shù)據(jù)子語言一體化的數(shù)據(jù)子語言n(3) 數(shù)據(jù)獨立性高數(shù)據(jù)獨立性高n(4) 面向集合的存取方式面向集合的存取方式n(5) 堅實的理論基礎(chǔ)堅實的理論基礎(chǔ)n(6) 有利于開展其他應(yīng)用有利于開展其他應(yīng)用n對象關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)對象關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(Object Relat

45、ional Database System，ORDBS)是面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型是面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型(Object Oriented Data Model，簡稱，簡稱OO模型模型)和關(guān)系數(shù)據(jù)模型相和關(guān)系數(shù)據(jù)模型相結(jié)合的產(chǎn)物結(jié)合的產(chǎn)物n 兩條研究路線兩條研究路線 建立新的面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)建立新的面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)OODBS，支持，支持OO數(shù)據(jù)模型；數(shù)據(jù)模型； 以關(guān)系數(shù)據(jù)庫和以關(guān)系數(shù)據(jù)庫和SQL為基礎(chǔ)，把面向?qū)ο蠹夹g(shù)融入數(shù)據(jù)庫系為基礎(chǔ)，把面向?qū)ο蠹夹g(shù)融入數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的統(tǒng)的ORDBS 542021-10-91.對象對象n定義：對象是由一組數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和在這組數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上的定義：對象是由一組數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和在這組數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

46、上的操作的程序代碼封裝起來的基本單位。操作的程序代碼封裝起來的基本單位。n組成部分組成部分 屬性屬性(Attribute)集合集合屬性描述對象的狀態(tài)、組成和特性屬性描述對象的狀態(tài)、組成和特性 方法方法(Method)集合集合描述了對象的行為特性描述了對象的行為特性552021-10-92. 對象標識對象標識OID(Object IDentifier)n概念：面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫中的每個對象都有一個唯一的概念：面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫中的每個對象都有一個唯一的不變的標識稱為對象標識不變的標識稱為對象標識(OID) n特點：特點： 永久持久性永久持久性 獨立于值的、系統(tǒng)全局唯一的獨立于值的、系統(tǒng)全局唯一的5620

47、21-10-93. 封裝封裝(Encapsulation)n每一個對象是其每一個對象是其狀態(tài)與行為狀態(tài)與行為的封裝的封裝 n封裝是對象的外部界面與內(nèi)部實現(xiàn)之間實行清晰隔離封裝是對象的外部界面與內(nèi)部實現(xiàn)之間實行清晰隔離的一種抽象，外部與對象的通信只能通過的一種抽象，外部與對象的通信只能通過消息消息 n對象封裝之后查詢屬性值必須通過對象封裝之后查詢屬性值必須通過調(diào)用方法調(diào)用方法 572021-10-94. 類類(Class)n對象類對象類(簡稱類簡稱類)：共享同樣屬性和方法集的所有對象構(gòu)：共享同樣屬性和方法集的所有對象構(gòu)成了一個對象類成了一個對象類n實例：一個對象是某一類的一個實例實例：一個對象是某一類的一個實例(instan