數(shù)據(jù)庫(kù)原理與設(shè)計(jì)課件：第2章 數(shù)據(jù)模型

1、第二章 數(shù)據(jù)模型22022/7/18數(shù)據(jù)模型回顧在數(shù)據(jù)庫(kù)中用數(shù)據(jù)模型這個(gè)工具來(lái)抽象、表示和處理現(xiàn)實(shí)世界中的數(shù)據(jù)和信息。數(shù)據(jù)模型是現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)特征的抽象數(shù)據(jù)模型(廣義)是數(shù)據(jù)庫(kù)研究的一個(gè)核心問(wèn)題為便于設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)模型，常先將現(xiàn)實(shí)世界抽象為一種概念模型，然后再將概念模型轉(zhuǎn)換為特定的數(shù)據(jù)模型每個(gè)DBMS都是基于某種數(shù)據(jù)模型(狹義)的。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型:層次模型、網(wǎng)狀模型和關(guān)系模型 32022/7/18數(shù)據(jù)模型回顧數(shù)據(jù)模型是現(xiàn)實(shí)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)模型分為兩類(lèi)(1) 概念模型 也稱信息模型，它是按用戶的觀點(diǎn)來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)和信息建模。主要用于數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)(2) 數(shù)據(jù)模型邏輯數(shù)據(jù)模型主要包括網(wǎng)

2、狀模型、層次模型、關(guān)系模型、面向?qū)ο竽Ｐ汀?duì)象關(guān)系模型等，物理數(shù)據(jù)模型是對(duì)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(pán)或磁帶上的存儲(chǔ)方式和存取方法。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)物理模型的實(shí)現(xiàn)是DBMS的任務(wù)，數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)人員要了解和選擇物理模型42022/7/18數(shù)據(jù)模型回顧數(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(gè)要素組成。 一、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述數(shù)據(jù)庫(kù)的組成對(duì)象以及對(duì)象之間的聯(lián)系組成對(duì)象:與數(shù)據(jù)類(lèi)型、內(nèi)容、性質(zhì)有關(guān)的對(duì)象與數(shù)據(jù)之間聯(lián)系有關(guān)的對(duì)象數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是刻畫(huà)一個(gè)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(lèi)型命名數(shù)據(jù)模型層次結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)

3、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。描述系統(tǒng)靜態(tài)特性52022/7/18數(shù)據(jù)模型回顧二、數(shù)據(jù)操作對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中各種對(duì)象的實(shí)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。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、操作符號(hào)、操作規(guī)則以及實(shí)現(xiàn)操作的語(yǔ)言。數(shù)據(jù)操作用于描述系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。62022/7/18數(shù)據(jù)模型回顧三、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。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(kù)狀態(tài)以及狀態(tài)的變化，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

4、滿足實(shí)體完整性與參照完整性原則數(shù)據(jù)模型應(yīng)提供定義完整性約束條件的機(jī)制72022/7/18第2章 數(shù)據(jù)模型2.1E-R概念模型2.2層次數(shù)據(jù)模型2.3網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型2.4關(guān)系數(shù)據(jù)模型2.5面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型2.6 小結(jié)82022/7/182.1 E-R概念模型概念模型的用途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(kù)設(shè)計(jì)的有力工具數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)人員和用戶之間進(jìn)行交流的語(yǔ)言對(duì)概念模型的基本要求較強(qiáng)的語(yǔ)義表達(dá)能力，能夠方便、直接地表達(dá)應(yīng)用中的各種語(yǔ)義知識(shí)簡(jiǎn)單、清晰、易于用戶理解。92022/7/182.1.1E-R數(shù)據(jù)模型中的基本概念1. 實(shí)體（Entity）客觀存在并可相互區(qū)別的事物稱為實(shí)

5、體?？梢允蔷唧w的對(duì)象，如一個(gè)學(xué)生,一本書(shū),一輛汽車(chē)；也可以是抽象的概念或聯(lián)系，如一堂課,一次比賽等2. 屬性（Attribute）實(shí)體所具有的某一特征稱為屬性。一個(gè)實(shí)體可以由若干個(gè)屬性來(lái)刻畫(huà)，如學(xué)生實(shí)體有學(xué)號(hào)、姓名、年齡、性別、系等方面的屬性屬性有“類(lèi)型”和“值”之分，“類(lèi)型”即為屬性名，如姓名、年齡、性別是屬性的型；“值”即為屬性的具體內(nèi)容，如(990001,張立，20，男，計(jì)算機(jī))這些屬性值的集合表示了一個(gè)學(xué)生實(shí)體。102022/7/182.1.1E-R數(shù)據(jù)模型中的基本概念3. 聯(lián)系（Relationship）在現(xiàn)實(shí)世界中，事物內(nèi)部以及事物之間是有聯(lián)系的在信息世界中將被抽象為實(shí)體內(nèi)部的聯(lián)系

6、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112022/7/183. 聯(lián)系兩個(gè)實(shí)體集之間的聯(lián)系有三種：實(shí)體集1聯(lián)系名實(shí)體集2111:1聯(lián)系實(shí)體集1聯(lián)系名實(shí)體集2mnm:n聯(lián)系實(shí)體集1聯(lián)系名實(shí)體集21n1:n聯(lián)系122022/7/18兩個(gè)實(shí)體集之間的聯(lián)系一對(duì)一聯(lián)系（1:1）實(shí)體集A中的一個(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，則稱實(shí)體集A與實(shí)體集B為一對(duì)一的聯(lián)系。記作1:1。實(shí)例: 班級(jí)與班長(zhǎng)之間的聯(lián)系一個(gè)班級(jí)只有一個(gè)正班長(zhǎng)一個(gè)班長(zhǎng)只在一個(gè)班中任職132022/7/18兩個(gè)實(shí)體集之間的聯(lián)系一對(duì)多聯(lián)系（1:n）實(shí)體集A中

7、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。實(shí)例: 班級(jí)與學(xué)生之間的聯(lián)系一個(gè)班級(jí)中有若干名學(xué)生，每個(gè)學(xué)生只在一個(gè)班級(jí)中學(xué)習(xí)142022/7/18兩個(gè)實(shí)體集之間的聯(lián)系多對(duì)多聯(lián)系（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）。實(shí)例: 課程與學(xué)生之間的聯(lián)系一門(mén)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(mén)課程152022/7/18兩個(gè)以上的實(shí)體集之間的聯(lián)系多個(gè)實(shí)體集之間也可以存在有聯(lián)系，稱多元聯(lián)系 若規(guī)定：一個(gè)供應(yīng)商可供應(yīng)多種零件給多個(gè)工程，一個(gè)工

8、程可由多個(gè)供應(yīng)商供應(yīng)多種零件，一種零件可由多個(gè)供應(yīng)商供應(yīng)給多個(gè)工程， 供應(yīng)商、零件和工程間存在著多對(duì)多的聯(lián)系，表示為m：n：p knm供應(yīng)商工程零件供應(yīng)162022/7/18兩個(gè)以上的實(shí)體集之間的聯(lián)系區(qū)別多個(gè)實(shí)體間的聯(lián)系和多個(gè)實(shí)體兩兩間的聯(lián)系下圖表示表示的是三個(gè)實(shí)體間的供應(yīng)關(guān)系，某個(gè)供應(yīng)商供應(yīng)某種零件給某個(gè)工程 “供應(yīng)商S1供應(yīng)零件P2給工程J1” 三個(gè)實(shí)體兩兩之間的多對(duì)多聯(lián)系與三個(gè)實(shí)體的多對(duì)多聯(lián)系的語(yǔ)義不同三個(gè)實(shí)體兩兩之間的多對(duì)多僅能表示一個(gè)工程需要哪些零件,這些零件可以由哪些供應(yīng)商供應(yīng)，無(wú)法表示一個(gè)工程所用的零件具體由哪個(gè)供應(yīng)商供應(yīng)反映不出一個(gè)供應(yīng)商具體供應(yīng)哪種零件給哪個(gè)工程knm供應(yīng)商工

9、程零件供應(yīng)172022/7/18實(shí)體集內(nèi)部不同實(shí)體間的聯(lián)系同一實(shí)體集內(nèi)一對(duì)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(duì)多的聯(lián)系同一實(shí)體集內(nèi)一對(duì)一聯(lián)系同一實(shí)體集內(nèi)多對(duì)多聯(lián)系職工領(lǐng)導(dǎo)1n同一實(shí)體型內(nèi)部的1:n聯(lián)系182022/7/182.1.2E-R數(shù)據(jù)模型 概念模型的表示方法很多，最著名的是E-R模型實(shí)體 - 聯(lián)系方法(Entity-Relationship Approach)用E-R圖來(lái)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圖三個(gè)基本成分：實(shí)體、屬性和聯(lián)系的方法（1）實(shí)體: 用矩形表示，矩形框內(nèi)寫(xiě)

10、明實(shí)體名。（2）屬性: 用橢圓形表示，并用無(wú)向邊將其與相應(yīng)的實(shí)體連接起來(lái)學(xué)生教師學(xué)生學(xué)號(hào)年齡性別姓名192022/7/182.1.2E-R數(shù)據(jù)模型（3）聯(lián)系實(shí)體之間的聯(lián)系用菱形框表示，菱形框內(nèi)標(biāo)明聯(lián)系名，并分別用連線將關(guān)聯(lián)的實(shí)體連接起來(lái)，在連線旁標(biāo)明實(shí)體間聯(lián)系的類(lèi)型 選課聯(lián)系用屬性成績(jī)來(lái)表示某個(gè)學(xué)生選修某門(mén)課的成績(jī)，屬性成績(jī)不能放在學(xué)生或課程實(shí)體中，該屬性是描述選課聯(lián)系的。 課程選修學(xué)生mn成績(jī)n學(xué)時(shí)數(shù)課程課程號(hào)課程名m選課姓名性別年齡成績(jī)學(xué)生學(xué)號(hào)202022/7/18例：學(xué)生選修課程學(xué)生課程選修姓名學(xué)號(hào)系別課程號(hào)課程名學(xué)分成績(jī)用矩形表示實(shí)體用橢圓表示實(shí)體的屬性用無(wú)向邊把實(shí)體與其屬性連接起來(lái)用

11、菱形表示實(shí)體間的聯(lián)系實(shí)體與聯(lián)系用線段連接并注明類(lèi)型mn212022/7/18（3）聯(lián)系E-R模型中實(shí)體間的聯(lián)系提供了較多的語(yǔ)義基數(shù)比約束如在二元聯(lián)系中有1:1，1:n，m:n的聯(lián)系 參與約束 根據(jù)實(shí)體集中的實(shí)體是否全部參與聯(lián)系來(lái)描述實(shí)體參與聯(lián)系的約束 一個(gè)實(shí)體集中的所有實(shí)體都參與聯(lián)系稱為完全參與，否則，稱為部分參與。如在教師與課程聯(lián)系中，一門(mén)課至少要有一位教師講授;而有教師不擔(dān)任授課任務(wù)，則在這一聯(lián)系中，課程實(shí)體為完全參與，教師實(shí)體為部分參與 222022/7/18（3）聯(lián)系實(shí)體的參與度實(shí)體參與聯(lián)系的最小和最大次數(shù)，稱實(shí)體的參與度例如，學(xué)生選課中，如果規(guī)定一個(gè)學(xué)生最少選修2門(mén)課，最多選修5門(mén)課

12、，則學(xué)生在選課聯(lián)系中的參與度是(2，5)規(guī)定一門(mén)課至少要有10個(gè)學(xué)生選修，至多有60個(gè)學(xué)生選修，則課程在選課聯(lián)系中的參與度是(10,60) (2，5)學(xué)生(10，60)課程選修成績(jī)232022/7/181學(xué)生1家長(zhǎng)所屬2.1.2E-R數(shù)據(jù)模型(4) 弱實(shí)體E-R模型中有一類(lèi)特殊的實(shí)體，這種實(shí)體的存在是依賴于其他實(shí)體而存在的，稱這類(lèi)實(shí)體為弱實(shí)體相對(duì)于弱實(shí)體，它所依賴的實(shí)體稱為強(qiáng)實(shí)體 弱實(shí)體在E-R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。如在學(xué)生管理信息中，學(xué)生實(shí)體與家長(zhǎng)實(shí)體之間存在著“所屬”關(guān)系，家長(zhǎng)實(shí)體是不能脫離學(xué)生實(shí)體而獨(dú)立存在的，為弱實(shí)體 242022/7/182.1

13、.2E-R數(shù)據(jù)模型（5）子類(lèi)實(shí)體 在擴(kuò)展E-R數(shù)據(jù)模型中增加了子類(lèi)和超類(lèi)的概念，使E-R數(shù)據(jù)模型具有了更多的語(yǔ)義在基本E-R模型中，一個(gè)實(shí)體集是具有共同特性的一類(lèi)實(shí)體的集合，但有時(shí)需要將實(shí)體集根據(jù)個(gè)體的不同特性分為多個(gè)子集 如學(xué)校里一個(gè)系的職工，按照他們不同的工作特點(diǎn)可分為教師、實(shí)驗(yàn)人員和機(jī)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，還有各自不同的特性 o o o職工教 師實(shí)驗(yàn)員機(jī)關(guān)工作人員252022/7/18物資管理需求倉(cāng)庫(kù) 、零件、供應(yīng)商、項(xiàng)目、職工262022/7/18物資管理需求倉(cāng)庫(kù) 、零件、供應(yīng)商、項(xiàng)目、職工272022/7/18282022/7/18292022/7/

14、18一個(gè)學(xué)院有若干名職工，一個(gè)職工僅在一個(gè)學(xué)院工作一個(gè)學(xué)院有若干名學(xué)生，一名學(xué)生僅在一個(gè)學(xué)院學(xué)習(xí)一個(gè)學(xué)生可以選修多門(mén)課，一門(mén)課可供若干學(xué)生選修一個(gè)學(xué)生有一位家長(zhǎng)聯(lián)系，一位家長(zhǎng)對(duì)應(yīng)一個(gè)學(xué)生一個(gè)教師可以講多門(mén)課；一門(mén)課可以有多個(gè)授課教師，一種教材可用于多門(mén)課且被不同的教師選用。不同教師可以用不同的教材；302022/7/18一個(gè)學(xué)院有若干名職工，一個(gè)職工僅在一個(gè)學(xué)院工作，學(xué)院與職工間是1：m的聯(lián)系一個(gè)學(xué)院有若干名學(xué)生，一名學(xué)生僅在一個(gè)學(xué)院學(xué)習(xí)，學(xué)院與學(xué)生間是1：m的聯(lián)系 一個(gè)學(xué)生可以選修多門(mén)課，一門(mén)課可供若干學(xué)生選修，學(xué)生與課程間是m：n的聯(lián)系 一個(gè)學(xué)生有一位家長(zhǎng)聯(lián)系，一位家長(zhǎng)對(duì)應(yīng)一個(gè)學(xué)生，學(xué)生與

15、家長(zhǎng)間是1:1的聯(lián)系；教師、課程、教科書(shū)之間存在著p：m：n的聯(lián)系。一個(gè)教師可以講多門(mén)課；一門(mén)課可以有多個(gè)授課教師，一種教材可用于多門(mén)課且被不同的教師選用。不同教師可以用不同的教材；312022/7/18322022/7/182.1 E-R概念模型E-R模型被廣泛地用于數(shù)據(jù)庫(kù)概念模型的設(shè)計(jì)。在E-R圖中僅表示現(xiàn)實(shí)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(jì)算機(jī)中的表示。只要用戶的需求不變，E-R模型是穩(wěn)定的。運(yùn)用E-R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 332022/7/18第2章 數(shù)據(jù)模型2.1E-R概念模型2.2層次數(shù)據(jù)模型2.3網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型2.4關(guān)系數(shù)據(jù)模

16、型2.5面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型2.6 小結(jié)342022/7/182.2 層次模型層次模型是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中最早出現(xiàn)的數(shù)據(jù)模型，典型代表是IBM公司的IMS（Information Management System）數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，1968年推出層次數(shù)據(jù)模型用樹(shù)型結(jié)構(gòu)表示各類(lèi)實(shí)體以及實(shí)體間的聯(lián)系?，F(xiàn)實(shí)世界中，許多實(shí)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(jī)構(gòu)等。 滿足下面兩個(gè)條件的基本層次聯(lián)系的集合為層次模型有且只有一個(gè)結(jié)點(diǎn)沒(méi)有雙親結(jié)點(diǎn)，這個(gè)結(jié)點(diǎn)稱為根節(jié)點(diǎn)根以外的其它結(jié)點(diǎn)有且只有一個(gè)雙親結(jié)點(diǎn)352022/7/18一、層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 在層次模型中，根結(jié)點(diǎn)處在最上層，其它結(jié)點(diǎn)都有上

17、一級(jí)結(jié)點(diǎn)作為其雙親結(jié)點(diǎn)，這些結(jié)點(diǎn)稱為其雙親結(jié)點(diǎn)的子女結(jié)點(diǎn)，同一雙親結(jié)點(diǎn)的子女結(jié)點(diǎn)稱為兄弟結(jié)點(diǎn)。沒(méi)有子女的結(jié)點(diǎn)稱為葉結(jié)點(diǎn) 1 根結(jié)點(diǎn) 2 兄弟結(jié)點(diǎn) 3 葉結(jié)點(diǎn) 4 兄弟結(jié)點(diǎn) 5 葉結(jié)點(diǎn) 葉結(jié)點(diǎn)雙親結(jié)點(diǎn)到子女結(jié)點(diǎn)間表示了記錄間的一對(duì)多的聯(lián)系 學(xué)院班級(jí)教研室學(xué)生教師362022/7/18層次模型的優(yōu)點(diǎn)（1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，清晰。（2）層次數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢效率高。（3）它提供了良好的數(shù)據(jù)完整性支持。372022/7/18層次模型的優(yōu)缺點(diǎn)缺點(diǎn)：（1）不能直接表示兩個(gè)以上的實(shí)體型間的復(fù)雜的聯(lián)系和實(shí)體型間的多對(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)生不一致性（2）對(duì)數(shù)據(jù)的插入和刪除的操作

18、限制太多。（3）查詢子女結(jié)點(diǎn)必須通過(guò)雙親結(jié)點(diǎn)。（4）由于結(jié)構(gòu)嚴(yán)密，層次命令趨于程序化382022/7/18第2章 數(shù)據(jù)模型2.1E-R概念模型2.2層次數(shù)據(jù)模型2.3網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型2.4關(guān)系數(shù)據(jù)模型2.5面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型2.6 小結(jié)392022/7/182.3 網(wǎng)狀模型現(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)狀模型克服了這一弊病，可以清晰的表示這種非層次關(guān)系。滿足下面兩個(gè)條件的基本層次聯(lián)系的集合為網(wǎng)狀模型允許一個(gè)以上的結(jié)點(diǎn)無(wú)雙親一個(gè)結(jié)點(diǎn)可以有多于一個(gè)的雙親社團(tuán)班級(jí)學(xué)生學(xué)生課程402022/7/18網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)兩個(gè)或兩個(gè)以上的結(jié)點(diǎn)都可以有多個(gè)雙親結(jié)

19、點(diǎn)，則此時(shí)有向樹(shù)變成了有向圖網(wǎng)狀模型可以更直接的描述現(xiàn)實(shí)世界，層次模型實(shí)際上是網(wǎng)狀模型的特例班級(jí)-學(xué)生社團(tuán)-學(xué)生學(xué)院-班級(jí)學(xué)院學(xué)院-教師班級(jí)教師社團(tuán)學(xué)生班級(jí)-學(xué)生班級(jí)-學(xué)生詩(shī)社社團(tuán)-學(xué)生學(xué)院-班級(jí)計(jì)算機(jī)學(xué)院981班王明范穎吳浩嚴(yán)偉林利合唱團(tuán)學(xué)院-教師社團(tuán)-學(xué)生992班張一凡趙文庭412022/7/18網(wǎng)狀模型的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)能夠更為直接地描述現(xiàn)實(shí)世界，如一個(gè)結(jié)點(diǎn)可以由多個(gè)雙親；具有良好的性能，存取效率較高；缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且隨著應(yīng)用環(huán)境的擴(kuò)大，數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)就變的越來(lái)越復(fù)雜，不利于最終用戶掌握；其DDL、DML語(yǔ)言復(fù)雜，用戶不容易使用；訪問(wèn)數(shù)據(jù)時(shí)必須自行選擇存取路徑，增加了程序編寫(xiě)的負(fù)擔(dān)。422

20、022/7/18第2章 數(shù)據(jù)模型2.1E-R概念模型2.2層次數(shù)據(jù)模型2.3網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型2.4關(guān)系數(shù)據(jù)模型2.5面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型2.6 小結(jié)432022/7/182.4 關(guān)系模型關(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(diǎn)系統(tǒng)而嚴(yán)格地提出關(guān)系模型的是美國(guó)IBM公司的E.F.Codd1970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1972年提出了關(guān)系的第一、第二

21、、第三范式1974年提出了關(guān)系的BC范式從而開(kāi)創(chuàng)了數(shù)據(jù)庫(kù)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1981年的圖靈獎(jiǎng)。442022/7/182.4 關(guān)系模型1977年IBM公司研制的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的代表System R開(kāi)始運(yùn)行，其后又進(jìn)行了不斷的改進(jìn)和擴(kuò)充，出現(xiàn)了基于System R的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)SQL/DB。 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。數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域當(dāng)前的研究工作也都是以關(guān)系方法為基礎(chǔ)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)，典型實(shí)驗(yàn)系統(tǒng): System R、University INGRES典型商用系統(tǒng): OR

22、ACLE、SQL Server、SYBASE、INFORMIX、DB2FoxPro、MySQL、Access452022/7/182.4.1 關(guān)系模型的基本概念和結(jié)構(gòu) 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(gè)關(guān)系 1. 關(guān)系關(guān)系是數(shù)學(xué)上集合論中的一個(gè)概念，關(guān)系模型是以關(guān)系為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的 (1) 關(guān)系（relation） 關(guān)系是一張二維表，是由多個(gè)行和列組成的。一個(gè)關(guān)系可用來(lái)描述一個(gè)實(shí)體集 學(xué) 號(hào)姓 名出生年月性 別入學(xué)年份班 級(jí)2006901張 偉1988.01男20062006022007912王 剛1989.03男2007200705.462022/7/181. 關(guān)系

23、(2) 屬性（attribute）一個(gè)關(guān)系有多個(gè)列，每一列為關(guān)系的一個(gè)屬性 如學(xué)生關(guān)系中，有屬性名學(xué)號(hào)、姓名、出生年月 (3) 域（domain）一個(gè)屬性對(duì)應(yīng)一個(gè)值的集合。域是屬性的取值范圍如學(xué)號(hào)的域是7位字符數(shù)字的集合，學(xué)生姓名是漢字字符串的集合等 472022/7/18分量1. 關(guān)系學(xué) 號(hào)姓 名出生年月性 別入學(xué)年份班 級(jí)2006901張 偉1988.01男20062006022007912王 剛1989.03男2007200705.屬性元組(4) 元組（tuple） 關(guān)系是元組的集合，一個(gè)元組對(duì)應(yīng)實(shí)體集中的一個(gè)個(gè)體。一個(gè)元組由若干個(gè)分量組成。一個(gè)分量對(duì)應(yīng)一個(gè)屬性值。482022/7/18

24、1. 關(guān)系 (5) 鍵（key）鍵是一個(gè)或多個(gè)屬性組成的，能夠唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)元組。 一個(gè)關(guān)系中可能有多組屬性都能夠起到標(biāo)識(shí)元組的作用。因而，一個(gè)關(guān)系中可能有多個(gè)鍵 選擇其中的一個(gè)作為主鍵，其余為候選鍵。492022/7/182.4.1 關(guān)系模型的基本概念和結(jié)構(gòu)2.關(guān)系模式對(duì)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)系名（屬性名1，屬性名2，屬性名n）。如學(xué)生關(guān)系可表示為：學(xué)生（學(xué)號(hào),姓名,出生年月,性別,入學(xué)年份,班級(jí)） 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模式是一組關(guān)系模式的集合，這組關(guān)系模式對(duì)應(yīng)的關(guān)系的集合稱為關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù) 502022/7/182.4.1 關(guān)系模型的基本

25、概念和結(jié)構(gòu)關(guān)系模型中基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是單一的關(guān)系現(xiàn)實(shí)世界中實(shí)體及實(shí)體間的聯(lián)系都用關(guān)系表示 學(xué) 號(hào)姓 名出生年月性 別入學(xué)年份班 級(jí)2006901張 偉1988.01男20062006022007912王 剛1989.03男2007200705.學(xué) 號(hào)課 程 名系 別任課教師2006901數(shù) 據(jù) 庫(kù)計(jì)算機(jī)嚴(yán)明亮2007912數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)劉西學(xué).512022/7/182.4.1 關(guān)系模型的基本概念和結(jié)構(gòu)關(guān)系必須是規(guī)范化的，滿足一定的規(guī)范條件最基本的規(guī)范條件：關(guān)系的每一個(gè)分量必須是一個(gè)不可分的數(shù)據(jù)項(xiàng)。下表不符合關(guān)系模型要求522022/7/182.4 關(guān)系數(shù)據(jù)模型2.4.2 關(guān)系模型的數(shù)據(jù)完整性約束

26、為了維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)與現(xiàn)實(shí)世界的一致性，需要對(duì)數(shù)據(jù)施加一定的約束條件 實(shí)體完整性、參照完整性、用戶自定義完整性2.4.3 關(guān)系模型的數(shù)據(jù)操縱 關(guān)系模型中，對(duì)關(guān)系中的數(shù)據(jù)可進(jìn)行查詢、插入、刪除和修改操作 在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，對(duì)數(shù)據(jù)的全部操作都可以歸結(jié)為對(duì)關(guān)系的運(yùn)算。對(duì)關(guān)系可以進(jìn)行多種運(yùn)算運(yùn)算結(jié)果形成一個(gè)新關(guān)系 關(guān)系運(yùn)算分為：關(guān)系代數(shù)和關(guān)系演算 532022/7/182.4.4 關(guān)系模型優(yōu)點(diǎn)(1) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單(2) 一體化的數(shù)據(jù)子語(yǔ)言(3) 數(shù)據(jù)獨(dú)立性高(4) 面向集合的存取方式(5) 堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)(6) 有利于開(kāi)展其他應(yīng)用2.5 面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型對(duì)象關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)(Object Relat

27、ional Database System，ORDBS)是面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型(Object Oriented Data Model，簡(jiǎn)稱OO模型)和關(guān)系數(shù)據(jù)模型相結(jié)合的產(chǎn)物 兩條研究路線 建立新的面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)OODBS，支持OO數(shù)據(jù)模型；以關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)和SQL為基礎(chǔ)，把面向?qū)ο蠹夹g(shù)融入數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的ORDBS 542022/7/18OO模型的核心概念1.對(duì)象定義：對(duì)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)上的操作的程序代碼封裝起來(lái)的基本單位。組成部分屬性(Attribute)集合屬性描述對(duì)象的狀態(tài)、組成和特性方法(Method)集合描述了對(duì)象的行為特性552022/7/18OO模型的核心概念2. 對(duì)象標(biāo)識(shí)OID(Object IDentifier)概念：面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)中的每個(gè)對(duì)象都有一個(gè)唯一的不變的標(biāo)識(shí)稱為對(duì)象標(biāo)識(shí)(OID) 特點(diǎn)：永久持久性 獨(dú)立于值的、系統(tǒng)全局唯一的562022/7/18OO模型的核心概念3. 封裝(Encapsulation)每一個(gè)對(duì)象是其狀態(tài)與行為的封裝 封裝是對(duì)象的外部界面與內(nèi)部實(shí)現(xiàn)之間實(shí)行清晰隔離的一種抽象，外部與對(duì)象的通信只能通過(guò)消息 對(duì)象封裝之后查詢屬性值必須通過(guò)調(diào)用方法 572022/7/18OO模型的核心概念4. 類(lèi)(Class)對(duì)象類(lèi)(簡(jiǎn)稱類(lèi))：共享同樣屬性和方法集的所有對(duì)象構(gòu)成了一個(gè)對(duì)象類(lèi)實(shí)例：一個(gè)對(duì)象是某一類(lèi)的一個(gè)實(shí)例(instance)在