数据管理中的数据模型.ppt

第 三章 数据管理中的数据模型,3.1 数据模型的基本概念3.2 数据模型的四个世界3.3 概念世界与概念模型3.4 信息世界与逻辑模型3.5 计算机世界与物理模型 本章小结,3.1 数据模型的基本概念,数据模型是数据管理特征的抽象，是数据管理的核心;真实、易于理解、方便实现数据模型包括三部分内容数据结构:基础数据的类型、性质以及关系；数据操纵：数据结构上的操作类型与操作方式；数据约束：数据间的语法、语义联系，它们间的制约与依存关系，数据动态变化的规则。,3.1 数据模型的基本概念,数据模型按不同的应用层次分成三种类型：概念数据模型（概念模型）：面向客观世界、面向用户，与DBMS及具体的计算机平台无关；逻辑数据模型（逻辑模型）：面向数据库系统，着重于在数据库系统一级实现。物理数据模型（物理模型）：面向数据库物理表示，给出数据模型在计算机物理结构的表示。,3.2 数据模型的四个世界,现实世界,概念化,形式化,计算机,概念世界,信息世界,计算机世界,物理化,图3.1 四个世界的转化示意图,用户,现实世界：用户所关注的世界，是客观世界中划定边界的一个部分环境；,概念世界：是对现实世界的抽象，从纷繁的现实世界中抽取出能反映现实本质的概念和基本关系，它与具体的数据库和计算机平台无关；,信息世界：将概念世界中的概念和关系，以一定的形式映射到计算机世界中去；,计算机世界：将信息世界中的模型在计算机物理结构上实现。,3.3 概念世界与概念模型,1 E-R模型,又称实体-联系模型，它于1976年由Peter Chen提出。,3.3 概念世界与概念模型,（1）E-R模型的基本要素实体客观存在并可相互区分的事物叫实体如学生张三、工人李四、计算机系、数据库概论属性实体所具有的某一特性。由属性名、属性型、属性值组成一个实体可以由若干个属性来刻画例如，学生可由学号、姓名、年龄、系等组成联系实体之间的相互关联联系也可以有属性，如学生与课程之间有选课联系，每个选课联系都有一个成绩作为其属性,3.3 概念世界与概念模型,（2）E-R模型中联系的分类两个实体集间的联系多个实体集间的联系一个实体集内部的联系 两个实体集之间的联系又可分为：一对一的联系（1：1）一对多或多对一的联系（1：m或m：1）多对多的联系（m：n）,3.3 概念世界与概念模型,（3）E-R图的表示方法实体集表示法属性表示法联系表示法,学生,课程,学号,姓名,年龄,选修,学生,课程,选修,姓名,学号,年龄,课程名,课程号,学分,成绩,用无向边把实体与其属性连接起来,将参与联系的实体用线段连接,m,n,联系的数量,图3.2 学生学修课程E-R图,3.3 概念世界与概念模型,多个实体集之间的联系,3.3 概念世界与概念模型,自反联系,实体集间多种联系,3.3 概念世界与概念模型,例：在一个工厂物资管理系统中，有职工、仓库、项目、零件、供应商五个实体集以及供应、库存、领导、工作四个关系组成，试画出E-R图。,3.3 概念世界与概念模型,供应商,项目,零件,供应,供应商号,姓名,地址,项目号,预算,单价,预算,名称,规格,仓库,职工,库存,库存量,工作,领导,仓库号,面积,职工号,姓名,供应量,m,p,n,m,n,1,n,1,n,图3.3 某工厂物资管理E-R图,3.3 概念世界与概念模型,2 面向对象模型（1）对象的组成对象标识符（OID）能惟一标识对象的符号对象的静态特性对对象属性的刻画类似于E-R模型中的属性对象的动态特性对对象实施的操作称为方法或操作,3.3 概念世界与概念模型,（2）对象的特点对象的封装性对象标识符的独立性对象属性值的多值性,3.3概念世界与概念模型,（3）类与类的特性类将一组具有相同属性、方法的对象集合称为类；类中的对象称为实例。子类与超类子类超类普化特化（is-a）,3.3 概念世界与概念模型,聚合与分解由简单的对象组合成复杂的对象称为类的聚合（is-part-of）反之，为类的分解,3.3 概念世界与概念模型,面向对象模型以类为处理单位，以类间的继承、聚合为关联所构成的模型称为面向对象模型。面向对象模型能描述复杂的现实世界。,3.4 信息世界与逻辑模型,1 概述层次模型网状模型关系模型面向对象模型对象-关系模型,3.4 信息世界与逻辑模型,关系模型的思想是IBM公司的于1970年提出的；关系模型由关系数据结构、关系操纵、数据约束,2 关系模型,3.4 信息世界与逻辑模型,（1）关系数据结构用二维表来表示实体集:表框架和表元组用二维表来表示实体集之间的联系,属性,元组,分量,3.4 信息世界与逻辑模型,关系的一列称为属性关系的一行称为元组；属性的取值范围称为域；属性的个数称为关系的元；关系框架 关系名及关系中的属性构成了关系框架。设关系名为R，其属性为a1,a2,an,则该关系的框架是R(a1,a2,an),3.4 信息世界与逻辑模型,关系的性质关系是一个二维表，每行对应一个元组，每列是一个属性，有一个属性名，对应一个域；列是同质的，即列值来自同一个域，不同列可以出自同一个域，但列名不同；关系中每一个属性是不可分解的，即所有域都是原子数据的集合；,3.4 信息世界与逻辑模型,关系的性质关系中任两个元组不能完全相同；每个关系都有关键字唯一标识各个元组；关系中行的排列顺序、列的排列顺序是无关紧要的,3.4 信息世界与逻辑模型,键(Key)：标识元组，建立元组间联系关系中凡能惟一标识元组的属性集称为该关系的键；关系中可能有若干个键，它们称为候选键；假设学生的姓名不能重复，这时学生的学号和姓名都可以标识一个学生，学号和姓名都是候选健,3.4 信息世界与逻辑模型,键(Key)从所有候选键中选定一个用来区别同一关系中的不同元组，称作主键；关系一定有主键一个实体集中任意两个实体在主键上的取值不能相同如学号是学生实体的主键外键：若关系A中的某属性集是关系B的键，则称该属性集是A的外键。,3.4 信息世界与逻辑模型,（2）关系操纵数据查询数据删除数据插入数据修改空值处理,3.4 信息世界与逻辑模型,（3）关系中的数据约束实体完整性约束关键字必须唯一，其属性值不能为NULL参照完整性约束外关键字必须取自参照关系的参照属性值，但可以为NULL用户自定义完整性约束学生的年龄在15-30之间,3.4 信息世界与逻辑模型,3面向对象逻辑模型和对象关系模型面向对象逻辑模型对象关系模型扩充的数据类型和复杂的数据类型继承引用：聚合的一种具体表示。表示表的属性类型。,3.5 计算机世界与物理模型,图3.6 数据库物理模型的三个层次,3.5 计算机世界与物理模型,1 数据库的物理存储介质 主存储器共作区缓冲区磁盘存储器磁带存储器,3.5 计算机世界与物理模型,2 文件系统文件系统的组成项记录文件 文件的操作打开文件关闭文件读记录写记录删除记录,3.5 计算机世界与物理模型,3 数据库的物理结构数据库的数据分类数据主体数据字典数据间联系的信息数据存取路径信息与数据主体有关的其他信息数据库存储空间组织,3.5 计算机世界与物理模型,图3.7 数据存储空间逻辑结构图,本章小结,现实世界,概念化,形式化,概念世界,信息世界,计算机世界,物理化,概念模型E-R模型、面向对象模型,逻辑模型关系模型、对象-关系模型,物理模型,对象的特点,对象的封装性对象的属性与方法是封装在一起的外界不能直接访问对象的属性，须通过方法来访问,对象的特点,对象标识符的独立性对象标识符独立于属性值如两个品牌规格相同的茶杯，它们的属性值是相同的，但它们是不同的对象，具有不同的OID。,对象的特点,对象属性值的多值性对象属性的取值可以是单值也可以是多值如学生选修多门课程，其成绩取值可以为多值,子类与超类,图3.4 子类和超类间的is-a示意图,类的聚合与分解,图3.5 类的聚合与分解表示,关系的性质,键,外键,空值处理,在关系元组的分量中允许出现空值，空值的含义如下：未知的值不可能出现的值注意关系的主键中不允许出现空值需要定义有关空值的运算,练习题,1、某商业集团数据库中有3个实体集。一是“商店”实体集，属性有商店编号、商店名、地址等；二是“商品”实体集，属性有商品号、商品名、规格、单价等；三是“职工”实体集，三是有职工编号、姓名、性别、业绩等。商店与商品间存在“销售”关系，每个商店可销售多种商品，每种商品也可放在多个商店销售，每个商店每销售一种商品，有月销售量；商店与职工间存在着“聘用”联系，每个商店有许多职工，每个职工只能在一个商店工作，商店聘用职工有聘期和月薪。试画出E-R图。,练习题,2、设有商业销售记账数据库，一个顾客（顾客姓名，单位，电话号码）可以买多种商品，一种商品（商品名称，型号，单价）供应多个顾客。试画出对应的E-R图。3、某医院病房计算机管理中需要如下信息:科室：科名，科地址，科电话，医生姓名 病房：病房号，床位号，所属科室号 医生：姓名，职称，所属科室名，年龄，工作证号 病人：病历号，姓名，性别，诊断，主管医生，病房号 其中，一个科室有多个病房，多个医生。一个病房只能属于一个科室，一个医生只属于一个科室，但可负责多个病人的诊治，一个病人的主管医生只有一个。设计系统的E-R图。,练习题,4、设有一图书出版销售系统，其中的数据有：图书的书号、书名及作者姓名；出版社名称、地址及电话；书店名称、地址及其经销图书的销售数量。其中图书、出版社及书店间满足如下关系：每种图书只能由一家出版社出版 每种图书可能由多家书店销售 每家书店可以经销多种图书 试画出该数据库的E-R图，要求在图上注明属性及联系间的函数关系。,