數據管理中的數據模型.ppt

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第三章數據管理中的數據模型,3.1數據模型的基本概念3.2數據模型的四個世界3.3概念世界與概念模型3.4信息世界與邏輯模型3.5計算機世界與物理模型本章小結,3.1數據模型的基本概念,數據模型是數據管理特征的抽象，是數據管理的核心;真實、易于理解、方便實現數據模型包括三部分內容數據結構:基礎數據的類型、性質以及關系；數據操縱：數據結構上的操作類型與操作方式；數據約束：數據間的語法、語義聯系，它們間的制約與依存關系，數據動態(tài)變化的規(guī)則。,,3.1數據模型的基本概念,數據模型按不同的應用層次分成三種類型：概念數據模型（概念模型）：面向客觀世界、面向用戶，與DBMS及具體的計算機平臺無關；邏輯數據模型（邏輯模型）：面向數據庫系統(tǒng)，著重于在數據庫系統(tǒng)一級實現。物理數據模型（物理模型）：面向數據庫物理表示，給出數據模型在計算機物理結構的表示。,3.2數據模型的四個世界,現實世界,,,概念化,形式化,計算機,概念世界,信息世界,計算機世界,,物理化,圖3.1四個世界的轉化示意圖,用戶,現實世界：用戶所關注的世界，是客觀世界中劃定邊界的一個部分環(huán)境；,概念世界：是對現實世界的抽象，從紛繁的現實世界中抽取出能反映現實本質的概念和基本關系，它與具體的數據庫和計算機平臺無關；,信息世界：將概念世界中的概念和關系，以一定的形式映射到計算機世界中去；,計算機世界：將信息世界中的模型在計算機物理結構上實現。,3.3概念世界與概念模型,1E-R模型,又稱實體-聯系模型，它于1976年由PeterChen提出。,3.3概念世界與概念模型,（1）E-R模型的基本要素實體客觀存在并可相互區(qū)分的事物叫實體如學生張三、工人李四、計算機系、數據庫概論屬性實體所具有的某一特性。由屬性名、屬性型、屬性值組成一個實體可以由若干個屬性來刻畫例如，學生可由學號、姓名、年齡、系等組成聯系實體之間的相互關聯聯系也可以有屬性，如學生與課程之間有選課聯系，每個選課聯系都有一個成績作為其屬性,3.3概念世界與概念模型,（2）E-R模型中聯系的分類兩個實體集間的聯系多個實體集間的聯系一個實體集內部的聯系兩個實體集之間的聯系又可分為：一對一的聯系（1：1）一對多或多對一的聯系（1：m或m：1）多對多的聯系（m：n）,3.3概念世界與概念模型,（3）E-R圖的表示方法實體集表示法屬性表示法聯系表示法,學生,課程,學號,姓名,年齡,選修,學生,課程,選修,姓名,學號,年齡,,,,,課程名,課程號,學分,,,,成績,,用無向邊把實體與其屬性連接起來,將參與聯系的實體用線段連接,m,n,聯系的數量,,圖3.2學生學修課程E-R圖,3.3概念世界與概念模型,多個實體集之間的聯系,3.3概念世界與概念模型,,自反聯系,實體集間多種聯系,3.3概念世界與概念模型,例：在一個工廠物資管理系統(tǒng)中，有職工、倉庫、項目、零件、供應商五個實體集以及供應、庫存、領導、工作四個關系組成，試畫出E-R圖。,3.3概念世界與概念模型,供應商,項目,零件,供應,,,,,,供應商號,姓名,地址,,,,項目號,預算,單價,預算,名稱,規(guī)格,,,,,,,倉庫,職工,庫存,庫存量,工作,領導,倉庫號,面積,職工號,姓名,,,,,,,,,,,,,供應量,,m,p,n,m,n,1,n,1,n,圖3.3某工廠物資管理E-R圖,3.3概念世界與概念模型,2面向對象模型（1）對象的組成對象標識符（OID）能惟一標識對象的符號對象的靜態(tài)特性對對象屬性的刻畫類似于E-R模型中的屬性對象的動態(tài)特性對對象實施的操作稱為方法或操作,3.3概念世界與概念模型,（2）對象的特點對象的封裝性對象標識符的獨立性對象屬性值的多值性,3.3概念世界與概念模型,（3）類與類的特性類將一組具有相同屬性、方法的對象集合稱為類；類中的對象稱為實例。子類與超類子類超類普化特化（is-a）,3.3概念世界與概念模型,聚合與分解由簡單的對象組合成復雜的對象稱為類的聚合（is-part-of）反之，為類的分解,3.3概念世界與概念模型,面向對象模型以類為處理單位，以類間的繼承、聚合為關聯所構成的模型稱為面向對象模型。面向對象模型能描述復雜的現實世界。,3.4信息世界與邏輯模型,1概述層次模型網狀模型關系模型面向對象模型對象-關系模型,3.4信息世界與邏輯模型,關系模型的思想是IBM公司的E.F.Codd于1970年提出的；關系模型由關系數據結構、關系操縱、數據約束,2關系模型,3.4信息世界與邏輯模型,（1）關系數據結構用二維表來表示實體集:表框架和表元組用二維表來表示實體集之間的聯系,屬性,元組,分量,3.4信息世界與邏輯模型,關系的一列稱為屬性關系的一行稱為元組；屬性的取值范圍稱為域；屬性的個數稱為關系的元；關系框架關系名及關系中的屬性構成了關系框架。設關系名為R，其屬性為a1,a2,…,an,則該關系的框架是R(a1,a2,…an),3.4信息世界與邏輯模型,關系的性質關系是一個二維表，每行對應一個元組，每列是一個屬性，有一個屬性名，對應一個域；列是同質的，即列值來自同一個域，不同列可以出自同一個域，但列名不同；關系中每一個屬性是不可分解的，即所有域都是原子數據的集合；,,3.4信息世界與邏輯模型,關系的性質關系中任兩個元組不能完全相同；每個關系都有關鍵字唯一標識各個元組；關系中行的排列順序、列的排列順序是無關緊要的,,3.4信息世界與邏輯模型,鍵(Key)：標識元組，建立元組間聯系關系中凡能惟一標識元組的屬性集稱為該關系的鍵；關系中可能有若干個鍵，它們稱為候選鍵；假設學生的姓名不能重復，這時學生的學號和姓名都可以標識一個學生，學號和姓名都是候選健,,3.4信息世界與邏輯模型,鍵(Key)從所有候選鍵中選定一個用來區(qū)別同一關系中的不同元組，稱作主鍵；關系一定有主鍵一個實體集中任意兩個實體在主鍵上的取值不能相同如學號是學生實體的主鍵外鍵：若關系A中的某屬性集是關系B的鍵，則稱該屬性集是A的外鍵。,,3.4信息世界與邏輯模型,（2）關系操縱數據查詢數據刪除數據插入數據修改空值處理,3.4信息世界與邏輯模型,（3）關系中的數據約束實體完整性約束關鍵字必須唯一，其屬性值不能為NULL參照完整性約束外關鍵字必須取自參照關系的參照屬性值，但可以為NULL用戶自定義完整性約束學生的年齡在15-30之間,3.4信息世界與邏輯模型,3面向對象邏輯模型和對象關系模型面向對象邏輯模型對象關系模型擴充的數據類型和復雜的數據類型繼承引用：聚合的一種具體表示。表示表的屬性類型。,3.5計算機世界與物理模型,圖3.6數據庫物理模型的三個層次,3.5計算機世界與物理模型,1數據庫的物理存儲介質主存儲器共作區(qū)緩沖區(qū)磁盤存儲器磁帶存儲器,3.5計算機世界與物理模型,2文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)的組成項記錄文件文件的操作打開文件關閉文件讀記錄寫記錄刪除記錄,3.5計算機世界與物理模型,3數據庫的物理結構數據庫的數據分類數據主體數據字典數據間聯系的信息數據存取路徑信息與數據主體有關的其他信息數據庫存儲空間組織,3.5計算機世界與物理模型,圖3.7數據存儲空間邏輯結構圖,本章小結,現實世界,,,概念化,形式化,概念世界,信息世界,計算機世界,,物理化,概念模型｛E-R模型、面向對象模型｝,邏輯模型｛關系模型、對象-關系模型｝,物理模型,,對象的特點,對象的封裝性對象的屬性與方法是封裝在一起的外界不能直接訪問對象的屬性，須通過方法來訪問,,對象的特點,對象標識符的獨立性對象標識符獨立于屬性值如兩個品牌規(guī)格相同的茶杯，它們的屬性值是相同的，但它們是不同的對象，具有不同的OID。,,對象的特點,對象屬性值的多值性對象屬性的取值可以是單值也可以是多值如學生選修多門課程，其成績取值可以為多值,,子類與超類,圖3.4子類和超類間的is-a示意圖,,類的聚合與分解,,圖3.5類的聚合與分解表示,,關系的性質,,,鍵,,,外鍵,,空值處理,在關系元組的分量中允許出現空值，空值的含義如下：未知的值不可能出現的值注意關系的主鍵中不允許出現空值需要定義有關空值的運算,,練習題,1、某商業(yè)集團數據庫中有3個實體集。一是“商店”實體集，屬性有商店編號、商店名、地址等；二是“商品”實體集，屬性有商品號、商品名、規(guī)格、單價等；三是“職工”實體集，三是有職工編號、姓名、性別、業(yè)績等。商店與商品間存在“銷售”關系，每個商店可銷售多種商品，每種商品也可放在多個商店銷售，每個商店每銷售一種商品，有月銷售量；商店與職工間存在著“聘用”聯系，每個商店有許多職工，每個職工只能在一個商店工作，商店聘用職工有聘期和月薪。試畫出E-R圖。,練習題,2、設有商業(yè)銷售記賬數據庫，一個顧客（顧客姓名，單位，電話號碼）可以買多種商品，一種商品（商品名稱，型號，單價）供應多個顧客。試畫出對應的E-R圖。3、某醫(yī)院病房計算機管理中需要如下信息:科室：科名，科地址，科電話，醫(yī)生姓名病房：病房號，床位號，所屬科室號醫(yī)生：姓名，職稱，所屬科室名，年齡，工作證號病人：病歷號，姓名，性別，診斷，主管醫(yī)生，病房號其中，一個科室有多個病房，多個醫(yī)生。一個病房只能屬于一個科室，一個醫(yī)生只屬于一個科室，但可負責多個病人的診治，一個病人的主管醫(yī)生只有一個。設計系統(tǒng)的E-R圖。,練習題,4、設有一圖書出版銷售系統(tǒng)，其中的數據有：圖書的書號、書名及作者姓名；出版社名稱、地址及電話；書店名稱、地址及其經銷圖書的銷售數量。其中圖書、出版社及書店間滿足如下關系：每種圖書只能由一家出版社出版每種圖書可能由多家書店銷售每家書店可以經銷多種圖書試畫出該數據庫的E-R圖，要求在圖上注明屬性及聯系間的函數關系。,