第二章数据模型和三层模式数据库第二章数据模型和三层模式数据库三、参考文献１、《数据库原理与应用》黄正瑞著电子工业出版社２、《数据库原理与技术》张龙祥著人民邮电出版社３、《数据库概论》萨师煊著高等教育出版社４、《数据库系统基础》〔美〕RamezElmasri著人民邮电出版社模型是现实世界特征的模拟和抽象。数据模型则是现实世界数据特征的抽象，是用来描述数据的一组概念和定义，是数据库技术的核心。数据模型应满足三个方面的要求：能比较真实地模拟现实世界；容易为人理解；便于在计算机上实现。数据模型是实现数据抽象的主要工具。它的三个组成要素是：数据结构描述系统的静态特性，即实体对象存储在数据库中的记录型的集合。包括：数据本身：类型、性质、值域等。数据之间的联系在数据库系统中一般按数据结构的类型来命名数据模型。数据操作用于描述施加于数据之上的各种操作，即对数据库中各种对象（型）的实例允许执行的操作的集合，包括操作及操作规则。主要有检索、更新（插入、删除、修改）两大类操作。数据的约束条件数据的约束条件是完整性规则的集合，规定数据库状态及状态变化所应满足的条件，以保证数据的正确、有效、相容。现实世界按用户的观点来对数据和信息建模。用于组织信息世界的概念，表现从现实世界中抽象出来的事物以及它们之间的联系。它是现实世界到信息世界的抽象，是用户与数据库设计人员之间进行交流的语言。这类模型强调其语义表达能力，概念简单、清晰，易于用户理解。如E-R模型。从计算机实现的观点来对数据建模。是信息世界中的概念和联系在计算机世界中的表示方法。一般有严格的形式化定义，以便于在计算机上实现。如层次模型、网状模型、关系模型、面向对象模型。用树结构表示实体之间联系的模型叫层次模型。树由节点和连线组成，节点代表实体型，连线表示两实体型间的一对多联系。树有以下特性：每棵树有且仅有一个节点无父节点，此节点称为树的根（Root）。树中的其它节点都有且仅有一个父节点。逻辑数据模型－层次模型优点：结构简单，易于组织实现查询路径唯一,无须设计特别的算法缺点：支持的联系种类太少，只支持二元一对多联系。代表产品：IBM的IMS数据库，1969年研制成功。是一个满足下列条件的有向图：可以有一个以上的节点无父节点。至少有一个节点有多于一个的父节点（排除树结构）。科室特点：表达的联系种类丰富。结构复杂。DBTG报告：1969年，由美国CODASYC（ConferenceOnDataSystemLanguage，数据系统语言协商会）下属的DBTG（DataBaseTaskGroup）组提出，确立了网状数据库系统的概念、方法、技术。用二维表来表示实体及其相互联系实体间的联系特征：结构单一化坚实的数学理论基础关系模型的逻辑结构实际上是二维表，基于关系模型的关系数据库的逻辑结构也是二维表，而这个二维表即是关系。每个关系（或表）由一组元组组成，每个元组又由若干属性和域构成。只有两个属性的关系称为二元关系，以此类推，有n个属性的关系称为n元关系。优点（与其它模型数据库比较）：简单，表的概念直观，处理数据效率高。描述的一致性，不仅用关系描述实体本身，也用关系描述实体之间的联系。数据独立性高，有较好的一致性和良好的保密性。可以动态地导出和维护视图。数据结构简单，便于了解和维护。思考:物理数据模型数据模式数据模式与数据模型模式的分级：为了提高数据的物理独立性和逻辑独立性，使数据库的用户观点，即用户看到的数据库，与数据库的物理方面，即实际存储的数据库区分开来，数据库系统的模式是分级的。数据库系统三级模式结构：CODASYL（ConferenceOnDataSystemLanguage,美国数据系统语言协商会）提出模式、外模式、存储模式三级模式的概念。三级模式之间有两级映象。数据库外模式/模式映像：思考:数据模式与数据模型DBMS的结构－管理层次应用系统复习：数据库设计数据库设计概述举例：不同的数据库设计方案数据库的生命周期数据库的设计过程需求分析概念模型设计实体联系模型（ER模型）实体联系模型（ER模型）实体联系模型（ER模型）ER图大学数据库的ER图练习:设计E-R图概念设计的策略概念设计的策略局部ER图设计设计全局概念模式一次集成逐步集成总体ER图设计修改和重构基本ER图逻辑数据库逻辑数据库设计的步骤形成初始关系数据库模式实体间联系的变换实体间联系的变换实体间联系的变换实体间联系的变换实体间联系的变换实体间联系的变换实体间联系的变换实体间联系的变换