第二章数据模型

示例：学生的学号、姓名、生日、年龄、性别、住址等； 课程的课程号、课程名、学时、学分、开课学院等。
分类(按结构)：简单属性(不可再分)、复合属性和子属性。 示例：复合—姓名(现用名、曾用名、英文名—子属性)； 住址(省、市、区、街道、门牌号、邮政编码—子属性)。 分类(按取值)：单值、多值、导出和空值(NULL)等属性。 示例：多值—任期(3年、5年)；导出—生日导出年龄。 注意：实体用属性描述，实体型中的所有实体具有相同的 属性。
现实世界
信息世界
数据世界
经过大脑的 认识、抽象
经过转换
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两类数据模型
抽 象
认 识
信息世界
现实世 界
概念模型
现实世界 概念模型 数据库设计人员完成
概念模型 逻辑模型 数据库设计人员完成
机器世界 DBMS支持的数据模型
逻辑模型 物理模型 由DBMS完成
现实世界中客观对象的抽象过程
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1、概念模型的用途与要求
售货员与商品之间的联系。
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联系的描述属性：联系也可以有描述属性(Description Attribute)，用于记录联系的信息而非实体的信息。
示例：选课的成绩和学期；零售的数量和日期。 联系的识别：联系由参与的实体唯一确定。 示例：选课(学号、课程号)；零售(售货员号、客户号、商 品条码)。
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联系：用菱形表示，菱形框内写明联系名，并用无 向边分别与有关实体连接起来，同时在无向边旁标上联 系的类型（1：1，1：n或m：n）
键：用下划线表示。
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4、联系和联系型 （1）联系(Relationship)
概念：二个或多个实体间的关联(Association)。 示例：选课是学生与课程之间的联系；门市零售是客 户、
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（3）参与约束(Participation Constraints)
概念：是实体与联系之间的约束，即实体如何参与到联系
中。
分类：完全参与（Total Participation）和部分参与
（Partial Participation）。。
提示：用这种方式（约束）来说明现实系统中的某种规
定。
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1N
NM
1N
如果规定：
①一个员工只能是一个部门的经理，而一个部门只有一个经
理，则该管理联系为1:1联系。
②一个员工可以是多个部门的经理，而一个部门只有一个经
理，则该管理联系为1:N联系。
③一个员工只能在一个部门工作，而一个部门有多个员工，
则该工作联系为N:1联系。
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3、数据的约束条件
是一组完整性规则的集合。完整性规则是数 据模型中的数据及其联系所具有的约束规则，用 来限定数据库状态以及状态的变化，以保证数据 的正确。
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二、概念模型（实体联系模型ERM）
事物与联系 事物： 对象、性质 联系： 共同、特殊
概念模型 实体： 对象、属性 实体分级： 总体、单体
数据模型 数据： 记录、项 数据分类： 型、值
两个实体型之间的联系
• 多对多联系（m:n）
– 实例
课程与学生之间的联系：
一门课程同时有若干个学生选修；
一个学生可以同时选修多门课程。
– 定义：
如果对于实体集A中的每一个实体， 实体集B中有n个实体（n≥0）与之联 系，反之，对于实体集B中的每一个 实体，实体集A中也有m个实体 （m≥0）与之联系，则称实体集A与 实体B具有多对多联系，记为m:n。
②对于图中的1:N工作联系，说明：给定一个员工实体，即可 唯一地确定一个工作联系的实例。这时，工作联系可用员工的键 （员工号）唯一确定。
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键约束的好处：前面曾经指出，联系由其所关联的多个
实体唯一确定。但对存在键约束的联系，只需用一个关联的 实体即可唯一地确定该联系。
扩展：多个实体间的联系也存在有键约束的情况。 示例：每个员工最多在一个部门工作，并且在一个地点。
（1）实体(Entity)
概念：一个现实世界中有别于其它对象的对象。 注意：可以是具体的、也可以是抽象的。 示例：某某学生、某某老师、某门课程
（2）实体型(Entity Set)
概念：同类实体的集合。在不混淆的情况下，简称 实体。
示例：学生、教师、课程
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（3）属性(Attribute)
域(Domain)：属性的取值范围。 概念：实体的特征或性质，即实体用属性描述。
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（4）键(Key)
概念：又称“码”,具有唯一标识特性的一个或一组属性，
用于唯一标 识集合中的实体。 示例：学生的学号；课程的课程号；选课的学号及课程号。
分类(按属性个数)：简单键、复合键。 候选键(Candidate Key)：又称“候选码”,最小属性集合的键。 主键(Primary Key)：又称“主码”,当存在多个候选键时， 需选定一个作为实体的主键。是描述实体的唯一标识。 示例：学生的指纹、眼波、学号等。
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如何评价数据模型？ 真实地描述现实系统 易于为一般用户所理解 易于计算机实现
实体联系数据模型的地位与作用？ 实体联系模型(Entity Relationship Model,
ERM)是用得最多且最成熟的概念数据模型。 从数据库系统设计的角度看，ER模型主要用
于DB概念设计，是DB概念设计较常用的设计工具。
（1）比较真实地描述现实世界； （2）易为用户所理解； （3）易于在计算机上实现。
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几个问题
为什么需要数据模型？ 由于数据的定义与操作从应用程序中剥离出来，
交由DBMS来统一管理。于是DBMS需要采用某 种数据结构来定义、存储所要管理的数据。这种 狭义的数据结构类似于DBMS的数据模型。 数据模型含有哪些内容？ 数据的静态结构 数据的动态操作（增加、删除、修改、查询） 数据的完整性约束（描述数据、数据之间联系、 数据语义及完整性限制）
（2）联系型(Relationship Set)
概念：相似的一组联系。联系型的实例(Instance)是联系 的集合。在不混淆的情况下，简称联系。
联系型的阶：一个联系型所关联的实体型的数量。阶为n 的联系型称为n元联系型。
示例：选课(二元联系)；零售(三元联系)。 注：联系型用菱形图示。
5、联系型存在的各种情况
–实例
供应商、项目、零件三个实 体型。一个供应商可以供给多个 项目多种零件，每个项目可以使 用多个供应商供应的零件，每种 零件可由不同供应商供给。
供应商
m 供应
n
p
项目
零件
两个以上实体型间m:n联系
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单个实体型内部的联系
•一对多联系
–实例
职工实体型内部具有领导与被 领导的联系，某一职工（干部） “领导”若干名职工，一个职工仅 被另外一个职工直接领导，这是一 对多的联系。
（1）二元(两个实体型之间的)联系(Binary Relationship)； （2）三元(两个以上实体型之间的)联系(Ternary Relationship)； （3）两个实体型之间可能有多个不同的联系；
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示例：
（4）有时一个联系型所关联的是同一个实体型中的两个实体。
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6、 实体联系模型的完整性约束
用给定的数据模型对数据的具体描述
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一、数据模型的三要素 1、数据结构
用于描述系统的静态特性。数据结构不仅要描 述数据本身，还要描述数据之间的联系。数据结构 是刻画一个数据模型性质最重要的方面。
2、数据操作
用于描述系统的动态特性。包括操作及有关的 操作规则。数据库的主要操作有：插入Leabharlann Baidu删除、 修改和查询。
（1）联系型分类
①一对一联系（one-to-one，1:1）
②一对多联系（one-to-many，1:N）
③多对多联系（many-to-many，M:N）
定义：设联系型R关联实体型A和B。如果对应A中的每一个
实体，B中有且仅有一个实体与之关联，则称R是一对一联系 型， 简记作1 ：1联系。如果对应A中的每一个实体，B中有n 个实体 (n>1)与之关联，则称R是一对多联系型，简记作1 ：N 联系。 如果对应A中的每个实体，B中有n个实体(n>1)与之关 联，对应B中的每个实体，A中有m个实体(m>1)与之关联，则 称 R是多对多联系型，简记作M ：N联系。
课程 m 选修
n 学生
m:n联系
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两个以上实体型之间的联系
•实例
课程、教师与参考书三个 实体型。一门课程可以有若干 个教师讲授，使用若干本参考 书，每一个教师只讲授一门课 程，每一本参考书只供一门课 程使用。
课程 1 讲授
m
n
教师
参考书
两个以上实体型间1:n联系
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两个以上实体型之间的联系
•两个以上实体型间的多对 多联系
一个班级中有若干名学生，
每个学生只在一个班级中学习。
– 定义：
如果对于实体集A中的每一个 实体，实体集B中有n个实体（n≥0） 与之联系，反之，对于实体集B中 的每一个实体，实体集A中至多只 有一个实体与之联系，则称实体集 A与实体集B有一对多联系，记为 1:n。
班级 1
组成 n 学生
1:n联系
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• 概念模型的用途 – 概念模型用于信息世界的建模 – 是现实世界到机器世界的一个中间层次 – 是数据库设计的有力工具 – 数据库设计人员和用户之间进行交流的语言
• 对概念模型的基本要求 – 较强的语义表达能力 – 能够方便、直接地表达应用中的各种语义知识 – 简单、清晰、易于用户理解
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2、信息世界中的基本概念
④一个员工可以在多个部门工作，而一个部门有多个员工，
则该工作联系为M:N联系。
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两个实体型之间的联系
用图形来表示两个实体型之间的联系
实体型A 1 联系名
实体型A 1 联系名
实体型A m 联系名
1 实体型B
n 实体型B
n 实体型B
1:1联系
1:n联系
m:n联系
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两个实体型之间的联系
• 一对一联系（1:1）
– 实例
一个班级只有一个班长 一个班长只在一个班中任职
– 定义：
如果对于实体集A中的每一个 实体，实体集B中至多有一个（也 可以没有）实体与之联系，反之亦 然，则称实体集A与实体集B具有
一对一联系，记为1:1 。
班级 1
班级-班长
1 班长
1:1联系
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两个实体型之间的联系
• 一对多联系（1：n）
– 实例
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3、概念模型的表示方法
概念模型是对信息世界建模，所以概念模型 应该能够方便、准确地表示出信息世界中的常用 概念。概念模型的表示方法很多，其中最为常用 的是P.P.S.Chen于1976年提出的实体-联系方法。 该方法用E-R图来描述现实世界的概念模型。
实体型：用矩形表示，矩形框内写明实体名；
属性：用椭圆表示，并用无向边将其与相应的实体 连接起来。
型 物理模型：是对数据最底层的抽象，描述数据在系统内
部的表示方式和存取方法，在磁盘或磁带上的存储方式
和存取方法。
概念数据模型只用于数据库设计， 数据模型用于DBMS的实现
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数据模式 是对数据的结构、联系和约束的描述。
内模式
概念模式
外模式 外模式
用物理数据模型描述
用逻辑数据模型描述
数据模型是描述数据的手段，而数据模式是
职工
1
n
领导
单个实体型内部 1:n联系
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（2）键约束或限制(Key Constraints)
说明：前面所述联系型中所关联实体间的三种对应关系，
实际上指的是一些约束，分别为：一对一约束、一对多约束和 多对多约束。
概念：键约束指的是，如果在一个联系R的实例中，其中一
个关联的实体A最多只能出现在一个联系实例中。
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数据模型 是用来描述数据的一组概念和定义，是描
述数据的手段。
概念数据模型：面向用户，面向现实世界，它是按用户
的观点对数据和信息建模。与DBMS无关，如E-R模型。
数 据 模
逻辑模型：用户从数据库管理系统看到的数据模型，与 DBMS有关，如层次数据模型、网状数据模型、关系数据
模型。它是按计算机系统的观点对数据建模。
注意：只有1:1约束和1:N约束才存在键约束。 图示：键约束可用箭头表示（对于1:N约束，箭头应标在 1:n
的n方,表明给定一个该实体即可唯一确定其间的联系）。
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①对于图中的1:1管理联系，说明：给定一个部门实体，即可 唯一地确定一个管理联系的实例。这时，管理联系可用部门的键 （部门号）唯一确定，这就是“键约束” 。
第二章 数 据 模 型
数据库原理与应用
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本章主要内容
一、数据模型的三要素 二、概念数据模型（概念模型） 三、逻辑数据模型（数据模型） 四、数据库系统结构
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由于计算机不可能直接处理现实世界中的具体事 物，所以人们必须事先把具体事物转换成计算机能 够处理的数据。在数据库中用数据模型这个工具来 抽象、表示和处理现实世界中的数据和信息。通俗 来讲，数据模型就是对现实世界的模拟、描述或表 示。数据模型应满足的三个要求：