数据库PPT

优点 层次模型的数据结构比较简单清晰 查询效率高，性能优于关系模型，不 低于网状模型 层次数据模型提供了良好的完整性支 持 缺点 多对多联系表示不自然 对插入和删除操作的限制多，应用程 序的编写比较复杂 查询子女结点必须通过双亲结点 由于结构严密，层次命令趋于程序化
逻辑模型
逻辑模型
层次模型 层次模型是指用一 颗“有向树”的数 据结构来表示表示 各类实体以及实体 间的联系，树中每 一个节点代表一个 记录类型，树状结 构表示实体型之间 的联系。层次模型 是最早用于商品数 据库管理系统的数 据模型。
常见数据模型
网状模型 用网络结构表示实 体类型及其实体之 区别 间联系的模型。顾 名思义，一个事物 在于数据结构不同，即数据之间联系 和另外的几个都有 的表达方式不同，层次模型用“树结 联系，这样构成一 构”来表示数据之间的联系；网状模 张网状图 型是用“图结构”来表示数据之间的 关系模型
最基本的规范条件：关系的每一个分量必须是一个不可分的数据项, 不允许表中还有表

职工 号

关系模式：对关系的描述
关系名（属性1，属性2，…，属性n） 学生（学号，姓名，年龄，性别，系，年级）
逻辑模型

关系模型
联系：一对多联系，一对一联系，多对多联系 例：1、学生、系、系与学生之间的一对多联系： 学生（学号，姓名，年龄，性别，系号，年级） 系 (系号，系名，办公地点) 2、系、系主任、系与系主任间的一对一联系 3、学生、课程、学生与课程之间的多对多联系： 学生（学号，姓名，年龄，性别，系号，年级） 课程（课程号，课程名，学分） 选修（学号，课程号，成绩） 关系必须是规范化的，满足一定的规范条件


缺点

结构比较复杂，而且随着应用环境的扩大，数据库的结构 就变得越来越复杂，不利于最终用户掌握

DDL、DML语言复杂，用户不容易使用
逻辑模型

关系模型

简 介
关系数据库系统采用关系模型作为数据的组织方式 1970年美国IBM公司San Jose研究室的研究员E.F.Codd首次提 出了数据库系统的关系模型 计算机厂商新推出的数据库管理系统几乎都支持关系模型 在用户观点下，关系模型中数据的逻辑结构是一张二维表，它由 行和列组成。
概念模型
常用方法 E-R方法
E-R方法3个基本要素
联系 属性 E-R方法在1976年提出，是实体 -联系方法 的简称(Entity Relationship Diagram)，该 联系也称关系，信息世界 客观上可以相互区分的事物就 实体所具有的某一特性，一个 方法直接从现实世界抽象出实体型及其相 是实体，实体可以是具体的人 实体可由若干个属性来刻画。 中反映实体内部或实体之间的 互间的联系，并用 E-R 图来表示概念模型。 和物，也可以是抽象的概念与 属性不能脱离实体，属性是相 关联。实体内部的联系通常是 E-R图又称为 E-R模型，是一种语义模型， 对实体而言的。在 E-R图中用 联系。关键在于一个实体能与 指组成实体的各属性之间的联 另一个实体相区别，具有相同 椭圆形表示，并用无向边将其 系；实体之间的联系通常是指 旨在表达数据的含义，很多数据库设计工 不同实体集之间的联系。 属性的实体具有相同的特征和 与相应的实体连接起来；比如 具中都采用了这种模型。 在E-R图中用菱形表示，菱 性质。用实体名及其属性名集 学生的姓名、学号、性别、都 合来抽象和刻画同类实体。 是属性。。 形框内写明联系名，并用无向 边分别与有关实体连接起来

保证一个联系中双亲记录和子女记录之
间是一对多的联系。

网状模型允许两个结点之间有多种联系（复合
联系）

可以支持双亲记录和子女记录之间某些 约束条件。

网状模型可以更直接地去描述现实世界 层次模型实际上是网状模型的一个特例
逻辑模型
优点

网状模型

能够更为直接地描述现实世界，如一个结点可以有多个双 亲 具有良好的性能，存取效率较高
实体 联系
多对多(m:n)
联系形式为m:n
m
选修 n
一对多(1:n) 联系形式为1:n 学生 n 属于 1 班级
课程
概念模型
确定局部E-R 图描述的范围
E-R方法—局部E-R模型设计
• 划分适当的系统或者子系统， 不易过粗或者过细，原则：独 立性原则，规模适度原则
确定局部E-R 图的实体
• 将用户的数据需求和处理需求中涉及的 数据对象进行归类，指明对象的身份， 实体、联系或属性
Ｒ2
结点R1为根节点，R3、 R4、R5为叶节点，R2 和R3与R4和R5分别为 兄弟结点
Ｒ1
根结点

根结点，双亲结点，兄弟结点，叶结点
兄弟结点
Ｒ3
叶结点
Ｒ4
兄弟结点
Ｒ5
叶结点
叶结点
逻辑模型
层次模型
Ｒ1
根结点
层次模型的数据结构 (1) 层次模型的定义 1) 有且仅有一个结点没有双亲结点，这个结点称 为根结点。 2) 除根结点之外的其他结点有且只有一个双亲结 点。
定义实体的属 性
• 根据实体的描述确定其属性
是
定义实体间的 联系
• 按期特点分为：存在性联系， 功能性联系，事件性联系
还有局部结 构要设计？
否
• 设计全局 E-R模型
概念模型
E-R方法—局部E-R模型的集成
局部E-R图1 局部E-R图2 局部E-R图n
方法一：多元集成法
• 一次性将多个局部E-R图 合并成一个全局E-R图
系
描述的内容: 与数据类型、内容、性质有 关的对象 与数据之间联系有关的对象 数据结构是对系统静态特性 的描述
数据操作的类型
查询 更新 ( 包括插入、 删除、修改)等
须满足实体完整性和参照完整性两个
条件。 此外，逻辑模型还应该提供用户定义 完整性约束条件的机制，以反映具体 应用所涉及的数据必须遵守的特定的 语义约束条件。
实体
概念模型
常用方法 E-R方法
学生
常规实体 在E-R图中用矩形表 示，矩形框内写明实 体名 小区
实体
子类实体与超 类实体
本科生
研究生
一个高层实体分组产生多个底 层实体集，高层实体即为超类
研究 方向
导师
弱实体
在现实世界中，依赖于另外一个 实体的存在为前提的实体，被依 赖称为常规实体。
实体，底层实体为子类实体， E-R模型中带有双竖边的矩形框
R1与R3之间 的联系 L1
R1
R2
R2与R3之间 R1 的联系 L2
R1
R2
L1
R3
L2
L1
R2
L2
L1
R3
L2
L3
R4
逻辑模型
网状模型的完整性约束条件

网状模型


网状模型与层次模型的区别

支持记录码的概念。码即惟一标识记录 的数据项的集合。
网状模型允许多个结点没有双亲结点 网状模型允许结点有多个双亲结点
关系（Relation）：一个关系对应通常说的一张表 元组（Tuple）：表中的一行即为一个元组 属性（Attribute）：表中的一列即为一个属性，给每一个属性起一个名称即属性 名
主 要 术 语


主码（Key）：表中的某个最小属性组，它可以唯一确定一个元组。 域（Domain）：属性的取值范围。 分量：元组中的一个属性值。
教研室 教研室编号 教研室 教师
职工号 姓名
学号 专业方向
姓名
年龄
学生
教学院系数据库的一个实例
D10 计算机系 9号楼
C01 C02 92001 92002 王海 张铮 电器 自动化
硬件教研室 软件教研室
00001 00002 许明 陈真
王平 李丽
20 20
92003 92004
数据库 人工智能
逻辑模型
表示子类实体，用直线加小圆
圈表示子类与超类之间的关系， 重要性质：继承 特殊化：把实体集中某些拥有一些拥有自己特
组成
用双线框表示，箭头表示依赖关
系
单元住宅
特殊 化与 概括
殊属性的子集分组存放在不同实体中的过程
概括：多个实体集的公共属性抽象出来一个公
共实体的过程
概念模型
E-R方法
一般属性 用带有属性名的椭圆 形框表示
什么是数据库设计过程？
什么是数据库设计模型？ 什么是数据库设计模型？
概念模型
数据设计模 型
逻辑模型
物理模型
1
概念模型
按照用户的观点对数据和信息建模
为了把现实世界中的具体事物抽象、组织为某一数据 库管理系统支持的数据模型，人们常常首先将现实世 界抽象为信息世界，然后将信息世界转换为机器世界。 也就是说，首先把现实世界中的客观对象抽象为某一 种信息结构，这种信息结构并不依赖于具体的计算机 系统，纯粹反映信息需求的概念结构,不是某一个数据 库管理系统（DBMS）支持的数据模型，而是概念级 的模型，称为概念模型。 构建概念模型，需要从场景中提取各种“对系统目标 有用”的概念
层次模型

层次模型的完整性约束条件： 在进行插入记录值操作时，如果 没有指明相应的双亲记录值（首 记录值），则不能插入子女记录 值（属记录值）。 进行删除记录操作时，如果删除 双亲记录值（首记录值），则相 应的子女结点值（属记录值）也 同时被删除。 进行修改记录操作时，应修改所 有相应记录，以保证数据的一致 性。
网状模型

网状数据库系统采用网状模型作为数据的组织方式 典型代表是DBTG系统： 亦称CODASYL系统

70年代由DBTG提出的一个系统方案

奠定了数据库系统的基本概念、方法和技术 实际系统


Cullinet Software Inc.公司的 IDMS
Univac公司的 DMS1100 Honeywell公司的IDS/2
关系实际上就是关 系模式在某一时刻 的状态或内容。也 就是说，关系模式 是型，关系是它的 值。关系模式是静 态的、稳定的，而 联系；关系模型是用“二维表”来表 关系是动态的、随 示数据之间的联系 时间不断变化的， 因为关系操作在不 断地更新着数据库 中的数据
逻辑模型

层次模型
层次模型是数据库系统中最早出现的数据模型 层次数据库系统的典型代表是IBM公司的IMS（Information Management System）数据库管理系统 层次模型用树形结构来表示各类实体以及实体间的联系 层次模型中的几个术语
(2)层次模型的数据表示方法 实体集使用记录表示；记录型包含若干个字段； 记录值表示实体；记录之间的联系使用基本层次 联系表示。 (3) 层次模型的特点 层次模型像一棵倒立的树，只有一个根结点， 有若干个叶结点，结点的双亲是惟一的。
Ｒ4
Ｒ2
兄弟结点
Ｒ3
叶结点 兄弟结点
Ｒ5
叶结点
叶结点
教学院系数据模型 院系 院系编号 院系名称 办公地点

HP公司的IMAGE
逻辑模型
网状模型
网状模型的数据结构 网状模型结构的基本特征 1) 有一个以上的结点没有双亲。 2) 结点可以有多于一个的双亲。 网状模型的数据表示方法 1) 使用记录和记录值表示实体集和实体；每个结点表示一个 记录，每个记录包含若干个字段。 2) 联系(系)用结点间的有向线段表示。每个有向线段表示一 个记录间的一对多的联系。
属性
派生属性 表示其值能够从一个 有关属性和属性集的 值派生得到的属性, 这个属性在实体中不 是必需的，用虚椭圆 形框表示 学号 出生 年月
多值属性 多值属性就是一个元 素可以有不同的可能 值，用双椭圆形框表 示 邮箱 姓名 性别
学生 年龄
学生 学号
Байду номын сангаас姓名
概念模型
E-R方法
学生
一对一(1:1)
用带有联系名的菱形 框表示并用直线将联 系与实体连接,联系 形式为1:1 校长 1 领导 1 学校
逻辑模型
数据结构
数据结构：描述数据库的组 成对象，以及对象之间的联
三大要素
数据操作 完整性约束
数据操作: 对数据库中各种 对象 ( 型 ) 的实例 ( 值 ) 允 许执行的操作及有关的 操作规则:
完全性约束是指对数据的一组完整性 规则（约束条件）的集合。逻辑逻辑 应该反映和和规定本数据模型必须遵 守的基本的通用的完整性约束条件。 例如，在关系模型中，任何关系都必
方法一：二元集成法
• 用累加方式一次集成两份 局部E-R图
初步E-R图
局部E-R图1
局部E-R图1
全局E-R图
合并E-R图1
局部E-R图n
初步E-R图
全局E-R图
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逻辑模型
数据的逻辑结构
逻辑模型中层次模型和网状模型是早的数据模型，统称 为非关系模型。20世纪70年代至80年代初，非关系模型 的数据库系统非常流行，在数据库系统产品占据了主导 地位，现在已逐渐被关系模型的数据库系统取代，但在 美国等地，由于早期开发的应用系统都是基于层次或网 状数据库系统，因此目前层次数据库或网状数据库的系 统仍很多