数据模型与数据库系统结构
数据模型与结构数据模型
一些基本术语
关系：关系就是二维表，它满足如下性质 ：
– 关系表中的每一列都是不可再分的基本属性。 – 表中各属性不能重名。 – 表中的行、列次序并不重要。
元组：表中的每一行称作是一个元组，它 相当于一个记录值。
属性：表中的每一列是一个属性值的集合 ，列可以命名，称为属性名。
– 数据结构 – 数据操作 – 数据的约束条件
数据结构
• 数据结构用于描述系统的静态特性，研究 与数据类型、内容、性质有关的对象，例 如关系模型中的域、属性、关系等。
数据操作
• 对数据库中各种对象（型）的实例（值） 允许执行的操作的集合，包括操作及有关 部门的操作规则。
• DB中主要的操作有查询和更新两大类。 • 数据操作规定了数据模型的动态特性。
抚养
N
子女
姓名 性别 出生日期
关系
设计E-R模型的几点说明
1)定义与当前和可预见的将来应用有关的实 体,属性,联系
2)实体有多方面的性质,属性没有. 3)实体的属性一定是单值的,若为多值则定义
为另一实体,并建立联系. 4)联系也可以有属性.
2.3 结构数据模型
2.3.1结构数据模型的组成要素
• E.F.Codd指出:一个基本数据模型实质上是 一组向用户提供的规则.这组规则规定数据 结构如何组织以及相应地允许进行何种操 作.
1.公司分若干部门，每个部门有一个名字，一个编号和
一个管理该部门的雇员（经理）并记录下该雇员开始 管理该部门的日期，一个部门可以分散在几个地点。
2.一个部门控制若干项目，每个项目有一个名字，一个 编号和一个单独的地点。
3.保存每个雇员的名字、社会保险号、地址、工资、性 别和出生日期。一个雇员隶属一个部门但可在由不同 部门控制的几个项目中工作，要求记录雇员每周在各 个项目中工作的时数。
数据库系统实现
数据库系统实现数据库系统是用于存储和管理大量数据的软件系统。
它提供了一种结构化的方式来组织和访问数据，以满足用户对数据的需求。
数据库系统实现包括设计数据库结构、建立数据模型、编写数据库管理系统和开发应用程序等过程。
本文将介绍数据库系统实现的关键步骤和一些常用的技术。
一、设计数据库结构设计数据库结构是数据库系统实现的第一步。
在设计数据库结构时，需要明确数据的关系和属性，并将其转化为逻辑模型。
常用的逻辑模型有层次模型、网络模型、关系模型和面向对象模型等。
其中，关系模型是最常用的一种模型，它利用数据表和关系来组织数据。
在设计数据库结构时，需要注意以下几点：1. 根据需求分析，确定数据的实体、关系和属性；2. 设计数据表和定义各个表之间的关系；3. 定义表的主键和外键，用于确保数据的完整性和一致性；4. 考虑数据库的扩展性和性能问题，避免数据冗余和不必要的索引。
二、建立数据模型建立数据模型是数据库系统实现的关键步骤之一。
数据模型是数据库系统的核心，它描述了数据在数据库中的组织方式和操作规则。
常用的数据模型有关系模型、面向对象模型和文档模型等。
在建立数据模型时，需要考虑以下几点：1. 根据数据库结构设计，确定数据模型的类型；2. 定义数据模型中的实体、属性和关系；3. 考虑数据模型的拓展性和性能问题，选择适当的模型。
三、编写数据库管理系统编写数据库管理系统是数据库系统实现的核心任务之一。
数据库管理系统是管理和操作数据库的软件，它负责数据的存储、检索、更新和删除等操作。
常用的数据库管理系统有Oracle、MySQL和SQL Server等。
在编写数据库管理系统时，需要注意以下几点：1. 根据数据模型和需求分析，确定数据库的功能和特性；2. 设计数据库管理系统的结构和架构；3. 实现数据库管理系统的核心模块，包括数据存储和索引、查询处理和事务管理等。
四、开发应用程序开发应用程序是数据库系统实现的最终目标之一。
架构设计之数据架构
架构设计之数据架构概述：数据架构是指在软件系统中对数据进行组织、存储和管理的结构和方式。
一个良好的数据架构设计能够提高系统的性能、可靠性和可扩展性。
本文将详细介绍数据架构的标准格式，包括数据模型、数据存储和数据管理等方面。
一、数据模型：数据模型是描述数据结构和数据之间关系的一种工具。
常用的数据模型有层次模型、网络模型、关系模型和面向对象模型等。
在进行数据架构设计时，需要选择适合系统需求的数据模型，并根据实际情况进行定制。
1.1 层次模型：层次模型是最早的数据模型之一，它将数据组织成树状结构，每个节点代表一个实体，节点之间通过父子关系进行连接。
层次模型适用于具有明确层次结构的数据，但对于复杂的关系无法很好地表示。
1.2 网络模型：网络模型是在层次模型的基础上进行扩展，引入了多对多的关系。
它通过记录集（record set）和集合（set）之间的连接来表示数据之间的关系。
网络模型适用于具有复杂关系的数据，但对于查询和维护操作较为复杂。
1.3 关系模型：关系模型是目前最常用的数据模型，它将数据组织成二维表格的形式，通过行和列来表示数据和属性。
关系模型具有良好的结构化特性，能够方便地进行查询和维护操作。
在进行数据架构设计时，通常选择关系模型作为基础。
1.4 面向对象模型：面向对象模型是在关系模型的基础上进行扩展，引入了对象、类和继承等概念。
面向对象模型适用于具有复杂对象关系的数据，能够更好地反映现实世界的复杂性。
但在实际应用中，需要考虑面向对象模型的复杂性和性能开销。
二、数据存储：数据存储是指将数据保存在物理介质中的过程。
在进行数据架构设计时，需要选择合适的数据存储方式，并考虑数据的安全性、可靠性和性能等因素。
2.1 关系型数据库：关系型数据库是最常用的数据存储方式，它将数据以表格的形式存储，并通过SQL语言进行查询和操作。
关系型数据库具有良好的结构化特性和事务支持，适用于大部分的数据管理需求。
2.2 非关系型数据库：非关系型数据库是近年来兴起的一种新型数据存储方式，它以键值对、文档、列族和图等形式存储数据。
架构设计之数据架构
架构设计之数据架构数据架构是指在软件系统中对数据进行组织和管理的方式和结构。
一个良好的数据架构可以提高系统的性能、可靠性和可扩展性。
在架构设计中，数据架构起着至关重要的作用。
本文将详细介绍数据架构的标准格式，包括数据模型、数据存储、数据访问和数据传输等方面。
一、数据模型数据模型是描述数据结构、数据操作和数据约束的概念工具。
常见的数据模型有关系型模型、面向对象模型和文档模型等。
在进行数据架构设计时，需要根据系统需求选择合适的数据模型。
以下是一个示例的数据模型：表名：用户信息表字段：- 用户ID：整型，主键- 用户名：字符串，惟一- 密码：字符串- 邮箱：字符串- 手机号：字符串二、数据存储数据存储是指将数据持久化保存的过程。
在数据架构设计中，需要考虑数据存储的可靠性、性能和扩展性。
常见的数据存储方式包括关系型数据库、NoSQL数据库和分布式文件系统等。
以下是一个示例的数据存储方案：数据库：MySQL表名：用户信息表字段：- 用户ID：整型，主键- 用户名：字符串，惟一索引- 密码：字符串- 邮箱：字符串- 手机号：字符串三、数据访问数据访问是指对数据进行读取、写入和更新的操作。
在数据架构设计中，需要考虑数据访问的效率和安全性。
常见的数据访问方式包括SQL查询、API调用和ORM框架等。
以下是一个示例的数据访问方案：语言：Java框架：Spring Boot接口：- 查询用户信息：- 请求方式：GET- 请求路径：/api/user/{userId}- 返回结果：JSON格式的用户信息- 创建用户信息：- 请求方式：POST- 请求路径：/api/user- 请求参数：JSON格式的用户信息- 返回结果：JSON格式的创建成功信息四、数据传输数据传输是指在不同系统之间传递数据的过程。
在数据架构设计中，需要考虑数据传输的安全性和可靠性。
常见的数据传输方式包括HTTP协议、消息队列和文件传输等。
以下是一个示例的数据传输方案：协议：HTTP接口：- 查询用户信息：- 请求方式：GET- 请求URL：example/api/user/{userId}- 请求头：Content-Type: application/json- 请求体：无- 返回结果：JSON格式的用户信息- 创建用户信息：- 请求方式：POST- 请求URL：example/api/user- 请求头：Content-Type: application/json- 请求体：JSON格式的用户信息- 返回结果：JSON格式的创建成功信息以上是关于架构设计中数据架构的标准格式文本。
地理信息系统原理-空间数据模型与数据结构
面对象 Class
属性
属性
体 3-Complex
面 2-Complex
线对象 Class
属性
线 1-Complex
点对象 Class
属性
点 0-Complex
三角形 2-simplex
线段 1-simplex
节点 0-simplex
33
空间地物
复杂地物
13 类空间对象
复杂
柱状地物
体状地物
数字立体模型
部分
节点 0-simplex
X,Y,Z
31
三维对象的拓扑数据模型
体状对象
面状对象
线状对象
点状对象
1 BodyID
1 SurfaceID
1
LineID
1 PointID
N
体1
N
4
5
面
1
6
N
3 4
边
1
1
2 结点
ElementID
FaceID
EdgeID
NodeID
X
Y
Z
32
三维复杂实体的逻辑模型
体对象 Class
• 模型：
• 时间作为属性（time stamp）
• 序列快照模型( Sequent Snap shots) • 基态修正模型(Base State with Amendments) • 时空复合模型( Space - time Composite) • 时空立方体模型( Space - time Cube)
表示形成三维空间目标表示,其优点是便于显示和数据更新, 不足之 处是空间分析难以进行。 （2）体模型(Volume model)
架构设计之数据架构
架构设计之数据架构数据架构是指在软件系统中，对数据进行组织、存储、管理和访问的结构和规范。
一个良好的数据架构设计能够提高系统的性能、可靠性和可扩展性。
在本文中，将介绍数据架构的基本概念、设计原则和常用技术，以及一个示例数据架构设计的详细说明。
一、数据架构的基本概念1. 数据模型：数据模型是对现实世界中的实体和关系进行抽象和描述的方法。
常用的数据模型有层次模型、网络模型、关系模型和对象模型等。
2. 数据库管理系统（DBMS）：DBMS是负责管理和操作数据库的软件系统。
它提供了数据存储、数据访问、数据安全和数据一致性等功能。
3. 数据库：数据库是指存储在物理介质上的数据集合。
它按照一定的数据模型进行组织和管理，可以被DBMS管理和访问。
4. 数据库实例：数据库实例是指在内存中加载数据库，并提供对数据库的访问和操作的运行时环境。
5. 数据库表：数据库表是数据在数据库中的组织形式，由行和列组成。
每一行表示一个记录，每一列表示一个属性。
6. 数据库索引：数据库索引是一种提高数据检索速度的数据结构。
它通过建立索引键和数据之间的映射关系，加快数据的查找和访问速度。
二、数据架构的设计原则1. 数据一致性：数据架构应该保证数据的一致性，即数据在不同的地方和时间访问时，保持一致的值和状态。
2. 数据完整性：数据架构应该保证数据的完整性，即数据的约束条件和业务规则得到满足，不会浮现错误或者不一致的数据。
3. 数据安全性：数据架构应该保证数据的安全性，即数据只能被授权的用户访问和修改，防止未经授权的访问和恶意操作。
4. 数据可扩展性：数据架构应该具备良好的可扩展性，能够适应系统的增长和变化，保持系统的性能和可靠性。
5. 数据性能：数据架构应该优化数据的访问和操作性能，提高系统的响应速度和吞吐量。
三、常用的数据架构技术1. 分布式架构：分布式架构将数据分布在多个节点上，通过网络进行通信和协作，提高系统的可扩展性和性能。
常用的分布式架构有主从架构、集群架构和分布式数据库等。
数据库系统三级模型结构
数据库系统三级模型结构1.外模型（逻辑模型）：外模型是与用户直接交互的层次，它定义了用户如何看待和访问数据库中的数据。
外模型将数据组织成表格、视图或者其他形式，使用户能够方便地对数据进行查询、插入、删除和更新等操作。
外模型通过DBMS（数据库管理系统）对用户进行权限管理，确保只有经过授权的用户才能访问数据。
常见的外模型包括关系模型、层次模型、网络模型等。
2.概念模型：3.内模型（物理模型）：内模型是数据库系统最底层的层次，它描述了数据在存储介质上的具体组织方式和存储结构。
内模型通过定义存储文件、索引、存储过程等细节，来实现对数据库的高效访问和管理。
内模型的设计侧重于性能优化，包括磁盘分配、缓存管理、数据压缩等。
常见的内模型包括层次模型、关系模型、面向对象模型等。
三级模型结构充分发挥了分层设计的优势，每个层次都有其独特的功能和目的。
外模型将数据库的复杂结构抽象为易于理解和操作的形式，提供了友好的界面给用户；概念模型通过实体-关系图等方式帮助开发人员和数据库管理员理解和设计数据库的结构；内模型通过优化存储和访问方式，提高数据库系统的性能。
总结起来，数据库系统的三级模型结构分别涉及到了用户的操作界面、数据的逻辑结构和数据的物理存储。
通过将数据库系统分层，可以实现数据的抽象、封装和优化，提高数据库系统的可用性、可扩展性和性能。
在数据库系统的三级模型结构中，每个层次都有其重要性和价值，互相配合，构成一个完整的数据库系统。
数据库的外模型和概念模型相对稳定，可以根据应用的需要进行适当调整和修改；而内模型则更加依赖具体的硬件和存储技术，因此在后期进行修改可能会涉及到较大的工作量。
因此，在设计数据库系统时，需要充分考虑数据的使用方式和性能需求，并合理选择外模型、概念模型和内模型，以实现对数据库的有效管理和高效利用。
数据库系统三级模型结构
数据库系统三级模型结构随着信息技术的迅猛发展，数据库系统已经成为现代信息系统中不可或缺的一部分。
数据库系统的设计和实现不仅关系到企业的信息化建设，也关系到企业的运营效率和决策能力。
为了更好地理解和设计数据库系统，数据库系统三级模型结构应运而生。
一、数据库系统的概念数据库系统是指一个组织化的数据集合，旨在满足特定应用领域的信息需求。
数据库系统由数据库、数据库管理系统（DBMS）、应用程序和用户组成。
其中，数据库是数据的集合，DBMS是用于管理数据库的软件，应用程序是用于访问数据库的软件，用户则是使用这些应用程序来访问数据库的人。
二、数据库系统的三级模型结构数据库系统的三级模型结构包括外模型、概念模型和内模型。
外模型是用户看到的数据库模型，概念模型是数据库系统的逻辑模型，内模型是数据库系统的物理模型。
1. 外模型外模型是用户看到的数据库模型，也称为用户模型。
外模型反映了用户对数据的需求和使用方式，是数据库系统的最上层，用户可以通过外模型来访问数据库。
外模型分为三种类型：视图、形式化模型和自然语言模型。
视图是用户对数据库中数据的一个逻辑上的划分，可以根据用户的需求来定义。
视图可以包含一个或多个表，可以对表中的数据进行筛选、排序、计算等操作，以满足用户的需求。
视图是数据库系统的一个重要特性，它可以提高数据的安全性、保护数据的隐私性、简化数据的访问方式等。
形式化模型是一种用于表示数据库中数据的图形化工具，它可以用来描述数据之间的关系和数据的结构。
形式化模型通常使用图形、符号和线条来表示数据之间的关系和数据的结构。
形式化模型可以帮助用户更好地理解和使用数据库中的数据。
自然语言模型是一种用自然语言来描述数据库中数据的模型。
自然语言模型通常使用人类可以理解的语言来描述数据之间的关系和数据的结构。
自然语言模型可以帮助用户更好地理解和使用数据库中的数据。
2. 概念模型概念模型是数据库系统的逻辑模型，也称为全局模型。
数据库的原理是什么
数据库的原理是什么
数据库的原理是指数据库系统的设计和工作方式。
它包括以下几个关键原理：
1. 数据模型和结构：数据库采用不同的数据模型，如层次型、网状型和关系型等。
每个模型都有自己的数据结构和组织方式，用于存储和访问数据。
2. 数据库查询语言：数据库系统通过查询语言（如SQL）来
实现数据的操作和检索。
查询语言允许用户以简单和易于理解的方式来请求数据，并通过优化技术提高查询效率。
3. 数据库管理系统（DBMS）：DBMS是管理和操作数据库的软件系统。
它负责数据的存储、访问、更新和保护。
DBMS
还负责实施数据完整性约束和事务处理等功能。
4. 数据库索引：为了提高数据查询效率，数据库使用索引来加速数据的检索。
索引是预先创建的数据结构，可以根据特定的列或字段值快速定位到相关的数据记录。
5. 数据库事务：事务是数据库中执行的一系列操作的逻辑单位。
数据库系统使用ACID（原子性、一致性、隔离性和持久性）
属性来确保事务的正确执行和数据的完整性。
6. 数据库优化和性能调优：为了提高数据库系统的性能，需要对数据库进行优化和调优。
这包括索引的设计和使用、查询的优化、存储空间的管理等。
7. 数据库安全和权限控制：数据库系统需要提供安全机制来保护数据的机密性和完整性。
它能够对用户进行身份验证，并根据用户的权限限制对数据进行访问和操作。
综上所述，数据库的原理基于数据模型和结构、查询语言、数据库管理系统、索引、事务、优化和安全等关键技术，以实现数据的有效存储、高效检索和安全保护。
数据库系统概念
数据库系统概念数据库系统是指利用计算机和软件技术来组织、存储、管理和访问大量有关联的数据的系统。
它是在计算机硬件和计算机操作系统的支持下建立起来的，用于有效地存储、检索和处理结构化数据。
以下是数据库系统的一些核心概念：1.数据库：数据库是结构化数据的集合，以一种组织良好的方式存储，并能够通过特定的操作和查询访问。
数据库可以包含多个数据表、关系、实体和属性等。
2.数据库管理系统（DBMS）：数据库管理系统是用来创建、操作和管理数据库的软件系统。
它提供了对数据库的访问、查询和维护等功能。
常见的DBMS包括MySQL、Oracle、Microsoft SQL Server等。
3.数据模型：数据模型是用来描述和组织数据的方法。
常见的数据模型包括关系型数据模型（如表格）、层次结构模型和面向对象模型等。
不同的模型有不同的特性和适用场景。
4.数据库表：数据库表是数据以行和列的形式组织起来的数据结构。
表由一个或多个字段组成，每个字段代表一个特定的数据项。
表可以通过主键来唯一标识每一行。
5.查询语言：数据库支持各种查询语言，如结构化查询语言（SQL）。
查询语言用于从数据库中检索和操作数据，例如选择、插入、更新和删除数据。
6.数据完整性：数据库系统提供了严格的数据完整性约束。
这些约束用于确保数据的准确性、一致性和有效性，如主键、外键和唯一性约束等。
7.数据库索引：索引是用于快速查找和访问数据库中数据的数据结构。
它可以加快数据库查询的速度，并提高查询性能。
8.数据库事务：事务是对数据库进行的一系列操作单元的集合，要么全部执行成功，要么全部回滚。
数据库事务具有原子性、一致性、隔离性和持久性（ACID）的特性。
数据库系统的目标是提供一个可靠、高效和安全的数据存储和访问机制。
它在各种应用场景中广泛应用，如企业资源计划（ERP）系统、客户关系管理（CRM）系统和电子商务平台等。
数据模型与数据库系统结构PPT文档共64页
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71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
数据库数据模型和系统结构
现实世界中事物内部以及事物之间的联系在信息世界中反映为实体内部的联系和实体之间的联系。 实体内部的联系通常是指组成实体的各属性之间的联系 实体之间的联系通常是指不同实体集之间的联系
概念模型的一种表示方法
实体－联系方法(E-R方法) ：用E-R图来描述现实世界的概念模型 ，E-R方法也称为E-R模型 E-R图 实体型：用矩形表示，矩形框内写明实体名。 属性 ：用椭圆形表示，并用无向边将其与相应的实体连接起来。 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）
缺点 存取路径对用户透明导致查询效率往往不如非关系数据模型 为提高性能，必须对用户的查询请求进行优化增加了开发DBMS的难度
2 数据库系统结构
从数据库管理系统角度看，数据库系统通常采用三级模式结构，是数据库系统内部的系统结构
2.1 数据库系统模式的概念
型(Type)对某一类数据的结构和属性的说明
值(Value)是型的一个具体赋值
联系的属性： 联系本身也是一种实体型，也可以有属性。如果一个联系具有属性，则这些属性也要用无向边与该联系连接起来
1.4 最常用的数据模型
1）非关系模型 层次模型(Hierarchical Model) 网状模型(Network Model) 2）关系模型(Relational Model) 3）面向对象模型(Object Oriented Model） 4）对象关系模型(Object Relational Model)
数据库技术中的数据模型与数据结构
数据库技术中的数据模型与数据结构引言：数据库技术在当今信息时代扮演着至关重要的角色，其核心就是数据的存储和管理。
而数据模型和数据结构则是数据库技术中的两个基础概念。
本文将分析数据库技术中的数据模型和数据结构的定义、应用以及其在现代社会中的重要性。
一、数据模型的定义和应用数据模型指的是用来描述现实世界中数据特征和关系的概念工具。
它可以帮助我们更好地理解和组织数据。
常见的数据模型有层次模型、网络模型和关系模型等。
层次模型是其中一种较早的数据模型。
它将数据组织成树状结构，其中每个节点代表一个记录，每个记录可以有多个子记录。
它的优点是数据存储效率高，但是不适合处理多对多的关系。
网络模型则克服了层次模型的不足，它允许节点之间存在多对多的关联，并使用指针进行链接。
这种模型的优点是能够更好地处理复杂的关系，但是数据查询和维护却较为繁琐。
关系模型是目前最常用的数据模型，它使用表格的形式组织数据。
每个表格对应一个实体集合，表格中的列代表属性，表格中的行对应不同的记录。
关系模型的优点是易于理解和使用，提供了灵活的查询功能和数据完整性保证。
二、数据结构的定义和应用数据结构是指数据以及存储和组织数据的方式。
它旨在提供高效的数据操作和访问方法。
在数据库中，主要有三种常见的数据结构：链式结构、树状结构和哈希结构。
链式结构使用指针将数据连接在一起。
每个数据元素包含数据本身和指向下一个元素的指针。
链式结构的优点是插入和删除数据简单高效，但是查找数据时需要遍历整个链表。
树状结构是一种层次化的数据结构，其中每个节点可以有多个子节点。
它的优点是能够快速查找数据，但是插入和删除数据时可能需要重新平衡树的结构。
哈希结构则是根据数据的特征将其映射为一个唯一的索引值，通过索引值快速找到对应的数据。
哈希结构的优点是查找速度快，但是存在哈希冲突的问题需要解决。
三、数据模型与数据结构的关系和作用数据模型和数据结构是数据库技术中密不可分的两个概念。
数据模型与数据库结构解析
数据模型与数据库结构解析在当今数字化的时代，数据成为了企业和组织决策的重要依据。
无论是处理大规模的业务数据，还是构建复杂的信息系统，都离不开对数据模型和数据库结构的深入理解。
数据模型和数据库结构就像是信息世界的蓝图和骨架，它们决定了数据的组织、存储和访问方式，对系统的性能、可扩展性和数据的一致性起着至关重要的作用。
数据模型是对现实世界数据特征的抽象描述。
它通过一系列的概念、实体、属性和关系，来模拟和表达业务领域中的各种对象和它们之间的联系。
常见的数据模型有层次模型、网状模型和关系模型等。
层次模型将数据组织成类似于树状的结构，具有明确的上下级关系。
这种模型简单直观，但在处理复杂的多对多关系时显得力不从心。
网状模型则允许节点之间存在多个联系，更能灵活地表示复杂的关系。
然而，其结构复杂，实现和维护难度较大。
关系模型是目前应用最为广泛的数据模型。
它以二维表格的形式来组织数据，通过主键和外键来建立表之间的关系。
关系模型具有数据结构简单、易于理解、数据独立性高和易于维护等优点。
数据库结构则是基于选定的数据模型，在数据库管理系统中具体实现的数据存储和组织方式。
它包括表的定义、字段的属性、索引的创建、约束的设置等方面。
表是数据库中最基本的存储单元，用于存储具有相同结构的数据。
每个表都由若干列（字段）组成，每列具有特定的数据类型和约束。
例如，一个“学生”表可能包含“学号”“姓名”“年龄”“性别”等字段。
字段的数据类型决定了其所能存储的数据的格式和范围。
常见的数据类型包括整数、浮点数、字符串、日期等。
选择合适的数据类型对于节省存储空间和提高数据处理效率至关重要。
索引是提高数据库查询性能的重要手段。
通过为表中的某些字段创建索引，可以加快数据的检索速度。
但过多的索引也会带来额外的维护成本和写入性能的下降，因此需要根据实际业务需求谨慎创建。
约束用于保证数据的完整性和一致性。
常见的约束有主键约束（确保每行数据的唯一性）、外键约束（维护表之间的关系）、非空约束（保证字段不为空）等。
数据库关系模型
1.3 数据库系统结构
从数据库管理系统角度看，数据库系统通常采用三 级模式结构，是数据库系统内部的系统结构 从数据库最终用户角度看（数据库系统外部的体系 结构） ，数据库系统的结构分为:
单用户结构 主从式结构 分布式结构 客户／服务器 浏览器／应用服务器／数据库服务器多层结构等
An Introduction to Database Systems
例如 学生记录型： （学号，姓名，性别，系别，年龄，籍贯） 一个记录值： （900201，李明，男，计算机，22，江苏）
An Introduction to Database Systems
数据库系统模式的概念（ 数据库系统模式的概念（续）
模式（ 模式（Schema） ）
数据库逻辑结构和特征的描述 是型的描述 反映的是数据的结构及其联系 模式是相对稳定的
工资 职工号 86051 姓名 陈平 职称 基本 讲师 1305 津贴 1200 职务 50 房租 160 水电 112 2283 扣除 实发
M
M
M
M
M
M
M
M
M
图1.27 一个工资表(表中有表 实例 一个工资表 表中有表)实例 表中有表
An Introduction to Database Systems
一个数据库只有一个模式 模式的地位：是数据库系统模式结构的中间层
与数据的物理存储细节和硬件环境无关 与具体的应用程序、 与具体的应用程序、开发工具及高级程序设计语言无关
An Introduction to Database Systems
模式（续） 模式（
模式的定义
数据的逻辑结构（ 数据项的名字、 类型、 取值范围等） 数据的逻辑结构 （ 数据项的名字 、 类型 、 取值范围等 ） 数据之间的联系 数据有关的安全性、 数据有关的安全性、完整性要求
商城管理系统的数据模型与数据库设计
商城管理系统的数据模型与数据库设计商城管理系统是一个拥有会员管理、商品管理、订单管理等功能的系统，用于管理和运营一个电子商务平台。
为了实现系统的高效运行和数据的准确存储，我们需要进行数据模型的设计和数据库的设计。
1. 数据模型设计数据模型是对系统中各个数据实体及其之间关系的抽象描述，它包括实体、属性、关系等元素。
在商城管理系统中，常见的实体包括会员、商品、订单等。
- 会员实体：会员实体包含会员的基本信息，如会员ID、姓名、性别、年龄、联系方式等。
此外，还需要考虑会员的等级、积分等相关属性。
- 商品实体：商品实体包含商品的基本信息，如商品ID、名称、描述、价格、库存等。
商城管理系统中通常有多个分类，因此还需要设计商品分类的实体，并与商品实体建立关系。
- 订单实体：订单实体包含订单的基本信息，如订单ID、下单会员、下单时间、订单状态等。
此外，还需要考虑订单与商品之间的关系，一个订单可以包含多个商品。
2. 数据库设计数据库是实际存储数据的容器，我们需要根据数据模型进行数据库设计。
在商城管理系统中，可以使用关系型数据库来存储数据，并通过表格的方式来组织数据。
- 会员表：会员表包含会员的基本信息字段，如会员ID、姓名、性别、年龄、联系方式等。
此外，还需要设计会员等级表，记录不同等级的相关属性。
- 商品表：商品表包含商品的基本信息字段，如商品ID、名称、描述、价格、库存等。
此外，还需要设计分类表，记录不同分类的相关属性，并通过外键与商品表建立关系。
- 订单表：订单表包含订单的基本信息字段，如订单ID、下单会员、下单时间、订单状态等。
此外，还需要设计订单商品表，记录订单与商品之间的关系。
通过以上的设计，可以建立会员、商品、订单等表格，并通过外键建立它们之间的关系。
例如，订单表中可以通过会员ID来与会员表关联，通过商品ID来与商品表关联，实现数据的关联查询。
3. 数据库查询与优化在商城管理系统中，我们需要进行一些常见的数据查询操作，如根据会员ID查询订单信息，根据商品ID查询商品信息等。
数据库原理与应用
数据库原理与应用数据库是一个经过组织的、存储大量结构化数据的集合，数据库系统是管理和维护这些数据的软件系统。
本文将介绍数据库的原理和各种应用场景。
一、数据库的原理1. 数据模型：数据库采用不同的数据模型来描述数据的结构和关系，常见的数据模型包括层次模型、网络模型和关系模型。
其中，关系模型是最常用的数据模型，它将数据组织成表格形式，利用关系代数和关系演算来实现数据的查询和操作。
2. 数据库管理系统（DBMS）：DBMS是管理数据库的软件系统，它提供了数据定义语言（DDL）和数据操作语言（DML）等功能，用于创建和维护数据库，以及对数据库进行查询和更新操作。
常见的DBMS包括MySQL、Oracle和SQL Server等。
3. 数据库的结构：数据库由一个或多个表格组成，每个表格由若干列和行组成。
表格中的列定义了不同数据的属性，而行则代表具体的数据记录。
通过使用主键和外键，可以在不同表格之间建立关联关系。
4. 数据库的索引：索引通过使用一定的数据结构和算法，提高数据库的查询性能。
通过创建索引，可以加快数据的检索速度，并提高查询效率。
常见的索引类型包括B树索引和哈希索引等。
5. 事务管理：事务是数据库中执行一系列操作的逻辑单位，它要么全部执行成功，要么全部回滚。
通过使用事务，可以保持数据的一致性和完整性。
如果某个操作失败，数据库将自动回滚到事务之前的状态。
二、数据库的应用1. Web应用：数据库在Web应用中起着至关重要的作用。
通过将用户的个人信息、商品信息等存储在数据库中，实现了用户注册、登录和交易等功能。
同时，数据库也用于存储网站的文章、评论和日志等内容。
2. 企业管理系统：数据库在企业管理系统中扮演着核心角色。
通过使用数据库，企业可以存储、管理和分析大量的业务数据。
例如，人力资源管理系统可以存储员工的个人信息和工资记录，供企业管理人员参考。
3. 银行系统：银行系统需要大量存储和处理客户的账户、交易记录和贷款信息等数据。
数据库系统结构
? 便于在计算机上实现
第二页，编辑于星期一：二十点 四十二分。
数据模型分类
? 不同的数据模型实际上是提供给我们模型化数
据和信息的不同工具。
? 第一类是概念层模型：从数据的 语义视角 来抽 取模型，此模型是按用户的观点来对数据和信 息进行建模。
? 第二类是组织层模型：从数据的 组织层次 来描
? 用关系（表格数据）表示实体和实体之间联系
的模型称为关系数据模型
? 示例：学生基本信息表
第三十页，编辑于星期一：二十点 四十二分。
数据库系统的结构
? 三级模式结构 ? 二级映象功能 ? 数据库管理系统
第三十一页，编辑于星期一：二十点 四十二分。
数据库系统的结构
? 三级模式结构
? 模式描述了数据库中全体数据的逻辑结构和特 征。
Management System ）数据库管理系统，是该 公司 1968 年推出的第一个大型商用数据库管理系统。
? 层次模型用树形结构表示实体和实体之间的联系。 ? 构成层次模型的树由结点和连线组成，结点表示实
体，连线表示相连的两个实体间的联系，这种联系 是一对多的。通常把表示“一”的实体放在上方，
动而变动。
第三十九页，编辑于星期一：二十点 四十二分。
数据库系统的结构
? 模式/内模式映象
? 当存储结构改变时，可（由 DBA ）用内模式定 义语句，调整内模式定义，从而保持模式不变。
? 数据和程序物理独立（存储独立）
第四十页，编辑于星期一：二十点 四十二分。
数据库系统的结构
? 外模式/模式映象
外模式2
… 外模式 n
概念模式
(公共用户视图 )Fra bibliotek(存储视图 )
数据库中的数据模型与数据结构研究
数据库中的数据模型与数据结构研究数据模型与数据结构是数据库中重要的概念，它们对于数据库的设计与管理具有重要的意义。
在本文中，将对数据库中的数据模型与数据结构展开研究与探讨。
首先，我们了解什么是数据模型。
数据模型可以理解为对现实世界中实体及实体之间关系的抽象表示。
常见的数据模型有层次模型、网状模型和关系模型。
其中，关系模型是目前应用最广泛的一种模型。
关系模型基于关系代数和集合论的原理建立，是以二维表的形式来表示数据之间的关系。
在关系模型中，数据被组织成了一个或多个数据表，每个数据表都由行和列组成。
行表示实体记录，列表示实体属性。
数据表之间通过主键和外键建立关联。
继续研究数据结构，数据结构是指组织和存储数据的方式。
数据结构对于数据库的性能和效率有着至关重要的影响。
对于数据结构的选择要考虑到数据的特点和业务需求。
常用的数据结构有线性结构、树结构和图结构。
线性结构是最简单的一种结构，数据元素之间是一对一的关系。
线性结构的代表是数组和链表。
数组是在内存中连续存储的数据结构，通过索引可以直接定位到元素，但插入和删除元素会涉及到数据的移动操作。
链表是非连续存储的数据结构，每个元素都包含自身的数据和指向下一个元素的指针，插入和删除元素只需要修改指针即可，但读取某个元素需要从头遍历链表。
树结构是一种数据元素之间存在一对多关系的结构。
树结构的代表是二叉树，二叉树的每个节点最多有两个子节点。
二叉树的特点可以通过递归的方式进行遍历，包括前序遍历、中序遍历和后序遍历。
二叉树的应用十分广泛，例如在数据库的索引中常用到的B树和B+树就是一种特殊的二叉树。
图结构是一种复杂的数据结构，数据元素之间可以存在多对多的关系。
图结构的代表是无向图和有向图。
图的遍历可以使用深度优先搜索（DFS）和广度优先搜索（BFS）算法进行。
图结构在数据库中的应用较少，多用于网络和图像等领域。
除了关系模型和数据结构，数据库中还存在其他的概念和技术，例如事务、并发控制、索引和视图等。
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数据模型与数据库系统结构
1.数据
为了了解世界，研究世界和交流信息，我们需要描述各种事物，用自然语言来描述虽然很直接，但是过于烦琐，不便于形式化，更不利于计算机去表达，为此，我们常常只抽取那些感兴趣的事物特征或属性来描述它。
例如：XX今天下课回到寝室，跟室友说，啊，兄弟们，我单身了！！~~~~准备请大家吃顿饭庆祝一下~~~~ 大家好奇的问
他叫小雪，21岁，是医护系的，护理专业和我是老乡，遵义人。
我们可以从胡锋的描述中获取到以下一条记录，小雪今年21岁遵义人是医护系护理专业的学生，那这种描述事物的符号记录我们称为数据。
数据有一定的格式，例如姓名在中国而言一般是4个汉字的字符（某些少数民族），性别呢是一个汉字字符，等等，那这些我们称为数据的语法，而数据的含义是数据的语义。
我们通过解释、推论，归纳，分析和综合等等方法，从数据中获得有意义的内容称为信息。
因此，数据是信息存在的一种形式，只有通过解释或处理才能成为有用的信息。
一般来说，数据库中的数据具有以下两个特征
1）数据的静态特征
包括数据的基本结构，数据间的联系和对数据取值范围的约束
学生管理的例子
在学生基本信息中包括：学号，姓名，性别，出生日期，专业，家庭地址。
这些都是学生所具有的基本特征，是学生数据的基本结构。
学生选课信息中包括：学号，课程号，考试成绩等信息，其中选课信息和学生基本信息中的学号是有一定关联的，即选课信息中的学号所能选取的值必须在学生基本信息中的学号取值范围之内，只有这样，学生选课信息中所描述的学生选课情况才是有意义的。
说白一点，也就是这个学生要存在，他才会有选课信息。
这个就是数据之间的联系。
最后，我们再来看看什么是数据取值范围的约束
例如，人的性别一项取值只能是男或女，课程的学分一般是大于0的整数值，而我们的考试成绩一般在0~100分范围内等，这些都是对某个列的数据取值范围进行的限制，目的是在数据库中存储正确的，有意义的数据，这就是对数据取值范围的约束
2）数据的动态特征
数据的动态特征是指对数据可以进行的操作以及操作规则。
对数据库数据的操作主要是有查询数据和更改数据，更改数据一般又包括对数据的插入，删除和修改
通常我们将数据的静态特征和动态特征的描述称为数据模型三要素。
即描述数据时要包括数据的基本结构，数据的约束条件和定义在数据
上的操作。
2.数据模型
对于模型，特别是具体的模型，我们其实并不陌生，比如，一张中国地图，一架飞机模型，一组建筑模型等都是具体的模型。
我们可以从模型联想到现实生活中的事物。
模型是对事物、对象等客观系统中感兴趣的内容的模拟和抽象表达。
那么数据模型也是一种模型，它是对象现实世界数据特征的抽象。
数据库是企业或部门相关数据的集合，数据库不仅要反映数据本身的内容，而且要反映数据之间的联系，由于计算机不可能直接处理现实世界中的具体事物，因此，必须将现实世界中的具体事物转换成计算机能够处理的对象，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。
现有的数据库系统均是基于某种数据模型的，因此，了解数据模型的基本概念是学习数据库的基础。
数据模型一般应满足三个要求，一、数据模型要能够比较真实地模拟现实世界，二、数据模型要容易被人们理解，三、数据模型要能够很方便地在计算机上实现。
用一种模型来同时很好地满足这放个方面的要求在目前是比较困难的。
所以在数据库系统中可以针对不能的使用对象和应用目的，采用不同的数据模型来实现。
数据模型实际上是模型化数据和信息的工具，根据模型应用的不同目的，可以将这些模型分为两大类，它们分别属于两个不同的层次。
第一类是概念层数据模型，也称概念模型，它是从数据的应用语义视角来抽取模型，并按照用户的观点来对数据和信息进行建模，这类模型主要用在数据库的设计阶段，它与具体的数据库管理系统无关，另一类是组织层数据模型，也称组织模型，它从数据的组织方式来描述数据。
所谓的组织层就是指用什么样的数据结构来组织数据。
数据库发展到现在主要包括以下几种组织方式
1）层次模型（用树状结构）
2）网状模型（用图形结构组织数据）
3）关系模型（用简单二维表结构组织数据）
4）对象-关系模型（用复杂的表格以及其他结构组织数据）
组织层的数据模型主要是从计算机管理数据的角度对数据进行建模，它与所使用的数据库管理系统的种类有关
为了将现实世界中的具体事物抽象，组织为某一具体DBMS支持的数据模型，我们通常首先将现实世界抽象为信息世界，然后再将信息世界转换为机器世界。
即首先将现实世界中的客观对象抽象为某一种描述信息的模型，这种模型并不依赖于具体的计算机系统，而且也不与具体的DBMS相关，而是概念级的模型，也就是前边所说的概念层数据模型，然后再把概
念层数据模型转换为具体的DBMS支持的数据模型，也是就组织层数据模型。
注意，从现实世界到概念层数据模型是使用抽象技术，而从概念层到组织层是转换技术。
也就是说先有了概念层才有的组织层。
3.概念层数据模型
概念层实际上是现实世界到机器世界的一个中间层，那么我们首先要了解概念层数据模型的基本概念和构建方法
概念层数据模型用于对信息世界的建模，是现实世界到信息世界的第一层抽象，是数据库设计人员进行数据库设计的工具，也是数据库设计人员和用户之间进行交流的工具，因此，该模型一方面应该具有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，另一方面它还应该简单，清晰和易于被用户理解。
概念层数据模型是面向用户，面向现实世界的数据模型，它与具体的DBMS无关，采用概念层数据模型，设计人员可以在设计的开始把主要精力放在了解现实世界，而把涉及DBMS的一些技术性问题推迟到后面去考虑
常用的概念层数据模型有实体-联系模型（E-R模型），语义对象模型。
我们只学习E-R模型，也是最常用的一种
实体-联系方法是用的工具称为E-R图，它所描述的现实世界的信息结构称为企业模式，也把这种描述结果称为E-R模型
将在之后的课程中教大家如何将E-R模型转换为组织层数据模型
（1）实体
实体是具有公共性质的并可相互区分的现实世界对象的集合。
实体是具体的，例如：职工，学生，课程都是实体
在E-R图中用矩形表示具体的实体，把实体名写在框内，如：经理和部门
（2）属性
每个实体都具有一定的特征或性质，这样才能根据实体的特征来区分一个个实例。
属性就是描述实体或者联系的性质或特征的数据项，属于一个实体的所有实例都具有相同的性质，在E-R模型中，这些性质就构成了学生实例的属性。
实体应具有多少属性是由用户对信息的需求决定的，例如，学生信息中，假如用户还需要学生的特长，则可以在学生实例中加一个特长的属性。
在实体的属性中，将能够唯一标识实体的一个属性或一组属性称为实体的标识属性，这个属性或属性集也称为实体的码。
例如，学号是学
生实体的码。
属性在E-R图中用圆角矩形表示，在圆角矩形内写上属性的名字，并用连线将属性框与它所描述的实体联系起来。
（3）联系
在现实世界中，事物内部以及事物之间是有联系的，这些联系在信息世界反映为实体内部的联系和实体之间的联系，实体内部的联系通常是指组成实体的各属性之间的联系，实体之间的联系又是指不同实体之间的联系。
联系用菱形框表示，框内写上联系名，并用连线将联系框与它所关联的实体连接起来。
如选课。
联系也可以有自己的属性，如选课联系中有成绩属性。
两个实体之间的联系通常分为以下三类。
（1）一对一联系（1：1）
如果实体A中的每个实例在实体B中至多有一个（也可以没有）实例与之关联，反之亦然，则称实体A与实体B具有一对一联系，记作1：1
例如，部门和经理（假设一个部门只有一个经理，而一个人只能担任一个部门的经理）就是一对一联系。
（2）一对多联系（1：n）
如果实体A中的每个实例在实体B中有N个实例（n>=0）与之关联，而实体B中的每个实例在实体A中最多只有一个实例与之关联，则称实体A与实体B是一对多的联系，记作1：n。
例如，假设一个部门有若干职工，而一个职工只在一个部门工作，则部门和职工之间就是一对多联系。
学生举例！
（3）多对多联系（n:m）
如果对于实体A中的每个实例，实体B中有N个实例（n>=0）与之关联，而对实体B中的每个实例，在实体A中也有m个实例（m>=0）与之关联，则称为实体A与实体B的联系是多对多联系，记作m：n 比如，学生和课程，一个学生可以选修多门课程，一门课程也可以被多个学生选修，因此学生和课程之间是多对多的联系。
E-R图不仅能描述两个实体之间的联系，而且能描述两个以上实体之间的联系。
例如，有顾客，商品，售货员三个实体。
并且，每个顾客可以从多个售货员那里购买商品，并且可以购买多种商品，每个售货员又可以向多个顾客销售多种商品，每种商品可由多个销售员销售给多个顾客。
联系被命名为销售。
尝试一下E-R图。