第二章数据模型

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多个实体集之间的多对多联系
供应商 m 供应 n 项目
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p 零件
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（3）实体集内部的联系
• 在一个实体集的实体之间也可以存在一对 一、一对多和多对多联系。
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例：实体集内部的联系
1 人 夫妻 1 职工
1 领导 n 课程
m 预选 n
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上述实体之间的联系有：
（1）一个仓库可以存放多个零件，一种零件可以存放在多 个仓库中，因此仓库和零件具有多对多的联系。用库存量来 表示某种零件在某个仓库中的数量。 （2）一个仓库有多个职工当仓库保管员，一个职工只能在 一个仓库工作，因此仓库和职工是一对多联系。 （3）职工之间具有领导—被领导关系。及仓库主任领导若 干保管员，因此职工实体型中具有一对多联系。 （4）供应商、项目和零件三者之间具有多对多联系。即一 个供应商可以供给若干项目多种零件，每个项目可以使用不 同供应商的零件，每种零件可由不同供应商供给。
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二、概念模型及其表示
• 在进行数据库设计时，必须首先给出概念 模型。概念模型不仅是数据库设计人员对 现实世界研究的产物，更为重要的是，它 是数据库设计人员与用户进行交流的工具。 事实上，概念模型是用户观点对现实世界 的抽象。因此，概念模型不仅要能完整地 表现设计人员的思想，而且应简单清晰， 实现用户需求。
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例：层次数据库及其实例
A1
B1
B2
B3
C1
（a）
C2
C3
（b ）
C4
C5
顺序存储结构
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左孩子右兄弟表示法
层次序列链接法
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（5） 层次模型的优缺点
优点： ① 层次模型本身较简单，结构清晰，对具有一对多的 层次关系的描述非常自然、直观、容易理解，这是层次数 据库的突出优点。 ② 系统性能优于关系模型和网状模型。 ③ 层次数据模型提供了良好的完整性支持。 缺点： ① 不适于表示多对多联系。需采用分解的方法，即将 一个多对多联系分解为若干个一对多联系。 ② 对插入和删除限制较多。 ③ 查询子女结点必须通过双亲结点，效率较低。
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1、概念模型中的基本概念
（1）实体(Entity)
• 现实世界中存在的可以相互区分的事物或概念称为实体。实体 可以是物理存在的事物，如人、机器；也可以是抽象的概念， 如学校、课程、足球赛。
（2）属性(Attribute)
• 属性—实体的某一方面特征的抽象表示称为实体的属性。每个 实体都有一组特征和属性。 例如，学生实体具有学号、姓名、性别、出生日期、民族、籍 贯等属性。 • 属性值—属性的具体体现称为属性值。 如：（ 0005 ，张岳，男， 03/20/62 ，汉，上海）是一个具体的 学生实体。 • 属性名和属性值—属性有属性名和属性值之分。 如：“籍贯”是属性名，“上海”是属性值。
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多个实体间的一对多联系
课程 1 讲授/使用 n 教师 m 参考书
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例: 多个实体间的多对多联系
• 有三个实体集：供应商、项目、零件，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。因此，供 应商、项目、零件之间是多对多的联系。
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工厂的物资管理E-R图：
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实体及属性图
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实体及联系图
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完整的实体-联系图
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课堂练习：根据要求画出E-R图
1、大学实行学分制，学生可根据自己的情况选修 课程。每名学生可同时选修多门课程，每门课程可 被多名学生选修；每门课程可由多位老师讲授，每 位老师可讲授多门课程；每位老师可指导多名学生 。 2、某医院病房使用计算机管理中有关信息。一个 科室由多个病房组成、一个病房只能属于一个科室 ；一个科室有多个医生；一个病房可以入住多个病 人；一个医生只属于一个科室，但可负责多个病人 的诊治，一个病人的主管医生只有一个。
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3、概念模型的表示方法
• 用于表示概念模型最著名且使用最广泛的是P.P.Chen 于 1976 年 提 出 的 实 体 — 联 系 方 法 (EntityRelationship Approach，简称E-R图法)。E-R图法提 供了表示实体集、属性和联系的方法，在E-R图中： (1) 实体集—用长方形表示，长方形内写明实体集名。 (2) 实体集属性—用椭圆形表示，并用线段将其与实 体集连接起来。 (3) 实体集间的联系—用菱形表示实体集间的联系， 菱形内写上联系名，并用线段分别与有关实体集连接 起来。
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1、层次模型 （1） 数据结构
• 层次模型的定义
– 有且仅有一个结点没有双亲结点，这个结点称为根结点。 – 除根结点之外的其他结点有且只有一个双亲结点。
• 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。
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现实世界、信息世界和数据世界的关系
现实世界（事物、事物性质） 抽 象 化 信息世界（实体、实体属性） 数 据 化 数据世界（记录、数据项）
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概念模型描述
数据模型描述
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现实世界、信息世界、数据世界
1 ．现实世界。是事物的客观存在。由所观察的事物及其 性质反映。 2 ．信息世界。是现实世界在人们头脑中的反映。客观事 物经过抽象后在信息世界中称为实体。实体是由属性来描 述的。属性的具体体现叫做属性值。反映事物之间的联系 称为实体模型（概念模型）。 3 ．数据世界。是信息世界中信息的数据化。它通过抽象 模拟用记录和数据项分别描述信息世界中的实体及属性。 数据项的取值叫数据项值。实体模型数据化后即为数据模 型。
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（4） 层次模型的存储结构
• 在层次模型中不但要存储数据，而且还要存储数据之间的层次 联系。一般用顺序存储结构和链式存储结构来实现。 ① 顺序存储结构 按照层次树前序遍历的顺序，把所有记录值依次邻接存放在一 个一维数组之中。 ② 链式存储结构 l 左孩子、右兄弟表示法。要求每个记录设两个指针域， 一个指向它最左边的孩子记录的地址，另一个指向离它最近的 兄弟记录的地址。 l 层次序列链接法。层次序列链接法按照树的前序遍历顺 序，链接各记录值。
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数据模型的组成要素
• 数据结构
– 数据结构用于描述系统的静态特性，是所研究的对象 类型的集合。
• 数据操作
– 数据操作用于描述系统的动态特性，是指对数据库中 各种对象的实例允许执行的操作的集合.
• 数据的约束条件
– 数据的约束条件是一组完整性规则的集合。完整性规 则是给定的数据及其联系所具有的制约和存储规则， 用以限定符合数据库状态以及状态的变化，以保证数 据的正确、有效和相容。
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（2） 数据操纵
• 主要有查询、插入、删除和修改。
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（3） 完整性约束
• 进行插入、删除、修改操作时要满足层次 模型的完整性约束条件。 • 进行插入操作时，如果没有相应的双亲结 点值就不能插入子女结点的值。 • 进行删除操作时，若删除双亲结点的值， 则相应的子女结点值也被同时删除。 • 进行修改时，应修改所有相关记录，以保 证数据的一致性。
教研室
教研室编号 教研室 职工号 姓名
学号 专业方向
姓名
年龄
学生
教师
院系数据库的一个实例
D10 计算机系 9号楼
C01 C02 92001 92002
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来自百度文库
硬件教研室 软件教研室
00001 00002 许明 陈真
王平 李丽
20 20
王海 张铮
电器 自动化
92003 92004
数据库 人工智能
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（3）域（Domain）
一个属性的取值范围即是这个属性的域。例如，姓名的域是 字符串集合，且不超过4个汉字；性别的域是（男，女）。
（4）实体集（Entityset）
同型实体的集合称为实体集。例如，全体学生即是一个实体 集。
（5）实体型（Entity Type）
实体集的名和及其所有属性名的集合，称为实体型。 例如：学生（学号、姓名、性别、出生日期、民族、籍贯） 即是一个实体型。 （6）主码和次码：能够惟一标识一个实体的属性或属性组称为 主码或主关键字；不能惟一标识实体的属性或属性组叫次码或 次关键字。 • 如“学号”是学生实体的主码；“姓名”、“性别”、“出生 日期”、“民族”、“籍贯”都是学生实体的次码。。
数据库系统基础
第一部分 数据库基本原理
第二章 数据模型
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主要内容：
• 现实世界的信息化过程 • 概念模型及其表示 • 常见的数据模型
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一、现实世界的信息化过程（数据处理 的三个世界）
• 计算机系统是不能直接处理现实世界的， 现实世界只有数据化后计算机才能处理。 数据从现实世界进入到数据库一般要经历 三个阶段，即现实世界、信息世界和数据 世界。
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一对多联系
实体型A 1 联系名 n 实体型B
A
B
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③ 多对多联系(m:n)
• 若有实体集A和B，对于联系K来说，A中的 每一个实体，B中有多个实体与之联系，反 之亦然，则称实体集A与实体集B具有多对 多联系，记为m:n。 • 例如：工厂里的一个职工可以参加多种体 育组织，而一个体育组织也可以有多名职 工，则体育组织与职工之间具有多对多联 系。
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2、概念模型中实体的联系
• 在现实世界中，事物与事物之间存在着错综复杂的联系， 这些联系在信息世界中反映为实体集和实体集之间的联 系。
（1）两个实体集之间的联系
两个实体集之间的联系可分为三类。
①
一对一联系(1:1)
若有实体集A和B，对于某个联系K来说，A中每个实 体至多与B中一个（也可以没有）实体相联系，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。 例如：大学与校长之间具有一对一联系。
• 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。
• IMS即是根据层次模型实现的数据库管理系统，是IBM最早 研制的大型数据库系统。
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层次模型样例
R
R1
R2
R3
R4
R5
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院系数据模型 院系 院系编号 院系名称 办公地点
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多对多联系
实体型A m 联系名 n 实体型B
A
B
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（2）多个实体集之间的联系
• 两个以上的实体集之间也会存在有联系， 其联系类型为：一对一、一对多、多对多。 • 例：一门课可以有若干教师讲授，一个教 师只讲授一门课程；一门课程使用若干本 参考书，每一本参考书只供一门课程使用； 一个教师可使用多种参考书，一种参考书 可以被多个教师使用。
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三、常见的数据模型
• 实体模型是人们对现实世界事物之间各种联系的 一种抽象表示，是一种模拟。它只描述了实体的 存在及联系，即只描述了实体存在什么类型的联 系，而不能指出如何实现各种联系。 • 数据模型是实体模型的数据化，这样就有可能用 计算机来处理各种事物及其联系，实现要解决的 问题。实体模型数据化的实现方法可以凭借数学 理论来解决。 • 目前按照图论建立的模型有层次模型和网状模型， 按照关系代数理论建立的模型有关系模型，此外， 还有新兴的面向对象数据模型、对象关系数据模 型等。
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例：用E-R图表示某个工厂物资管理的概念 模型
物资管理涉及的实体有： • 仓库：属性有仓库号、面积、电话号码 • 零件：属性有零件号、名称、规格、单价、描述 • 供应商：属性有供应商号、姓名、地址、电话号 码、账号 • 项目：属性有项目号、预算、开工日期 • 职工：属性有职工号、姓名、出生日期、职称
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一对一联系
实体型A 1 联系名 1 实体型B
A
B
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② 一对多联系（1:n）
• 若有实体集A和B，对于联系K来说，A中的 每一个实体，B中可有多个实体与之联系， 反之，B中的每一个实体，A中最多有一个 实体与之联系，则称实体集A与实体集B具 有一对多联系，记为1:n。 • 例如：学校和教师之间具有一对多联系。