[工学]第2章数据模型与概念模型.ppt

,第2章 数据模型与概念模型, 2.1 概述 2.1.1 数据模型概念及分类 2.2.2 信息的三种世界及其描述 2.2 概念模型 2.2.1 概念模型的基本概念 2.2.2 概念模型的表示方法 2.3 数据模型 2.3.1 数据模型要素及常见数据模型 2.3.2 层次模型及特点 2.3.3 网状模型及特点 2.3.4 关系模型概述, 2.1 概述,一、概念 模型是对现实世界的抽象。 数据模型是对现实世界数据特征的抽象和描述方式。,二、数据模型的分类, 2.1.1 数据模型概念及分类,按抽象的层次和应用目的，数据模型可分为两类： （1）概念数据模型（简称“概念模型”）： 按用户的观点对数据和信息建模，是对现实世界的第一层抽象，独立于计算机系统，主要用于数据库设计。要求概念简单、表达清晰、易于交流和理解。,现实世界客观对象的抽象过程：,（2）结构数据模型（简称数据模型）： 按计算机系统的观点，面向数据库的逻辑结构，直接与DBMS相关，用于DBMS实现。要求有严格的语法和语义的语言对数据进行严格的形式化定义、限制和规定，以便可以将其转化为计算机可以理解的格式。,数据模型是数据库系统的核心和基础。各种机器上实现的DBMS软件都是基于某种数据模型的。,2.2.2 信息的三种世界及其描述,1) 实体：现实世界中存在的可以相互区分的事物或概念称为实体。 2) 实体的特征：每个实体都有自己的特征，利用实体的特征可以区别不同的实体。 3) 实体集：具有相同特征或能用同样特征描述的实体的集合称为实体集。 4）联系：实体集之间的联系，简称实体间联系。,一、信息的现实世界,描述现实世界事物的术语：,1)对象：现实世界中具有相同性质、服从相同规则的一类事物（或概念，即实体）的抽象称为对象，对象是实体集信息化的结果。（即实体集） 2)实例：实体通过其属性表示称为实例。 （即实体） 3)属性：实体的特征。 4）联系：实体内部、实体集之间的联系,二、信息世界,信息世界的术语：,对事物进行抽象，用信息来描述，即进入信息世界：,同型,1)数据项：对象属性的数据表示，也称字段。 2)记录：字段的有序集合，实例的数据表示。 3)文件：同类记录的集合汇集成文件，对象的数据表示。,三、计算机世界,术语：, 2.2 概念模型 2.2.1 概念模型的基本概念,一、概念模型涉及的基本术语： 1)对象（即实体集） 2)实例（即实体） 3)属性 4)码：也称关键字，是能够唯一标识一个实体的属性或属性组。 若有多个码，通常选定其中一个为主码，其余为候选码； 5）域：属性的取值范围。,二、联系及其分类： 两大类： 1.实体内部的联系，如组成实体的属性之间的联系（学号姓名）。 2.实体间的联系，分为三类： （1）一对一联系(1:1) （2） 一对多联系(1:n) （3）多对多联系(m:n),一对一的联系,如果实体集A与实体集B之间存在联系，并且对于实体集A中的任意一个实体，实体集B中至多只有一个实体与之对应；而对实体集B中的任意一个实体，在实体集A中也至多只有一个实体与之对应，则称实体集A到实体集B的联系是一对一的，记为1 : 1 。,有车间和车间主任两个实体，并且有语义：一个车间只能有一名车间主任，一个职工也只能在一个车间当主任。那么车间和车间主任之间的联系是一对一的，我们把这种联系命名为任职。,一对一联系的例子,任职,车间,车间主任,1,1,一对多的联系,如果实体集A与实体集B之间存在联系，并且对于实体集A中的一个实体，实体集B中可以有多个实体与之对应；而对实体集B中的任意一个实体，在实体集A中至多只有一个实体与之对应，则称实体集A到实体集B的联系是一对多的，记为1 : n 。,有仓库和职工两个实体，并且有语义：一个仓库可以有多名职工，但是一个职工只能在一个仓库工作。那么仓库和职工之间的联系是一对多的，我们把这种联系命名为工作。,一对多联系的例子,工作,仓库,职工,1,n,多对多的联系,如果实体集A与实体集B之间存在联系，并且对于实体集A中的一个实体，实体集B中可以有多个实体与之对应；而对实体集B中的一个实体，在实体集A中也可以有多个实体与之对应，则称实体集A到实体集B的联系是多对多的，记为m : n 。,多对多联系的例子,有仓库和器件两个实体，并且有语义：一个仓库可以存放多种器件，一种器件可以存放在多个仓库。那么仓库和器件之间的联系就是多对多的，我们把这种联系命名为库存。,仓库,器件,库存,m,n,(1) 两个实体集之间的联系,(2) 多实体集之间的联系,(3) 实体集内部的联系,注意：,实体之间的联系类型并不取决于实体本身，而是取决于现实世界的管理方法，或者说取决于语义，即同样两个实体，如果有不同的语义则可以得到不同的联系类型。,以仓库和器件两个实体之间的关联为例：,如果规定一个仓库只能存放一种器件，并且一种器件只能存放在一个仓库，这时仓库和器件之间的联系是一对一的； 如果规定一个仓库可以存放多种器件，但是一种器件只能存放在一个仓库，这时仓库和器件之间的联系是一对多的； 如果规定一个仓库可以存放多种器件，同时一种器件可以存放在多个仓库，这时仓库和器件之间的联系是多对多的。,练习：,1.学生社团可以接纳多名学生参加，但每个学生规定只能参加一个社团，从社团到学生之间的联系类型是（ ） A.多对多 B.一对一 C.多对一 D.一对多 2.储蓄所有多个储户，一个储户可以在多个储蓄所存款，储蓄所和储户之间的联系类型是（） A.多对多 B.一对一 C.多对一 D.一对多,答案：1. D 2 . A, 2.2.2 概念模型的方法E-R图,概念模型最常用的表示方法是实体联系方法，简称ER图法。因此也将概念模型称为ER模型。,矩形实体集 椭圆实体集的属性 菱形实体集间的联系 直线有联系的实体集用直线连接并标注联系类型,ER图法是抽象描述现实世界的有力工具，它所表示的概念模型与DBMS支持的数据模型相独立，是各种数据模型的共同基础。,实体属性的表示方法：,联系及其属性的表示方法：,仓库,零件,存放,库存量,m,n,联系,联系的属性,名称,面积,局部E-R模型的建立方法：,1.确定实体及其属性 2.确定实体间的联系及其类型 3.绘制及优化,一个E-R图：,联系也有属性,习题, 2.3 数据模型, 2.3.1 数据模型要素及常见数据模型,数据模型的三要素 数据模型是一组严格定义的概念集合： 1) 数据结构：数据元素及其联系的组织表示方式 2) 数据操作：对数据库中各种数据对象允许执行的操作集合。包括操作对象和有关的操作规则两部分。 3)数据完整性约束：数据及其联系应具有的制约和依赖规则 。用于限定符合数据模型的数据库状态以及状态的变化，以保证数据库中数据正确、有效、相容。, 2.3 数据模型, 2.3.1 数据模型要素及常见数据模型,一. 数据模型的三要素 二. 常见的数据模型 根据数据模型的数据结构，常用数据模型可分为： 层次模型（Hierarchical Model） 网状模型（Network Model） 关系模型（Relational Model）, 2.3.2 层次模型,用树形结构来表示实体及其联系的模型称为层次模型。,教学院系的数据模型, 2.3.3 网状模型,网状模型：用有向图结构表示实体类型及实体间联系的数据模型,关系模型：用二维表来表示实体及实体间联系的数据模型称为关系模型。, 2.3.4 关系模型,元组（行）,属性,码,学生关系,关系模型的数据结构,关系模式,分量：元组中的一个属性值称为分量,关系模型中的数据全部用关系表示 在关系模型中，实体集以及实体间的联系都用关系来表示。,例如，关系模型中，学生、课程、学生与课程之间的联系表示为： 学生(学号，姓名，性别，年龄，所在系)； 课程(课程号，课程名，先行课)； 选修(学号，课程号，成绩).,关系模型要求关系必须是规范化的 关系规范化是指关系模式要满足一定的规范条件。,小结： DBS的基础是数据模型，它是DBS中用于提供信息表示和操作手段的形式构架，由数据结构、数据操作和数据完整性约束三部分组成。 概念模型是对信息世界的管理对象、属性联系的的描述方式，是对现实世界的第一层抽象，用E-R模型表示，将概念模型数据化处理后就得到数据模型。 主要有层次、网状和关系数据模型，其中关系模型是目前最重要的、应用最广泛的一种数据模型。 在关系模型中用二维表表示实体集及其属性，用二维表描述实体集间的联系。,习题 为仓库管理设计一个E-R模型，仓库有多名职工负责管理零件的入库、出库及采购等工作，工程项目使用的各种零件存放于仓库中，来源于各供应商。,实体有： 仓库：属性有仓库号、仓库面积、电话 供应商：属性有供应商号、姓名、电话、地址、账号 项目：项目编号、预算、开工日期 零件：零件号、名称、规格、单价、描述 职工：职工编号、姓名、年龄,实体间联系有： 一个仓库可以存放多种零件，一种零件可以存放在