第三章 数据库系统结构.ppt
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1、数据库原理及应用,第三章 数据库系统结构,3.1 数据模型,模型对客观事物、现象、过程或系统的简化描述 所有的数据库系统都为它所要描述的世界建立了模型: 数据建模:描述了组织数据的框架结构。 如:楼房住户-数据;房间规格-数据模型 数据建模最后发展成为数据的存储方式(数据字典中的定义), 业务功能建模:用户的最终需求。 业务功能建模最后发展成为应用程序 产生高效的应用程序的前提是良好的数据模型。(正如10 平米的房间无法成为会议厅一样,一个糟糕的数据模型也无法产生高质量的应用。,3.1 数据模型,为什么要建立数据模型(Data Model): 象盖大楼的设计图一样,DM可使所有的 项目参与者都
2、有一个共同的数据标准 避免出现问题再解决(边干边改的方式) 可及早发现问题 加快应用开发速度,3.1.1 数据模型的三要素,1数据结构 描述数据的静态特征,包括对数据结构和数据联系的描述。 通常按照数据结构的类型来命名数据模型: 层次结构层次模型 网状结构网状模型 关系结构关系模型,2数据操作 描述数据的动态特征:一组定义在数据上的操作( 包括操作的含义、操作符、运算规则及其语言等) 主要操作:检索与更新(插入、删除、修改),3.1.1 数据模型的三要素,3.1.1 数据模型的三要素,3 数据的约束条件 完整性规则的集合,数据库中的数据必须满足这组规则。 约束条件的主要目的是使数据库与它所描述
3、的现实系统相符合。 设计时:时数据模型正确、真实、有效地反映现实 运行时:保证数据库中的数据值真实地体现现实世界的状态,3.1.2 常见数据模型,根据数据模型应用目的不同,数据模型有以下几种: 概念(数据)模型(Conceptual Data Model) 面向现实世界建模 主要用来描述现实世界的概念化结构,与具 体的DBMS无关;,- 现实世界的事物经过人脑的抽象加工,提取出对用户有用的信息,经过组织整理加工形成结余现实世界和计算机世界之间的中间模型; - CDM只关心现实世界中的事物、事务特征、联系,完全没有与具体及其相关的任何概念;,3.1.2常见数据模型,CDM是系统分析员、程序设计员
4、、维护人员、用户 之间相互理解的共同语言; - CDM能时数据库的设计人员在设计的初始阶段摆脱 计算机系统及DBMS的具体技术问题,集中精力分析 数据、数据之间的联系; - 概念模型必须转换成逻辑模型,才能在DBMS中实 现; - 最常用的概念模型是E-R模型,3.1.2常见数据模型, 逻辑(数据)模型(Logical Data Model) 面向用户建模 用户从数据库所看到的数据模型; - 是具体的DBMS所支持的数据模型(网状/层次 /关系/面向对象); - 既要面向用户,也要面向系统; - LDM表示数据建联系的方法 - 一般的DBMS支持一种LDM(特殊的DBMS支 持多种LDM),3
5、.1.2常见数据模型, 物理(数据)模型(Physical Data Model) 面向具体的DBMS,面向机器 描述数据在存储介质上的组织结构 - PDM不仅与具体的DBMS有关,还与操作系统 和硬件有关 - 每一种逻辑模型在实现时都有其对应的物理模型 - PDM加入了概念模型中为考虑的因素:触发器、 存储过程、主键、外键、索引等 - DBMS为保证其独立性和可以执行,大部分PDM 的实现工作由系统自动完成,而设计者只设计索 引、聚簇等特殊结构,3.1.3概念模型,实体-联系(Entity-Relationship)概念模型 1实体、实体型、实体集 实体(Entity) 客观存在并能相互区分
6、的事物,3.1.3概念模型, 实体型(Entity Type) 用实体名及属性名集合来抽象刻画同类实体 实体集(Entity Set) 同型的实体组成的集合。 2属性(Attribute) 指实体所具有的某一方面的特性,一个实体可 由若干个属性来刻划。 - 属性取值在一定的范围,称为该属性的值域/域 (Domain) - 唯一标识实体的属性集称为码(Key),3.1.3概念模型,3联系(Relationship) 实体集合间存在的相互关系 为了建立现实世界的完整模型,常常需要对联系 分 类,根据一个实体集合的实体可以和多少个另一类 实体集合的实体相联系,可将联系分为如下几种: (1) 一对一联
7、系(1:1) 系系主任 (2) 一对多联系(1:n) 班级学生 (3) 一对一联系(m:n) 课程学生,不同实体集的实体间联系 一对一联系(:)、一对多联系(:N)、 多对多联系(:),1:n,n: m,3.1.3概念模型,4,实体-联系图 (1) 确定所有实体集合 用矩形方框表示实体集合,方框内标明实体集合名称; (2) 选择实体集应包含的属性 用椭圆框表示属性,通过无向边连接到实体集。只有一个属性的实体集可用属性代替,附加到它参加的联系上; (3) 确定实体集之间的联系 用菱形框表示,框内标明联系的名称,通过无向边(或有向边)连接到参加联系的每个实体集合;,3.1.3概念模型,( 4)确定
8、实体集的关键字 用下划线在属性上标明关键字的属性集合; (5) 确定联系的类型 在用无向边连接联系到实体集时,在边上注明1或 n(多)来知名联系的类型。(在用有向边连接 联系到实体集时,让边的箭头指向1的实体集的 一方,多对多因为都是多方,故无箭头),实体联系模型(模型) 模型的三要素:实体、属性、实体间的联系,表示属性,表示实体间联系,表示实体,班号,班级名称,班级人数,班级,学号,组成,姓名,性别,年龄,籍贯,人数,学生,例1 假设一个学生可选多门课程,而一门课程又有多个学生选修,每个学生每选一门课只有一个成绩, 一个教师只能讲一门课程,一门课程也可有多个教师讲授,一门课使用多本参考书。画
9、出ER,教师,课程,学生,参考书,讲授,选修,课程号,学号,姓名,性别,年龄,成绩,课程名,学分,职工号,姓名,职称,性别,书号,书名,价格,摘要,教学E-R图,1,n,m,n,m,使用,1,3.1.4 三种主要的逻辑数据模型,目前最常用的数据模型有层次模型、网状模型和关系模型。其中层次模型和网状模型统称为非关系模型。,3.1.4 三种主要的逻辑数据模型,一、 层次模型(Hierarchical Model) 用树型结构来表示实体之间联系的模型。 支持层次模型的典型系统诞生于1970年前后,是IBM 公司的IMS(Information Management System)系统。 1. 层次模
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