《数据模型》PPT课件.ppt

SLIDE 1数据模型数据模型数据模型数据模型在数据库中用数据模型这个工具来在数据库中用数据模型这个工具来抽抽象、表示和处理象、表示和处理现实世界中的数据和现实世界中的数据和信息。通俗地讲数据模型就是现实世信息。通俗地讲数据模型就是现实世界的模拟。界的模拟。数据模型应满足三方面要求数据模型应满足三方面要求能比较能比较真实地模拟真实地模拟现实世界现实世界容易容易为人所理解为人所理解便于在便于在计算机上实现计算机上实现School of ManagementSLIDE 2数据模型数据模型数据模型分成两个不同的层次数据模型分成两个不同的层次(1)(1)概念模型概念模型 也称信息模型，它是按用也称信息模型，它是按用户的观点来对数据和信息建模，主要户的观点来对数据和信息建模，主要用于数据库设计用于数据库设计 (2)(2)数据模型数据模型 主要包括网状模型、层次主要包括网状模型、层次模型、关系模型等，它是按计算机系模型、关系模型等，它是按计算机系统的观点对数据建模，主要用于统的观点对数据建模，主要用于DBMSDBMS的实现的实现School of ManagementSLIDE 3数据模型数据模型概念模型概念模型将客观对象抽象成为一种不依赖具体计算机将客观对象抽象成为一种不依赖具体计算机系统的信息结构。系统的信息结构。现现实实世世界界认识抽象认识抽象信息信息世界世界概念概念模型模型机器机器世界世界DBMS支持的支持的数据模数据模型型School of ManagementSLIDE 4数据模型数据模型概念模型的用途概念模型的用途概念模型用于信息世界的建模概念模型用于信息世界的建模是现实世界到机器世界的一个中间层次是现实世界到机器世界的一个中间层次是数据库设计的有力工具是数据库设计的有力工具数据库设计人员和用户之间进行交流的语言数据库设计人员和用户之间进行交流的语言对概念模型的基本要求对概念模型的基本要求较较强强的的语语义义表表达达能能力力，能能够够方方便便、直直接接地地表表达应用中的各种语义知识达应用中的各种语义知识简单、清晰、易于用户理解简单、清晰、易于用户理解。School of ManagementSLIDE 5数据模型数据模型信息世界中的基本概念信息世界中的基本概念(1)(1)实体（实体（EntityEntity）客观存在并可相互区别的事物称为实体。客观存在并可相互区别的事物称为实体。可以是具体的人、事、物或抽象的概念。可以是具体的人、事、物或抽象的概念。(2)(2)属性（属性（AttributeAttribute）实体所具有的某一特性称为属性。实体所具有的某一特性称为属性。一个实体可以由若干个属性来刻画。一个实体可以由若干个属性来刻画。(3)(3)码（码（KeyKey）唯一标识实体的属性集称为码。唯一标识实体的属性集称为码。School of ManagementSLIDE 6数据模型数据模型(4)(4)域（域（DomainDomain）属性的取值范围称为该属性的域。属性的取值范围称为该属性的域。(5)(5)实体型（实体型（Entity TypeEntity Type）用实体名及其属性名集合来抽象和刻画用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体称为实体型同类实体称为实体型(6)(6)实体集（实体集（Entity SetEntity Set）同型实体的集合称为实体集同型实体的集合称为实体集(7)(7)联系（联系（RelationshipRelationship）School of ManagementSLIDE 7数据模型数据模型现现实实世世界界中中事事物物内内部部以以及及事事物物之之间间的的联联系系在在信信息息世世界界中中反反映映为为实实体体内内部部的的联联系系和和实实体之间的联系体之间的联系两个实体间的联系两个实体间的联系：一对一；一对多；多对多。一对一；一对多；多对多。m:n联系联系1:1 联系联系1:m 联系联系特例特例特例特例特例特例School of ManagementSLIDE 8数据模型数据模型实体型实体型1联系名联系名实体型实体型2111:1联系联系实体型实体型1联系名联系名实体型实体型2mnm:n联系联系实体型实体型1联系名联系名实体型实体型21n1:n联系联系School of ManagementSLIDE 9数据模型数据模型1:11:nm:nSchool of ManagementSLIDE 10数据模型数据模型一对一联系一对一联系 如如果果对对于于实实体体集集A A中中的的每每一一个个实实体体，实实体体集集B B中中至至多多有有一一个个实实体体与与之之联联系系，反反之之亦亦然然，则则称称实实体体集集A A与与实实体体集集B B具具有有一一对一联系对一联系。记为。记为1:11:1。实例实例班级与班长之间的联系：班级与班长之间的联系：一个班级只有一个正班长一个班级只有一个正班长一个班长只在一个班中任职一个班长只在一个班中任职School of ManagementSLIDE 11数据模型数据模型一对多联系一对多联系如如果果对对于于实实体体集集A A中中的的每每一一个个实实体体，实实体体集集B B中中有有n n个个实实体体（n0n0）与与之之联联系系，反反之之，对对于于实实体体集集B B中中的的每每一一个个实实体体，实实体体集集A A中中至至多多只只有有一一个个实实体体与与之之联联系系，则则称称实实体体集集A A与与实实体体集集B B有一对多联系，记为有一对多联系，记为1:1:n n实例实例班级与学生之间的联系：班级与学生之间的联系：一个班级中有若干名学生，一个班级中有若干名学生，每个学生只在一个班级中学习每个学生只在一个班级中学习School of ManagementSLIDE 12数据模型数据模型多对多联系（多对多联系（m:nm:n）如如果果对对于于实实体体集集A A中中的的每每一一个个实实体体，实实体体集集B B中中有有n n个个实实体体（n0n0）与与之之联联系系，反反之之，对对于于实实体体集集B B中中的的每每一一个个实实体体，实实体体集集A A中中也也有有m m个个实实体体（m0m0）与与之之联联系系，则则称称实实体体集集A A与与实实体体B B具有多对多联系。记为具有多对多联系。记为m:nm:n实例实例课程与学生之间的联系：课程与学生之间的联系：一门课程同时有若干个学生选修一门课程同时有若干个学生选修一个学生可以同时选修多门课程一个学生可以同时选修多门课程School of ManagementSLIDE 13数据模型数据模型多个实体间的联系多个实体间的联系课课 程程教员教员参考书参考书1m讲授讲授n供应商供应商项目项目零件零件供应供应mnp一对多一对多多对多多对多School of ManagementSLIDE 14数据模型数据模型概念模型的表示方法概念模型的表示方法E-R图图（Entity-Relationship Approach）用用E-RE-R图来描述现实世界的概念模型图来描述现实世界的概念模型E-RE-R方法也称为方法也称为E-RE-R模型模型实体型实体型用矩形表示，矩形框内写明实体名。用矩形表示，矩形框内写明实体名。教师教师学生学生School of ManagementSLIDE 15数据模型数据模型属性属性用椭圆形表示，并用无向边将其与相应用椭圆形表示，并用无向边将其与相应的实体连接起来的实体连接起来学生学生学号学号年龄年龄性别性别姓名姓名School of ManagementSLIDE 16数据模型数据模型联系联系联系本身联系本身：用菱形表示，菱形框内写：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体连接起来，同时在无向边旁标上联系的类型（系的类型（1:11:1、1:1:n n或或m:nm:n）联系的属性联系的属性：联系本身也是一种实体：联系本身也是一种实体型，也可以有属性。如果一个联系具型，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有属性，则这些属性也要用无向边与该联系连接起来该联系连接起来School of ManagementSLIDE 17数据模型数据模型表示实体型，表示实体型，框内写实体名。框内写实体名。表示实体的属性表示实体的属性 表示实体间的联系表示实体间的联系连接各部分连接各部分School of ManagementSLIDE 18数据模型数据模型班级班级班级班级-班长班长班长班长111:1联系联系课程课程选修选修学生学生mnm:n联系联系班级班级组成组成学生学生1n1:n联系联系联系的表示方法示例联系的表示方法示例School of ManagementSLIDE 19数据模型数据模型职工职工领导领导1n同一实体型内同一实体型内部的部的1:n联系联系课程课程讲授讲授教师教师1m多个实体型间的多个实体型间的1:n联系联系参考书参考书n联系的表示方法示例（续）联系的表示方法示例（续）School of ManagementSLIDE 20数据模型数据模型课程课程选修选修学生学生mn成绩成绩联系属性的表示方法联系属性的表示方法School of ManagementSLIDE 21数据模型数据模型E-RE-R图实例（图实例（1 1）讲授讲授教师教师课程课程参考书参考书组成组成学生学生班级班级选修选修成绩成绩领导领导School of ManagementSLIDE 22数据模型数据模型E-RE-R图实例（图实例（2 2）工厂物资管理概念模型）工厂物资管理概念模型首先确定实体类型。本问题有三个实体类型：零首先确定实体类型。本问题有三个实体类型：零件件PARTPART，工程项目工程项目PROJECTPROJECT，零件供应商零件供应商SUPPLIERSUPPLIER。确定联系类型。确定联系类型。PROJECTPROJECT和和PARTPART之间是之间是M:NM:N联系，联系，PARTPART和和SUPPLIERSUPPLIER之间也是之间也是M:NM:N联系，分别命名为联系，分别命名为P_PP_P和和P_S.P_S.把实体类型和联系类型组合成把实体类型和联系类型组合成ERER图。图。确定实体类型和联系类型的属性。确定实体类型和联系类型的属性。确定实体类型的键，在确定实体类型的键，在ERER图中属于码的属性名下图中属于码的属性名下画一条横线。画一条横线。School of ManagementSLIDE 23数据模型数据模型 J#PROJECT P_P JNAME DATE P#PNAME COLOR WEIGHT S#SNAME SADDR TOTAL QUANTITY P_S PART SUPPLIER MMNNE-R图中的一部分图中的一部分School of ManagementSLIDE 24常用的数据模型常用的数据模型实体联系方法是抽象和描述现实世界的实体联系方法是抽象和描述现实世界的有力工具。用有力工具。用E-RE-R图表示的概念模型独立图表示的概念模型独立于具体的于具体的DBMSDBMS所支持的数据模型，是各种所支持的数据模型，是各种数据模型的共同基础。数据模型的共同基础。常用的数据模型常用的数据模型层次模型层次模型网状模型网状模型关系模型关系模型对象模型对象模型School of ManagementSLIDE 25数据模型数据模型数据模型的组成要素数据模型的组成要素数据结构数据结构是所研究的对象类型的集合；是所研究的对象类型的集合；1.1.与数据类型、内容、性质有关的对象；与数据类型、内容、性质有关的对象；2.2.与数据之间联系有关的对象。与数据之间联系有关的对象。数据操作数据操作是指对数据库中各种对象的实例允许是指对数据库中各种对象的实例允许执行的操作的集合。包括操作及有关的操作执行的操作的集合。包括操作及有关的操作规则（检索和更新两类）；规则（检索和更新两类）；数据的约束条件数据的约束条件是完整性规则的集合。是完整性规则的集合。数据及其联系所具有的制约和依存规则的。数据及其联系所具有的制约和依存规则的。School of ManagementSLIDE 26常用的数据模型常用的数据模型层次模型层次模型满足下面两个条件的基本层次联系的集合为满足下面两个条件的基本层次联系的集合为层次模型。层次模型。1.1.有有且且只只有有一一个个结结点点没没有有双双亲亲结结点点，这这个个结结点点称为根结点称为根结点2.2.根以外的其它结点有且只有一个双亲结点根以外的其它结点有且只有一个双亲结点层次模型中的几个术语层次模型中的几个术语根结点，双亲结点，兄弟结点，叶结点根结点，双亲结点，兄弟结点，叶结点School of ManagementSLIDE 27常用的数据模型常用的数据模型层次模型层次模型有且仅有一个结有且仅有一个结点无双亲，这个点无双亲，这个结点称为根结点。结点称为根结点。其它结点有且仅其它结点有且仅有一个双亲有一个双亲。R1R2R3R4R5School of ManagementSLIDE 28常用的数据模型常用的数据模型表示方法表示方法实体型实体型：用记录类型描述。：用记录类型描述。每个结点表示一个记录类型。每个结点表示一个记录类型。属属性性：用用字字段段描描述述。每每个个记记录录类类型型可可包包含含若干个字段。若干个字段。联联系系：用用结结点点之之间间的的连连线线表表示示记记录录（类类）型之间的型之间的一对多的联系一对多的联系School of ManagementSLIDE 29常用的数据模型常用的数据模型特点特点结点的双亲是唯一的结点的双亲是唯一的只能直接处理一对多的实体联系只能直接处理一对多的实体联系每每个个记记录录类类型型定定义义一一个个排排序序字字段段，也也称称为码字段为码字段任任何何记记录录值值只只有有按按其其路路径径查查看看时时，才才能能显出它的全部意义显出它的全部意义没没有有一一个个子子女女记记录录值值能能够够脱脱离离双双亲亲记记录录值而独立存在值而独立存在School of ManagementSLIDE 30层次模型的数据结构层次模型的数据结构多对多联系在层次模型中的表示多对多联系在层次模型中的表示用层次模型用层次模型间接间接表示多对多联系表示多对多联系方法方法将多对多联系将多对多联系分解分解成一对多联系成一对多联系分解方法分解方法冗余结点法冗余结点法虚拟结点法虚拟结点法School of ManagementSLIDE 31常用的数据模型常用的数据模型层次模型的完整性约束层次模型的完整性约束无相应的双亲结点值就不能插入子女结点无相应的双亲结点值就不能插入子女结点值值如果删除双亲结点值，则相应的子女结点如果删除双亲结点值，则相应的子女结点值也被同时删除值也被同时删除更新操作时，应更新所有相应记录，以保更新操作时，应更新所有相应记录，以保证数据的一致性证数据的一致性School of ManagementSLIDE 32常用的数据模型常用的数据模型层次模型的特点是与文件系统的数据管理层次模型的特点是与文件系统的数据管理方式相比，层次模型是一个飞跃，用户和方式相比，层次模型是一个飞跃，用户和设计者面对的是逻辑数据而不是物理数据，设计者面对的是逻辑数据而不是物理数据，用户不必花费大量的精力考虑数据的物理用户不必花费大量的精力考虑数据的物理细节。逻辑数据与物理数据之间的转换由细节。逻辑数据与物理数据之间的转换由DBMSDBMS完成。完成。层次模型有两个缺点：一是只能表示层次模型有两个缺点：一是只能表示1:1:N N联系，虽然系统有多种辅助手段实现联系，虽然系统有多种辅助手段实现M:NM:N联系但较复杂，用户不易掌握；二是由于联系但较复杂，用户不易掌握；二是由于层次顺序的严格和复杂，引起数据的查询层次顺序的严格和复杂，引起数据的查询和更新操作很复杂，因此应用程序的编写和更新操作很复杂，因此应用程序的编写也比较复杂。也比较复杂。School of ManagementSLIDE 33常用的数据模型常用的数据模型常用的数据模型常用的数据模型层次模型层次模型网状模型网状模型关系模型关系模型对象模型对象模型满足下面两个条件的基本层次联系的集合满足下面两个条件的基本层次联系的集合为为网状模型网状模型。1.1.允许一个以上的结点无双亲；允许一个以上的结点无双亲；2.2.一个结点可以有多于一个的双亲一个结点可以有多于一个的双亲School of ManagementSLIDE 34常用的数据模型常用的数据模型有一个以上有一个以上的结点没有的结点没有双亲。双亲。结点可以有结点可以有多于一个的多于一个的双亲。双亲。R1R2R3R4网状数据模型网状数据模型School of ManagementSLIDE 35常用的数据模型常用的数据模型网状模型的优缺点网状模型的优缺点网状模型的特点是记录之间联系通过指针网状模型的特点是记录之间联系通过指针实现，实现，M:NM:N联系也容易实现（一个联系也容易实现（一个M:NM:N联系联系可拆成两个可拆成两个1:1:N N联系），查询效率较高。联系），查询效率较高。网状模型的缺点是结构比较复杂，而且随网状模型的缺点是结构比较复杂，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。越来越复杂，不利于最终用户掌握。DDLDDL、DMLDML语言复杂，用户不容易使用语言复杂，用户不容易使用School of ManagementSLIDE 36常用的数据模型常用的数据模型常用的数据模型常用的数据模型层次模型层次模型网状模型网状模型关系模型关系模型对象模型对象模型关系数据模型关系数据模型关系模型（关系模型（relational modelrelational model）的主要特征的主要特征是用二维表格表达实体集。是用二维表格表达实体集。与前两种模型相比，数据结构简单，容易为与前两种模型相比，数据结构简单，容易为初学者理解。初学者理解。School of ManagementSLIDE 37常用的数据模型常用的数据模型关系模型是由若干个关系模式组成的集合。关系模型是由若干个关系模式组成的集合。关系模式相当于前面提到的记录类型，它的关系模式相当于前面提到的记录类型，它的实例称为关系，每个关系实际上是一张二维实例称为关系，每个关系实际上是一张二维表格。表格。PARTPART模式模式（P#P#，PNAMEPNAME，COLORCOLOR，WEIGHTWEIGHT）PROJECTPROJECT模式模式（J#J#，JNAMEJNAME，DATEDATE）SUPPLIERSUPPLIER模式模式（S#S#，SNAMESNAME，SADDRSADDR）P_PP_P模式模式（J#J#，P#P#，TOTALTOTAL）P_SP_S模式模式（P#P#，S#S#，QUANTITYQUANTITY）关系数据模型举例（关系数据模型举例（1）School of ManagementSLIDE 38常用的数据模型常用的数据模型关系数据模型举例（关系数据模型举例（2）一个关系模型的逻辑结构是一张二维表，它由行和列组成。一个关系模型的逻辑结构是一张二维表，它由行和列组成。关系江苏江苏山东山东北京北京北京北京 山西山西20201919181819192121计科计科信息信息数学数学计科计科物理物理男男女女女女男男男男李勇李勇刘成刘成王明王明张力张力杨晓东杨晓东9500195001950029500295003950039500495004 9570095700籍贯籍贯年龄年龄系别系别性别性别姓名姓名学号学号学生学生登记表登记表关系名主码属性（列）属性名元组School of ManagementSLIDE 39常用的数据模型常用的数据模型关系：关系：一个关系对应于一张表。一个关系对应于一张表。元组：元组：表中的一行称为一个元组。表中的一行称为一个元组。属性：属性：表中的一列称为属性。表中的一列称为属性。主码：主码：唯一标识一个元组的某个属性组。唯一标识一个元组的某个属性组。域：域：属性的取值范围。属性的取值范围。分量：分量：元组中的一个属性值。元组中的一个属性值。关系模式：关系模式：对关系的描述。对关系的描述。关系名（属性名关系名（属性名1 )1 )学生（学号，姓名，性别，系别，年龄，籍贯）学生（学号，姓名，性别，系别，年龄，籍贯）School of ManagementSLIDE 40常用的数据模型常用的数据模型实体及实体间的联系的表示方法实体及实体间的联系的表示方法实体型实体型：直接用关系（表）表示。：直接用关系（表）表示。属性属性：用属性名表示。：用属性名表示。一对一联系一对一联系：隐含在实体对应的关系中。：隐含在实体对应的关系中。一对多联系一对多联系：隐含在实体对应的关系中。：隐含在实体对应的关系中。多对多联系多对多联系：直接用关系表示。：直接用关系表示。School of ManagementSLIDE 41常用的数据模型常用的数据模型例例1 1：学生、系、系与学生之间的一对多联系：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，学生（学号，姓名，年龄，性别，系号系号，年级），年级）系系(系号系号，系名，办公地点，系名，办公地点)例例2 2：学学生生、课课程程、学学生生与与课课程程之之间间的的多多对对多多联联系：系：学生（学号，姓名，年龄，性别，系号，年级）学生（学号，姓名，年龄，性别，系号，年级）课程（课程号，课程名，学分）课程（课程号，课程名，学分）选修（学号，课程号，成绩）选修（学号，课程号，成绩）School of ManagementSLIDE 42常用的数据模型常用的数据模型关关系系必必须须是是规规范范化化的的，满满足足一一定定的的规规范范条条件件最最基基本本的的规规范范条条件件：关关系系的的每每一一个个分分量量必必须须是是一个一个不可分不可分的数据项的数据项。School of ManagementSLIDE 43常用的数据模型常用的数据模型关系模型的数据操纵关系模型的数据操纵查询、插入、删除、更新查询、插入、删除、更新数数据据操操作作是是集集合合操操作作，操操作作对对象象和和操操作作结果都是关系，结果都是关系，即若干元组的集合即若干元组的集合存存取取路路径径对对用用户户隐隐蔽蔽，用用户户只只要要指指出出“干什么干什么”，不必详细说明不必详细说明“怎么干怎么干”关系模型的完整性约束关系模型的完整性约束实体完整性实体完整性参照完整性参照完整性用户定义的完整性用户定义的完整性School of ManagementSLIDE 44常用的数据模型常用的数据模型关系数据模型的优缺点关系数据模型的优缺点建立在严格的数学概念的基础上建立在严格的数学概念的基础上概概念念单单一一。数数据据结结构构简简单单、清清晰晰，用用户户易懂易用易懂易用实体和各类联系都用关系来表示。实体和各类联系都用关系来表示。对数据的检索结果也是关系。对数据的检索结果也是关系。关系模型的存取路径对用户透明关系模型的存取路径对用户透明具有更高的数据独立性，更好的安全保密性具有更高的数据独立性，更好的安全保密性简简化化了了程程序序员员的的工工作作和和数数据据库库开开发发建建立立的的工工作作School of ManagementSLIDE 45常用的数据模型常用的数据模型缺点缺点存取路径对用户透明导致查询效率往往不如非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关系数据模型为提高性能，必须对用户的为提高性能，必须对用户的查询请求进行优化查询请求进行优化增加了开发数据库管理系统的难度增加了开发数据库管理系统的难度School of ManagementSLIDE 46常用的数据模型常用的数据模型典型的关系数据库系统典型的关系数据库系统ORACLEORACLESYBASESYBASEINFORMIXINFORMIXDB/2DB/2Micro SQLMicro SQLFOXPROFOXPROMYSQLMYSQLSchool of ManagementSLIDE 47常用的数据模型常用的数据模型常用的数据模型常用的数据模型层次模型层次模型网状模型网状模型关系模型关系模型对象模型对象模型对象数据模型对象数据模型对象（对象（objectobject）是现实世界中实体的模型化，是现实世界中实体的模型化，与实体概念相仿，但远比实体复杂。与实体概念相仿，但远比实体复杂。将属性集和方法集相同的所有对象组合在一将属性集和方法集相同的所有对象组合在一起，构成了一个类（起，构成了一个类（classclass）。）。School of ManagementSLIDE 48层层次模型次模型网状模型网状模型关系模型关系模型面向面向对对象模型象模型创创始始19681968年年IBMIBM公司公司的的IMSIMS系系统统19691969年年CODASYLCODASYL的的DBTGDBTG报报告告(71(71年通年通过过)19701970年年F.CoddF.Codd提出关系模提出关系模型型2020世世纪纪8080年代年代数据数据结结构构复复杂杂（树结树结构）构）复复杂杂（有向（有向图结图结构）构）简单简单（二（二维维表）表）复复杂杂（嵌套（嵌套递归递归）数据数据联联系系通通过过指指针针通通过过指指针针通通过过表表间间的公的公共属性共属性通通过对过对象象标识标识查询语查询语言言过过程性程性语语言言过过程性程性语语言言非非过过程性程性语语言言面向面向对对象象语语言言典型典型产产品品IMSIMSIDS/IDS/IMAGE/3000IMAGE/3000IDMSIDMSTOTALTOTALOracleOracleSybaseSybaseDB2DB2SQL ServerSQL ServerInformixInformixONTOS DBONTOS DB盛行期盛行期2020世世纪纪7070年代年代7070年代至年代至8080年代中年代中期期8080年代至年代至现现在在9090年代至年代至现现在在School of ManagementSLIDE 49数据库系统结构数据库系统结构数据库系统结构数据库系统结构数据库系统内部的数据库系统内部的模式结构模式结构 从从数据库管理系统数据库管理系统角度看角度看数据库系统外部的数据库系统外部的体系结构体系结构从从数据库最终用户数据库最终用户角度看角度看School of ManagementSLIDE 50数据库系统结构数据库系统结构数据库系统的模式结构数据库系统的模式结构 模式是数据库中全体数据的逻辑结构和模式是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述。它仅涉及到特征的描述。它仅涉及到型型的描述，不涉及的描述，不涉及具体的具体的值值。“型型”和和“值值”的概念的概念型型（TypeType）对某一类数据的结构和属性的说明对某一类数据的结构和属性的说明值值（ValueValue）是型的一个具体赋值是型的一个具体赋值School of ManagementSLIDE 51数据库系统结构数据库系统结构例如：学生记录例如：学生记录记录型：记录型：（学号，姓名，性别，系别，年龄，籍贯）（学号，姓名，性别，系别，年龄，籍贯）该记录型的一个记录值：该记录型的一个记录值：（900201900201，李明，男，计算机，李明，男，计算机，2222，江苏），江苏）模式的一个具体值称为模式的一个实例。模式的一个具体值称为模式的一个实例。同一个模式可以有很多实例。模式是相对稳定的，同一个模式可以有很多实例。模式是相对稳定的，而实例是相对变动而实例是相对变动 的。的。模式反映的是数据的结构及其关系，实例模式反映的是数据的结构及其关系，实例反映的是数据库某一时刻的状态。反映的是数据库某一时刻的状态。School of ManagementSLIDE 52数据库系统结构数据库系统结构数据库系统三级模式结构数据库系统三级模式结构模式模式（也称逻辑模式）（也称逻辑模式）数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述所所有有用用户户的的公公共共数数据据视视图图，综综合合了了所所有有用用户户的的需需求求一个数据库只有一个模式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数据的物理存储细节和硬件环境无关与与具具体体的的应应用用程程序序、开开发发工工具具及及高高级级程程序序设设计计语语言无关言无关School of ManagementSLIDE 53数据库系统结构数据库系统结构w外模式外模式（用户模式）（用户模式）数数据据库库用用户户（包包括括应应用用程程序序员员和和最最终终用用户户）使使用的用的局部局部数据的逻辑结构和特征的描述数据的逻辑结构和特征的描述数数据据库库用用户户的的数数据据视视图图，是是与与某某一一应应用用有有关关的的数据的数据的地位介于模式与应用之间地位介于模式与应用之间逻辑表示模式与外模式的关系：一对多逻辑表示模式与外模式的关系：一对多外模式与应用的关系：一对多外模式与应用的关系：一对多同同一一外外模模式式也也可可以以为为某某一一用用户户的的多多个个应应用用系系统所使用，统所使用，但一个应用程序只能使用一个外模式。但一个应用程序只能使用一个外模式。School of ManagementSLIDE 54数据库系统结构数据库系统结构内模式内模式（也称存储模式）（也称存储模式）是数据物理结构和存储方式的描述是数据物理结构和存储方式的描述是数据在数据库内部的表示方式是数据在数据库内部的表示方式记记录录的的存存储储方方式式（顺顺序序存存储储，按按照照B B树树结结构构存储，按存储，按hashhash方法存储）方法存储）索引的组织方式索引的组织方式数据是否压缩存储数据是否压缩存储数据是否加密数据是否加密数据存储记录结构的规定数据存储记录结构的规定一个数据库只有一个内模式一个数据库只有一个内模式School of ManagementSLIDE 55数据库系统结构数据库系统结构数据库系统的三级模式结构数据库系统的三级模式结构 应用应用A A 应用应用B B 应用应用C C 应用应用D D 应用应用E E 外模式外模式1 1 外模式外模式2 2 外模式外模式3 3外模式外模式/模式映象模式映象 模式模式模式模式/内模式映象内模式映象 内模式内模式数据库数据库School of ManagementSLIDE 56数据库系统结构数据库系统结构映象映象1两层映象：外模式两层映象：外模式/模式映象模式映象 模式模式/内模式映象内模式映象 外模式外模式1外模式外模式n 模式模式映象映象n模式模式内模式内模式映象映象唯一唯一一对多一对多数据库的二级映象功能数据库的二级映象功能School of ManagementSLIDE 57数据库系统结构数据库系统结构1.1.外模式模式映象外模式模式映象定义外模式与模式之间的对应关系定义外模式与模式之间的对应关系每每一一个个外外模模式式都都对对应应一一个个外外模模式式模式映象模式映象映映象象定定义义通通常常包包含含在在各各自自外外模模式式的的描述中描述中School of ManagementSLIDE 58数据库系统结构数据库系统结构保证数据的逻辑独立性保证数据的逻辑独立性当当模模式式改改变变时时，数数据据库库管管理理员员修修改改有有关关的的外外模模式式模模式式映映象象，使使外外模模式保持不变式保持不变应应用用程程序序是是依依据据数数据据的的外外模模式式编编写写的的，从从而而应应用用程程序序不不必必修修改改，保保证证了了数数据据与与程程序序的的逻逻辑辑独独立立性性，简简称称数据的逻辑独立性。数据的逻辑独立性。School of ManagementSLIDE 59数据库系统结构数据库系统结构2.2.模式内模式映象模式内模式映象模模式式内内模模式式映映象象定定义义了了数数据据全全局局逻逻辑辑结结构构与与存存储储结结构构之之间间的的对对应应关关系系。例例如如，说说明明逻逻辑辑记记录录和和字字段段在在内内部部是是如何表示的如何表示的数据库中模式内模式映象是唯一的数据库中模式内模式映象是唯一的该映象定义通常包含在模式描述中该映象定义通常包含在模式描述中School of ManagementSLIDE 60数据库系统结构数据库系统结构保证数据的物理独立性保证数据的物理独立性当当数数据据库库的的存存储储结结构构改改变变了了（例例如如选选用用了了另另一一种种存存储储结结构构），数数据据库库管管理理员员修修改改模模式式内内模模式式映映象象，使使模式保持不变模式保持不变应应用用程程序序不不受受影影响响。保保证证了了数数据据与与程程序序的的物物理理独独立立性性，简简称称数数据据的的物物理独立性理独立性。School of ManagementSLIDE 61数据库系统的组成数据库系统的组成数据库系统的组成数据库系统的组成数据库数据库数据库管理系统（及其开发工具）数据库管理系统（及其开发工具）应用系统应用系统数据库管理员数据库管理员（用户）（用户）School of ManagementSLIDE 62数据库系统的组成数据库系统的组成一、硬件平台及数据库一、硬件平台及数据库(1)(1)足够大的内存足够大的内存操作系统操作系统DBMSDBMS的核心模块的核心模块数据缓冲区数据缓冲区应用程序应用程序(2)(2)足够大的外存足够大的外存 磁盘磁盘 光盘、磁带、软盘数据备份光盘、磁带、软盘数据备份(3)(3)较高的通道能力，提高数据传送率较高的通道能力，提高数据传送率School of ManagementSLIDE 63数据库系统的组成数据库系统的组成二、软件二、软件DBMSDBMS操作系统操作系统与数据库接口的高级语言及其编译系统与数据库接口的高级语言及其编译系统以以DBMSDBMS为核心的应用开发工具为核心的应用开发工具为特定应用环境开发的数据库应用系统为特定应用环境开发的数据库应用系统School of ManagementSLIDE 64数据库系统的组成数据库系统的组成三、人员三、人员数据库管理员数据库管理员系统分析员系统分析员数据库设计人员数据库设计人员应用程序员应用程序员(最终用户最终用户)School of ManagementSLIDE 65数据库系统的组成数据库系统的组成1.1.数据库管理员数据库管理员(DBA)DBA)决定数据库中的信息内容和结构决定数据库中的信息内容和结构决定数据库的存储结构和存取策略决定数据库的存储结构和存取策略定义数据的安全性要求和完整性约束条件定义数据的安全性要求和完整性约束条件监控数据库的使用和运行监控数据库的使用和运行周期性转储数据库周期性转储数据库数据文件数据文件日志文件日志文件系统故障恢复系统故障恢复介质故障恢复介质故障恢复监视审计文件监视审计文件School of ManagementSLIDE 66数据库系统的组成数据库系统的组成数据库的改进和重组数据库的改进和重组性能监控和调优性能监控和调优数据重组数据重组数据库重构数据库重构2.2.系统分析员系统分析员负责应用系统的需求分析和规范说明负责应用系统的需求分析和规范说明与用户及与用户及DBADBA协商，确定系统的硬软件配置协商，确定系统的硬软件配置参与数据库系统的概要设计参与数据库系统的概要设计School of ManagementSLIDE 67数据库系统的组成数据库系统的组成3.3.数据库设计人员数据库设计人员参加用户需求调查和系统分析参加用户需求调查和系统分析确定数据库中的数据确定数据库中的数据设计数据库各级模式设计数据库各级模式4.4.应用程序员应用程序员设计和编写应用系统的程序模块设计和编写应用系统的程序模块进行调试和安装进行调试和安装School of ManagementSLIDE 68数据库系统的组成数据库系统的组成5.5.用户用户偶然用户偶然用户企业或组织机构的高中级管理人员企业或组织机构的高中级管理人员