2-概念模型与数据模型.ppt
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1、第第2章章 概念模型与数据模型概念模型与数据模型在本章中,首先介绍信息的三个世界的相关概念,然在本章中,首先介绍信息的三个世界的相关概念,然后重点讲解概念模型和数据模型的特点及表示方法后重点讲解概念模型和数据模型的特点及表示方法要求掌握概念模型的主要特点,重点掌握要求掌握概念模型的主要特点,重点掌握ERER图的画图的画法法重点掌握层次模型及网状模型各自的数据结构、完整重点掌握层次模型及网状模型各自的数据结构、完整性约束条件以及他们的优缺点性约束条件以及他们的优缺点2.1.1 2.1.1 三个世界的划分三个世界的划分数据库系统是面向计算机的,而应用是面向现实世数据库系统是面向计算机的,而应用是面
2、向现实世界的,两个世界存在着很大差异,要直接将现实世界的,两个世界存在着很大差异,要直接将现实世界中的语义映射到计算机世界是十分困难的,因此界中的语义映射到计算机世界是十分困难的,因此引入一个信息世界作为现实世界通向计算机实现的引入一个信息世界作为现实世界通向计算机实现的桥梁桥梁一方面,信息世界是对现实世界的抽象,从纷繁的一方面,信息世界是对现实世界的抽象,从纷繁的现实世界中抽取出能反映现实本质的概念和基本关现实世界中抽取出能反映现实本质的概念和基本关系系;另一方面,信息世界中的概念和关系,要以一另一方面,信息世界中的概念和关系,要以一定的方式映射到计算机世界中去,在计算机系统上定的方式映射到
3、计算机世界中去,在计算机系统上最终实现。信息世界起到了承上启下的作用最终实现。信息世界起到了承上启下的作用2.1.1 2.1.1 三个世界的划分三个世界的划分信息模型并不依赖于具体的计算机系统,不信息模型并不依赖于具体的计算机系统,不是某一个是某一个DBMS所支持的数据模型,它是计所支持的数据模型,它是计算机内部数据的抽象表示,是算机内部数据的抽象表示,是概念模型概念模型;概念模型经过抽象,转换成计算机上某一概念模型经过抽象,转换成计算机上某一DBMS支持的支持的数据模型数据模型。所以说,数据模型。所以说,数据模型是现实世界的两级抽象的结果。是现实世界的两级抽象的结果。在数据处理中,数据加工经
4、历了在数据处理中,数据加工经历了现实世界现实世界、信息世界信息世界和和计算机世界计算机世界三个不同的世界,经三个不同的世界,经历了两级抽象和转换。这一过程如下图所示。历了两级抽象和转换。这一过程如下图所示。数据抽象数据抽象现实世界现实世界信息世界信息世界计算机世计算机世界界概念化概念化形式化形式化用户用户计算机计算机2.1.2 2.1.2 信息的信息的3 3个世界个世界1 1现实世界现实世界 现实世界即客观存在的世界,各种现实世界即客观存在的世界,各种事物及事物之间的联系。一个事物可以有事物及事物之间的联系。一个事物可以有许多特征,通常都是选用人们感兴趣的以许多特征,通常都是选用人们感兴趣的以
5、及最能表征该事物的若干特征来描述该事及最能表征该事物的若干特征来描述该事物。以人为例,常选用姓名、性别、年龄、物。以人为例,常选用姓名、性别、年龄、籍贯等描述一个人的特征。事物间的关联籍贯等描述一个人的特征。事物间的关联是多方面的是多方面的。2.1.2 2.1.2 信息的信息的3 3个世界个世界 2 2信息世界信息世界 现实世界中的事物及其联系由人们的现实世界中的事物及其联系由人们的感官感知,经过人们头脑的分析、归纳、抽感官感知,经过人们头脑的分析、归纳、抽象,形成信息。对这些信息进行记录、整理、象,形成信息。对这些信息进行记录、整理、归类和格式化后,它们就构成了信息世界。归类和格式化后,它们
6、就构成了信息世界。对所研究的信息世界建立一个抽象的模型,对所研究的信息世界建立一个抽象的模型,称之为信息模型(即称之为信息模型(即概念模型概念模型)。)。1.实体(实体(Entity)客观存在并且可以相互区别的客观存在并且可以相互区别的“事物事物”称为实体。称为实体。实实体体可可以以是是可可触触及及的的对对象象,如如一一个个学学生生,一一本本书书,一一辆辆汽汽车车;也可以是抽象的事件,如一堂课,一次比赛等。也可以是抽象的事件,如一堂课,一次比赛等。2.属性属性(Attributes)实体的某一特性称为属性。实体的某一特性称为属性。如学生实体有学号、姓名、年龄、性别、系等方面的属性如学生实体有学
7、号、姓名、年龄、性别、系等方面的属性属属性性有有型型和和“值值”之之分分,型型即即为为属属性性名名,如如姓姓名名、年年龄龄、性性别别是是属属性性的的型型;“值值”即即为为属属性性的的具具体体内内容容,如如(990001,张张立立,20,男男,计计算算机机)这这些些属属性性值值的的集集合合表表示了一个学生实体。示了一个学生实体。2.1.2.1 2.1.2.1 信息世界中的基本概念信息世界中的基本概念3.实体型(实体型(Entity Type)若若干干个个属属性性型型组组成成的的集集合合可可以以表表示示一一个个实实体体的的类类型型,简称实体型。简称实体型。如学生(学号,姓名,年龄,性别,系)就是一
8、个实体型。如学生(学号,姓名,年龄,性别,系)就是一个实体型。4.实体集实体集(Entity 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。如所有的学生、所有的课程等。如所有的学生、所有的课程等。5.键(键(Key)能唯一标识一个实体的属性或属性集称为实体的键。能唯一标识一个实体的属性或属性集称为实体的键。如如学学生生的的学学号号,学学生生的的姓姓名名可可能能有有重重名名,不不能能作作为为学学生生实实体的键。体的键。6.域(域(Domain)属性值的取值范围称为该属性的域。属性值的取值范围称为该属性的域。如如学学号号的的域域为为6位位整整数数,姓姓名名的的域域为为字字符符串串集集
9、合合,年年龄龄的域为小于的域为小于40的整数,性别的域为(男,女)。的整数,性别的域为(男,女)。7.联系(联系(Relationship)在在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是是有有联联系系的的,这这些些联系同样也要抽象和反映到信息世界中来,联系同样也要抽象和反映到信息世界中来,在在信信息息世世界界中中将将被被抽抽象象为为实实体体型型内内部部的的联联系系和和实实体体型型之之间间的联系。的联系。实体内部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;通常是指组成实体的各属性之间的联系;实体型之间的联系实体型之间的联系通常是指不同实体集之间的联系。通常是指不
10、同实体集之间的联系。反反映映实实体体型型及及其其联联系系的的结结构构形形式式称称为为实实体体模模型型,也也称称作作信信息模型息模型,它是现实世界及其联系的抽象表示。,它是现实世界及其联系的抽象表示。两个实体型之间的联系有如下三种类型:两个实体型之间的联系有如下三种类型:(1)一对一联系()一对一联系(1:1)实实体体集集A中中的的一一个个实实体体至至多多与与实实体体集集B中中的的一一个个实实体体相相对对应应,反反之之亦亦然然,则则称称实实体体集集A与与实实体体集集B为为一一对对一一的的联联系系。记作记作1:1。如:班级与班长,观众与座位,病人与床位。如:班级与班长,观众与座位,病人与床位。(2
11、)一对多联系()一对多联系(1:n)实实体体集集A中中的的一一个个实实体体与与实实体体集集B中中的的多多个个实实体体相相对对应应,反反之之,实实体体集集B中中的的一一个个实实体体至至多多与与实实体体集集A中中的的一一个个实实体相对应。记作体相对应。记作1:n。如:班级与学生、公司与职员、省与市。如:班级与学生、公司与职员、省与市。(3)多对多()多对多(m:n)实实体体集集A中中的的一一个个实实体体与与实实体体集集B中中的的多多个个实实体体相相对对应应,反反之之,实实体体集集B中中的的一一个个实实体体与与实实体体集集A中中的的多多个个实实体体相相对应。记作(对应。记作(m:n)。)。如:教师与
12、学生如:教师与学生,学生与课程,工厂与产品。学生与课程,工厂与产品。2.1.2 2.1.2 信息的信息的3 3个世界个世界3 3机器世界机器世界 用计算机管理信息,必须对信息进行数据化,用计算机管理信息,必须对信息进行数据化,数据化后的信息称之为数据化后的信息称之为数据数据,数据是能够被机器,数据是能够被机器识别并处理的。数据化了的信息世界称之为机器识别并处理的。数据化了的信息世界称之为机器世界。世界。1.字段(字段(Field)对对应应于于属属性性的的数数据据称称为为字字段段,也也称称为为数数据据项项。字字段段的的命命名往往和属性名相同。名往往和属性名相同。如学生有学号、姓名、年龄、性别、系
13、等字段。如学生有学号、姓名、年龄、性别、系等字段。2.记录(记录(Record)对应于每个实体的数据称为记录。对应于每个实体的数据称为记录。如如一一个个学学生生(990001,张张立立,20,男男,计计算算机机)为一个记录。为一个记录。3.文件(文件(File)对应于实体集的数据称为文件。对应于实体集的数据称为文件。如所有学生的记录组成了一个学生文件。如所有学生的记录组成了一个学生文件。2 2.1.2.2.1.2.2 计算机世界中的基本概念计算机世界中的基本概念2.1.3 2.1.3 三个世界之间的关系三个世界之间的关系在在计计算算机机世世界界中中,信信息息模模型型被被抽抽象象为为数数据据模模
14、型型,实实体体型型内内部部的的联联系系抽抽象象为为同同一一记记录录内内部部各各字字段段间间的的联联系系,实实体体型型之之间的联系抽象为记录与记录之间的联系。间的联系抽象为记录与记录之间的联系。现现实实世世界界是是设设计计数数据据库库的的出出发发点点,也也是是使使用用数数据据库库的的最最终终归宿。归宿。实实体体模模型型和和数数据据模模型型是是现现实实世世界界事事物物及及其其联联系系的的两两级级抽抽象象。而数据模型是实现数据库系统的根据。而数据模型是实现数据库系统的根据。通通过过以以上上的的介介绍绍,我我们们可可总总结结出出三三个个世世界界中中各各术术语语的的对对应应关系如下表所示。关系如下表所示
15、。现实世界现实世界信息世界信息世界 计算机世界计算机世界事物总体事物总体实体集实体集 文件文件事物个体事物个体实体实体 记录记录特征特征属性属性 字段字段事物间联系事物间联系实体模型实体模型 数据模型数据模型 2.2 概念模型概念模型1、基本概念、基本概念 定义:是对信息世界的管理对象、属性及定义:是对信息世界的管理对象、属性及联系等信息的描述形式。联系等信息的描述形式。按用户的观点来对数据和信息建模按用户的观点来对数据和信息建模用于组织信息世界的概念,表现从现实世用于组织信息世界的概念,表现从现实世界中抽象出来的事物以及它们之间的联系界中抽象出来的事物以及它们之间的联系这类模型强调其语义表达
16、能力,概念简单、这类模型强调其语义表达能力,概念简单、清晰,易于用户理解清晰,易于用户理解它是现实世界到信息世界的抽象,是用户它是现实世界到信息世界的抽象,是用户与数据库设计人员之间进行交流的语言与数据库设计人员之间进行交流的语言2.2 概念模型概念模型2、表示方法、表示方法 实体实体-联系模型联系模型(E-R Model 即即 Entity-Relationship Model)矩形框矩形框:表示实体类型表示实体类型 菱形框:菱形框:表示联系类型表示联系类型 椭圆形:椭圆形:表示实体和联系的属性表示实体和联系的属性 直线直线 :连接联系类型与其涉及的实体连接联系类型与其涉及的实体 2.2 概
17、念模型概念模型3、E-R模型实例模型实例1MNN12.2 概念模型概念模型3、E-R模型实例模型实例2ProjectProjectPartPartSupplierSupplierP_PP_SJ#JNameDateTotalMMNNP#PnameColorWeightQuantityS#SnameSaddr练习练习 12.3.1 2.3.1 数据模型的三要素数据模型的三要素 1.数据结构数据结构数据结构用于描述系统的数据结构用于描述系统的静态特性静态特性。数数据据结结构构是是所所研研究究的的对对象象类类型型的的集集合合,它它是是刻刻画一个数据模型性质最重要的方面。画一个数据模型性质最重要的方面。
18、在在数数据据库库系系统统中中,人人们们通通常常按按照照其其数数据据结结构构的的类型来命名数据模型。类型来命名数据模型。数数据据结结构构有有层层次次结结构构、网网状状结结构构和和关关系系结结构构三三种种类类型型,按按照照这这三三种种结结构构命命名名的的数数据据模模型型分分别别称为层次模型、网状模型和关系模型称为层次模型、网状模型和关系模型 2.数据操作数据操作数据操作用于描述系统的数据操作用于描述系统的动态特性动态特性。数数据据操操作作是是对对数数据据库库中中各各种种数数据据操操作作的的集集合合,包括操作及相应的操作规则。包括操作及相应的操作规则。一般有检索、更新(插入、删除、修改)操作。一般有
19、检索、更新(插入、删除、修改)操作。数数据据模模型型必必须须定定义义这这些些操操作作的的确确切切含含义义、操操作规则以及实现操作的语言作规则以及实现操作的语言 2.3.1 2.3.1 数据模型的三要素数据模型的三要素 3.数据的约束条件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。数据的约束条件是一组完整性规则的集合。完完整整性性规规则则是是给给定定的的数数据据模模型型中中数数据据及及其其联联系系所所具具有有的的制制约约和和依依存存规规则则,用用以以限限定定符符合合数数据据模模型型的的数数据据库库状状态态以及状态的变化,以保证数据的正确、有效、相容。以及状态的变化,以保证数据的正确、有效
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