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  • 模型是现实世界特征的模拟和抽象。在数据库技术中,用数据模型的概念描述数据库的...1.概念数据模型 概念数据模型是独立于计算机系统的数据模型,用来描述某个特定组织关心的信息结构,属于信息世界的建模,所以...

    模型是现实世界特征的模拟和抽象。在数据库技术中,用数据模型的概念描述数据库的结构和语义,是对现实世界的数据抽象。数据模型是研究数据库技术的核心和基础。 数据库技术中研究的数据模型分为两个层面:一层是面向用户的,称为概念模型;另一层面是面向计算机系统的,称为结构模型

    1. 概念数据模型

      概念数据模型是独立于计算机系统的数据模型,用来描述某个特定组织关心的信息结构,属于信息世界的建模,所以概念模型应该能够方便、准确地表示客观世界中常用的概念。另外概念数据模型也是用户和应用系统设计员互相交流的桥梁,以保证数据模型能够正确地描述客观世界。

        概念模型的表示方法最常用的是P.P.Chen于1976年提出的"实体-联系图方法(Entity-Relationship Approach),简称E-R模型"。E-R实体联系图是直观表示概念模型的工具,其中包含了实体、联系、属性三个成分,联系的方法为一对一(1:1)、一对多(1:N)、多对多(M:N)三种方式,联系属于哪种方式取决于客观实际本身。

      E-R模型图,既表示实体,也表示实体之间的联系,是现实世界的抽象,与计算机系统没有关系,是可以被用户理解的数据描述方式。通过E-R模型图可以使用户了解系统设计者对现实世界的抽象是否符合实际情况,从某种程度上说E-R模型图也是用户与系统设计者进行交流的工具,E-R模型图已成为概念模型设计的一个重要设计方法。

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    E-R图具体范例

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        实体和实体之间的联系用无向线段连接,在线段上标注联系的类型,实体和联系都由各自的属性。例如,在学生选课管理系统中涉及学生和课程两个实体,同时这两个实体之间有联系的(学生选学课程,课程为学生开设,这种联系是多对多的)。

    E-R图在Powerdesigner的表现形式

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    2. 结构数据模型

      概念数据模型是对现实世界的数据描述,这种数据模型最终要转换成计算机能够实现的数据模型。现实世界的第二层抽象是直接面向数据库的逻辑结构,称为结构数据模型,这类数据模型涉及到计算机系统和数据库管理系统。结构数据模型的三个组成部分是:

      数据结构:实体和实体间联系的表示和实现。

      数据操作:数据库的查询和更新操作的实现。

      数据完整性约束:数据及其联系应具有的制约和依赖规则。

    关系模型

      常用的结构数据模型是关系模型和面向对象模型,关系模型的理论基础是数学理论,数据的操作通过关系运算实现。在关系模型中用二维表表示实体及实体之间的联系,关系模型的实例称为关系。从数学的观点上看,关系是集合,其元素是元组(记录)。遵循一定的规则后,可以将E-R模型图转换成关系模型。

      将E-R模型图转换成关系模型的规则:E-R模型图中的主要成分是实体及实体之间的联系,对于实体的转换方式是:

      1)  将一个实体转换成一个关系模型。实体的属性为关系模型的属性,实体的标识符为关系模型的关键字,如上图所示的E-R模式中有两个实体:学生、课程,可以分别转换学生模型和课程模型:

      学生模型(学号,姓名,性别,年龄),学号是学生模型的关键字

      课程模型(课程号,课程名,学时数),课程号是课程模型的关键字

      2)  联系转换为关系模型。联系转换成关系模型时,要根据联系方式的不同采用不同的转换方式:

    • 联系的方式是一对一的(1:1),可以在两个实体关系模型中的任意一个关系模型中加入另一个关系模型的关键字和联系类型的属性。

    • 联系方式是一对多的(1:N),则在N端(为多的一端)实体的关系模型中加入1端实体关系模型的关键字和联系类型的属性

    • 联系方式是多对多的(M:N),则将联系也转换成关系模型,其属性是互为联系的两个实体的关键字和联系的属性

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      关系模型是用关键字作向导来操作数据,数据的操纵是通过关系的运算来完成的,关系的数据模型是二维表,简单、易懂、编写应用程序时不涉及数据的存储结构、访问技术等细节。

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  • 信息的概念模型

    2019-10-27 11:46:29
    之所以将信息模型称为概念模型,是因为它是对现实世界的一种表达。企业概念模型表达了企业内部各个业务对象之间的关系,通过概念模型,可以直观地看到现实世界中各个对象以及它们之间的联系。 从企业运营的角度看,...

    与数据相比,信息是属于需求域的。信息模型是对需求的刻画,描述了需求域中业务对象之间的关系,通常也称为概念模型,如图1-3-1所示:

     

    图1-3-1 企业概念模型示例

    之所以将信息模型称为概念模型,是因为它是对现实世界的一种表达。企业概念模型表达了企业内部各个业务对象之间的关系,通过概念模型,可以直观地看到现实世界中各个对象以及它们之间的联系。

    从企业运营的角度看,一个企业首先应当具有自己的产品,当然必然会有自己的客户,那么就会有“客户”和“产品”这两个概念模型。

    其次,从企业为客户提供产品的视角看,企业会通过“市场/销售”的手段将“产品”传递给“客户”,如果“客户”与企业之间达成共识,那么“客户”就会通过“客户定单”的方式来实现自身需求,当“客户定单”完成后,对于“企业”则需要通过“财务”计入应收账款,对于“客户”则在支付产品或服务的费用的同时应当得到企业提供的“发票”。当企业已经完成以上活动,那么“客户”就可以使用企业提供的产品了,这时候的“客户”就变成“用户”了。

    再次,从企业“产品”形成的过程看,形成“产品”的物质基础是“资源”,而“资源”也分为相互联系的两种类型:物理资源和逻辑资源。“物理资源”是看得见摸得着的“资源”,比如一台服务器的硬件设备,包括机箱、主板、CPU、内存、硬盘、网卡、显卡等。而“逻辑资源”则正好相反,它是人类通过人脑抽象出来的,是看不见也摸不着的,比如我们常常说的手机号码、IP地址、逻辑端口号等。逻辑资源是人类为了便于管理而设计的,它就像给一个人取一个名字,以便于与他人区分,抽象是人类特有的。因此“逻辑资源”比“物理资源”要灵活,就好比哲学中抽象和具体的关系,同时“逻辑资源”必须有“物理资源”作为物质基础,比如在实际应用中,IP地址必然对应着一台具体的机器设备。

    然而,无论是“物理资源”还是“逻辑资源”,在面向外部市场方面,都存在着不足,原因是客户对于产品的需求通常不是单一的,对于企业来说,为了市场营销和销售的需要,也常常会对多个“产品”进行打包。为了解决这种供需之间的矛盾,引入了“服务”概念模型。“服务”不同于“资源”,为了面向市场中客户的差异化、多变的需求,“服务”可以对多个“资源”的能力进行组合后形成“产品”的基本结构,然后再以此为基础,增加面向市场的其它元素,比如市场细分、渠道、价格、SLA等,最终形成了一个面向市场的完备“产品”。

    当然,“服务”在将处于“供给”侧的“资源”转变为面向“需求”侧的“产品”的过程中,也不是一下子就完成的,也需要一个从“面向资源的服务”到“面向客户的服务”的转变过程,之所以有这样的划分,主要是消除由于“供给”和“需求”的关注点不同而引发的问题,实现平滑过渡。

    最后,虽然我们解决了从企业内部“资源”供给到企业对外“产品”提供的转变,但是“客户”、“用户”、“供应商”、“合作伙伴”等业务对象之间如果建立连接关系,以上概念模型将变得非常复杂难懂,为了将业务对象之间的复杂关系简单化,增强概念模型的灵活性,引入了“参与方”。

    此外,像“事件”、“策略”属于共享型的概念模型,因此不单独设计,以降低概念模型的复杂性。

    以上为企业的整体概念模型,概念模型还可以细分,通信设备的概念模型如图1-6-1所示:

     

    图1-3-2 通信设备概念模型

    从图1-3-2可以看出,由于概念模型与现实世界比较接近,因而比较容易理解。物理资源包含物理设备、硬件和线路缆段,硬件包括设备单元和物理端口,通过概念模型构建以上设备之间的逻辑关系,可以将现实中的设备在软件系统中有效地管理起来。

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  • 数据模型:概念模型、关系模型、面向对象等构造形式及特点; 数据库系统结构:三级结构、两级映像。 数据模型  数据库中用数据模型来抽象、表示和处理现实世界数据信息。 数据模型三要素,即在描述...

    数据模型与数据库结构


    数据模型:概念模型、关系模型、面向对象等的构造形式及特点;

    数据库系统结构:三级结构、两级映像。


    1.数据模型 

    数据库中用数据模型来抽象、表示和处理现实世界中的数据的和信息。

    数据模型三要素,即在描述数据时要包括数据的基本结构数据的约束条件(这两个属于静态特征)和定义在数据上的操作(属于动态特征)三个方面。


    (1)概念层数据模型

    第一层是概念层数据模型主要用在数据库的设计阶段,它与具体的数据库管理系统无关,也与具体的实现方式无关。

    概念层数据模型是面向用户、面向现实世界的数据模型,与具体的DBMS无关。

    常用的概念层数据模型有实体=联系(Entity-Relationship,E-R)模型,语义对象模型。

    实体-联系模型中主要涉及实体、属性和联系三方面内容。

     

    (2)组织层数据模型

    另一层是组织层数据模型:层次模型(用树形结构组织数据)、网状模型(用图形结构组织数据)、关系模型(用简单二维表结构组织数据)以及对象-关系模型(用复杂的表格以及其他结构组织数据)。一般将层次模型和网状模型统称为非关系模型。

     

    层次数据模型(Hierarchical Model)用树形结构表示实体和实体之间的联系。

    基本特点:任何一个给定的记录值只有从层次模型的根部开始按路径查看时才能明确其含义,任何子节点都不能脱离父节点而存在。

     

    网状模型(Network Model)和层次模型差别在于网状模型中的连线或指针更复杂、更纵横交错,从而使数据结构更复杂。

     

    关系数据模型(Relational Model)源于数学,它把数据看成是二维表中的元素,而这个二维表在关系数据库中就称为关系。

    关系数据库模型采用非导航式的数据访问方式,数据结构的变化不会影响对数据的访问。

     

    面向对象数据模型(Object Relational Model)把实体表示为类,一个类描述了对象属性和实体行为。

     

    2.数据库系统结构


    从数据库管理角度看,数据库通常采用三级模式结构。这是数据库管理系统内部的系统结构。

    从数据库最终用户角度看,数据库的结构分为集中式结构、文件服务器结构、客户/服务器结构等。这是数据库的外部结构。

     

    模式是用给定的数据模型对具体数据的描述,是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述。

     

    (1)三级模式结构

    外模式(用户模式或子模式)是对现实系统中用户感兴趣的整体数据的局部描述,用于满足数据库不同用户对数据的需求。是最接近用户的,可以有很多。外模式是关系的或接近关系的。

    模式(逻辑模式或概念模式)是介于内模式和外模式之间的中间层,是数据的逻辑组织方式。只有一个,关系数据库中的模式一定是关系的。

    内模式(存储模式)是最接近物理存储的,描述数据的存储结构,只有一个。内模式不是关系的。

     

    (2)两级映像

    功能保证了数据库中的数据具有较高的逻辑独立性和物理独立性。


    外模式/模式映像

    模式描述的是数据的全局逻辑结构,外模式描述的是数据的局部逻辑结构。模式改变时,调整此映像可保持外模式不变,应用程序不变,从而保证了程序与数据的逻辑的独立性。

     

    模式/内模式映像

    当数据库的物理存储改变了,调整此映像可保持模式不变,应用程序不变,因此保证了数据与程序的物理独立性。

     

    三级模式结构中,模式(即全局逻辑结构)是数据库的中心与关键,设计数据库时也是首先设计数据的逻辑结构。


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  • 内容不多,也是属于概念性东西,我们简单过一下。 关系模型 数据模型 数据模型是对现实世界数据特征抽象,是数据库系统核心和基础。我们需要知道一些信息的概念: 概念 理解 实体 可以是具体人、事...

    本节介绍时下应用最多最广泛的关系型数据库。内容不多,也是属于概念性的东西,我们简单过一下。

    关系模型

    数据模型

    数据模型是对现实世界数据特征的抽象,是数据库系统的核心和基础。我们需要知道一些信息的概念:

    概念 理解
    实体 可以是具体的人、事、物或抽象的概念
    属性 实体所具有的某一特性称为属性
    唯一标识实体的属性集
    实体型 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
    实体集 同一类型实体的集合
    联系 分为实体内部的联系和实体之间的联系
    关系模型

    关系模型的逻辑结构说白了就是一张二维表,由行列组成。
    在这里插入图片描述

    应用关系模型的优缺点
    • 优点:
      • 建立在严格的数学基础上
      • 概念单一: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
      • 关系模型的存取路径对用户透明
    • 缺点:
      • 查询效率往往不如格式化数据模型
      • 必须对用户的查询请求进行优化,增加了开发数据库管理系统的难度

    关系数据库

    关系数据库其实就是有关系表格组成的数据库,这里又有一些概念需要我们把握(在后面章节的学习中也会碰到):

    概念 理解
    一组具有相同数据类型的值的集合,例如整数,{小孩,成年}
    候选码 若关系中的某一属性组的值能唯一地标识一个元组,则称该属性组为候选码
    主码 若一个关系有多个候选码,则选定其中一个为主码
    主属性 候选码的诸属性称为主属性
    非主(码)属性 不包含在任何侯选码中的属性称为非主属性或非码属性
    外码 F是基本关系R的一个或一组属性,但不是关系R的码。如果F与基本关系S的主码Ks相对应,则称F是R的外码

    基本关系的性质:

    • 列是同质的
    • 不同的列可出自同一个域
    • 任意两个元组的候选码不能相同
    • 列的顺序无所谓,,列的次序可以任意交换
    • 空值与0或空格不同

    关系模型的表示:R(U,D,DOM,F)

    • R 关系名
    • U 组成该关系的属性名集合
    • D U中属性所来自的域
    • DOM 属性向域的映象集合
    • F 属性间数据的依赖关系的集合

    关系操作:

    • 查询操作:选择、投影、连接、除、笛卡尔积(加粗为基本操作)
    • 数据更新:插入、删除、修改

    操作特点:操作的对象和结果都是集合,一次一集合的方式

    关系完整性

    • 实体完整性:若属性A是基本关系R的主属性,则属性A不能取空值
    • 参照完整性:
      若属性(或属性组)F是基本关系R的外码,它与基本关系S的主码Ks相对应,则对于R中每个元组在F上的值必须为:或者取空值(F的每个属性值均为空值);或者等于S中某个元组的主码值。
    • 用户自定义完整性:用户自定义的,针对某一具体关系数据库的约束条件,关系模型应提供定义和检验这类完整性的机制。
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关系模型属于信息世界的模型