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  • 概念层数据模型概念层数据模型实际上是现实世界到机器世界一个中间层次。一、基本概念概念数据模型:抽象现实系统中有应用价值元素及其关联关系,反映现实系统中有应用价值信息结构,并且不依赖于数据组织层...

    概念层数据模型

    概念层数据模型实际上是现实世界到机器世界的一个中间层次。

    一、基本概念

    概念数据模型:抽象现实系统中有应用价值的元素及其关联关系,反映现实系统中有应用价值的信息结构,并且不依赖于数据的组织层结构。

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

    常用的概念数据模型有: 实体-联系(Entity-Relationship,E-R)模型、语义对象模型。

    二、实体-联系模型

    E-R方法使用的工具称为E-R图,它所描述的现实世界的信息结构称为企业模式(Enterprise Schema),也把这种描述结果称为E-R模型。

    1.实体

    实体是具有公共性质、并且可以相互区分的现实世界对象的集合。实体是具体的。

    在E-R图中用矩形框表示具体的实体,把实体名写在框内。

    2.属性

    每个实体都具有一定的特征或性质,这样我们才能根据实体的特征来区分一个个实例。属性就是描述实体或者联系的性质或特征的数据项,一个实体中的所有实例都具有相同的性质,在E-R模型中,这些性质或特征就是属性。

    属性在E-R图中用圆角矩形表示,在矩形框内写上属性的名字。

    3.联系

    实体内部的联系通常是指一个实体内属性之间的联系,实体之间的联系通常是指属于不同实体的属性之间的联系。

    联系是数据之间的关联集合,是客观存在的应用语义链。联系用菱形框表示,框内写上联系名,并用连线将联系框与它所关联的实体连接起来,如图1-4(c)中的“选课”联系。

    两个实体之间的联系通常分为三类:

    一对一联系(1 : 1)

    一对多联系(1 : n)

    多对多联系(m : n)

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    关系模型

    关系模型是目前最重要的一种数据模型,关系数据库就是采用关系模型作为数据的组织方式。关系模型源于数学,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。

    用关系(表格数据)表示实体和实体之间的联系的模型就称为关系模型。在关系模型中,实体以及实体和实体之间的联系都用关系来表示,实体之间的联系不再通过指针来实现。

    在关系数据库中,记录值仅仅构成关系,关系之间的联系是靠语义相同的字段(称为连接字段)值表达的。理解关系和连接字段(即列)的思想在关系数据库中是非常重要的。

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  • 数据库数据模型

    2020-11-08 23:23:06
    目 录 ...常用的数据模型分为概念数据模型和基本数据模型。 (1)概念数据模型概念数据模型又称信息模型,是按用户的观点对数据和信息建模;是现实世界到信息世界的第一抽象,强调其语义表...

    目录

    1  基本概念

    2  数据模型的三要素

    3  E-R模型

    3.1  实体

    3.2  联系

    3.3  属性

    3.4  实体-联系方法

    3.5  扩展的E-R模型

    4  数据模型

    5  关系模型


    1  基本概念

        模型就是对现实世界特征的模拟和抽象,数据模型是对现实世界数据特征的抽象。常用的数据模型分为概念数据模型和基本数据模型。
        (1)概念数据模型。概念数据模型又称信息模型,是按用户的观点对数据和信息建模;是现实世界到信息世界的第一层抽象,强调其语义表达能力,易于用户理解;是用户和数据库设计人员交流的语言,主要用于数据库设计。这类模型中最著名的是实体-联系模型,简称E-R模型。
        (2)基本数据类型。它是按计算机系统的观点对数据建模,是现实世界数据特征的抽象,用于DBMS的实现。基本的数据模型有层次模型、网状模型、关系模型和面向对象模型(Oriented Model)。

        (3)实体(Entity)。现实世界中客观存在并可相互区分的事物叫做实体。实体可以是一个具体的人或物,如王伟、汽车等;也可以是抽象的事件或概念,如购买一本图书等。

        (4)属性(Attribute)。实体的某一特性称为属性,如学生有学号、姓名、年龄、性别等方面的属性。属性有“型”和“值”之分,“型”即为属性名,如姓名、年龄、性别是属性的型;“值”即为属性的具体内容,如(010001,张三,20,男,计算机)这些属性值的集合表示了一个学生实体。

        (5)实体型(EntityType)。若干属性型组成的集合可以表示一个实体的类型,简称实体型。如学生(学号、姓名、年龄、性别、系)就是一个实体型。

        (6)实体集(Entity Set)。同型实体的集合称为实体集,如所有的学生、所有的课程等。

        (7)码(Key)。能唯一表示一个实体的属性或属性集称为码,如学生的学号。学生的姓名可能有重名,不能作为学生实体的码。

        (8)域(Domain)。属性值的取值范围称为该属性的域,如学号的域为6位整数,姓名的域为字符串集合,年龄的域为小于40的整数,性别的域为(男,女)。

        (9)联系(Relationship)。在现实世界中,事物内部以及事物之间是有联系的,这些联系同样要抽象和反应到信息世界中来。在信息世界中将被抽象为实体型内部的联系和实体型之间的联系。实体内部的联系通常是指组成实体的各属性之间的联系,实体之间的联系通常是指不同实体集之间的联系。

    2  数据模型的三要素

        数据库结构的基础是数据模型,是用来描述数据的一组概念和定义。数据模型的三要素是数据结构、数据操作和数据的约束条件。
        (1)数据结构。数据结构是所研究的对象类型的集合,是对系统静态特性的描述。
        (2)数据操作。数据操作是对数据库中各种对象(型)的实例(值)允许执行的操作的集合,包括操作及操作规则。例如操作有检索、插入、删除和修改,操作规则有优先级别等。数据操作是对系统动态特性的描述。
        (3)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。也就是说,对于具体的应用数据必须遵循特定的语义约束条件,以保证数据的正确、有效和相容。例如某单位人事管理中,要求在职的“男”职工的年龄必须大于18岁小于60岁,工程师的基本工资不能低于1500元,每个职工可担任一个工种,这些要求可以通过建立数据的约束条件来实现。


    3  E-R模型

        概念模型是对信息世界建模,所以概念模型能够方便、准确地表示信息世界中常用概念。概念模型有很多种表示方法,其中最常用的是P.P.S.Chen 于1976年提出的实体-联系方法(Entity Relationship Approach)。该方法用E-R图来描述现实世界的概念模型,称为实体-联系模型(Entity-Relationship Model,E-R模型)。
    E-R模型是软件工程设计中的一个重要方法,因为它接近人的思维方式,容易理解并且与计算机无关,所以用户容易接受,是用户和数据库设计人员交流的语言。但是,E-R模型只能说明实体间的语义联系,还不能进一步地详细说明数据结构。在解决实际应用问题时,通常先设计一个E-R模型,然后再把其转换成计算机能接受的数据模型。

    3.1  实体

        在E-R模型中,实体用矩形表示,通常矩形框内写明实体名。实体是现实世界中可以区别于其他对象的“事件”或“物体”。例如,企业中每个人都是一个实体。每个实体由一组特性(属性)来表示,其中某一部分属性可以唯一标识实体,例如职工实体集中的职工号。实体集是具有相同属性的实体集合。例如,学校的所有教师具有相同的属性,因此教师的集体集合可以定义为一个实体集;学生具有相同的属性,因此学生的集合可以定义为另一个实体集。

    3.2  联系

        在E-R模型中,联系用菱形表示,通常菱形框内写明联系名,并用无向边分别与有关实体连接起来。同时在无向边旁标注上联系的类型(1:1、1:n或m:n)。实体的联系分为实体内部的联系和实体与实体之间的联系。实体内部的联系反应数据在同一记录内部各字段间的联系。
    1)两个不同实体之间的联系
    两个不同实体集之间存在以下3种联系类型。

    •     一对一(1 : 1)。指实体集E1中的一个实体最多与实体集E2中的一个实体相联系。
    •     一对多(1 : n)。表示实体集E1中的一个实体可与实体集E2中的多个实体相联系。
    •     多对多(m : n)。表示实体集E1中的多个实体可与实体集E2中的多个实体相联系。

    3.3  属性

        属性是实体某方面的特性。例如,职工实体集具有职工号、姓名、年龄、参加工作时间和通信地址等属性。每个属性都有其取值范围,例如职工号为000001~99999的6位数整型数,姓名为10位的字符串,年龄的取值范围为18~60等。在同一实体集中,每个实体的属性及其域是相同的,但可能取不同的值。E-R模型中的属性有以下分类。
    (1)简单属性和复合属性。简单属性是原子性的、不可再分的,符合属性可以细分为更小的部分(即划分为别的属性)。有时用户希望访问整个属性,有时希望访问属性中的某个成分,那么在模式设计时可采用复合属性。例如,职工实体集的通信地址可以进一步分为邮编、省、市、街道。若不特别声明,通常指的是简单属性。
    (2)单属性值和多属性值。在前面所举的例子中,定义的属性对于一个特定的实体都只有单独的一个值。例如,对于一个特定的职工,只对应一个职工号、职工姓名,这样的属性称为单值属性。但是,在某些特定情况下,一个属性可能对应一组值。例如,职工可能有0个、1个或多个亲属,那么职工的亲属的姓名可能有多个数目,这样的属性称为多值属性。
    (3)NULL属性。当实体在某个属性上没有值或属性值未知时,使用NULL值,表示无意义或不知道。
    (4)派生属性。派生属性可以从其他属性得来。例如,职工实体集中有“参加工作时间”和“工作年限”属性,那么“工作年限”的值可以由当前时间和参加工作时间得到。这里,“工作年限”就是一个派生属性。

    3.4  实体-联系方法

        概念模型中最常用的方法为实体-联系方法,简称E-R方法。该方法直接从现实世界中抽象出实体和实体间的联系,然后用非常直观的E-R图来表示数据模型。在E-R图中有下表所示的几个主要构件。


          E-R图中的主要构件

    构 件

    说 明

    矩形

    表示实体集

    双边矩形

    表示弱实体集

    菱形

    表示联系集

    双边菱形

    表示弱实体集对应的标识性联系

    椭圆

    表示属性

    线段

    将属性与相关的实体集连接,或将实体集与联系集相连

    双椭圆

    表示多值属性

    虚椭圆

    表示派生属性

    双线

    表示一个实体全部参与到联系集中


        说明:在E-R图中,实体集中作为主码的一部分属性以下划线标明。另外,在实体集与联系的线段上标上联系的类型。
    例:学校有若干个系,每个系有若干名教师和学生;每个教师可以担任若干门教程,并参加多个项目;每个学生可以同时选修多门课程。设计该学校教学管理系统的E-R模型,给出每个实体、联系的属性。
    (1)该学校教学管理系统的E-R模型有5个实体,即系、教师、学生、项目和课程。设计各实体属性如下:
        系(系号,系名,主任名)
        教师(教师号,教师名,职称)
        学生(学号,姓名,年龄,性别)
        项目(项目号,名称,负责人)
        课程(课程号,课程名,学分)
    (2)各实体之间的联系如下:
        教师担任课程的 1:n “任课”联系;教师参加项目的 n:m “参加”联系;学生选修课程的 n:m “选修”联系;教师、学生与系之间所属关系的 1:n:m “领导”联系。其中,“参加”联系有一个排名属性,“选修”联系有一个成绩属性。
        通过上述分析,该学校教学管理系统的E-R模型如下图所示。


        需要指出的是,E-R模型强调的是语义,与现实世界的问题密切相关。这句话的意思是,尽管都是学校教学管理,但由于不同的学校教学管理的方法可能会有不同的语义,因此会得到不同的E-R模型。

    3.5  扩展的E-R模型

        尽管基本的E-R模型足以对大多数数据库特征建模,但数据库某些情况下的特殊语义仅用基本E-R模型无法表达清楚,所以出现了扩展的E-R模型。扩展的E-R模型包括弱实体、特殊化、普遍化等概念。
    1. 弱实体
        在现实世界中有一种特殊的联系,这种联系代表实体间的所有(Ownership)关系,例如职工与家属之间的联系,家属总是属于职工的。这种实体对于另一些实体具有很强的依赖关系,即一个实体的存在必须以另一个实体为前提,将这类实体称为弱实体。
        在扩展的E-R图中,弱实体用双线矩形框表示。下图为职工与家属的E-R图。


    2. 特殊化
        前面说到,实体集是具有相同属性的实体集合。但在现实世界中,某些实体一方面具有一些共性,另一方面还具有各自的特殊性。这样,一个实体集可以按照某些特征区分为几个子实体。例如,学生实体可以分为研究生、本科生和大专生等子集。将这些从普遍到特殊的过程称为“特殊化”。
    将几个具有共同特性的实体概括成一个更普遍的实体集的过程称为“普遍化”。例如,可以将大专生、本科生和研究生概括为学生,还可以将学生、教师和职工概括为人。这就是从特殊到一般的过程。
    设有实体集E,如果S是E的某些真子集的集合,记S=\left \{ Si | Si \subset E, i=1,2,...,n \right \} ,则称S是E的一个特殊化,E是S1,S2,...,Sn的超类,S1,S2,...,Sn称为E的子类。
        如果\bigcup_{i=1}^{n}Si=E,则称S是E的全特殊化,否则是E的部分特殊化。


        如果Si \cap Sj \neq \Phi , i \neq j ,则S是不相交特殊化,否则是重叠特殊化。
        教职工实体集中的某个职工既是在职生又是教师或工人,那么在职生、教师和工人应该是重叠特殊化;而在职生、教师和工人的集合等于教职工,所以是全部特殊化。
        在扩展的E-R模型中,子类继承超类的所有属性和联系,但是,子类还有自己特殊的属性和联系。例如,研究生除了学习以外,还要参加科研项目。那么,研究生不仅要继承学生的所有属性,还要增加学位类型、导师的属性,并且需要增加与项目的联系。
        在扩展的E-R模型中,超类-子类关系模型使用特殊化圆圈和联线的一般方式来表示。超类到圆圈有一条连线,连线为双线表示全特殊化,连线为单线表示部分特殊化;双竖边矩形框表示子类;有符号“∪”的线表示特殊化;圆圈中的d表示不相交特殊化;圆圈中的ο表示重叠特殊化;超类与圆圈用单线连接,表示部分特殊化。下图给出了一个特殊化应用实例。

    4  数据模型

        在数据库领域中常见的数据模型有层次模型、网状模型、关系模型和面向对象模型。
        (1)层次模型(Hierarchical Model)采用树形结构表示数据与数据间的联系。在层次模型中,每一个结点表示一个记录类型(实体),记录之间的联系用结点之间的连线表示,并且根结点以外的其它结点有且只有一个双亲结点。
        (2)网状模型(Network Model)也称DBTG模型,该是一个比层次模型更具有普遍性的数据结构,是层次模型的一个特例。网状模型可以直接地描述现实世界,因为去掉了层次模型的两个限制,允许两个结点之间有多种联系(称之为复合联系)。
        (3)关系模型(Relation Model)是目前最常用的数据模型之一。关系数据库系统采用关系模型作为数据的组织方式,在关系模型中用表格结构表达实体集以及实体集之间的联系,其最大特色是描述的一致性。
        (4)面向对象模型(Object Oriented Model)采用面向对象的方法来设计数据库。面向对象的数据库存储对象是以对象为单位,每个对象包含对象的属性和方法,具有类和继承等特点。Computer Assoicates的Jsamine就是面向对象模型的数据库系统。
        面向对象数据模型比网状、层次、关系数据模型具有更加丰富的表达能力。但正因为面向对象模型的丰富表达能力,模型相对比较复杂,实现起来比较困难。

    5  关系模型

        关系模型(Relation Model)是目前最常用的数据模型之一。关系数据库采用关系模型作为数据的组织方式,在关系模型中用表格结构表达实体集以及实体集之间的联系,其最大特色是描述的一致性。关系模型是由若干关系模式组成的集合。一个关系模式相当于一个记录型,对应于程序设计语言中类型定义的概念。关系是一个实例,也是一张表,对应于程序设计语言中变量的概念。给定变量的值随时间可能发生变化,类似地,当关系被更新时,关系实例的内容也随时间发生了变化。
        例:教学数据库的4个关系模型如下:
        S(Sno, Sname, SD, Sage, Sex);学生S关系模式,属性为学号、姓名、系、年龄和性别。
        T(Tno, Tname, Age, Sex);教师T关系模式,属性为教师号、姓名、年龄和性别。
        C(Cno, Cname, Pcno);课程C关系模式,属性为课程号、课程名和先修课程号。
        SC(Sno, Cno, Grade);学生选课SC关系模式,属性为学号、课程号和成绩。
        关系模型中有下划线的属性是主码属性。下图是教学模型的一个具体实例。


        由于关系模型比网状、层次模型更加简单、灵活,因此,在数据处理领域中,关系数据库的使用已相当普遍。但是,现实世界中存在着许多含有更多复杂数据结构的实际应用领域。例如CAD数据、图形数据和人工智能研究等,需要有一种数据模型来表达这类信息,这种数据模型就是面向对象的数据模型。

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  • 数据模型

    2019-09-26 14:32:17
    常用的数据模型分为: 概念数据模型(信息模型):是按用户的观点对数据和信息建模,是现实世界到信息世界的第一抽象。他强调语义表达功能,易于用户理解,是用户和数据库设计人员交流的语言,主要用于数据库...

    模型是对现实世界特征的模拟和抽象,数据模型是对现实世界数据特征的抽象。最常用的数据模型分为:

    • 概念数据模型(信息模型):是按用户的观点对数据和信息建模,是现实世界到信息世界的第一层抽象。他强调语义表达功能,易于用户理解,是用户和数据库设计人员交流的语言,主要用于数据库设计。这类模型中最著名的是实体联系模型(E-R模型)。
    • 基本数据类型:按计算机系统的观点对数据建模,是现实世界数据特征的抽象,用于DBMS的实现。基本的数据模型有层次模型、网状模型、关系模型和面向对象模型。

    从事物的客观特性到计算机中的具体表示涉及三个数据领域:现实世界、信息世界和机器世界。

    • 现实世界:现实世界的数据就是客观存在的各种报表、图表和查询格式等原始数据。计算机只能处理数据,所以首先要解决的问题是按用户的观点对数据和信息建模,即抽取数据库技术所研究的数据,分门别类,综合出系统所需要的数据。
    • 信息世界:是现实世界在人们头脑中的反映,人们用符号、文字记录下来。在信息世界中,数据库常用的术语是实体、实体集、属性和码。
    • 机器世界:是按计算机系统的观点对数据建模。机器世界中数据描述的术语有字段、记录、文件和记录码。

    信息世界和机器世界相关数据的对应关系如下:

    • 属性和字段。属性是描述实体某方面的特性,字段标记实体属性的命名单位。例如,用“书号、书名、作者、出版社、日期”5个属性描述书的特性,对应有5个字段。
    • 实体和记录。实体表示客观存在并能相互区别的事物(如一个学生、一本书);记录是字段的有序集合,一般情况下,一条记录描述一个实体。例如,“10001, Database system concepts, China Machine Press, 2000-2”描述的是一个实体,对应一条记录。
    • 码和记录码。码也称键,是能唯一区分实体的属性或属性集;记录码是唯一标识文件中每条记录的字段或字段集。
    • 实体集和文件。实体集是具有共同特性的实体的集合,文件是同一类记录的汇集。例如,所有学生构成了学生实体集,而所有学生记录组成了学生文件。
    • 实体型和记录型。实体型是属性的集合,如表示学生学习情况的属性集合为实体型(Sno, Sname, Sage, Grade, SD, Cno, ...)。记录型是记录的结构定义。

    数据模型的三要素

    • 数据结构:是所研究的对象类型的集合,是对系统静态特性的描述
    • 数据操作:是指对数据库中各种对象型的实例值允许执行的操作的集合,包括操作的操作规则。如操作有检索、插入、删除、修改,操作规则有优先级别等。数据操作是对系统动态特性的描述。
    • 数据的约束条件:是一组完整性规则的集合。也就是说,对于具体的应用数据必须遵循特定的语义约束条件,以保证数据的正确、有效和相容。例如,某单位人事管理中,要求在职的男职工的年龄必须大于18小于60岁,工程师的基本工资不能低于4500元,每个职工可以担任一个工种,这些要求可以通过建立数据的约束条件来实现。

    转载于:https://www.cnblogs.com/emituofo/archive/2012/11/15/2771825.html

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    • 认识网络中常用的名词以及基本的概念
    • 熟悉OSI七层模型和TCP/IP五层模型
    • 理解网络通信的数据传输流程
    1. 认识网络中常用的名词
    • ip地址
      ip地址就是表示我们一台主机的因为数字不好记忆,通常使用点分十进制表示IP,每条数据都会包含源IP和目的IP,IP是标示我们通信的两台电脑,常用的ip地址:IPV4,32位,地址的范围是42亿9千,显然ip地址是不够我们的世界上所以的设备使用,这里通常使用的方法:
      DHCP动态地址分配技术:谁需要就给谁分配。
      NAT:地址替换,实现多人使用同一个IP地址上网
      在这里插入图片描述

    • PORT端口:
      在主机上表示标示一个进程,(uint16_t)pid不能作为port端口号,因为pid会改变,网络程序中分了客户端和服务器端,主动发起连接的一方是客户端,被动接受请求的是服务端,每条数据都包含我们的源ip,源port,目的ip,目的port。PORT就是为了标示计算机上的应用程序。

    • 协议
      双方通信的约定,在每一个层里面都包含自己的协议,协议是为通信时对数据进行统一的打包和解析操作,保证数据的正确性。
      网络协议:网络通信环境中数据的组成格式,
      协议分层:就是一种协议封装,封装之后便于使用,对于服务接口以及协议进行明确的划分,形成标准实现起来就便于我们去使用。

    1. 熟悉OSI七层模型和TCP/IP五层模型
      OSI七层模型:七层网络模型称为开放式系统互联参考模,是一个逻辑上的定义和规范。
      在这里插入图片描述
      虽然我们的OSI七层模式在每一层都有自己的实现,对于每一层的对应的物理设备,对于每层的服务,协议和接口区分明显,仔细。虽然七层模型功能区分仔细,但是实现起来比较困难,在现实中一般使用TCP/IP五层模型。
    • TCP/IP五层模型
      在这里插入图片描述
      物理层:负责光电信号传输,标志性物理硬件:集线器
      数据链路层:相邻设备之间的数据帧的传输,标志性的硬件:交换机(物理层到链路层功能实现以及链路层)。主要协议:以太网帧协议
      网络层:负责地址管理和路由选择。标志性硬件:路由器(负责地址选择,物理层到网络层的通信)。主要协议:IP协议
      传输层:负责端与端之间的数据传输。主要协议:TCP,UDP协议。
      应用层:负责应用程序之间的数据沟通。主要协议包括HTTP,FTP,SMTP,DNS。
      计算机操作系统就是物理层到传输层。
    1. 理解网络通信的数据传输流程
      数据传输主要是封装和分用
      在这里插入图片描述
      封装就是应用程序数据在发送之前到物理网络之前,将沿着协议栈从上往下一次传递,每层都将在上层数据的基础之上加上自己的头部信息(有事还包括尾部信息),以实现改成功能的过程就是封装。
    • 分用
      当帧到达主机的时候,将沿着协议栈自底向上依次传递,各层一些依次处理帧中本层负责的头部信息数据,以获取所需的各层信息,并最终获取我们的应用程序需要的数据,这个过程就是分用。分用就是依靠头部信息中的类型字段实现的。
      在这里插入图片描述
      在后面会详细讲解我们主要协议以及协议的头部信息。
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空空如也

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常用的概念层数据模型