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2020-07-24 11:52:02
数据模型(Data Model)是数据特征的抽象,它从抽象层次上描述了系统的静态特征、动态行为和约束条件,
为数据库系统的信息表示与操作提供一个抽象的框架。
数据模型所描述的内容有三部分,分别是数据结构、数据操作和数据约束 。
数据模型是数据库设计中用来对现实世界进行抽象的工具,是数据库中用于提供信息表示和操作手段的形式构架。
数据模型是数据库系统的核心和基础。
其实就是一种E-R图的表现形式。
常见的数据模型有层次模型、网状模型和关系模型三种。
关系其实就是一个二维表的意思,行列对应,类似于y和x的意思,关系类似于f(x)的函数关系的意思。
层次模型和网状模型很好理解,看一下图就知道了。主要还是说说关系模型。
层次模型:
网状模型:
现实世界中事物之间的联系更多的是非层次关系的,用层次模型表示这种关系很不直观,网状克服了这一弊病,可以清晰的表示这种非层次关系。
关系模型的特点:
(1)数据结构单一。关系模型中,不管是实体还是实体之间的联系,都用关系来表示,而关系都对应一张二维数据表,数据结构简单、清晰。
(2)关系规范化,并建立在严格的理论基础上.构成关系的基本规范要求关系中每个属性不可再分割,同时关系建立在具有坚实的理论基础的严格数学概念基础上。(3)概念简单,操作方便。关系模型最大的优点就是简单,用户容易理解和掌握,一个关系就是一张二维表格,用户只需用简单的查询语言就能对数据库进行操作。
https://zhidao.baidu.com/question/1927530017544265747.html
我们已经知道,关系数据库是建立在关系模型上的。
而关系模型本质上就是若干个存储数据的二维表,可以把它们看作很多Excel表。
https://www.liaoxuefeng.com/wiki/1177760294764384/1218728991649984
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FTP(File Transfer Protocol)文件传输协议
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HTTP1.1(Hypertext Transfer Protocol Vertion 1.1)超文本传输协议-版本1.1
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它是由Netscape开发并内置于其浏览器中,用于对数据进行压缩和解压操作,并返回网络上传送回的结果。HTTPS实际上应用了Netscape的完全套接字层(SSL)作为HTTP应用层的子层。(HTTPS使用端口443,而不是象HTTP那样使用端口80来和TCP/IP进行通信。)SSL使用40 位关键字作为RC4流加密算法,这对于商业信息的加密是合适的。HTTPS和SSL支持使用X.509数字认证,如果需要的话用户可以确认发送者是谁。
ICMP(Internet Control Message Protocol)Internet控制信息协议
它是一个在主机和网关之间消息控制和差错报告协议。ICMP使用IP数据报,但消息由TCP/IP软件处理,对于应用程序使用者是不可见的。在被称为Catenet的系统中,IP协议被用作主机到主机的数据报服务。网络连接设备称为网关。这些网关通过网关到网关协议(GGP)相互交换用于控制的信息。通常,赡养或目的主机将和源主机通信,例如,为报告在数据报过程中的错误。为了这个目的才使用了ICMP,它使用IP做于底层支持,好象它是一个高层协议,而实际上它是IP的一部分,必须由其它IP模块实现。ICMP消息在以下几种情况下发送:当数据报不能到达目的地时,当网关的已经失去缓存功能,当网关能够引导主机在更短路由上发送。IP并非设计为设计为绝对可靠,这个协议的目的是为了当网络出现问题的时候返回控制信息,而不是使IP协议变得绝对可靠,并不保证数据报或控制信息能够返回。一些数据报仍将在没有任何报告的情况下丢失。
IMAP4(Internet Mail Access Protocol Version 4)Internet邮件访问协议-版本4
它是用于从本地服务器上访问电子邮件的标准协议,它是一个C/S模型协议,用户的电子邮件由服务器负责接收保存。IMAP4改进了POP3的不足,用户可以通过浏览信件头来决定是不是要下载此信,还可以在服务器上创建或更改文件夹或邮箱,删除信件或检索信件的特定部分。在用户访问电子电子邮件时,IMAP4需要持续访问服务器。在POP3中,信件是保存在服务器上的,当用户阅读信件时,所有内容都会被立刻下载到用户的机器上。我们有时可以把IMAP4看成是一个远程文件服务器,把POP3可以看成是一个存储转发服务。
NNTP(Network News Transfer Protocol)网络新闻传输协议
NNTP同POP3协议一样,也存在某些局限性。
IOTP(Internet Open Trading Protocol)Internet开放贸易协议
Internet开放贸易协议是一系列的标准,它使电子购买交易在客户,销售商和其它相关部分都是一致的,无论使用何种付款系统。IOTP适用于很多的付款系统,如SET,DigiCash,电子支票或借记卡。付款系统中的数据封装在IOTP报文中。IOTP处理的交易可以包括客户、销售商、信用支票、证明、银行等部分。IOTP使用XML语言(Extensible Markup Language)来定义包含在交易中的数据。
IPv6(Internet Protocol Version 6)Internet协议-版本6
它是Internet协议的最新版本,已作为IP的一部分并被许多主要的操作系统所支持。IPv6也被称为“Ipng”(下一代IP),它对现行的IP(版本4)进行重大的改进。使用IPv4和IPv6的网络主机和中间结点可以处理IP协议中任何一层的包。用户和服务商可以直接安装IPv6而不用对系统进行什么重大的修改。相对于版本4新版本的最大改进在于将IP地址从32位改为128位,这一改进是为了适应网络快速的发展对IP地址的需求,也从根本上改变了IP地址短缺的问题。简化IPv4首部字段被删除或者成为可选字段,减少了一般情况下包的处理开销以及IPv6首部占用的带宽。改进IP 首部选项编码方式的修改导致更加高效的传输,在选项长度方面更少的限制,以及将来引入新的选项时更强的适应性。加入一个新的能力,使得那些发送者要求特殊处理的属于特别的传输流的包能够贴上标签,比如非缺省质量的服务或者实时服务。为支持认证,数据完整性以及(可选的)数据保密的扩展都在IPv6中说明。本文描述IPv6基本首部以及最初定义的IPv6 扩展首部和选项。还将讨论包的大小问题,数据流标签和传输类别的语法,以及IPv6对上层协议的影响。IPv6 地址的格式和语法在其它文章中单独说明。IPv6版的 ICMP 是所有IPv6应用都需 -
三种数据模型---层次模型、网状模型以及关系模型
2020-06-11 21:47:26一、层次数据模型 定义:层次数据模型是用树状<层次>结构来组织数据的数据模型。 其实层次数据模型就是的图形表示就是一个倒立生长的树,由基本数据结构中的树(或者二叉树)的定义可知,每棵树都有且仅有...一、层次数据模型
定义:层次数据模型是用树状<层次>结构来组织数据的数据模型。
其实层次数据模型就是的图形表示就是一个倒立生长的树,由基本数据结构中的树(或者二叉树)的定义可知,每棵树都有且仅有一个根节点,其余的节点都是非根节点。每个节点表示一个记录类型对应与实体的概念,记录类型的各个字段对应实体的各个属性。各个记录类型及其字段都必须记录。
特征:树的性质决定了树状数据模型的特征
1. 整个模型中有且仅有一个节点没有父节点,其余的节点必须有且仅有一个父节点,但是所有的节点都可以不存在子节点;
2. 所有的子节点不能脱离父节点而单独存在,也就是说如果要删除父节点,那么父节点下面的所有子节点都要同时删除,但是可以单独删除一些叶子节点;
3. 每个记录类型有且仅有一条从父节点通向自身的路径;
实例:
如图1,以学校某个系的组织结构为例,说明层次数据模型的结构。
1. 记录类型系是根节点,其属性为系编号和系名;
2. 记录类型教研室和学生分别构成了记录类型系的子节点,教研室的属性有教研室编号和教研室姓名,学生的属性分别是学号、姓名和成绩;
3. 记录类型教师是教研室这一实体的子节点,其属性由教师的编号,教师的姓名,教师的研究方向。
优点:
1. 层次数据模型的结构简单、清晰、明朗,很容易看到各个实体之间的联系;
2. 操作层次数据类型的数据库语句比较简单,只需要几条语句就可以完成数据库的操作;(百度百科)
3. 查询效率较高,在层次数据模型中,节点的有向边表示了节点之间的联系,在DBMS中如果有向边借助指针实现,那么依据路径很容易找到待查的记录;
4. 层次数据模型提供了较好的数据完整性支持,正如上所说,如果要删除父节点,那么其下的所有子节点都要同时删除;如图1,如果想要删除教研室,则其下的所有教师都要删除;
缺点:
1.结构呆板,缺乏灵活性。
2. 层次数据模型只能表示实体之间的1:n的关系,不能表示m:n的复杂关系,因此现实世界中的很多模型不能通过该模型方便的表示;
3.查询节点的时候必须知道其双亲节点的,因此限制了对数据库存取路径的控制。
二、网状数据模型
定义:用有向图表示实体和实体之间的联系的数据结构模型称为网状数据模型。
其实,网状数据模型可以看做是放松层次数据模型的约束性的一种扩展。网状数据模型中所有的节点允许脱离父节点而存在,也就是说说在整个模型中允许存在两个或多个没有根节点的节点,同时也允许一个节点存在一个或者多个的父节点,成为一种网状的有向图。因此节点之间的对应关系不再是1:n,而是一种m:n的关系,从而克服了层次状数据模型的缺点。
特征:
1. 可以存在两个或者多个节点没有父节点;
2. 允许单个节点存在多于一个父节点;
网状数据模型中的,每个节点表示一个实体,节点之间的有向线段表示实体之间的联系。网状数据模型中需要为每个联系指定对应的名称。
实例:
同样是以教务管理系统为例,下面说明了院系的组成中,教师、学生、课程之间的关系。
图 2. 院系的教务管理系统
由上图中可以看出课程(实体)的父节点由专业、教研室、学生。以课程和学生之间的关系来说,他们是一种m:n的关系,也就是说一个学生能够选修多门课程,一门课程也可以被多个学生同时选修。
优点:
1. 网状数据模型可以很方便的表示现实世界中的很多复杂的关系;
2. 修改网状数据模型时,没有层次状数据模型的那么多的严格限制,可以删除一个节点的父节点而依旧保留该节点;也允许插入一个没有任何父节点的节点,这样的插入在层次状数据模型中是不被允许的,除非是首先插入的是根节点;
3. 实体之间的关系在底层中可以借由指针指针实现,因此在这种数据库中的执行操作的效率较高;
缺点:
1. 网状数据模型的结构复杂,使用不易,随着应用环境的扩大,数据结构越来越复杂,数据的插入、删除牵动的相关数据太多,不利于数据库的维护和重建。
2. 网状数据模型数据之间的彼此关联比较大,该模型其实一种导航式的数据模型结构,不仅要说明要对数据做些什么,还说明操作的记录的路径;
三、关系型数据模型
关系型数据模型对应的数据库自然就是关系型数据库了,这是目前应用最多的数据库。
定义:使用表格表示实体和实体之间关系的数据模型称之为关系数据模型。
关系型数据库是目前最流行的数据库,同时也是被普遍使用的数据库,如MySQL就是一种流行的数据库。支持关系数据模型的数据库管理系统称为关系型数据库管理系统。
特征:
1. 关系数据模型中,无论是是实体、还是实体之间的联系都是被映射成统一的关系---一张二维表,在关系模型中,操作的对象和结果都是一张二维表;
2. 关系型数据库可用于表示实体之间的多对多的关系,只是此时要借助第三个关系---表,来实现多对多的关系,如下例子中的学生选课系统中学生和课程之间表现出一种多对多的关系,那么需要借助第三个表,也就是选课表将二者联系起来;
3. 关系必须是规范化的关系,即每个属性是不可分割的实体,不允许表中表的存在;
实例:
下面以学生选课系统为例进行说明。学生选课系统的实体包括:学生、教师、课程;其联系一般为学生与课程之间是一种多对多的关系,教师与课程之间是多对多的关系。学生可以同时选择多门课程,一门课程也可以同时被多个学生同时选择;一位教师可以教授多门课程,一门可能可以由多个教师教授。因此他们之间的联系如下:
图 3 学生选课系统示意图
将该图映射为关系数据模型中的表格为图4。从中可以看到学生与课程之间的联系以及教师和课程之间的多对多联系都被映射成了表格。其中选课表中的sut_id和cour_id分别是引用学生表和课程表的cour_id的外键;教课表也是如此。
图 4 关系数据模型的表格
优点:
1. 结构简单,关系数据模型是一些表格的框架,实体的属性是表格中列的条目,实体之间的关系也是通过表格的公共属性表示,结构简单明了;
2. 关系数据模型中的存取路径对用户而言是完全隐蔽的,是程序和数据具有高度的独立性,其数据语言的非过程化程度较高;
3. 操作方便,在关系数据模型中操作的基本对象是集合而不是某一个元祖;
4. 有坚实的数学理论做基础,包括逻辑计算、数学计算等;
缺点:
1. 查询效率低,关系数据模型提供了较高的数据独立性和非过程化的查询功能(查询的时候只需指明数据存在的表和需要的数据所在的列,不用指明具体的查找路径),因此加大了系统的负担;
2. 由于查询效率较低,因此需要数据库管理系统对查询进行优化,加大了DBMS的负担;
关系数据模型的三种约束完整性:
关系数据模型定义了三种约束完整性:实体完整性、参照完整性以及用户定义完整性。
实体完整性:实体完整性是指实体的主属性不能取空值。实体完整性规则规定实体的所有主属性都不能为空。实体完整性针对基本关系而言的,一个基本关系对应着现实世界中的一个主题,例如上例中的学生表对应着学生这个实体。现实世界中的实体是可以区分的,他们具有某种唯一性标志,这种标志在关系模型中称之为主码,主码的属性也就是主属性不能为空。
参照完整性:在关系数据库中主要是值得外键参照的完整性。若A关系中的某个或者某些属性参照B或其他几个关系中的属性,那么在关系A中该属性要么为空,要么必须出现B或者其他的关系的对应属性中。如上表中的选课关系的stu_id和cour_id分别是参考学生和课程的外键,那么对于现实的系统而言,stu_id和cour_id必须分别出现在学生和课程关系中,这就是外键参考的完整性,同时删除的时候根据设置的不同有不同的处理方式。
用户定义完整性:用户定义完整性是针对某一个具体关系的约束条件。它反映的某一个具体应用所对应的数据必须满足一定的约束条件。例如,某些属性必须取唯一值,某些值的范围为0-100等。
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