【文章內(nèi)容簡介】 種對象（型）的實例（值） 允許執(zhí)行的操作集合，包括操作及有關(guān)的操作規(guī)則。 完整性約束 數(shù)據(jù)的約束條件是一組完整性規(guī)則的集合。 數(shù)據(jù)模型的組成 大學(xué)計算機基礎(chǔ) Fundamentals of Computers 41 所研究的對象： 與數(shù)據(jù)類型、內(nèi)容、性質(zhì)有關(guān)的對象，例如網(wǎng)狀模型中的數(shù)據(jù)項、記錄，關(guān)系模型中的域、屬性、關(guān)系等； 與數(shù)據(jù)之間聯(lián)系有關(guān)的對象，例如網(wǎng)狀模型中的系型（ SetType）。 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是刻畫一個數(shù)據(jù)模型性質(zhì)最重要的方面。 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型，例如層次結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和關(guān)系結(jié)構(gòu)。 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是對系統(tǒng)靜態(tài)特性的描述。 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 大學(xué)計算機基礎(chǔ) Fundamentals of Computers 42 數(shù)據(jù)庫主要有 檢索和更新（包括插入、刪除、修改） 兩大類 操作。 數(shù)據(jù)模型必須定義這些操作的確切含義、操作符號、操作規(guī) 則（如優(yōu)先級）以及實現(xiàn)操作的語言。 數(shù)據(jù)操作是對系統(tǒng)動態(tài)特性的描述。 數(shù)據(jù)操作 大學(xué)計算機基礎(chǔ) Fundamentals of Computers 43 完整性規(guī)則 是給定的數(shù)據(jù)模型中數(shù)據(jù)及其聯(lián)系所具有的制約 和依存規(guī)則，用以限定符合數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫狀態(tài)以及狀態(tài) 的變化，以保證數(shù)據(jù)的正確、有效、相容。 數(shù)據(jù)模型應(yīng)該反映和規(guī)定本數(shù)據(jù)模型必須遵守的基本的通用 的完整性約束條件。 完整性約束 大學(xué)計算機基礎(chǔ) Fundamentals of Computers 44 概念模型 面向計算機用戶、面向現(xiàn)實世界的數(shù)據(jù)模型，它與 DBMS無關(guān)，不 依賴于具體的計算機系統(tǒng)，它 主要用于應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的有關(guān)需求分 析，描述一個單位的概念化結(jié)構(gòu)，將現(xiàn)實世界抽象為信息世界。 邏輯模型 數(shù)據(jù)庫的組織形式稱為邏輯數(shù)據(jù)模型，它決定了數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)之間 聯(lián)系的表達方式。 在建立了概念數(shù)據(jù)模型后，即根據(jù)一定的規(guī)則將其轉(zhuǎn)化為邏輯數(shù)據(jù) 模型。 物理模型 數(shù)據(jù)模型的分類 大學(xué)計算機基礎(chǔ) Fundamentals of Computers 45 這類模型主要用于信息世界的建模，強調(diào)語義表達能力，能 方便、直接地表達應(yīng)用中各種語義知識，其概念簡單、清 晰．用戶容易理解。 概念數(shù)據(jù)模型主要有：實體 聯(lián)系模型（ ER模型）、擴展實 體聯(lián)系模型（ EER模型）、面向?qū)ο竽Ｐ停?OO模型）、 IDEF1X模型等，概念數(shù)據(jù)模型用于數(shù)據(jù)庫的設(shè)計。其中以 ER模型最為著名。 概念模型 大學(xué)計算機基礎(chǔ) Fundamentals of Computers 46 目前，常用的邏輯數(shù)據(jù)模型有三種：層次模型、網(wǎng)狀模型、 關(guān)系模型。 層次模型（ Hierachical Model）： 數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系像一棵倒放的樹，樹根、樹的分枝點和樹葉都稱為節(jié)點，節(jié)點是分層次的，樹根是最高層。 軍隊中的建制、機關(guān)編制、家譜等都屬于層次模型。 邏輯模型 大學(xué)計算機基礎(chǔ) Fundamentals of Computers 47 校長 校長辦公室 各學(xué)院 …… 各職能處 （ 電信學(xué)院） 計算機系 電子系 信控系 … 計算機教學(xué)實驗中心 網(wǎng)絡(luò)所 … .. 軟件教研室 層次模型示意圖 大學(xué)計算機基礎(chǔ) Fundamentals of Computers 48 網(wǎng)絡(luò)模型（ Network Model）： 數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系象一張網(wǎng)，網(wǎng)上的聯(lián)接點稱為節(jié)點，節(jié)點 與節(jié)點之間是平等的，不分層次。 學(xué)生 教學(xué)課程表 教室 課程 教師 網(wǎng)絡(luò)模型 大學(xué)計算機基礎(chǔ) Fundamentals of Computers 49 關(guān)系模型（ Relational Model）： 關(guān)系模型是當前 DBMS所支持的數(shù)據(jù)模型的主流，關(guān)系模 型建立在集合論的基礎(chǔ)上，工資表、成績表、檔案表等都 屬于關(guān)系模型。 其組織形式是一張二維表 ， 一個表即一個關(guān)系；其特點： 一個關(guān)系一張表 數(shù)據(jù)獨立性高 操作簡單 一行是一個記錄 一列是一個數(shù)據(jù)項 （ 字段 ） 關(guān)系模型 大學(xué)計算機基礎(chǔ) Fundamentals of Computers 50 物理數(shù)據(jù)模型反映數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu) ，例如存儲介質(zhì)的物理 塊、指針和索引等。 每個邏輯數(shù)據(jù)模型在實現(xiàn)時，都有其對應(yīng)的物理數(shù)據(jù)模型。 物理數(shù)據(jù)模型不但與 DBMS有關(guān)，而且還與計算機系統(tǒng)的硬 件和操作系統(tǒng)有關(guān)。 物理數(shù)據(jù)模型和邏輯數(shù)據(jù)模型用于 DBMS的實現(xiàn)。 物理模型 大學(xué)計算機基礎(chǔ) Fundamentals of Computers 51 數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計步驟 DB應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計步驟符合軟件工程設(shè)計思想。 ⑴用戶需求分析 理解用戶對該項目所提出的各種要求，并進一步對各個環(huán)節(jié)進行抽象。 ⑵概念設(shè)計 將需求分析的結(jié)果抽象為信息結(jié)構(gòu)，得到系統(tǒng)的全局 ER圖。 ⑶邏輯設(shè)計 將得到的抽象的 ER圖轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)模型。 ⑷物理設(shè)計 確定得到的數(shù)據(jù)模型最后反映在物理設(shè)備上是個什么物理結(jié)構(gòu)。 ⑸數(shù)據(jù)庫實施 在選定的 RDBMS中，建立系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，對原始數(shù)據(jù)進行采集、整理、轉(zhuǎn)換并錄入。 ⑹數(shù)據(jù)庫的維護 包括故障排除、數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)、安全性和完整性機制的定期改善，以及對數(shù)據(jù)庫性能進行改進。 數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計步驟 大學(xué)計算機基礎(chǔ) Fundamentals of Computers 52 從數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)角度看，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)通常采用三級模式 結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)庫模式的概念 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)庫的兩級映射功能與數(shù)據(jù)獨立性 第 3節(jié) 數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu) 大學(xué)計算機基礎(chǔ) Fundamentals of Computers 53 在數(shù)據(jù)模型中有型與值的概念 模式（ Schema）是數(shù)據(jù)庫中 全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的 描述 ，它僅僅涉及到型的描述，不涉及到具體的值。模式的 主體就是數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)模型。 模式反映的是數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)及其聯(lián)系，而實例反映的是數(shù)據(jù)庫 某一時刻的狀態(tài)。 數(shù)據(jù)模式的概念 大學(xué)計算機基礎(chǔ) Fundamentals of Computers 54 外模式 也稱子模式（ Subschema）或用戶模式，它是數(shù)據(jù)庫用戶 （包括應(yīng)用程序員和最終用戶）能夠看見和使用的 局部數(shù)據(jù) 的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述 ，是數(shù)據(jù)庫用戶的數(shù)據(jù)視圖，是與 某一應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)的邏輯表示。 外模式通常是模式的子集。 一個數(shù)據(jù)庫可以有多個外模式。 一個應(yīng)用程序只能使用一個外模式。 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu) 大學(xué)計算機基礎(chǔ) Fundamentals of Computers 55 模式 也稱為邏輯模式，是數(shù)據(jù)庫中 全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的 描述 ，是所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖。 模式實際上是數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)在邏輯級上的視圖。 一個數(shù)據(jù)庫只 有一個模式 。 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu) 大學(xué)計算機基礎(chǔ) Fundamentals of Computers 56 內(nèi)模式 也稱存儲模式（ Storage Schema），它是 數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)和 存儲方式的描述 ，是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫內(nèi)部的表示方式。 一個數(shù)據(jù)庫只有一個內(nèi)模式。 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu) 大學(xué)計算機基礎(chǔ) Fundamentals of Computers 57 用戶圖表 1 用戶圖表 2 用戶圖表 3 子模式 1 子模式 2 子模式 3 概念模式 內(nèi)模式 最終用戶 I/O視圖 程序管理員 外部視圖 概念視圖 系統(tǒng)程序員 DBA 物理視圖 內(nèi)部視圖 物理 組織 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的分層視圖 大學(xué)計算機基礎(chǔ) Fundamentals of Computers 58 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)在三級模式之間提供了兩層映射：外模式 /模 式映射；模式 /內(nèi)模式映射。 正是這兩層映射保證了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)能夠具有較高的邏輯獨立性和物理獨立性。 外模式 /模式映射 模式 /內(nèi)模式映射 數(shù)據(jù)庫的兩級映射功能與數(shù)據(jù)獨立性 大學(xué)計算機基礎(chǔ) Fundamentals of Computers 59 模式描述的是數(shù)據(jù)的全局邏輯結(jié)構(gòu)，外模式描述的是數(shù)據(jù)的 局部邏輯結(jié)構(gòu)。 對應(yīng)于同一個模式可以有任意多個外模式。 對于每一個外模式，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)都有一個外模式 /模式映射， 它定義了該外模式與模式之間的對應(yīng)關(guān)系。這些映射定義通 常包含在各自外模式的描述中。 當模式改變時（例如增加新的關(guān)系、新的屬性、改變屬性的 數(shù)據(jù)類型等）， 由數(shù)據(jù)庫管理員對各個外模式 /模式的映射作 相應(yīng)改變，可以使外模式保持不變。 應(yīng)用程序是依據(jù)數(shù)據(jù)的 外模式編寫的，從而應(yīng)用程序不必修改，保證了數(shù)據(jù)與程 序的邏輯獨立性，簡稱 數(shù)據(jù)的邏輯獨立性 。 外模式 /模式映射 大學(xué)計算機基礎(chǔ) Fundamentals of Computers 60 數(shù)據(jù)庫中只有一個模式，也只有一個內(nèi)模式，所以 模式 /內(nèi)模 式映射是唯一 的，它定義了數(shù)據(jù)庫全局邏輯結(jié)構(gòu)與存儲結(jié)構(gòu) 之間的對應(yīng)關(guān)系。 當數(shù)據(jù)庫的存儲結(jié)構(gòu)改變了（例如選用了另一種存儲結(jié) 構(gòu)），由數(shù)據(jù)庫管理員對模式 /內(nèi)模式映射作相應(yīng)改變，可以 使模式保持不變，從而應(yīng)用程序也不必改變。保證了數(shù)據(jù)與 程序的物理獨立性，簡稱 數(shù)據(jù)的物理獨立性 。 模式 /內(nèi)模式映射 大學(xué)計算機基礎(chǔ) Fundamentals of Computers 61 關(guān)系模型的基本概念 關(guān)系的形式化定義 關(guān)系代數(shù)基礎(chǔ) 結(jié)構(gòu)化查詢語言 (SQL)基礎(chǔ)