【文章內(nèi)容簡介】 據(jù)模型是工具，是用來抽象、表示和處理現(xiàn)實(shí)世界中的數(shù)據(jù)和信息的工具。在數(shù)據(jù)庫中用數(shù)據(jù)模型這個(gè)工具來抽象、表示和處理現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)和信息，現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)均是基于某種數(shù)據(jù)模型的。數(shù)據(jù)模型應(yīng)滿足三個(gè)方面的要求：(1) 能夠比較真實(shí)地模擬現(xiàn)實(shí)世界；(2) 容易被人理解；(3) 便于在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。 數(shù)據(jù)模型的組成要素?cái)?shù)據(jù)模型是由數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作和數(shù)據(jù)的約束條件三部分組成的。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是所研究對象的集合，這些對象是數(shù)據(jù)庫的組成成分，例如表中的字段、名稱等。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分為兩類，一類是與數(shù)據(jù)類型、內(nèi)容、性質(zhì)有關(guān)的對象；一類是與數(shù)據(jù)之間聯(lián)系有關(guān)的對象。數(shù)據(jù)操作是指對數(shù)據(jù)庫中各種對象(型)的實(shí)例(值)允許執(zhí)行的操作的集合，包括操作及有關(guān)的操作規(guī)則。數(shù)據(jù)庫的操作主要有檢索和更新兩大類。數(shù)據(jù)模型必須定義數(shù)據(jù)操作的確切含義、操作符號、操作規(guī)則以及實(shí)現(xiàn)操作的語言。數(shù)據(jù)的約束條件是一組完整性規(guī)則的集合。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、有效和相容。數(shù)據(jù)模型給出了在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上描述和動態(tài)模擬現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)及其變化的一種抽象方法，數(shù)據(jù)模型不同，描述和實(shí)現(xiàn)方法亦不相同，相應(yīng)的支持軟件，即數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)也就不同。嚴(yán)格地講，一個(gè)數(shù)據(jù)模型應(yīng)由上述三部分組成，但數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是數(shù)據(jù)模型的本質(zhì)標(biāo)志。 概念模型概念模型是現(xiàn)實(shí)世界到信息世界的第一層抽象，是現(xiàn)實(shí)世界到計(jì)算機(jī)的一個(gè)中間層次。概念模型是數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的有力工具和數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)人員與用戶之間進(jìn)行交流的語言。它必須具有較強(qiáng)的語義表達(dá)能力，能夠方便、直接地表達(dá)應(yīng)用中的各種語義知識，且簡單、清晰、易于用戶理解。在現(xiàn)實(shí)世界中，事物之間的聯(lián)系是客觀存在的。概念世界是現(xiàn)實(shí)世界在人們頭腦中的反映，是對客觀事物及其聯(lián)系的一種抽象描述，不是現(xiàn)實(shí)世界的簡單錄像，而是把現(xiàn)實(shí)世界中的客觀對象抽象為某一種信任結(jié)構(gòu)，這種信任結(jié)構(gòu)不是某一個(gè)DBMS支持的數(shù)據(jù)模型，而是概念級的模型。建立概念模型涉及以下幾個(gè)術(shù)語：(1) 實(shí)體(entity)客觀存在并可相互區(qū)別的事物稱為實(shí)體。實(shí)體可以是實(shí)際事物，也可以是抽象事件。比如，一個(gè)職工、一個(gè)部門屬于實(shí)際事物；一次定貨、借閱若干本圖書、一場演出是比較抽象的事件。同一類實(shí)體的集合稱為實(shí)體集。例如，全體學(xué)生的集合、全館圖書等。我們用命名的實(shí)體型表示抽象的實(shí)體集，實(shí)體型“學(xué)生”表示全體學(xué)生的概念，并不具體指職工甲或?qū)W生乙。(2) 屬性(attribute)描述實(shí)體的特性稱為屬性。例如，學(xué)生實(shí)體用若干個(gè)屬性(學(xué)號、姓名、性別、出生日期、籍貫等)來描述。屬性的具體取值稱為屬性值，用以刻畫一個(gè)具體實(shí)體。(3) 關(guān)鍵字如果某個(gè)屬性或?qū)傩越M合能夠唯一地標(biāo)識出實(shí)體集中的各個(gè)實(shí)體，可以選作關(guān)鍵字，也稱為碼。(4) 聯(lián)系(relationship)實(shí)體集之間的對應(yīng)關(guān)系稱為聯(lián)系，它反映現(xiàn)實(shí)世界事物之間的相互關(guān)聯(lián)。聯(lián)系分為兩種，一種是實(shí)體內(nèi)部各屬性之間的聯(lián)系，另一種是實(shí)體之間的聯(lián)系。(5) ER圖概念模型的表示方法有很多，常用實(shí)體聯(lián)系方法(ER方法或ER圖)來描述現(xiàn)實(shí)世界的概念模型，ER方法也稱為ER模型。ER圖有3個(gè)要素：實(shí)體——用矩形并在框內(nèi)標(biāo)注實(shí)體名稱來表示；屬性——用橢圓形表示，并用連線將其與相應(yīng)的實(shí)體連接起來；聯(lián)系——用菱形表示，菱形框內(nèi)寫明聯(lián)系名，并用連線分別與有關(guān)實(shí)體連接起來，同時(shí)在連線上標(biāo)上聯(lián)系的類型(1∶1∶n或m∶n)。(實(shí)體與屬性) (實(shí)體與聯(lián)系) ER圖示例聯(lián)系有三種類型：(1) 一對一聯(lián)系 　 如果對于實(shí)體集A中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集B中至多有一個(gè)實(shí)體與之聯(lián)系，反之亦然，則稱實(shí)體集A與實(shí)體集B具有一對一聯(lián)系，記為1∶1。 (2) 一對多聯(lián)系如果對于實(shí)體集A中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集B中有n個(gè)實(shí)體(n≥0)與之聯(lián)系，反之，對于實(shí)體集B中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集A中至多只有一個(gè)實(shí)體與之聯(lián)系，則稱實(shí)體集A與實(shí)體集B有一對多聯(lián)系，記為1∶n。(3) 多對多聯(lián)系(m∶n)如果對于實(shí)體集A中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集B中有n個(gè)實(shí)體(n≥0)與之聯(lián)系，反之，對于實(shí)體集B中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集A中也有m個(gè)實(shí)體(m≥0)與之聯(lián)系，則稱實(shí)體集A與實(shí)體集B具有多對多聯(lián)系，記為m∶n。 常用的數(shù)據(jù)模型每個(gè)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)都是基于某種數(shù)據(jù)模型的。在目前數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域中，常用的數(shù)據(jù)模型有4種：層次模型、網(wǎng)狀模型、關(guān)系模型和面向?qū)ο竽Ｐ汀?. 層次模型層次和網(wǎng)狀模型是最早用于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型。層次模型的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是層次結(jié)構(gòu)，也稱樹型結(jié)構(gòu)，樹中每個(gè)結(jié)點(diǎn)表示一個(gè)實(shí)體類型，這些結(jié)點(diǎn)應(yīng)滿足：(1) 有且只有一個(gè)結(jié)點(diǎn)無雙親結(jié)點(diǎn)，這個(gè)結(jié)點(diǎn)稱為根結(jié)點(diǎn)；(2) 其他結(jié)點(diǎn)有且僅有一個(gè)雙親結(jié)點(diǎn)。在層次結(jié)構(gòu)中，每個(gè)結(jié)點(diǎn)表示一個(gè)記錄類型(實(shí)體)，結(jié)點(diǎn)之間的連線(有向邊)表示實(shí)體間的聯(lián)系?，F(xiàn)實(shí)世界中許多實(shí)體間存在著自然的層次關(guān)系，如組織機(jī)構(gòu)、家庭關(guān)系和物品分類等。 層次模型示例2. 網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在數(shù)據(jù)庫中，把滿足以下兩個(gè)條件的基本層次聯(lián)系集合稱為網(wǎng)狀模型：(1) 一個(gè)結(jié)點(diǎn)可以有多個(gè)雙親結(jié)點(diǎn)；(2) 多個(gè)結(jié)點(diǎn)可以無雙親結(jié)點(diǎn)。在網(wǎng)狀模型中每個(gè)結(jié)點(diǎn)表示一個(gè)實(shí)體類型，結(jié)點(diǎn)間的連線表示實(shí)體間的聯(lián)系。與層次模型不同，網(wǎng)狀模型中的任意結(jié)點(diǎn)間都可以有聯(lián)系，適用于表示多對多的聯(lián)系，因此，與層次模型相比網(wǎng)狀模型更具有普遍性。網(wǎng)狀模型雖然可以表示實(shí)體間的復(fù)雜關(guān)系，但它與層次模型沒有本質(zhì)的區(qū)別，它們都用連線表示實(shí)體間的聯(lián)系，在物理實(shí)現(xiàn)上也有許多相同之處，如都用指針表示實(shí)體間的聯(lián)系。層次模型是網(wǎng)狀模型的特例，它們都稱為格式化的數(shù)據(jù)模型。 網(wǎng)狀模型示例3. 關(guān)系模型關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是二維表，由行和列組成。一張二維表稱為一個(gè)關(guān)系。，(a)(b)分別表示學(xué)生關(guān)系和教師任課關(guān)系。這兩個(gè)關(guān)系也表示了學(xué)生和任課教師間的多對多聯(lián)系，他們之間的聯(lián)系是由在兩個(gè)關(guān)系中的同名屬性“班級”表示的。學(xué)號姓名班級…30203301杜少華1…30203302張大偉1…30203303王朋立1…30203322王小寧1…30203327林李鳴1……………(a) 學(xué)生關(guān)系教師姓名系別任課名稱班級…吳豐數(shù)學(xué)系離散數(shù)學(xué)1…趙立偉外語系英語1…李健計(jì)算機(jī)系數(shù)據(jù)庫技術(shù)1…曲立濤計(jì)算機(jī)系操作系統(tǒng)2………………