数据模型与概念模型

2. 信息世界
现实世界中的实体，通过人们的感觉器官反映到头脑中，形 成信息，组成信息世界。简单的说就是现实世界在人们头脑中 的反映。 在信息世界中：实体的特征在头脑中形成的知识称为属性； 实体通过其属性表示称为实例；同类实例的集合称为对象，对 象即实体集中的实体用属性表示得出的信息集合；实体集之间 的联系用对象联系表示。
3．E-R 图
校长
院系
教师
负责
聘任
教学
学校
教师
学生
3．E-R 图
• （2）绘制E-R图的步骤 • 第一步：通过对现实世界的分析、抽象， 找出实体集及其属性； • 第二步：找出实体集之间的联系； • 第三步：找出实体集联系的属性 • 第四步：绘制E-R图。绘制E-R图一般先 绘制局部E-R图，然后绘制全局E-R图， 详细见数据库设计。
2.2.1 概念模型的基本概念
1. 概念模型涉及的基本概念 (1) 对象（Object）和实例（Instance）
现实世界中具有相同性质、服从相同规则的一类事物（概念） 的抽象称为对象。对象中的每一个具体的事物（实体）为该对象 的实例。
(2) 属性（Attribute）
属性为实体的某一方面特征的抽象表示。
3．E-R 图
第三步：找出实体集之间联系的属性 S与C之间联系的结果用成绩表示。 T与C之间联系以讲授哪一个班级来表示。 第四步：绘制E-R图 当E-R图比较复杂时，为了使E-R图简洁，可 以使属性不在E-R图中出现，即单独画出每一 个实体及实体属性，在E-R图中仅画出实体集 和它们之间的联系，在E-R图中每一个实体只 允许出现一次，如图所示。
R1 R2 R1 R1 R2
L1
R3
L2
L1
R2
L2
L1
R3
L2
L3
R4
2. 网状模型的完整性约束条件
1) 支持记录码的概念。码即惟一标识记录的 数据项的集合。 2) 保证一个联系中双亲记录和子女记录之间是 一对多的联系。 3) 可以支持双亲记录和子女记录之间某些约束 条件。
2.3.4
关系数据模型
2.3.3 网状数据模型
1. 网状模型的数据结构
(1) 网状模型结构的基本特征
1) 有一个以上的结点没有双亲。2) 结点可以有多于一个的双亲。
(2) 网状模型的数据表示方法
1) 使用记录和记录值表示实体集和实体；每个结点表示一个记录， 每个记录包含若干个字段。 2) 联系(系)用结点间的有向线段表示。每个有向线段表示一个记录 间的一对多的联系。
2.1 信息的三种世界及描述
现实世界 信息的三种世界： 现实世界 认识抽象 信息世界（概念模型） 信息世界（概念模型） 计算机世界（数据世 转换 界） （数据模型） 计算机世界（数据模型）
数据模型概述
数据模型的种类很多，目前被广泛使用的数据模型 分为两类： • 一类是独立于计算机系统的数据模型，完全不涉 及信息在计算机中的表示，这类模型称为概念数 据模型，简称概念模型。概念模型是一种面向客 观世界，面向用户的模型，主要用于数据库设计。 例如E-R模型属于概念模型； • 另一类是直接面向数据库的逻辑结构，称为逻辑 数据模型，又称为结构数据模型。它是一种与数 据库管理系统相关的模型，主要用于DBMS的实 现，如层次模型、网状模型、关系模型、面向对 象模型均属这类数据模型。
20 20
92003 92004
数据库 人工智能
2. 层次模型的完整性约束条件
(1) 在进行插入记录值操作时，如果没有指明相应 的双亲记录值（首记录值），则不能插入子女 记录值（属记录值）。 (2) 进行删除记录操作时，如果删除双亲记录值 （首记录值），则相应的子女结点值（属记录 值）也同时被删除。 (3) 进行修改记录操作时，应修改所有相应记录， 以保证数据的一致性。
两个实体集之间的联系
工厂
1
学校
1
职工
m
负责
1 厂长ຫໍສະໝຸດ Baidu
工作
n 教师
参加
n 体育团体
两个实体集联系的例子
实体（集）间的联系
学校
校长
学校
学生
教师
学生
(2) 多实体集之间的联系
1) 多实体集之间的一对多联系。 设实体集E1,…En，对于实体集Ej(j=1,… n)中的一个给定 实体，最多只和其他实体集Ei(ij)中的一个实体相联系，则 称Ej与E1…,En之间的联系是一对多的。 2) 多实体集之间的多对多联系。 在两个以上的多个实体集之间，当一个实体集与其他实 体集之间均存在多对多联系，而其他实体集之间没有联系 时，这种联系称为多实体集间的多对多联系。
教学院系数据模型 院系 院系编号 院系名称 办公地点
教研室 教研室编号 教研室 教师
职工号 姓名
学号 专业方向
姓名
年龄
学生
教学院系数据库的一个实例
D10 计算机系 9号楼
C01 C02 92001 92002 王海 张铮 电器 自动化
硬件教研室 软件教研室
00001 00002 许明 陈真
王平 李丽
数据模型概述
• 逻辑数据模型我们常常简称数据模型， 它有严格的定义。 • 数据库专家E.F. Codd认为：一个基本数 据模型是一组向用户提供的规则，这些 规则规定数据结构如何组织以及允许进 行何种操作。通常，一个数据库的数据 模型应包含数据结构、数据操作和数据 完整性约束三个部分。
2.1 信息的三种世界及其描述
1. 信息的现实世界
要管理的客观存在的各种事物、事务之间的相互联 系及事物的发生、变化过程。 (1)实体(Entity) 现实世界中存在的可以相互区分的事物或概念。 (2) 实体的特征(Entity Characteristic)
每个实体都有自己的特征，利用实体的特征可以区 别不同的实体。 (3) 实体集及实体集间的联系(Relation) 具有相同特征或能用同样特征描述的实体的集合。
信息世界通过概念模型、过程模型和状态模型反映现 实世界，它要求对现实世界中的事物、事物间的联系 和事物的变化情况准确、如实、全面地表示。
3. 信息的计算机世界
1) 数据项(Item)：对象属性的数据表示。 2) 记录(Record)：实例的数据表示。记录有型和值 之分：记录的型是结构，由数据项的型构成；记录 的值表示对象中的一个实例，它的分量是数据项值。 3) 文件(File)：对象的数据表示，同类记录的集合。
3．E-R 图
• 菱形框：表示联系，菱形框内标明联系 名，与其相关的实体集之间用线段连接， 且在连线边上标明联系类型。 • 椭圆框：表示属性，在框内写上属性的 名字，并用无向边连向与其相关的实体 集或联系。 • 在E-R图中，有时为了突出各实体集之间 的联系，可以先画出实体集及其属性， 然后再重点画出实体之间的联系。如图 下图所示：
3．E-R 图
第二步：找出实体集之间的联系 • S与C之间有联系，且为m:n，因为一个学生可 以学习多门课程，反过来一门课程可以被多个 学生学习。 • T与C之间有联系，且为m:n，因为一个教师可 以讲授多门课程，反过来一门课程可以被多个 教师讲授。 • D与S之间有联系，且为1:n，因为一个院系可 以有多个学生，• 是一个学生只属于一个院系。 但 • D与T之间有联系，且为1:n，因为一个院系可 以有多个教师，• 是一个教师只属于一个院系。 但
数据库系统原理 及应用
机械工业出版社
2014-1-5
第2章 数据模型与概念模型
2.1 信息的三种世界及其描述 2.2 概念模型及其表示
2.2.1 概念模型的基本概念 2.2.2 概念模型的表示方法
2.3 常见的数据模型
2.3.1 数据模型概述 2.3.2 层次数据模型 2.3.3 网状数据模型 2.3.4 关系数据模型 2.3.6 对象关系数据模型
4) 数据模型（Data Model）：现实世界中的事物和
相互联系数据化的结果就是数据模型。
4. 现实世界、信息世界和计算机 世界的关系
信息的三种世界术语的对应关系表 现实世界 实体集 实体 特征 信息世界 对象或实体型 实例 属性 计算机世界 数据或文件 （表） 记录 数据项（字段）
实体标识符
实体间的联系
(3) 主码（Primary Key）和次码(Secondary Key)
码能够惟一标识一个实体；不能惟一标识实体的属性叫次码。
(4) 域（Domain）
属性的取值范围称为属性的域。
2. 实体联系的类型
(1) 两个实体集之间的联系
1) 一对一联系（1:1）:设有两个实体集A和B，对于 A中的每一个实体， B中至多有一个实体与之联系； 反之亦然。 2) 一对多联系（1:n）:设有两个实体集A和B，对 于A的每一个实体，B中有一个或多个实体与之联 系；而对于B的每一个实体，A中至多有一个实体 与之联系。 3) 多对多联系（m:n）:设有两个实体集A和B，对 于A的每一个实体，B中有一个或多个实体与之联 系；反之亦然。
标识属性
对象间的联系 概念模型
关键码
数据间的联系 数据模型
现实世界、信息世界和计算机 世界的关系
信息的三个世界的联系和转换过程
现实世界 事物及联系
系统分析 信息化
信息世界 信息模型
数据库设计 计算机世界 数据化
数据模型
2.2 概念模型及其表示
概念模型是对信息世界的管理对象、属性及联系等信息的描述形式。 概念模型不依赖计算机及DBMS，它是现实世界的真实全面反映。
2. 常见的数据模型
层次模型、网状模型和关系模型。 在非关系模型中，实体集用记录 表示，实体的属性对应记录的数据项 （或字段）。实体集之间的联系转换 成两两记录之间的联系。非关系模型 中数据结构的单位是基本层次联系。 Ri
Lij
Rj
2.3.2
层次数据模型
1. 层次模型的数据结构
(1) 层次模型的定义
1. 关系模型的数据结构
(1) 关系模型中的主要术语
1) 关系。一个关系对应通常所说的一张二维表。 2) 元组。表中的一行称为一个元组。 3) 属性。表中的一列称为一个属性。 4) 主码。表中的某个属性或属性组，值可以惟一地确定一个元组， 且属性组中不含多余的属性。 5) 域。属性的取值范围称为域。 6) 分量。元组中的一个属性值称为分量。 7) 关系模式。关系的型称为关系模式，是对关系的描述。
3．E-R 图
例如：我们以教学情况为例，进行E-R图设计。 • 第一步：首先找出相关实体集： 学生(S) 教师(T) 课程(C) 院系(D) 每个实体的属性分别为： • S: 学号，学生姓名，出生日期，专业，班级 • T: 编号，教师姓名，职称，所在教研室 • C: 课程号，课程名称，学时，考核方式 • D: 院系代号，院系名称
2.3
常见的数据模型
2.3.1 数据模型概述
1. 数据模型的三要素
1) 数据结构：所研究的对象类型的集合。包括与数据类型、内容、 性质有关的对象；与数据之间联系有关的对象。 2) 数据操作：对数据库中各种数据对象允许执行的操作集合。包 括操作对象和有关的操作规则两部分。 3) 数据约束条件：一组数据完整性规则的集合。
1) 有且仅有一个结点没有双亲结点，这个结点称为根结点。 2) 除根结点之外的其他结点有且只有一个双亲结点。
(2)层次模型的数据表示方法
实体集使用记录表示；记录型包含若干个字段；记录值表 示实体；记录之间的联系使用基本层次联系表示。
(3) 层次模型的特点
层次模型像一棵倒立的树，只有一个根结点，有若干个叶结 点，结点的双亲是惟一的。
3．E-R 图
3．E-R 图
学生 m: 成 绩 学 习 n 课程 m: 授 课 n 编 制 m 教师 m: SD 1 院系 1:
授课班 级
课堂作业
• 设物质管理数据库中有两个实体集,一是 “仓库”实体集，具有仓库号、地址、 电话等属性；另一个“零件”实体集， 具有零件号、零件名称、规格、单价等。 如果规定：一种零件可以存放在多个仓 库中；一个仓库可以存放多种零件，存 放在仓库中的零件有日期、库存量等属 性。 试画出E-R图。
课程
1 讲授 m n n
供应商
m 供应 p
教师
参考书
项目
零件
3．E-R 图
– 3．E-R 图（Entity-Relationship Approach） – 关于概念模型的表示方法有很多，最著名的 是实体-联系方法，简称E-R图。E-R图具有 以下优点：能非常自然的描述现实世界；图 形结构简单；设计者和用户易理解，并且可 以互相交流；它是数据库设计的中间步骤， 易于向数据模型转换。 – （1）E-R图的图形符号 – 方 框：表示一实体集，在框内写上实体集 的名字。