數(shù)據(jù)庫(kù)管理之?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)模型.ppt

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數(shù)據(jù)庫(kù)管理之二常用的數(shù)據(jù)模型,常用的數(shù)據(jù)模型,在數(shù)據(jù)庫(kù)中用數(shù)據(jù)模型這個(gè)工具來(lái)抽象、表示和處理現(xiàn)實(shí)世界中的數(shù)據(jù)和信息。通俗地講數(shù)據(jù)模型就是現(xiàn)實(shí)世界的模擬。數(shù)據(jù)模型應(yīng)滿足三方面要求能比較真實(shí)地模擬現(xiàn)實(shí)世界容易為人所理解便于在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn),一、層次數(shù)據(jù)模型二、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型三、關(guān)系數(shù)據(jù)模型,常用的數(shù)據(jù)模型,層次數(shù)據(jù)模型,,非關(guān)系模型種類層次模型（HierarchicalModel）網(wǎng)狀模型(NetworkModel)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：以基本層次聯(lián)系為基本單位基本層次聯(lián)系：兩個(gè)記錄以及它們之間的一對(duì)多（包括一對(duì)一)的聯(lián)系,數(shù)據(jù)模型(續(xù)),關(guān)系模型(RelationalModel)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：表面向?qū)ο竽Ｐ?ObjectOrientedModel）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：對(duì)象,一、層次模型,1.層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2.層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)操縱3.層次數(shù)據(jù)模型的完整性約束4.層次數(shù)據(jù)模型的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)5.層次數(shù)據(jù)模型的優(yōu)缺點(diǎn)6.典型的層次數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng),1.層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),層次模型滿足下面兩個(gè)條件的基本層次聯(lián)系的集合為層次模型。1.有且只有一個(gè)結(jié)點(diǎn)沒(méi)有雙親結(jié)點(diǎn)，這個(gè)結(jié)點(diǎn)稱為根結(jié)點(diǎn)2.根以外的其它結(jié)點(diǎn)有且只有一個(gè)雙親結(jié)點(diǎn)層次模型中的幾個(gè)術(shù)語(yǔ)根結(jié)點(diǎn)，雙親結(jié)點(diǎn)，兄弟結(jié)點(diǎn)，葉結(jié)點(diǎn),層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）,,層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）,表示方法實(shí)體型：用記錄類型描述。每個(gè)結(jié)點(diǎn)表示一個(gè)記錄類型。屬性：用字段描述。每個(gè)記錄類型可包含若干個(gè)字段。聯(lián)系：用結(jié)點(diǎn)之間的連線表示記錄（類）型之間的一對(duì)多的聯(lián)系。,層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）,特點(diǎn)結(jié)點(diǎn)的雙親是唯一的只能直接處理一對(duì)多的實(shí)體聯(lián)系每個(gè)記錄類型定義一個(gè)排序字段，也稱為碼字段任何記錄值只有按其路徑查看時(shí)，才能顯出它的全部意義沒(méi)有一個(gè)子女記錄值能夠脫離雙親記錄值而獨(dú)立存在,層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）,多對(duì)多聯(lián)系在層次模型中的表示用層次模型間接表示多對(duì)多聯(lián)系表示方法將多對(duì)多聯(lián)系分解成一對(duì)多聯(lián)系分解方法冗余結(jié)點(diǎn)法虛擬結(jié)點(diǎn)法,2.層次模型的數(shù)據(jù)操縱,查詢插入刪除更新,3.層次模型的完整性約束,無(wú)相應(yīng)的雙親結(jié)點(diǎn)值就不能插入子女結(jié)點(diǎn)值如果刪除雙親結(jié)點(diǎn)值，則相應(yīng)的子女結(jié)點(diǎn)值也被同時(shí)刪除更新操作時(shí)，應(yīng)更新所有相應(yīng)記錄，以保證數(shù)據(jù)的一致性,4.層次數(shù)據(jù)模型的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu),鄰接法按照層次樹(shù)前序遍歷的順序把所有記錄值依次鄰接存放，即通過(guò)物理空間的位置相鄰來(lái)實(shí)現(xiàn)層次順序。鏈接法用指引元來(lái)反映數(shù)據(jù)之間的層次聯(lián)系子女－兄弟鏈接法P18層次序列鏈接法P18,5.層次模型的優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)層次數(shù)據(jù)模型簡(jiǎn)單，對(duì)具有一對(duì)多的層次關(guān)系的部門描述自然、直觀，容易理解性能優(yōu)于關(guān)系模型，不低于網(wǎng)狀模型層次數(shù)據(jù)模型提供了良好的完整性支持,層次模型的優(yōu)缺點(diǎn)（續(xù)）,缺點(diǎn)多對(duì)多聯(lián)系表示不自然對(duì)插入和刪除操作的限制多查詢子女結(jié)點(diǎn)必須通過(guò)雙親結(jié)點(diǎn)層次命令趨于程序化,6.典型的層次數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng),IMS數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)第一個(gè)大型商用DBMS1968年推出IBM公司研制,網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型,網(wǎng)狀模型,1.網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2.網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)操縱3.網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的完整性約束4.網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)5.網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的優(yōu)缺點(diǎn)6.典型的網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng),1.網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),網(wǎng)狀模型滿足下面兩個(gè)條件的基本層次聯(lián)系的集合為網(wǎng)狀模型。1.允許一個(gè)以上的結(jié)點(diǎn)無(wú)雙親；2.一個(gè)結(jié)點(diǎn)可以有多于一個(gè)的雙親。,網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）,表示方法（與層次數(shù)據(jù)模型相同）實(shí)體型：用記錄類型描述。每個(gè)結(jié)點(diǎn)表示一個(gè)記錄類型。屬性：用字段描述。每個(gè)記錄類型可包含若干個(gè)字段。聯(lián)系：用結(jié)點(diǎn)之間的連線表示記錄（類）型之間的一對(duì)多的父子聯(lián)系。,網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）,特點(diǎn)只能直接處理一對(duì)多的實(shí)體聯(lián)系每個(gè)記錄類型定義一個(gè)排序字段，也稱為碼字段任何記錄值只有按其路徑查看時(shí)，才能顯出它的全部意義,網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）,網(wǎng)狀模型與層次模型的區(qū)別網(wǎng)狀模型允許多個(gè)結(jié)點(diǎn)沒(méi)有雙親結(jié)點(diǎn)網(wǎng)狀模型允許結(jié)點(diǎn)有多個(gè)雙親結(jié)點(diǎn)網(wǎng)狀模型允許兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間有多種聯(lián)系（復(fù)合聯(lián)系）網(wǎng)狀模型可以更直接地去描述現(xiàn)實(shí)世界層次模型實(shí)際上是網(wǎng)狀模型的一個(gè)特例,網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）,,,,,網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）,,網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）,網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）,父親,人,獨(dú)生子女,樹(shù),,,,,種植,砍伐,養(yǎng)育,贍養(yǎng),網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）,網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）,多對(duì)多聯(lián)系在網(wǎng)狀模型中的表示用網(wǎng)狀模型間接表示多對(duì)多聯(lián)系表示方法將多對(duì)多聯(lián)系直接分解成一對(duì)多聯(lián)系,,2.網(wǎng)狀模型的數(shù)據(jù)操縱,查詢插入刪除更新,3.網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的完整性約束,完整性約束條件不嚴(yán)格允許插入尚未確定雙親結(jié)點(diǎn)值的子女結(jié)點(diǎn)值允許只刪除雙親結(jié)點(diǎn)值,網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的完整性約束(續(xù)),具體的網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（如DBTG）對(duì)數(shù)據(jù)操縱加了一些限制，提供了一定的完整性約束。碼屬籍類別加入類別(自動(dòng)的，手工的)移出類別(固定的，必須的，隨意的),4.網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu),關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)記錄之間的聯(lián)系常用方法單向鏈接雙向鏈接環(huán)狀鏈接向首鏈接例：P29,5.網(wǎng)狀模型的優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)能夠更為直接地描述現(xiàn)實(shí)世界，如一個(gè)結(jié)點(diǎn)可以有多個(gè)雙親具有良好的性能，存取效率較高,網(wǎng)狀模型的優(yōu)缺點(diǎn)（續(xù)）,缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且隨著應(yīng)用環(huán)境的擴(kuò)大，數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)就變得越來(lái)越復(fù)雜，不利于最終用戶掌握DDL、DML語(yǔ)言復(fù)雜，用戶不容易使用,6.典型的網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng),DBTG系統(tǒng)，亦稱CODASYL系統(tǒng)由DBTG提出的一個(gè)系統(tǒng)方案奠定了數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的基本概念、方法和技術(shù)70年代推出實(shí)際系統(tǒng)CullinetSoftwareInc.公司的IDMSUnivac公司的DMS1100Honeywell公司的IDS/2HP公司的IMAGE,1.2.3數(shù)據(jù)模型,一、層次數(shù)據(jù)模型二、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型三、關(guān)系數(shù)據(jù)模型,關(guān)系數(shù)據(jù)模型,關(guān)系模型,1.關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2.關(guān)系數(shù)據(jù)模型的操縱3.關(guān)系數(shù)據(jù)模型的完整性約束4.關(guān)系數(shù)據(jù)模型的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)5.關(guān)系數(shù)據(jù)模型的優(yōu)缺點(diǎn)6.典型的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng),關(guān)系模型,最重要的一種數(shù)據(jù)模型。也是目前主要采用的數(shù)據(jù)模型1970年由美國(guó)IBM公司SanJose研究室的研究員E.F.Codd提出本課程的重點(diǎn),1.關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),關(guān)系模型的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系模型的基本概念實(shí)體及實(shí)體間的聯(lián)系的表示方法關(guān)系必須是規(guī)范化的,關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)),關(guān)系模型的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在用戶觀點(diǎn)下，關(guān)系模型中數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)是一張二維表，它由行和列組成。,,關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）,關(guān)系模型的基本概念關(guān)系（Relation）：一個(gè)關(guān)系對(duì)應(yīng)通常說(shuō)的一張表。元組（Tuple）表中的一行即為一個(gè)元組。屬性（Attribute）表中的一列即為一個(gè)屬性，給每一個(gè)屬性起一個(gè)名稱即屬性名。,關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）,關(guān)系模型的基本概念（續(xù)）主碼（Key）表中的某個(gè)屬性組，它可以唯一確定一個(gè)元組。域（Domain）屬性的取值范圍。分量元組中的一個(gè)屬性值。,關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）,關(guān)系模型的基本概念（續(xù)）關(guān)系模式對(duì)關(guān)系的描述表示方法關(guān)系名（屬性1，屬性2，…，屬性n）例如：學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，年齡，性別，系，年級(jí)）,關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）,實(shí)體及實(shí)體間的聯(lián)系的表示方法實(shí)體型：直接用關(guān)系（表）表示。屬性：用屬性名表示。一對(duì)一聯(lián)系：隱含在實(shí)體對(duì)應(yīng)的關(guān)系中。一對(duì)多聯(lián)系：隱含在實(shí)體對(duì)應(yīng)的關(guān)系中。多對(duì)多聯(lián)系：直接用關(guān)系表示。,關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）,例1學(xué)生、系、系與學(xué)生之間的一對(duì)多聯(lián)系：學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，年齡，性別，系號(hào)，年級(jí)）系(系號(hào)，系名，辦公地點(diǎn))例2系、系主任、系與系主任間的一對(duì)一聯(lián)系,關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）,例3學(xué)生、課程、學(xué)生與課程之間的多對(duì)多聯(lián)系：學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，年齡，性別，系號(hào)，年級(jí)）課程（課程號(hào)，課程名，學(xué)分）選修（學(xué)號(hào)，課程號(hào)，成績(jī)）,關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）,關(guān)系必須是規(guī)范化的，即必須滿足一定的規(guī)范條件最基本的規(guī)范條件：關(guān)系的每一個(gè)分量必須是一個(gè)不可分的數(shù)據(jù)項(xiàng)。,,2.關(guān)系模型的數(shù)據(jù)操縱,查詢、插入、刪除、更新數(shù)據(jù)操作是集合操作，操作對(duì)象和操作結(jié)果都是關(guān)系，即若干元組的集合存取路徑對(duì)用戶隱蔽，用戶只要指出“干什么”，不必詳細(xì)說(shuō)明“怎么干”,3.關(guān)系模型的完整性約束,實(shí)體完整性參照完整性用戶定義的完整性,4.關(guān)系數(shù)據(jù)模型的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu),表以文件形式存儲(chǔ)有的DBMS一個(gè)表對(duì)應(yīng)一個(gè)操作系統(tǒng)文件，有的DBMS自己設(shè)計(jì)文件結(jié)構(gòu),5.關(guān)系模型的優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)建立在嚴(yán)格的數(shù)學(xué)概念的基礎(chǔ)上概念單一。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、清晰，用戶易懂易用實(shí)體和各類聯(lián)系都用關(guān)系來(lái)表示。對(duì)數(shù)據(jù)的檢索結(jié)果也是關(guān)系。關(guān)系模型的存取路徑對(duì)用戶透明具有更高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性，更好的安全保密性簡(jiǎn)化了程序員的工作和數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)建立的工作,關(guān)系模型的優(yōu)缺點(diǎn)（續(xù)）,缺點(diǎn)存取路徑對(duì)用戶透明導(dǎo)致查詢效率往往不如非關(guān)系數(shù)據(jù)模型為提高性能，必須對(duì)用戶的查詢請(qǐng)求進(jìn)行優(yōu)化增加了開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的難度,6.典型的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng),ORACLESYBASEDB/2SQLServerINFORMIXCOBASEPBASEEasyBaseKingBase小金靈DM/4OpenBase,