第三章數據管理中的數據模型3.1數據模型的基本概念3.2數據模型的四個世界3.3概念世界與概念模型3.4信息世界與邏輯模型3.5計算機世界與物理模型本章小結第三章數據管理中的數據模型3.1數據模型的基本概念13.1數據模型的基本概念數據模型是數據管理特征的抽象，是數據管理的核心；數據模型包括三部分內容數據結構數據操縱數據約束3.1數據模型的基本概念數據模型是數據管理特征的抽象，是數23.1數據模型的基本概念數據模型按不同的應用層次分成三種類型：概念數據模型（概念模型）邏輯數據模型（邏輯模型）物理數據模型（物理模型）3.1數據模型的基本概念數據模型按不同的應用層次分成三種類33.2數據模型的四個世界現實世界概念化形式化計算機概念世界信息世界計算機世界物理化圖3.1四個世界的轉化示意圖用戶現實世界：用戶所關注的世界，是客觀世界中劃定邊界的一個部分環境；概念世界：是對現實世界的抽象，從紛繁的現實世界中抽取出能反映現實本質的概念和基本關系，它與具體的數據庫和計算機平臺無關；信息世界：將概念世界中的概念和關系，以一定的形式映射到計算機世界中去；計算機世界：將信息世界中的模型在計算機物理結構上實現。3.2數據模型的四個世界現實世界概念化形式化計算機概念世界43.3概念世界與概念模型1E-R模型又稱實體-聯系模型，它于1976年由PeterChen提出。3.3概念世界與概念模型1E-R模型又稱實體-聯系模型，53.3概念世界與概念模型（1）E-R模型的基本要素實體客觀存在并可相互區分的事物叫實體如學生張三、工人李四、計算機系、數據庫概論屬性實體所具有的某一特性一個實體可以由若干個屬性來刻畫例如，學生可由學號、姓名、年齡、系等組成聯系實體之間的相互關聯聯系也可以有屬性，如學生與課程之間有選課聯系，每個選課聯系都有一個成績作為其屬性

3.3概念世界與概念模型（1）E-R模型的基本要素63.3概念世界與概念模型（2）E-R模型中聯系的分類兩個實體集間的聯系多個實體集間的聯系一個實體集內部的聯系

兩個實體集之間的聯系又可分為：一對一的聯系（1：1）一對多或多對一的聯系（1：m或m：1）多對多的聯系（m：n）3.3概念世界與概念模型（2）E-R模型中聯系的分類73.3概念世界與概念模型（3）E-R圖的表示方法實體集表示法屬性表示法聯系表示法學生課程學號姓名年齡選修3.3概念世界與概念模型（3）E-R圖的表示方法學生課程學8學生課程選修姓名學號年齡課程名課程號學分成績用無向邊把實體與其屬性連接起來將參與聯系的實體用線段連接mn聯系的數量圖3.2學生學修課程E-R圖學生課程選修姓名學號年齡課程名課程號學分成績用無向邊把實體與93.3概念世界與概念模型多個實體集之間的聯系FPUFPU3.3概念世界與概念模型多個實體集之間的聯系FPUFPU103.3概念世界與概念模型

自反聯系employeemanage

實體集間多種聯系teacherstudentef3.3概念世界與概念模型自反聯系employeemana113.3概念世界與概念模型例：在一個工廠物資管理系統中，有職工、倉庫、項目、零件、供應商五個實體集以及供應、庫存、領導、工作四個關系組成，試畫出E-R圖。3.3概念世界與概念模型例：在一個工廠物資管理系統中，有職123.3概念世界與概念模型供應商項目零件供應供應商號姓名地址項目號預算單價預算名稱規格倉庫職工庫存庫存量工作領導倉庫號面積職工號姓名供應量mpnmn1n1n圖3.3某工廠物資管理E-R圖3.3概念世界與概念模型供應商項目零件供應供應商號姓名地址133.3概念世界與概念模型2面向對象模型（1）對象的組成對象標識符（OID）能惟一標識對象的符號對象的靜態特性對對象屬性的刻畫類似于E-R模型中的屬性對象的動態特性對對象實施的操作稱為方法或操作3.3概念世界與概念模型2面向對象模型143.3概念世界與概念模型（2）對象的特點對象的封裝性對象標識符的獨立性對象屬性值的多值性

3.3概念世界與概念模型（2）對象的特點153.3概念世界與概念模型（3）類與類的特性類將一組具有相同屬性、方法的對象集合稱為類；類中的對象稱為實例。子類與超類子類超類普化特化（is-a）3.3概念世界與概念模型（3）類與類的特性163.3概念世界與概念模型聚合與分解由簡單的對象組合成復雜的對象稱為類的聚合（is-part-of）反之，為類的分解3.3概念世界與概念模型173.3概念世界與概念模型面向對象模型以類為處理單位，以類間的繼承、聚合為關聯所構成的模型稱為面向對象模型。面向對象模型能描述復雜的現實世界。3.3概念世界與概念模型183.4信息世界與邏輯模型1概述層次模型網狀模型關系模型面向對象模型對象-關系模型3.4信息世界與邏輯模型1概述193.4信息世界與邏輯模型關系模型的思想是IBM公司的E.F.Codd于1970年提出的；關系模型由關系數據結構、關系操縱、數據約束2關系模型3.4信息世界與邏輯模型關系模型的思想是IBM公司的E.F203.4信息世界與邏輯模型（1）關系數據結構用二維表來表示實體集用二維表來表示實體集之間的聯系屬性元組907580成績01S0202S0101S01課程號學號男女男性別192221年齡D01李紅S02D02王偉S03D01張軍S01系號姓名學號分量3.4信息世界與邏輯模型（1）關系數據結構屬性元組9075213.4信息世界與邏輯模型關系的一列稱為屬性關系的一行稱為元組；屬性的取值范圍稱為域；屬性的個數稱為關系的元；關系框架

關系名及關系中的屬性構成了關系框架。

設關系名為R，其屬性為a1,a2,…,an,則該關系的框架是R(a1,a2,…an)3.4信息世界與邏輯模型關系的一列稱為屬性223.4信息世界與邏輯模型關系的性質關系是一個二維表，每行對應一個元組，每列是一個屬性，有一個屬性名，對應一個域；列是同質的，即列值來自同一個域，不同列可以出自同一個域，但列名不同；關系中每一個屬性是不可分解的，即所有域都是原子數據的集合；3.4信息世界與邏輯模型關系的性質233.4信息世界與邏輯模型關系的性質關系中任兩個元組不能完全相同；每個關系都有關鍵字唯一標識各個元組；關系中行的排列順序、列的排列順序是無關緊要的3.4信息世界與邏輯模型關系的性質243.4信息世界與邏輯模型鍵(Key)關系中凡能惟一標識元組的屬性集稱為該關系的鍵；關系中可能有若干個鍵，它們稱為候選鍵；假設學生的姓名不能重復，這時學生的學號和姓名都可以標識一個學生，學號和姓名都是候選健3.4信息世界與邏輯模型鍵(Key)253.4信息世界與邏輯模型鍵(Key)從所有候選鍵中選定一個用來區別同一關系中的不同元組，稱作主鍵；關系一定有主鍵一個實體集中任意兩個實體在主鍵上的取值不能相同如學號是學生實體的主鍵外鍵：若關系A中的某屬性集是關系B的鍵，則稱該屬性集是A的外鍵。3.4信息世界與邏輯模型鍵(Key)263.4信息世界與邏輯模型（2）關系操縱數據查詢數據刪除數據插入數據修改空值處理3.4信息世界與邏輯模型（2）關系操縱273.4信息世界與邏輯模型（3）關系中的數據約束實體完整性約束關鍵字必須唯一，其屬性值不能為NULL參照完整性約束外關鍵字必須取自參照關系的參照屬性值，但可以為NULL用戶自定義完整性約束學生的年齡在15-30之間3.4信息世界與邏輯模型（3）關系中的數據約束283.4信息世界與邏輯模型3面向對象邏輯模型和對象關系模型面向對象邏輯模型對象關系模型擴充的數據類型和復雜的數據類型繼承引用3.4信息世界與邏輯模型3面向對象邏輯模型和對象關系模型293.5計算機世界與物理模型圖3.6數據庫物理模型的三個層次3.5計算機世界與物理模型圖3.6數據庫物理模型的三個層303.5計算機世界與物理模型1數據庫的物理存儲介質主存儲器共作區緩沖區磁盤存儲器磁帶存儲器3.5計算機世界與物理模型1數據庫的物理存儲介質313.5計算機世界與物理模型2文件系統文件系統的組成項記錄文件文件的操作打開文件關閉文件讀記錄寫記錄刪除記錄3.5計算機世界與物理模型2文件系統323.5計算機世界與物理模型3數據庫的物理結構數據庫的數據分類數據主體數據字典數據間聯系的信息數據存取路徑信息與數據主體有關的其他信息數據庫存儲空間組織3.5計算機世界與物理模型3數據庫的物理結構333.5計算機世界與物理模型圖3.7數據存儲空間邏輯結構圖3.5計算機世界與物理模型圖3.7數據存儲空間邏輯結構圖34本章小結現實世界概念化形式化概念世界信息世界計算機世界物理化概念模型｛E-R模型、面向對象模型｝邏輯模型｛關系模型、對象-關系模型｝物理模型本章小結現實世界概念化形式化概念世界信息世界計算機世界物理化35對象的特點對象的封裝性對象的屬性與方法是封裝在一起的外界不能直接訪問對象的屬性，須通過方法來訪問對象的特點36對象的特點對象標識符的獨立性對象標識符獨立于屬性值如兩個品牌規格相同的茶杯，它們的屬性值是相同的，但它們是不同的對象，具有不同的OID。對象的特點37對象的特點對象屬性值的多值性對象屬性的取值可以是單值也可以是多值如學生選修多門課程，其成績取值可以為多值對象的特點38子類與超類圖3.4子類和超類間的is-a示意圖子類與超類圖3.4子類和超類間的is-a示意圖39類的聚合與分解圖3.5類的聚合與分解表示類的聚合與分解圖3.5類的聚合與分解表示40關系的性質907580成績01S0202S0101S01課程號學號男女男性別192221年齡D01李紅S02D02王偉S03D01張軍S01系號姓名學號關系的性質907580成績01S0202S0101S01課程41鍵907580成績01S0202S0101S01課程號學號男女男性別192221年齡D01李紅S02D02王偉S03D01張軍S01系號姓名學號鍵907580成績01S0202S0101S01課程號學號男42外鍵助教講師教授職稱253546年齡D01李紅A002D02王麗A003D01張亮A001系號姓名工號系號系名地址D01船海D041D02電信B042外鍵助教講師教授職稱253546年齡D01李紅A002D0243空值處理在關系元組的分量中允許出現空值，空值的含義如下：未知的值不可能出現的值注意關系的主鍵中不允許出現空值需要定義有關空值的運算空值處理在關系元組的分量中允許出現空值，空值的含義如下：44第三章數據管理中的數據模型3.1數據模型的基本概念3.2數據模型的四個世界3.3概念世界與概念模型3.4信息世界與邏輯模型3.5計算機世界與物理模型本章小結第三章數據管理中的數據模型3.1數據模型的基本概念453.1數據模型的基本概念數據模型是數據管理特征的抽象，是數據管理的核心；數據模型包括三部分內容數據結構數據操縱數據約束3.1數據模型的基本概念數據模型是數據管理特征的抽象，是數463.1數據模型的基本概念數據模型按不同的應用層次分成三種類型：概念數據模型（概念模型）邏輯數據模型（邏輯模型）物理數據模型（物理模型）3.1數據模型的基本概念數據模型按不同的應用層次分成三種類473.2數據模型的四個世界現實世界概念化形式化計算機概念世界信息世界計算機世界物理化圖3.1四個世界的轉化示意圖用戶現實世界：用戶所關注的世界，是客觀世界中劃定邊界的一個部分環境；概念世界：是對現實世界的抽象，從紛繁的現實世界中抽取出能反映現實本質的概念和基本關系，它與具體的數據庫和計算機平臺無關；信息世界：將概念世界中的概念和關系，以一定的形式映射到計算機世界中去；計算機世界：將信息世界中的模型在計算機物理結構上實現。3.2數據模型的四個世界現實世界概念化形式化計算機概念世界483.3概念世界與概念模型1E-R模型又稱實體-聯系模型，它于1976年由PeterChen提出。3.3概念世界與概念模型1E-R模型又稱實體-聯系模型，493.3概念世界與概念模型（1）E-R模型的基本要素實體客觀存在并可相互區分的事物叫實體如學生張三、工人李四、計算機系、數據庫概論屬性實體所具有的某一特性一個實體可以由若干個屬性來刻畫例如，學生可由學號、姓名、年齡、系等組成聯系實體之間的相互關聯聯系也可以有屬性，如學生與課程之間有選課聯系，每個選課聯系都有一個成績作為其屬性

3.3概念世界與概念模型（1）E-R模型的基本要素503.3概念世界與概念模型（2）E-R模型中聯系的分類兩個實體集間的聯系多個實體集間的聯系一個實體集內部的聯系

兩個實體集之間的聯系又可分為：一對一的聯系（1：1）一對多或多對一的聯系（1：m或m：1）多對多的聯系（m：n）3.3概念世界與概念模型（2）E-R模型中聯系的分類513.3概念世界與概念模型（3）E-R圖的表示方法實體集表示法屬性表示法聯系表示法學生課程學號姓名年齡選修3.3概念世界與概念模型（3）E-R圖的表示方法學生課程學52學生課程選修姓名學號年齡課程名課程號學分成績用無向邊把實體與其屬性連接起來將參與聯系的實體用線段連接mn聯系的數量圖3.2學生學修課程E-R圖學生課程選修姓名學號年齡課程名課程號學分成績用無向邊把實體與533.3概念世界與概念模型多個實體集之間的聯系FPUFPU3.3概念世界與概念模型多個實體集之間的聯系FPUFPU543.3概念世界與概念模型

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實體集間多種聯系teacherstudentef3.3概念世界與概念模型自反聯系employeemana553.3概念世界與概念模型例：在一個工廠物資管理系統中，有職工、倉庫、項目、零件、供應商五個實體集以及供應、庫存、領導、工作四個關系組成，試畫出E-R圖。3.3概念世界與概念模型例：在一個工廠物資管理系統中，有職563.3概念世界與概念模型供應商項目零件供應供應商號姓名地址項目號預算單價預算名稱規格倉庫職工庫存庫存量工作領導倉庫號面積職工號姓名供應量mpnmn1n1n圖3.3某工廠物資管理E-R圖3.3概念世界與概念模型供應商項目零件供應供應商號姓名地址573.3概念世界與概念模型2面向對象模型（1）對象的組成對象標識符（OID）能惟一標識對象的符號對象的靜態特性對對象屬性的刻畫類似于E-R模型中的屬性對象的動態特性對對象實施的操作稱為方法或操作3.3概念世界與概念模型2面向對象模型583.3概念世界與概念模型（2）對象的特點對象的封裝性對象標識符的獨立性對象屬性值的多值性

3.3概念世界與概念模型（2）對象的特點593.3概念世界與概念模型（3）類與類的特性類將一組具有相同屬性、方法的對象集合稱為類；類中的對象稱為實例。子類與超類子類超類普化特化（is-a）3.3概念世界與概念模型（3）類與類的特性603.3概念世界與概念模型聚合與分解由簡單的對象組合成復雜的對象稱為類的聚合（is-part-of）反之，為類的分解3.3概念世界與概念模型613.3概念世界與概念模型面向對象模型以類為處理單位，以類間的繼承、聚合為關聯所構成的模型稱為面向對象模型。面向對象模型能描述復雜的現實世界。3.3概念世界與概念模型623.4信息世界與邏輯模型1概述層次模型網狀模型關系模型面向對象模型對象-關系模型3.4信息世界與邏輯模型1概述633.4信息世界與邏輯模型關系模型的思想是IBM公司的E.F.Codd于1970年提出的；關系模型由關系數據結構、關系操縱、數據約束2關系模型3.4信息世界與邏輯模型關系模型的思想是IBM公司的E.F643.4信息世界與邏輯模型（1）關系數據結構用二維表來表示實體集用二維表來表示實體集之間的聯系屬性元組907580成績01S0202S0101S01課程號學號男女男性別192221年齡D01李紅S02D02王偉S03D01張軍S01系號姓名學號分量3.4信息世界與邏輯模型（1）關系數據結構屬性元組9075653.4信息世界與邏輯模型關系的一列稱為屬性關系的一行稱為元組；屬性的取值范圍稱為域；屬性的個數稱為關系的元；關系框架

關系名及關系中的屬性構成了關系框架。

設關系名為R，其屬性為a1,a2,…,an,則該關系的框架是R(a1,a2,…an)3.4信息世界與邏輯模型關系的一列稱為屬性663.4信息世界與邏輯模型關系的性質關系是一個二維表，每行對應一個元組，每列是一個屬性，有一個屬性名，對應一個域；列是同質的，即列值來自同一個域，不同列可以出自同一個域，但列名不同；關系中每一個屬性是不可分解的，即所有域都是原子數據的集合；3.4信息世界與邏輯模型關系的性質673.4信息世界與邏輯模型關系的性質關系中任兩個元組不能完全相同；每個關系都有關鍵字唯一標識各個元組；關系中行的排列順序、列的排列順序是無關緊要的3.4信息世界與邏輯模型關系的性質683.4信息世界與邏輯模型鍵(Key)關系中凡能惟一標識元組的屬性集稱為該關系的鍵；關系中可能有若干個鍵，它們稱為候選鍵；假設學生的姓名不能重復，這時學生的學號和姓名都可以標識一個學生，學號和姓名都是候選健3.4信息世界與邏輯模型鍵(Key)693.4信息世界與邏輯模型鍵(Key)從所有候選鍵中選定一個用來區別同一關系中的不同元組，稱作主鍵；關系一定有主鍵一個實體集中任意兩個實體在主鍵上的取值不能相同如學號是學生實體的主鍵外鍵：若關系A中的某屬性集是關系B的鍵，則稱該屬性集是A的外鍵。3.4信息世界與邏輯模型鍵(Key)703.4信息世界與邏輯模型（2）關系操縱數據查詢數據刪除數據插入數據修改空值處理3.4信息世界與邏輯模型（2）關系操縱713.4信息世界與邏輯模型（3）關系中的數據約束實體完整性約束關鍵字必須唯一，其屬性值不能為NULL參照完整性約束外關鍵字必須取自參照關系的參照屬性值，但可以為NULL用戶自定義完整性約束學生的年齡在15-30之間3.4信息世界與邏輯模型（3）關系中的數據約束723.4信息世界與邏輯模型3面向對象邏輯模型和對象關系模型面向對象邏輯模型對象關系模型擴充的數據類型和復雜的數據類型繼承引用3.4信息世界與邏輯模型3面向對象邏輯模型和對象關系模型733.5計算機世界與物理模型圖3.6數據庫物理模型的三個層次3.5計算機世界與物理模型圖3.6數據庫物理模型的三個層743.5計算機世界與物理模型1數據庫的物理存儲介質主存儲器共作區緩沖區磁盤存儲器磁帶存儲器3.5計算機世界與物理模型1數據庫的物理存儲介質753.5計算機世界與物理模型2文件系統文件系統的組成項記錄文件文件的操作打開文件關閉文件讀記錄寫記錄刪除記錄3.5計算機世界與物理模型2文件系統763.5計算機世界與物理模型3數據庫的物理結構數據庫的數據分類數據主體數據字典數據間聯系的信息數據存取路徑信息與數據主體有關的其他信息數據庫存儲空間組織3.5計算機世界與物理模型3數據庫的物理結構773.5計算機