数据模型与数据库结构.ppt

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1、第第2 2章章 数据模型与数据库结构数据模型与数据库结构o2.1 2.1 数据和数据模型数据和数据模型o2.2 2.2 概念层数据模型概念层数据模型o2.3 2.3 组织层数据模型组织层数据模型o2.4 2.4 面向对象数据模型面向对象数据模型o2.5 2.5 数据库数据库结构结构*第一页，编辑于星期一：十四点 二十分。2.1 2.1 数据和数据模型数据和数据模型o现实世界的数据是散乱无章的，散乱的数据不利现实世界的数据是散乱无章的，散乱的数据不利于人们对其进行有效的管理和处理。于人们对其进行有效的管理和处理。o因此，必须把现实世界的数据按照一定的格因此，必须把现实世界的数据按照一定的格式组织

2、起来，以方便对其进行操作和使用式组织起来，以方便对其进行操作和使用。o在用数据库技术管理数据时，数据被按照一在用数据库技术管理数据时，数据被按照一定的格式组织起来，比如二维表结构，以使定的格式组织起来，比如二维表结构，以使数据能够被更高效地管理和处理数据能够被更高效地管理和处理。*2第二页，编辑于星期一：十四点 二十分。2.1.1 2.1.1 数据与信息数据与信息o描述事物的符号记录称为描述事物的符号记录称为数据数据。o将从数据中获得的有意义的内容称为将从数据中获得的有意义的内容称为信息信息。o数据有一定的格式，这些格式的规定是数数据有一定的格式，这些格式的规定是数据的语法，而数据的含义是数据

3、的语义。据的语法，而数据的含义是数据的语义。o数据是信息存在的一种形式，只有通过解数据是信息存在的一种形式，只有通过解释或处理才能成为有用的信息。释或处理才能成为有用的信息。*3第三页，编辑于星期一：十四点 二十分。示例示例o数据：数据：n（张三，（张三，99121019912101，男，男，19811981，计算机系，计算机系，应用软件）应用软件）o解释：解释：n张三是张三是99121019912101班的男生，班的男生，19811981年出生，年出生，计算机系应用软件专业计算机系应用软件专业。*4数据信息解释第四页，编辑于星期一：十四点 二十分。数据的静态特征数据的静态特征o数据的数据的基

4、本结构基本结构n学生学生的的学号、姓名、性别、出生日期学号、姓名、性别、出生日期o数据间的数据间的联系联系n学生选课中的学号与学生基本信息中的学学生选课中的学号与学生基本信息中的学号号o数据取值范围数据取值范围约束约束n考试成绩在考试成绩在0 0100100分之间分之间*5第五页，编辑于星期一：十四点 二十分。动态特征动态特征o指对数据可以进行的操作以及操作规则。指对数据可以进行的操作以及操作规则。o对数据库数据的操作主要有对数据库数据的操作主要有n查询数据查询数据n更改数据更改数据：插入、删除和更新插入、删除和更新o一般将对数据的静态特征和动态特征一般将对数据的静态特征和动态特征的描述称为的

5、描述称为数据模型三要素数据模型三要素*6第六页，编辑于星期一：十四点 二十分。2.1.2 2.1.2 数据模型数据模型o对于模型，人们并不陌生。对于模型，人们并不陌生。n建筑建筑模型模型 飞机模型飞机模型o计算机中的模型是对事物、对象、过程计算机中的模型是对事物、对象、过程等客观系统中感兴趣的内容的模拟和抽等客观系统中感兴趣的内容的模拟和抽象表达，是理解系统的思维工具象表达，是理解系统的思维工具o数据模型数据模型(data model)(data model)也是一种模型，也是一种模型，它是对现实世界数据特征的抽象它是对现实世界数据特征的抽象。*7第七页，编辑于星期一：十四点 二十分。数据模型

6、（续）数据模型（续）o数据库管理系统是基于某种数据模型对数据库管理系统是基于某种数据模型对数据进行组织的，因此，了解数据模型数据进行组织的，因此，了解数据模型的基本概念是学习数据库知识的基础。的基本概念是学习数据库知识的基础。o在数据库领域中，数据模型用于表达现在数据库领域中，数据模型用于表达现实世界中的对象，即将现实世界中杂乱实世界中的对象，即将现实世界中杂乱的信息用一种规范的、形象化的方式表的信息用一种规范的、形象化的方式表达出来达出来。*8第八页，编辑于星期一：十四点 二十分。数据模型（续）数据模型（续）o数据模型即要面向现实世界，又要面向机数据模型即要面向现实世界，又要面向机器世界，因

7、此器世界，因此需需满足三个要求满足三个要求:n能够真实地模拟现实世界能够真实地模拟现实世界;n容易被人们理解容易被人们理解;n能够方便地在计算机上实现能够方便地在计算机上实现。*9第九页，编辑于星期一：十四点 二十分。数据模型（续）数据模型（续）o数据模型实际上是模型化数据和信息的数据模型实际上是模型化数据和信息的工具。根据模型应用的不同目的，可以工具。根据模型应用的不同目的，可以将模型分为两大类将模型分为两大类：o概念层数据模型概念层数据模型（概念模型）（概念模型），从数从数据的据的语义视角语义视角来抽取模型，是按用户的来抽取模型，是按用户的观点来对数据和信息进行建模。观点来对数据和信息进行

8、建模。o组织层数据模型组织层数据模型（组织模型组织模型）。从数）。从数据的据的组织层次组织层次来描述数据。来描述数据。*10第十页，编辑于星期一：十四点 二十分。概念层数据模型概念层数据模型o从数据的应用语义视角来抽取现实世从数据的应用语义视角来抽取现实世界中有价值的数据并按用户的观点对界中有价值的数据并按用户的观点对数据进行建模。数据进行建模。o主要用在数据库的设计阶段，主要用在数据库的设计阶段，o与具体的数据库管理系统无关，与具体的数据库管理系统无关，o与具体的实现方式无关。与具体的实现方式无关。*11第十一页，编辑于星期一：十四点 二十分。组织层数据模型组织层数据模型o从数据的组织方式来

9、描述数据。从数据的组织方式来描述数据。主要有：主要有：n层次模型层次模型n网状模型网状模型n关系模型关系模型n对象对象-关系模型关系模型o是从计算机系统的观点对数据进行建模，是从计算机系统的观点对数据进行建模，o与所使用的数据库管理系统有关与所使用的数据库管理系统有关。*12第十二页，编辑于星期一：十四点 二十分。从现实世界到机器世界的过程从现实世界到机器世界的过程*13第十三页，编辑于星期一：十四点 二十分。2.2 2.2 概念层数据模型概念层数据模型o基本概念基本概念o实体实体-联系模型联系模型*14第十四页，编辑于星期一：十四点 二十分。基本概念基本概念o概念层数据模型是指抽象现实系统中

10、有应概念层数据模型是指抽象现实系统中有应用价值的元素及其关联关系，反映现实系用价值的元素及其关联关系，反映现实系统中有应用价值的信息结构，并且不依赖统中有应用价值的信息结构，并且不依赖于数据的组织层数据模型。于数据的组织层数据模型。o用于对信息世界建模，是现实世界到信息世用于对信息世界建模，是现实世界到信息世界的界的第一层抽象第一层抽象，是数据库设计人员进行数，是数据库设计人员进行数据库据库设计设计的的工具工具，也是数据库设计人员和业，也是数据库设计人员和业务领域的用户之间进行务领域的用户之间进行交流交流的的工具工具。*15第十五页，编辑于星期一：十四点 二十分。基本概念（续）基本概念（续）o

11、概念层数据概念层数据模型应该模型应该：n具有较强的语义表达能力；具有较强的语义表达能力；n能够方便、直接地表达应用中的各种语义知识能够方便、直接地表达应用中的各种语义知识n简单、清晰简单、清晰，易于被用户理解易于被用户理解。o是面向用户、面向现实世界的数据模型，是面向用户、面向现实世界的数据模型，与具体的与具体的DBMSDBMS无关无关。o常用常用概念模型：概念模型：实体实体-联系模型联系模型、语义对象语义对象模型模型*16第十六页，编辑于星期一：十四点 二十分。实体实体-联系模型联系模型o由由P.P.S.ChenP.P.S.Chen于于19761976年提出年提出，即通常即通常所说的所说的E

12、-RE-R方法。方法。o这种方法由于简单、实用，因此得到了这种方法由于简单、实用，因此得到了广泛的应用，也是目前描述信息结构广泛的应用，也是目前描述信息结构最常用的方法。最常用的方法。o实体实体-联系方法使用的工具称为联系方法使用的工具称为E-RE-R图图o也把这种描述结果称为也把这种描述结果称为E-RE-R模型模型。*17第十七页，编辑于星期一：十四点 二十分。实体实体-联系模型联系模型o实体实体 o属性属性 o联系联系*18第十八页，编辑于星期一：十四点 二十分。实体实体o具有公共性质的可相互区分的现实世界具有公共性质的可相互区分的现实世界对象的集合。例如：对象的集合。例如：n学生、课程、

13、职工学生、课程、职工o在在E-RE-R图中用矩形框表示具体的实体，图中用矩形框表示具体的实体，把实体名写在框内把实体名写在框内。学生*19第十九页，编辑于星期一：十四点 二十分。实体与实例实体与实例o实体中每个具体的记录值（一行数据），实体中每个具体的记录值（一行数据），称为实体的一个称为实体的一个实例实例。o有些书也将实体称为有些书也将实体称为实体集实体集或或实体类实体类型型，而将每行具体的记录称为，而将每行具体的记录称为实体实体。*20实体实例第二十页，编辑于星期一：十四点 二十分。属性属性o描述实体或者联系的性质或特征的数描述实体或者联系的性质或特征的数据项据项。学号学号姓名姓名性别性别

14、年龄年龄*21第二十一页，编辑于星期一：十四点 二十分。标识属性标识属性o能够唯一标识实体的一个属性或最小能够唯一标识实体的一个属性或最小的一组属性（称为属性集或属性组）的一组属性（称为属性集或属性组）称为实体的称为实体的标识属性标识属性，o称为实体的称为实体的码码。o例如，例如，“学号学号”就是学生实体的码就是学生实体的码。*22第二十二页，编辑于星期一：十四点 二十分。属性的表示方式属性的表示方式o用圆角矩形或椭圆框表示，框内写上用圆角矩形或椭圆框表示，框内写上属性名，并用连线连到相应实体。属性名，并用连线连到相应实体。学生学生学号学号姓名姓名性别性别*23第二十三页，编辑于星期一：十四点

15、 二十分。联系联系 o联系是数据之间的关联集合，是客观存在的应联系是数据之间的关联集合，是客观存在的应用语义链用语义链 。o实体内部的联系实体内部的联系：一个实体内属性之间的：一个实体内属性之间的联系。联系。n职工中的职工号和此职工的部门经理号职工中的职工号和此职工的部门经理号o实体之间的联系实体之间的联系：不同实体之间：不同实体之间的的联系。联系。n课程和学生实体之间存在选课联系。课程和学生实体之间存在选课联系。*24第二十四页，编辑于星期一：十四点 二十分。联系的表示方式 实体之间的实体之间的联系用菱形框表联系用菱形框表示，框内写上联示，框内写上联系名，并用连线系名，并用连线与有关的实体相

16、与有关的实体相连。连。联系名实体1实体2*第二十五页，编辑于星期一：十四点 二十分。联系的种类一对一联系一对一联系(1:1)一对多联系一对多联系(1:n)多对多联系多对多联系(m:n)*第二十六页，编辑于星期一：十四点 二十分。如果实体如果实体A A中的每个实例在实体中的每个实例在实体B B中至中至多有一个（也可以没有）实例与之关多有一个（也可以没有）实例与之关联，反之亦然，则称实体联，反之亦然，则称实体A A与实体与实体B B具具有一对一联系，记作：有一对一联系，记作：1:11:1 一对一联系（一对一联系（1:11:1）*27第二十七页，编辑于星期一：十四点 二十分。一对一联系的例子一对一联

17、系的例子部门和正经理（假设一部门和正经理（假设一个部门只有一个正经理，个部门只有一个正经理，一个人只当一个部门的一个人只当一个部门的经理）、系和正系主任经理）、系和正系主任（假设一个系只有一个（假设一个系只有一个正主任，一个人只当一正主任，一个人只当一个系的主任）都是一对个系的主任）都是一对一联系。一联系。管理经理部门11*28第二十八页，编辑于星期一：十四点 二十分。一对多的联系 如如果果实实体体A与与实实体体B之之间间存存在在联联系系，并并且且对对于于实实体体A中中的的一一个个实实例例，实实体体B中中有有多多个个实实例例与与之之对对应应；而而对对实实体体B中中的的任任意意一一个个实实例例，

18、在在实实体体A中中都都只只有有一一个个实实例例与与之之对对应应，则则称称实实体体A到到实实体体B的的联联系系是是一对多的，记为一对多的，记为1:n*第二十九页，编辑于星期一：十四点 二十分。有部门和职工两个实体，有部门和职工两个实体，并且有语义：一个部门可以有并且有语义：一个部门可以有多名职工，但是一个职工只在多名职工，但是一个职工只在一个部门工作。则部门和职工一个部门工作。则部门和职工之间的联系是一对多的，我们之间的联系是一对多的，我们把这种联系命名为工作。把这种联系命名为工作。一对多联系的例子工作部门职工1n*第三十页，编辑于星期一：十四点 二十分。多对多的联系 如如果果实实体体A与与实实

19、体体B之之间间存存在在联联系系，并并且且对对于于实实体体A中中的的一一个个实实例例，实实体体B中中有有多多个个实实例例与与之之对对应应；而而对对实实体体B中中的的一一个个实实例例，在在实实体体A中中也也有有多多个个实实例例与与之之对对应应，则则称称实实体体A到到实实体体B的的联联系系是是多多对对多的，记为多的，记为m:n。*第三十一页，编辑于星期一：十四点 二十分。多对多联系的例子 有学生和课程两个实体，有学生和课程两个实体，并有语义：一个学生可以修并有语义：一个学生可以修多门课程，一门课程可以被多门课程，一门课程可以被多个学生修。那么学生和课多个学生修。那么学生和课程之间的联系就是多对多的，

20、程之间的联系就是多对多的，我们把这种联系命名为选课。我们把这种联系命名为选课。学生课程选课mn*第三十二页，编辑于星期一：十四点 二十分。联系说明联系说明o一对一联系是一对多联系的特例，而一对多联系又是一对一联系是一对多联系的特例，而一对多联系又是多对多联系的特例。多对多联系的特例。o实体之间联系的种类与实体之间联系的种类与语义语义直接相关。直接相关。o例如，部门和经理例如，部门和经理：n如果一个部门只有一个经理，一个人只担任一个部门的经理，如果一个部门只有一个经理，一个人只担任一个部门的经理，则部门和经理之间是则部门和经理之间是一对一一对一联系。联系。n如果一个部门可以有多个经理，而一个人只

21、担任一个部门如果一个部门可以有多个经理，而一个人只担任一个部门的经理，则部门和经理之间就是的经理，则部门和经理之间就是一对多一对多联系。联系。n如果一个部门可以有多个经理，而且一个人也可以担任如果一个部门可以有多个经理，而且一个人也可以担任多个部门的经理，则部门和经理之间就是多个部门的经理，则部门和经理之间就是多对多多对多联系。联系。*33第三十三页，编辑于星期一：十四点 二十分。关联多个实体的联系关联多个实体的联系o顾客购买商品顾客购买商品：n每个顾客可以从多个售货员那里购每个顾客可以从多个售货员那里购买商品，并且可以购买多种商品；买商品，并且可以购买多种商品；n每个售货员可以向多名顾客销售

22、商品，每个售货员可以向多名顾客销售商品，并且可以销售多种商品；并且可以销售多种商品；n每种商品可由多个售货员销售，并每种商品可由多个售货员销售，并且可以销售给多名顾客。且可以销售给多名顾客。m mn np p顾客顾客商品商品售货员售货员销售销售*34第三十四页，编辑于星期一：十四点 二十分。两个图不等价两个图不等价*35m mn np p顾客顾客商品商品售货员售货员销售销售第三十五页，编辑于星期一：十四点 二十分。2.3 2.3 组织层数据模型组织层数据模型o2.3.1 2.3.1 层次数据模型层次数据模型o2.3.2 2.3.2 网状数据模型网状数据模型o2.3.3 2.3.3 关系数据模型

23、关系数据模型*36第三十六页，编辑于星期一：十四点 二十分。概述概述o组织层数据模型是从数据的组织形式的角度组织层数据模型是从数据的组织形式的角度来描述信息来描述信息。o在数据库技术的发展过程中用到的组织层数在数据库技术的发展过程中用到的组织层数据模型主要有：据模型主要有：n层次模型层次模型（Hierarchical ModelHierarchical Model）n网状模型网状模型（Network ModelNetwork Model）n关系模型关系模型（Relational ModelRelational Model）n面向对象模型面向对象模型（Object Oriented ModelO

24、bject Oriented Model）*37第三十七页，编辑于星期一：十四点 二十分。2.3.1 2.3.1 层次数据模型层次数据模型o是数据库管理系统中最早出现的数据模是数据库管理系统中最早出现的数据模型。型。o层次数据库管理系统采用层次模型作为层次数据库管理系统采用层次模型作为数据的组织方式。数据的组织方式。o层次数据库管理系统的典型代表是层次数据库管理系统的典型代表是IBMIBM公公司的司的IMSIMS，是，是IBM1968IBM1968年推出的第一个年推出的第一个大型商用数据库管理系统。大型商用数据库管理系统。*38第三十八页，编辑于星期一：十四点 二十分。层次数据模型层次数据模型

25、o用用树树形结构表示实体和实体之间的联系。形结构表示实体和实体之间的联系。o现实世界中许多实体之间的联系本身现实世界中许多实体之间的联系本身就呈现出一种自然的层次关系，如就呈现出一种自然的层次关系，如：n行政机构行政机构n家族关系家族关系*39第三十九页，编辑于星期一：十四点 二十分。层次数据模型层次数据模型o构成层次模型的树由构成层次模型的树由结点结点和和连线连线组成组成n结点结点表示实体，结点中的项表示实体的属性表示实体，结点中的项表示实体的属性n连线连线表示相连的两个实体间的联系，这种联表示相连的两个实体间的联系，这种联系是一对多的。系是一对多的。o通常把表示通常把表示“一一”的实体放在

26、上方，称为的实体放在上方，称为父结点父结点；o把表示把表示“多多”的实体放在下方，称为的实体放在下方，称为子结子结点点。o将不包含任何子结点的结点称为将不包含任何子结点的结点称为叶结点叶结点。*40第四十页，编辑于星期一：十四点 二十分。层次模型示意图层次模型示意图*41第四十一页，编辑于星期一：十四点 二十分。层次模型的限制层次模型的限制o可以方便的表示一对多的联系。但有可以方便的表示一对多的联系。但有以下两点限制：以下两点限制：n有且仅有一个结点无父结点，这个有且仅有一个结点无父结点，这个结点即为树的结点即为树的根根；n其他结点有且仅有一个父结点。其他结点有且仅有一个父结点。*42第四十二

27、页，编辑于星期一：十四点 二十分。层次模型基本特点层次模型基本特点o任何一个给定的记录值只有从层次模型的根部任何一个给定的记录值只有从层次模型的根部开始按路径查看时，才能明确其含义，任何子开始按路径查看时，才能明确其含义，任何子结点都不能脱离父结点而存在结点都不能脱离父结点而存在。*43第四十三页，编辑于星期一：十四点 二十分。层次数据模型的一个值层次数据模型的一个值*44第四十四页，编辑于星期一：十四点 二十分。层次模型局限性层次模型局限性o只能表示一对多的联系，不能直接表示多对只能表示一对多的联系，不能直接表示多对多联系。多联系。o如果把多对多联系转换为一对多联系，会如果把多对多联系转换为

28、一对多联系，会出现一个子结点有多个父结点的情况出现一个子结点有多个父结点的情况。*45第四十五页，编辑于星期一：十四点 二十分。解决办法解决办法o把一个层次模型分解为两个层次模型把一个层次模型分解为两个层次模型*46第四十六页，编辑于星期一：十四点 二十分。2.3.22.3.2网状数据模型网状数据模型o如果去掉层次模型中的两点限制，即如果去掉层次模型中的两点限制，即n允许一个以上的结点无父结点，允许一个以上的结点无父结点，n每个结点可以有多个父结点，每个结点可以有多个父结点，o便构成了网状模型。便构成了网状模型。o用用图图形结构表示实体和实体之间的联形结构表示实体和实体之间的联系系。*47第四

29、十七页，编辑于星期一：十四点 二十分。网状模型示例网状模型示例*48第四十八页，编辑于星期一：十四点 二十分。网状模型限制网状模型限制o网状数据模型可以直接表示多对多联网状数据模型可以直接表示多对多联系。但实现起来太复杂系。但实现起来太复杂。o因此一些支持网状模型的数据库管理系因此一些支持网状模型的数据库管理系统，对多对多联系还是进行了限制统，对多对多联系还是进行了限制o例如，网状模型的典型代表例如，网状模型的典型代表CODASYLCODASYL就就只支持一对多联系。只支持一对多联系。*49第四十九页，编辑于星期一：十四点 二十分。网状模型示意图网状模型示意图*50第五十页，编辑于星期一：十四

30、点 二十分。2.3.32.3.3关系数据模型关系数据模型o关系数据模型是目前最重要的一种数据关系数据模型是目前最重要的一种数据模型，模型，o关系数据库就是采用关系数据模型作为关系数据库就是采用关系数据模型作为数据的组织方式。数据的组织方式。o关系数据模型源于数学，它把数据看成关系数据模型源于数学，它把数据看成是二维表中的元素，而这个二维表在关是二维表中的元素，而这个二维表在关系数据库中就称为系数据库中就称为关系关系。*51第五十一页，编辑于星期一：十四点 二十分。关系关系数据数据模型的数据结构模型的数据结构o用用关系（表格数据）表示实体和实体关系（表格数据）表示实体和实体之间的联系的模型就称为

31、关系数据模之间的联系的模型就称为关系数据模型。型。o在关系数据模型中，实体本身以及实在关系数据模型中，实体本身以及实体和实体之间的联系都用关系来表示，体和实体之间的联系都用关系来表示，实体之间的联系不再通过指针来实现。实体之间的联系不再通过指针来实现。*52第五十二页，编辑于星期一：十四点 二十分。关系模型示例关系模型示例o学生表学生表*53学学 号号姓姓 名名年年 龄性性 别所所 在在 系系0611101李勇李勇21男男计算机系算机系0611102刘晨刘晨20男男计算机系算机系0611103王敏王敏20女女计算机系算机系0621101张立立20男男信息管理系信息管理系0621102吴吴宾19

32、女女信息管理系信息管理系第五十三页，编辑于星期一：十四点 二十分。o在关系数据库中，记录值仅仅构成关系，在关系数据库中，记录值仅仅构成关系，关系之间的联系是靠语义相同的字段关系之间的联系是靠语义相同的字段（称为（称为连接字段连接字段）值表达的。）值表达的。o例如，要查询例如，要查询“刘晨刘晨”的考试成绩，首的考试成绩，首先要在先要在“学生学生”关系中得到关系中得到“刘晨刘晨”的的学号值，然后根据这个学号值再在学号值，然后根据这个学号值再在“选选课课”关系中找出该学生的所有考试记录关系中找出该学生的所有考试记录值。值。*54第五十四页，编辑于星期一：十四点 二十分。示例示例*55学学 号号姓姓

33、名名0611101李勇李勇0611102刘晨刘晨0611103王敏王敏学学 号号课 程号程号成成 绩0611101C001960611101C002800611101C003840611101C005620611102C001920611102C002900611102C004840621102C001760621102C00485学生学生选课选课0611102刘晨刘晨0611102C001920611102C002900611102C00484第五十五页，编辑于星期一：十四点 二十分。关系模型好处关系模型好处o关系数据模型易于设计、实现、维护和关系数据模型易于设计、实现、维护和使用，使用，o

34、它与层次数据模型和网状数据模型的最它与层次数据模型和网状数据模型的最根本区别是，关系数据模型不依赖于导根本区别是，关系数据模型不依赖于导航式的数据访问系统，数据结构的变化航式的数据访问系统，数据结构的变化不会影响对数据的访问。不会影响对数据的访问。*56第五十六页，编辑于星期一：十四点 二十分。2.4 2.4 面向对象数据模型面向对象数据模型o面向对象数据模型是捕获在面向对象面向对象数据模型是捕获在面向对象程序设计中所支持的对象语义的逻辑程序设计中所支持的对象语义的逻辑数据模型，是持久的和共享的对象集数据模型，是持久的和共享的对象集合，具有模拟整个解决方案的能力。合，具有模拟整个解决方案的能力

35、。o面向对象数据模型把实体表示为面向对象数据模型把实体表示为类类，一，一个类描述了对象属性和实体行为。个类描述了对象属性和实体行为。*57第五十七页，编辑于星期一：十四点 二十分。示例示例o“学生学生”类有学生的属性，如类有学生的属性，如n学号、学生姓名和性别等，学号、学生姓名和性别等，o还包含模仿学生行为（如选修课程）的还包含模仿学生行为（如选修课程）的方法。方法。o类类-对象的实例对应于学生个体。对象的实例对应于学生个体。*58第五十八页，编辑于星期一：十四点 二十分。o面向对象数据库基于把数据和与对象相面向对象数据库基于把数据和与对象相关的代码封装成单一组件，外面不能看关的代码封装成单一

36、组件，外面不能看到其里面的内容。到其里面的内容。o因此，面向对象数据模型强调对象（由因此，面向对象数据模型强调对象（由数据和代码组成）而不是单独的数据。数据和代码组成）而不是单独的数据。o与传统的数据库不同，对象模型没有与传统的数据库不同，对象模型没有单一固定的数据库结构。单一固定的数据库结构。*59第五十九页，编辑于星期一：十四点 二十分。o面向对象数据库管理系统（面向对象数据库管理系统（OODBMSOODBMS）是数据库管理中最新的方法，它们始于是数据库管理中最新的方法，它们始于工程和设计领域的应用，并且成为金融、工程和设计领域的应用，并且成为金融、通讯和万维网（通讯和万维网（WWWWWW

37、）应用欢迎的系统。）应用欢迎的系统。o适用于多媒体应用以及复杂的很难在关适用于多媒体应用以及复杂的很难在关系数据库管理系统中模拟和处理的关系。系数据库管理系统中模拟和处理的关系。*60第六十页，编辑于星期一：十四点 二十分。2.5 2.5 数据库结构数据库结构o2.5.1 2.5.1 模式的基本概念模式的基本概念o2.5.2 2.5.2 三级模式结构三级模式结构o2.5.3 2.5.3 模式映像与数据独立性模式映像与数据独立性*61第六十一页，编辑于星期一：十四点 二十分。概述概述o考察数据库结构有不同的层次或不同的角考察数据库结构有不同的层次或不同的角度。度。n从从数据库管理角度数据库管理角

38、度看，数据库通常采用三级模看，数据库通常采用三级模式结构。这是数据库管理系统内部的系统结构。式结构。这是数据库管理系统内部的系统结构。n从从数据库最终用户角度数据库最终用户角度看，数据库的结构分为看，数据库的结构分为集中式结构、文件服务器结构、客户集中式结构、文件服务器结构、客户/服务器服务器结构等。这是数据库的外部结构。结构等。这是数据库的外部结构。o本节我们讨论数据库的本节我们讨论数据库的内部结构内部结构。*62第六十二页，编辑于星期一：十四点 二十分。2.5.1 2.5.1 模式的基本概念模式的基本概念o数据模型数据模型（组织层数据模型）是描述（组织层数据模型）是描述数据的组织形式，数据

39、的组织形式，o模式模式是用给定的数据模型对具体数据是用给定的数据模型对具体数据的描述。的描述。o就像用某一种编程语言编写具体应用程就像用某一种编程语言编写具体应用程序一样序一样。*63第六十三页，编辑于星期一：十四点 二十分。模式的基本概念模式的基本概念o模式模式是数据库中全体数据的逻辑结构是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，它仅仅涉及和特征的描述，它仅仅涉及“型型”的的描述，不涉及具体的值。描述，不涉及具体的值。o关系模式关系模式是关系的是关系的“型型”或元组的结或元组的结构共性的描述。构共性的描述。o实际上对应的是关系表的表头实际上对应的是关系表的表头。*64第六十四页，编辑于星期一

40、：十四点 二十分。关系模式关系模式o模式的一个具体值称为模式的一个模式的一个具体值称为模式的一个实例实例。o如表中的每一行数据就是一个具体实如表中的每一行数据就是一个具体实例。例。o模式是相对稳定的，实例是相对变动模式是相对稳定的，实例是相对变动的的。*65第六十五页，编辑于星期一：十四点 二十分。关系模式关系模式关系模式关系模式实例实例属性1属性2属性n*66第六十六页，编辑于星期一：十四点 二十分。三级模式结构三级模式结构*67第六十七页，编辑于星期一：十四点 二十分。三个模式三个模式o关系数据库中的关系数据库中的模式模式一定是关系的，在一定是关系的，在该层可见的实体是关系的表和关系的操该

41、层可见的实体是关系的表和关系的操作符。作符。o外模式外模式也是关系的，它们的内容来自模也是关系的，它们的内容来自模式式o内模式内模式不是关系的，它是数据的物理存不是关系的，它是数据的物理存储方式。储方式。*68第六十八页，编辑于星期一：十四点 二十分。外模式外模式o也称为用户模式、子模式。也称为用户模式、子模式。o用户对现实系统中感兴趣整体的局部数据用户对现实系统中感兴趣整体的局部数据结构的描述。结构的描述。o是是DBDB整体数据结构的子集或局部重构。整体数据结构的子集或局部重构。o用外模式定义语言表达。例，对用外模式定义语言表达。例，对RDBRDB，定，定义视图结构。义视图结构。o是保证数据

42、库安全的一个措施。是保证数据库安全的一个措施。*69第六十九页，编辑于星期一：十四点 二十分。示例示例11子集子集*70学学 号号姓姓 名名年年 龄性性 别所所 在在 系系0611101李勇李勇21男男计算机系算机系0611102刘晨刘晨20男男计算机系算机系0611103王敏王敏20女女计算机系算机系0621101张立立20男男信息管理系信息管理系0621102吴吴宾19女女信息管理系信息管理系学学 号号姓姓 名名性性 别0611101李勇李勇男男0611102刘晨刘晨男男0611103王敏王敏女女0621101张立立男男0621102吴吴宾女女学生学生模式模式外模式外模式学学 号号0611

43、1010611102061110306211010621102姓姓 名名李勇李勇刘晨刘晨王敏王敏张立立吴吴宾性性 别男男男男女女男男女女第七十页，编辑于星期一：十四点 二十分。示例示例22重构重构o学生（学号，姓名，性别，年龄，学生（学号，姓名，性别，年龄，所在系）所在系）o课程（课程号，课程名，学分）课程（课程号，课程名，学分）o选课（学号，课程号，成绩）选课（学号，课程号，成绩）*71学生（姓名，课程名，成绩）学生（姓名，课程名，成绩）姓名姓名课程名课程名成绩成绩第七十一页，编辑于星期一：十四点 二十分。示例示例33安全性安全性职工表（职工号，姓名，所在部门，基本职工表（职工号，姓名，所在

44、部门，基本工资，职务工资，奖励工资）工资，职务工资，奖励工资）*72职工职工信息信息（职工号，姓名，所在部门，（职工号，姓名，所在部门，基本工资，职务工资）基本工资，职务工资）奖励工资奖励工资第七十二页，编辑于星期一：十四点 二十分。模式模式 o也称为逻辑模式或模式，是数据库中也称为逻辑模式或模式，是数据库中全全体数据体数据的逻辑结构和特征的描述，是的逻辑结构和特征的描述，是所所有用户有用户的公共数据描述。的公共数据描述。o是数据库系统结构的是数据库系统结构的中间层中间层。o不涉及数据的物理存储细节和硬件环境，不涉及数据的物理存储细节和硬件环境，o与具体的应用程序、应用开发工具和环与具体的应用

45、程序、应用开发工具和环境无关。境无关。*73第七十三页，编辑于星期一：十四点 二十分。o模式实际上是数据库数据在逻辑级上模式实际上是数据库数据在逻辑级上的视图。的视图。o一个数据库只有一种模式。一个数据库只有一种模式。o不涉及存储记录对列、索引、指针或不涉及存储记录对列、索引、指针或其他存储的访问细节。其他存储的访问细节。*74第七十四页，编辑于星期一：十四点 二十分。内模式内模式o也称为存储模式。也称为存储模式。o是对整个数据库的底层表示是对整个数据库的底层表示。o描述了数据的存储结构，比如描述了数据的存储结构，比如：n数据的组织与存储方式数据的组织与存储方式n索引按什么方式组织索引按什么方

46、式组织n是否加密等是否加密等o但但不涉及物理记录的形式不涉及物理记录的形式。*75第七十五页，编辑于星期一：十四点 二十分。2.5.3 2.5.3 模式映象与数据独立性模式映象与数据独立性o数据库系统的三级模式是对数据的三个数据库系统的三级模式是对数据的三个抽象级别，抽象级别，o它把数据的具体组织留给它把数据的具体组织留给DBMSDBMS管理，使管理，使用户能逻辑地、抽象地处理数据，用户能逻辑地、抽象地处理数据，o而不必关心数据在计算机中的具体表示而不必关心数据在计算机中的具体表示方式与存储方式。方式与存储方式。*76第七十六页，编辑于星期一：十四点 二十分。两个映像两个映像o为为了了能能够够

47、在在内内部部实实现现这这三三个个抽抽象象层层次次的的联联系系和和转转换换，数数据据库库管管理理系系统统在在三三级模式之间提供了两层映象：级模式之间提供了两层映象：n外模式外模式/模式映象模式映象n模式模式/内模式映象内模式映象*77第七十七页，编辑于星期一：十四点 二十分。外模式外模式/模式映象模式映象 o当模式改变时，可用外模式当模式改变时，可用外模式/模式定义模式定义语句，调整外模式语句，调整外模式/模式映象定义，模式映象定义，从而保持外模式不变。从而保持外模式不变。数据和程序逻辑独立（概念独立）数据和程序逻辑独立（概念独立）*78第七十八页，编辑于星期一：十四点 二十分。逻辑独立性示例逻

48、辑独立性示例*79（学号，姓名，性别）（学号，姓名，性别）学生（学号，姓名，年龄，性别，所在系）学生（学号，姓名，年龄，性别，所在系）学生（学号，姓名，年龄，性别，所在系，学生（学号，姓名，年龄，性别，所在系，专业专业）第七十九页，编辑于星期一：十四点 二十分。模式模式/内模式映象内模式映象 o当存储结构改变时，可（由当存储结构改变时，可（由DBADBA）用）用内模式定义语句，调整内模式定义，内模式定义语句，调整内模式定义，从而保持模式不变。从而保持模式不变。数据和程序物理独立（存储独立）数据和程序物理独立（存储独立）*80第八十页，编辑于星期一：十四点 二十分。物理独立性示例物理独立性示例*

49、81学学 号号姓姓 名名年年 龄性性 别所所 在在 系系0611101李勇李勇21男男计算机系算机系0611102刘晨刘晨20男男计算机系算机系0611103王敏王敏20女女计算机系算机系0621101张立立20男男信息管理系信息管理系0621102吴吴宾19女女信息管理系信息管理系D:xE:a学生数据库学生数据库 D:xF:b学生数据库学生数据库 第八十一页，编辑于星期一：十四点 二十分。物理独立性示例物理独立性示例*82学学 号号姓姓 名名年年 龄性性 别所所 在在 系系0611101李勇李勇21男男计算机系算机系0611102刘晨刘晨20男男计算机系算机系0611103王敏王敏20女女计

50、算机系算机系0621101张立立20男男信息管理系信息管理系0621102吴吴宾19女女信息管理系信息管理系第八十二页，编辑于星期一：十四点 二十分。模式小结模式小结o模式模式是数据库的中心与关键，它独立于数据库是数据库的中心与关键，它独立于数据库系统的其他层。设计数据库系统时也是首先设计系统的其他层。设计数据库系统时也是首先设计数据库系统的逻辑模式。数据库系统的逻辑模式。o内模式内模式依赖于数据库的全局逻辑结构，但独立依赖于数据库的全局逻辑结构，但独立于数据库的用户视图，也独立于具体的存储设于数据库的用户视图，也独立于具体的存储设备。备。o外模式外模式面向具体的应用程序，它定义在逻辑面向具体