数据模型与概念模型课件.ppt

1、2.1 信息的三种世界及其描述信息的三种世界及其描述 2.2 概念模型及其表示概念模型及其表示2.2.1 概念模型的基本概念概念模型的基本概念 2.2.2 概念模型的表示方法概念模型的表示方法 2.3 常见的三种数据模型常见的三种数据模型2.3.1 数据模型概述数据模型概述 2.3.2 层次模型及特点层次模型及特点 2.3.3 网状模型及特点网状模型及特点 2.3.4 关系模型概述关系模型概述 1. 信息的现实世界信息的现实世界 我们要管理的客观存在的各种事物、事务之间的相互联系我们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。及事物的发生、变化过程。(1)(1)实体实

2、体(Entity)(Entity) 现实世界中存在的可以相互区分的事物或概念称为实体。现实世界中存在的可以相互区分的事物或概念称为实体。(2) (2) 实体的特征实体的特征(Entity Characteristic)(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。的实体。(3) (3) 实体集及实体集间的联系实体集及实体集间的联系(Relation)(Relation) 具有相同特征或能用同样特征描述的实体的集合。具有相同特征或能用同样特征描述的实体的集合。2. 信息世界信息世界 在信

3、息世界中：实体的特征在头脑中形成的知识在信息世界中：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。得出的信息集合；实体集之间的联系用对象联系表示。信息世界通过概念模型、过程模型和状态模型反映现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。和事物的变化情况

4、准确、如实、全面地表示。3. 信息的计算机世界信息的计算机世界1) 1) 数据项数据项(Item)(Item)：对象属性的数据表示。对象属性的数据表示。2) 2) 记录记录(Record)(Record)：实例的数据表示。记录有型和值实例的数据表示。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。的值表示对象中的一个实例，它的分量是数据项值。3) 3) 文件文件(File)(File)：对象的数据表示，同类记录的集合。对象的数据表示，同类记录的集合。4) 4) 数据模型（数据模型（Data Mod

5、elData Model）：）：现实世界中的事物和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。相互联系数据化的结果就是数据模型。4. 现实世界、信息世界和计算机现实世界、信息世界和计算机世界的关系世界的关系信息的三种世界术语的对应关系表信息的三种世界术语的对应关系表现实世界现实世界 信息世界信息世界 计算机世界计算机世界 实体实体 实例实例 记录记录 特征特征 属性属性 数据项数据项 实体集实体集 对象或实体型对象或实体型 数据或文件数据或文件 实体间的联系实体间的联系对象间的联系对象间的联系 数据间的联系数据间的联系 概念模型概念模型数据模型数据模型 现实世界、信息世界和计算机现实世

6、界、信息世界和计算机世界的关系世界的关系信息的三个世界的联系和转换过程信息的三个世界的联系和转换过程 现实世界现实世界 系统分析 信息世界信息世界 数据库设计 计算机世界计算机世界 事物及联系事物及联系 信息化 信息模型信息模型 数据化 数据模型数据模型 ?模型 一张地图，一个汽车模型，一个精致一张地图，一个汽车模型，一个精致的航模飞机以及一组建筑设计沙盘都的航模飞机以及一组建筑设计沙盘都是具体的模型。所以，对于模型，一是具体的模型。所以，对于模型，一眼望去，就会使人联想到真实生活中眼望去，就会使人联想到真实生活中的事物。的事物。 模型是对现实世界的模拟和抽象。模型是对现实世界的模拟和抽象。

7、数据模型是现实世界中数据特征的抽数据模型是现实世界中数据特征的抽象。象。2.2 概念模型及其表示2.2.1 概念模型的基本概念概念模型的基本概念1. 概念模型涉及的基本概念概念模型涉及的基本概念(1) 对象（对象（Object）和实例（）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。该对象的实例。(2) 属性（属性（Attribute） 属性为实体的某一方面特征的抽象表示。属性为实体的某一方面

8、特征的抽象表示。(3) 主码（主码（PrimaryPrimary Key）和次码）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。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（域（Domain）属性的取值范围称为属性的域。属性的取值范围称为属性的域。 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概念模型不依赖计算机及DBMSDBMS，它是现实世界的真实全面反映。，它是现实世界的真实全面反映。2. 实体联系的类型实体联系的类型(1) 两

9、个实体集之间的联系两个实体集之间的联系1) 一对一联系（一对一联系（1:1）:设有两个实体集设有两个实体集A和和B，对于，对于A中的每一个实体，中的每一个实体， B中至多有一个实体与之联系；中至多有一个实体与之联系；反之亦然。反之亦然。2) 一对多联系（一对多联系（1:n）:设有两个实体集设有两个实体集A和和B，对于，对于A的每一个实体，的每一个实体，B中有一个或多个实体与之联系；中有一个或多个实体与之联系；而对于而对于B的每一个实体，的每一个实体，A中至多有一个实体与之中至多有一个实体与之联系。联系。3) 多对多联系（多对多联系（m:n）:设有两个实体集设有两个实体集A和和B，对，对于于A的

10、每一个实体，的每一个实体，B中有一个或多个实体与之联中有一个或多个实体与之联系；反之亦然。系；反之亦然。两个实体集之间的联系两个实体集之间的联系工厂工厂 负责负责厂长厂长11学校学校 工作工作教师教师1n职工职工 参加参加体育团体体育团体mn两个实体集联系的例子两个实体集联系的例子厂长姓名年龄性别工厂入厂时间管理11厂名厂龄地址班级班级名称班级号人数学生班主任包括1N学号姓名性别学生学号姓名性别课程专业选修MN课程号课程名学分(2) 多实体集之间的联系多实体集之间的联系1) 多实体集之间的一对多联系。多实体集之间的一对多联系。 设实体集设实体集E1,En，对于实体集，对于实体集Ej(j=1,

11、n)中的一个中的一个给定实体，最多只和其他实体集给定实体，最多只和其他实体集Ei(i j)中的一个实体中的一个实体相联系，则称相联系，则称Ej与与E1,En之间的联系是一对多的。之间的联系是一对多的。2) 多实体集之间的多对多联系。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。没有联系时，这种联系称为多实体集间的多对多联系。课程讲授教师参考书1nm供应商供应项目零件mpn(3)单个实体型

12、内的联系同一个实体型内的各实体之间也可以存在一对一，同一个实体型内的各实体之间也可以存在一对一，一对多，多对多的联系一对多，多对多的联系 。职工职工领导领导1n单个实体型内部单个实体型内部1:n联系联系实体型实体型1联系名联系名mn单个实体型内的单个实体型内的m:n联系联系2.2.2 2.2.2 概念模型的表示方法概念模型的表示方法目前描述概念模型最常用的方法是实体联系（目前描述概念模型最常用的方法是实体联系（Entity-Relationship）方法，）方法，即即ER方法，使用的工具称为方法，使用的工具称为ER图。图。ER图所描述的现实世界的信图所描述的现实世界的信息结构称为息结构称为实体

13、联系模型（实体联系模型（ ER模型）。模型）。1) 1) 用长方形表示实体集，长方形内写明实体集名。用长方形表示实体集，长方形内写明实体集名。2) 2) 用椭圆形表示实体集的属性，并用线段将其与相应的实体集连接起来。用椭圆形表示实体集的属性，并用线段将其与相应的实体集连接起来。3) 3) 用菱形表示实体集间的联系，菱形内写上联系名，用线段分别与有关实用菱形表示实体集间的联系，菱形内写上联系名，用线段分别与有关实体集连接起来，在线段旁标出联系的类型。如果联系具有属性，则该属体集连接起来，在线段旁标出联系的类型。如果联系具有属性，则该属性仍用椭圆框表示，仍需要用线段将属性与其联系连接起来。性仍用椭

14、圆框表示，仍需要用线段将属性与其联系连接起来。学生学号姓名性别年龄所在系练习1 为某百货公司设计一个为某百货公司设计一个ER模型。模型。 百货管辖若干个连锁商店，每家商店经营若干商品，百货管辖若干个连锁商店，每家商店经营若干商品， 每家商店有若干职工，但每个职工只能服务于一家商每家商店有若干职工，但每个职工只能服务于一家商店。实体类型店。实体类型“商店商店”的属性有：商店编号，店名，的属性有：商店编号，店名，店址，店经理。店址，店经理。 实体类型实体类型“商品商品”的属性有：商品编的属性有：商品编号，商品名，单价，产地。实体类型号，商品名，单价，产地。实体类型“职工职工”的属性的属性有：职工编

15、号，职工名，性别，工资。有：职工编号，职工名，性别，工资。 在联系中应反在联系中应反映出职工参加某商店工作的开始时间，商店销售商品映出职工参加某商店工作的开始时间，商店销售商品的月销售量。的月销售量。 试画出反映商店、商品、职工实体类型及联系类型的试画出反映商店、商品、职工实体类型及联系类型的ER图，并将其转换成关系模式集。图，并将其转换成关系模式集。 实体：商店（商店编号，店名，店址，店经理）实体：商店（商店编号，店名，店址，店经理） 商品（商品编号，商品名，单价，产地）商品（商品编号，商品名，单价，产地） 职工（职工编号，职工名，性别，工资）职工（职工编号，职工名，性别，工资） 联系：联系

16、：SC(商店商店商品之间商品之间1：N的联系，的联系， 联系属性为联系属性为“职工参加商店工作的开始时间职工参加商店工作的开始时间”。 SE(商店商店职工之间职工之间1：N的联系的联系)， 联系属性为联系属性为“月销售量月销售量”。 练习2:图书借阅系统中实体与实体集属性的描述 学生图书借书证号姓名专业性别出生日期照片ISBN作者出版社价格复本数库存量借书数量练习4:学校教学管理的E-R模型 学校有若干个系，每个系有各自的系号、系学校有若干个系，每个系有各自的系号、系名和系主任；每个系有若干名教师和学生，教名和系主任；每个系有若干名教师和学生，教师有教师号、教师名和职称属性，每个教师可师有教师

17、号、教师名和职称属性，每个教师可以担任若干门课程，一门课程只能由一位教师以担任若干门课程，一门课程只能由一位教师讲授，课程有课程号、课程名和学分，并参加讲授，课程有课程号、课程名和学分，并参加多项项目，一个项目有多人合作，且责任轻重多项项目，一个项目有多人合作，且责任轻重有个排名，项目有项目号、名称和负责人；学有个排名，项目有项目号、名称和负责人；学生有学号、姓名、年龄、性别，每个学生可以生有学号、姓名、年龄、性别，每个学生可以同时选修多门课程，选修有分数。（同时选修多门课程，选修有分数。（5分）分） 请设计此学校的教学管理的请设计此学校的教学管理的E-R模型。模型。例题例题5 5：用：用E-

18、RE-R图表示某个工厂物资管理的概念模型图表示某个工厂物资管理的概念模型 实体实体仓库：仓库： 仓库号、面积、电话号码仓库号、面积、电话号码零件零件 ：零件号、名称、规格、单价、描述：零件号、名称、规格、单价、描述供应商：供应商号、姓名、地址、电话号码、帐供应商：供应商号、姓名、地址、电话号码、帐号号项目：项目号、预算、开工日期项目：项目号、预算、开工日期职工：职工号、姓名、年龄、职称职工：职工号、姓名、年龄、职称 实体之间的联系如下：实体之间的联系如下： (1)一个仓库可以存放多种零件，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，一种零件可以存放在多个仓库中。仓库和零件具有多对多

19、的联系。用库存量来表示某种零件在某仓库和零件具有多对多的联系。用库存量来表示某种零件在某个仓库中的数量。个仓库中的数量。(2)一个仓库有多个职工当仓库保管员，一个职工只能在一个仓库一个仓库有多个职工当仓库保管员，一个职工只能在一个仓库工作，仓库和职工之间是一对多的联系。职工实体型中具有一工作，仓库和职工之间是一对多的联系。职工实体型中具有一对多的联系对多的联系 (3)职工之间具有领导职工之间具有领导-被领导关系。即仓库主任领导若干保管员。被领导关系。即仓库主任领导若干保管员。(4)供应商、项目和零件三者之间具有多对多的联系供应商、项目和零件三者之间具有多对多的联系例例 6 电影数据库的实体和联

20、系电影数据库的实体和联系 表示一个简单的电影数据库。实体集是Movies、Stars和Studios。Movies实体集有4个属性：title、year、length和filmType。另外两个实体集Stars和Studios正好有两个相同的属性：name和address。图中还有两个联系：Stars-in是电影及其影星的联系。这也是影星与其参演电影的联系。Owns是电影及其所属电影公司的联系。指向实体集Studios的箭头表示每部电影只属于惟一的电影公司。三路联系三路联系 图 是一个三路联系，包括电影公司、影星和电影三个实体集。这种联系表明电影公司和某一影星签约，让他（或她）出演一部电影。在

21、多路联系中，指向实体集E的箭头表示：如果从此联系中除E之外的其他每个实体集选择一个实体，它们至多与E中的一个实体有联系。在图中，有一个箭头指向Studios，表明对于某一影星和电影来说，只有一家电影公司与这位影星签订了出演此电影的合同。联系中的角色联系中的角色在一个联系中一个实体集可能出现两次或多次。如果是这样，则根据实体集在联系中出现的次数，把联系与实体集用同样多的连线连接起来。每一条连向实体集的连线代表实体集在联系中扮演的不同角色（role）。因而，人们给实体集和联系之间的线命名，称之为“角色”。例例 带有角色的联系带有角色的联系 图 2.5给出了一个实体集Movies和一个由它本身组成的

22、联系Sequel-of。每个联系连接两部电影，其中一部是另一部的续集，为了在一种联系中区别两部电影，一条线标以Original，另一条线标以Sequel，分别代表最初的电影和续集。假设一部电影有许多部续集，但对于每部续集来说只存在一部最初的电影。所以Sequel电影与Original电影之间是多对一联系。一个有属性的联系一个有属性的联系 例7:运动会例8:电脑销售公司 一家电脑销售公司，销售整机，外设和一家电脑销售公司，销售整机，外设和零部件。该公司有三个部门：市场部零部件。该公司有三个部门：市场部 技技术部术部 财务部。市场部有财务部。市场部有18位业务员，负位业务员，负责采购和销售业务；技

23、术部有责采购和销售业务；技术部有14位工程位工程师，负责售后服务师，负责售后服务 保修等技术性的工作保修等技术性的工作；财务部有；财务部有12位工作人员位工作人员 一位会计一位会计 一位一位出纳出纳 负责财务工作。公司需要将所经营负责财务工作。公司需要将所经营的计算机设备的库存的计算机设备的库存 客户客户 销售销售 保修保修 职职工等信息都保存在数据库中。设计一个工等信息都保存在数据库中。设计一个数据库（自定义实体数据库（自定义实体3个以上属性）。个以上属性）。 例9:先局部（6）ER优化例子项目产品项目产品职工与仓库的联系冗余职工与仓库的联系冗余职工与职工的领导联系职工与职工的领导联系冗余冗

24、余 ER图的规划方法图的规划方法 将所得到的属性分门归类，利用以前将所得到的属性分门归类，利用以前讲述的几条简单准则即可将其并入实体讲述的几条简单准则即可将其并入实体或者联系。或者联系。 按照的准则主要有两个：按照的准则主要有两个： 1）属性如果不能具有独立存在的意义）属性如果不能具有独立存在的意义，则不能成为一个新建立实体。，则不能成为一个新建立实体。 2）属性归入一个实体的依据是对实体）属性归入一个实体的依据是对实体的每个实例而言具有唯一值。的每个实例而言具有唯一值。 相应的相应的ER图结构可以描述为：图结构可以描述为： 合同（合同号，订货日期，厂商名称，厂商地址）合同（合同号，订货日期，

25、厂商名称，厂商地址） 货物（货物编号，货物分类）货物（货物编号，货物分类） 合同货物（合同号，货物编号，订货数量）合同货物（合同号，货物编号，订货数量） 除此以外，还有一种方法，将厂商视为实体，相应的除此以外，还有一种方法，将厂商视为实体，相应的ER图结构可以描述为：图结构可以描述为： 合同（合同号，订货日期，厂商号）合同（合同号，订货日期，厂商号） 货物（货物编号，货物分类）货物（货物编号，货物分类） 厂商（厂商号，厂商名称，厂商地址）厂商（厂商号，厂商名称，厂商地址） 合同货物（合同号，货物编号，订货数量）合同货物（合同号，货物编号，订货数量） 两种方法的比较：两种方法的比较： 1）第一种

26、方法存在冗余（相同的厂商具有相同的地）第一种方法存在冗余（相同的厂商具有相同的地址），但是实体少，处理简单，以后利用范式分析方址），但是实体少，处理简单，以后利用范式分析方法可以得到标准结构。所以，实体能少则少。法可以得到标准结构。所以，实体能少则少。 2）第二种方法需要考察厂商实体与合同、货物的关）第二种方法需要考察厂商实体与合同、货物的关系，发现与合同存在一对多的关系，但与货物存在多系，发现与合同存在一对多的关系，但与货物存在多对多的关系，明显增加处理的复杂度。事实上，可以对多的关系，明显增加处理的复杂度。事实上，可以考虑去除厂商与货物的关系（可以从剩下的关系中推考虑去除厂商与货物的关系（

27、可以从剩下的关系中推断出来，但是其他的关系不能省略）。断出来，但是其他的关系不能省略）。4、ER模型的扩展 弱实体弱实体 子类（特殊化）与超类（一般化）子类（特殊化）与超类（一般化）（1）弱实体（weak entity） 一个弱实体的存在必须以另一实体的存在为前提一个弱实体的存在必须以另一实体的存在为前提 弱实体所依赖存在的实体称为常规实体（弱实体所依赖存在的实体称为常规实体（regular entity）或强实体（或强实体（strong entity） 弱实体有自己的标识，但它的标识只保证对于所依赖的强弱实体有自己的标识，但它的标识只保证对于所依赖的强实体而言是唯一的。在整个系统中没有自己唯

28、一的实体标实体而言是唯一的。在整个系统中没有自己唯一的实体标识识 弱实体的例子弱实体的例子 一个公司的人事系统中，既需要管理职工实体，也需要管一个公司的人事系统中，既需要管理职工实体，也需要管理职工的子女。则子女在人事系统中存在的前提就是他们理职工的子女。则子女在人事系统中存在的前提就是他们的父母首先存在于人事系统中的父母首先存在于人事系统中 子女是弱实体，职工是强实体子女是弱实体，职工是强实体 是否弱实体要看具体应用：例如在社区人口管理系统中，是否弱实体要看具体应用：例如在社区人口管理系统中，子女就不是弱实体，即使双亲都不存在了，子女仍应存在子女就不是弱实体，即使双亲都不存在了，子女仍应存在

29、于人口系统中于人口系统中（2）弱实体的表示 弱实体用双线矩形表示，存在依赖联系用弱实体用双线矩形表示，存在依赖联系用双线菱形表示，箭头指向强实体双线菱形表示，箭头指向强实体子女子女抚养抚养职工职工1N例例 弱实体集的来源弱实体集的来源 一个电影公司可能有几套拍摄班子（或称为工作室）。这些拍摄班子可能被一家电影公司指定为crew1、crew2等等。可是，其他电影公司也可能用相同的编号，于是，number属性不能成为拍摄班子的键。为了惟一地命名一套拍摄班子，需要同时给出它所属电影公司的名字和它本身的编号。图 显示了这种情况。弱实体集Crews的键是它自己的number属性和Studios的name

30、属性，Crews和Studios通过多对一联系Unit-of相连接。 弱实体集的要求 如果如果E是弱实体集，则它的键组成包括：是弱实体集，则它的键组成包括：若干个它自己的属性（也可以没有）；若干个它自己的属性（也可以没有）；通过某些多对一联系从通过某些多对一联系从E到达其他实体集的键。这些多对一联系称为到达其他实体集的键。这些多对一联系称为E的的支持联系（支持联系（supporting relationship）。）。为了使从为了使从E到某个实体集到某个实体集F的多对一联系的多对一联系R成为成为E的一个支持联系，必须的一个支持联系，必须具备下面的条件：具备下面的条件：R必须是从必须是从E到到F

31、的二元的多对一联系的二元的多对一联系 2 ；R必须有从必须有从E到到F的引用完整性。也就是说，对于每个的引用完整性。也就是说，对于每个E实体，经实体，经R与它相与它相联系的联系的F实体都必须存在于实际数据库中。换言之，必须有一个从实体都必须存在于实际数据库中。换言之，必须有一个从R到到F的圆箭头。的圆箭头。F提供给提供给E作键的属性必须是作键的属性必须是F的键属性；的键属性；如果如果F本身就是弱实体集，那么本身就是弱实体集，那么F提供给提供给E的部分或全部键属性是的部分或全部键属性是F由支持由支持联系连接的一个或多个实体集联系连接的一个或多个实体集G的键属性。同样的，如果的键属性。同样的，如果

32、G是弱实体集是弱实体集，则，则G的某些键属性又将由另一个实体集提供，如此继续下去。的某些键属性又将由另一个实体集提供，如此继续下去。弱实体集的符号 用下面的约定来描述一个实体集是弱实体集，并且声明它的键属性。用下面的约定来描述一个实体集是弱实体集，并且声明它的键属性。如果一个实体集是弱实体集，它就被显示为双边的矩形。例如，如果一个实体集是弱实体集，它就被显示为双边的矩形。例如，图图 2.10中的中的Crews。它的多对一支持联系被显示为双边的菱形，例如，它的多对一支持联系被显示为双边的菱形，例如，图图 2.10中的中的Unit-of。如果一个实体集提供了构成它自己键的属性，则那些属性带有下划线

33、。如果一个实体集提供了构成它自己键的属性，则那些属性带有下划线。例如，例如，图图 2.10中，拍摄班子的编号虽然不是中，拍摄班子的编号虽然不是Crews键的全部，但是它是键的全部，但是它是其自身的键的一部分。其自身的键的一部分。 这些约定可以被概括为：无论何时用到，但凡实体集这些约定可以被概括为：无论何时用到，但凡实体集E有双边，它就是有双边，它就是弱实体集。弱实体集。E中带下划线的属性（如果有的话），再加上中带下划线的属性（如果有的话），再加上E被双边的多对被双边的多对一联系指向的实体集的键属性，必定对一联系指向的实体集的键属性，必定对E的实体是惟一的。的实体是惟一的。另外，双边的菱形只用于

34、支持联系，从弱实体集引出的多对一联系有可另外，双边的菱形只用于支持联系，从弱实体集引出的多对一联系有可能不是支持联系，因此也就不是双边的菱形。能不是支持联系，因此也就不是双边的菱形。（3）子类（特殊化）与超类（一般化） 子类（子类（Subtype）和超类（）和超类（Supertype） 两个实体两个实体A和和B并不相同，但实体并不相同，但实体A属于实属于实体体B，则，则A称为实体子类，称为实体子类，B称为实体超类称为实体超类 子类是超类的特殊化，超类是子类的一般化子类是超类的特殊化，超类是子类的一般化 子类继承了超类的全部属性，因此子类继承了超类的全部属性，因此子类的标子类的标识就是超类的标识

35、识就是超类的标识 如学生实体中包含本科生如学生实体中包含本科生,研究生研究生,大专三个大专三个子类子类,而学生实体就称为超类而学生实体就称为超类. 经理是职工的子类经理是职工的子类 如职工实体可以分成机修工如职工实体可以分成机修工,装配工装配工,冷作工冷作工,负责人等负责人等 在在ER设计时，可以根据实际情况增加子设计时，可以根据实际情况增加子类，也可以根据若干实体抽象出超类类，也可以根据若干实体抽象出超类（4）子类符号 ISA表示子类与超类关系表示子类与超类关系领导领导ISA职工职工会员会员ISA高级会员高级会员注册会员注册会员正式会员正式会员（5）子类例子2.32.3 常见的三种数据模型2

36、.3.1 数据模型概述数据模型概述1. 数据模型的三要素数据模型的三要素1) 数据结构：所研究的对象类型的集合。包括与数据类型、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。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。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。数据约束条件：一组数据完整性规则的集合。2.32.3 常见的三种数据模型2. 常见的数据模型常见的

37、数据模型层次模型、网状模型和关系模型。层次模型、网状模型和关系模型。 在非关系模型中，实体集用在非关系模型中，实体集用记录表示，实体的属性对应记录记录表示，实体的属性对应记录的数据项（或字段）。实体集之的数据项（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联系。非关系模型中数据结构的单位是基本层次联系。单位是基本层次联系。RiRjLij 第一代：层次数据库：层次数据库/网状数据库网状数据库 1969年年IBM公司的公司的IMS层次数据库层次数据库 1970年年CODASYL的的DBTG网状数据库网状数据库 第二代：关系数据库：关系数据库

38、 关系理论：关系理论：70年年CODD关系理论关系理论 商品化的商品化的RDBMS：80年代成为主流年代成为主流DBMS 第三代：对象：对象-关系数据库关系数据库 90年代年代OODBMS：支持数据管理、对象管理、：支持数据管理、对象管理、知识管理知识管理 90年代年代ORDBMS：保持和继承第二代数据库系：保持和继承第二代数据库系统技术统技术 各种标准：各种标准：SQL3、ODBC、JDBC、SQLJ2.3.2 2.3.2 层次模型及特点层次模型及特点1. 层次模型的数据结构层次模型的数据结构(1) 层次模型的定义层次模型的定义1) 有且仅有一个结点没有双亲结点，这个结点称为根结点。有且仅有

39、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。除根结点之外的其他结点有且只有一个双亲结点。(2)(2)层次模型的数据表示方法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示实体；记录之间的联系使用基本层次联系表示。(3) (3) 层次模型的特点层次模型的特点 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。点，结点的双亲是惟一的。 院系编号院系名称办公

40、地点教研室编号教研室学号姓名年龄专业方向职工号姓名教学院系数据模型教学院系数据模型院系教研室学生教师D10计算机系9号楼C01硬件教研室C02软件教研室00001王平2000002李丽20电器92001王海自动化92002张铮数据库92003许明人工智能92004陈真教学院系数据库的一个实例教学院系数据库的一个实例2. 2. 层次模型的完整性约束条件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）。插入子女记录值（属记录值）。(2) 进行删除

41、记录操作时，如果删除双亲记录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值（首记录值），则相应的子女结点值（属记录值）也同时被删除。（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。录，以保证数据的一致性。3层次模型的优缺点 优点优点：结构简单，易于实现；查询效：结构简单，易于实现；查询效率高。率高。 缺点缺点：不能表示两个以上实体型之间的复杂不能表示两个以上实体型之间的复杂联系和实体型之间的多对多的联系；联系和实体型之间的多对多的联系；数据操纵不方便。子结点的存取只能数据操纵不方便。子结

42、点的存取只能通过父结点来进行。插入、删除复杂，通过父结点来进行。插入、删除复杂，父结点的删除导致子结点的删除，丢父结点的删除导致子结点的删除，丢失必要的信息。失必要的信息。网状模型与层次模型的最大区别在于网状模型与层次模型的最大区别在于两个结点之间的联系可以不唯一，因两个结点之间的联系可以不唯一，因此要为每个联系命名。此要为每个联系命名。网状数据模型的典型代表是网状数据模型的典型代表是DBTG系系统统，由美国数据系统研究会，由美国数据系统研究会CODASYL下属的一个数据库任务组下属的一个数据库任务组DBTG提出（提出（Data Base Task Group），对网状数据库的开发和发），对网

43、状数据库的开发和发展起了重大影响。展起了重大影响。2.3.3 2.3.3 网状模型及特点网状模型及特点1. 网状模型的数据结构网状模型的数据结构(1) 网状模型结构的基本特征网状模型结构的基本特征1) 有一个以上的结点没有双亲。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。结点可以有多于一个的双亲。(2) (2) 网状模型的数据表示方法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。录，每个记录包含若干个字段。 2) 联系联系(系系)用结点间的有向线段表示。每个有向线段表

44、示一个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。记录间的一对多的联系。 R1R2R1R2R3R4R1R3R2 L1 L2 L1 L2 L1 L2 L32. 2. 网状模型的完整性约束条件网状模型的完整性约束条件1)支持记录码的概念。码即惟一标识记录支持记录码的概念。码即惟一标识记录的数据项的集合。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。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可以支持双亲记录和子女记录之间某些约束条件。约束条件。 网状模型与层次模型的区别：网状模型与层次模型的区别：网状

45、模型可以更直接地去描述现实世界网状模型可以更直接地去描述现实世界层次模型实际上是网状模型的一个特例层次模型实际上是网状模型的一个特例网状模型允许多个结点没有双亲结点网状模型允许多个结点没有双亲结点网状模型允许结点有多个双亲结点网状模型允许结点有多个双亲结点网状模型允许两个结点之间有多种联系（复合联系）网状模型允许两个结点之间有多种联系（复合联系）网状数据模型的优缺点 优点优点 更直接地描述现实世界，如一个结点可以更直接地描述现实世界，如一个结点可以有多个双亲有多个双亲 具有良好的性能，存取效率较高具有良好的性能，存取效率较高 缺点缺点 结构比较复杂，而且随着应用环境的扩大，结构比较复杂，而且随

46、着应用环境的扩大，数据库的结构就变得越来越复杂，不利于数据库的结构就变得越来越复杂，不利于最终用户掌握最终用户掌握 DDL、DML语言复杂，用户不容易使用语言复杂，用户不容易使用2.3.4 2.3.4 关系模型概述关系模型概述1. 关系模型的数据结构关系模型的数据结构 (1) 关系模型中的主要术语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。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。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。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，主

47、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。且属性组中不含多余的属性。5) 域。属性的取值范围称为域。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。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。关系模式。关系的型称为关系模式，是对关系的描述。(2) 关系模型中的数据全部用关系表示关系模型中的数据全部用关系表示关系模式一般的表示是：关系模式一般的表示是：关系名关系名(属性属性1，属性，属性2，属性，属性n).学生学籍表学生学籍表 学学 号号姓姓 名名性性 别别年年 龄龄所所 在在 系系00001王平

48、王平男男20计算机系计算机系00002李丽李丽女女20计算机系计算机系00010张晓刚张晓刚男男19数学系数学系2. 关系操作和完整性约束条件关系操作和完整性约束条件3. 关系模型与非关系模型比较关系模型与非关系模型比较1) 关系数据模型建立在严格的数学基础之上。关系数据模型建立在严格的数学基础之上。2) 关系数据模型的概念单一，容易理解。关系数据模型的概念单一，容易理解。3) 关系数据模型的存取路径对用户隐蔽。关系数据模型的存取路径对用户隐蔽。4) 关系模型中的数据联系是靠数据冗余实现的。关系模型中的数据联系是靠数据冗余实现的。 关系操作主要包括数据查询和插入、删除、修改关系操作主要包括数据

49、查询和插入、删除、修改数据。数据。 关系中的数据操作是集合操作。关系中的数据操作是集合操作。 关系操作语言都是高度非过程的语言关系操作语言都是高度非过程的语言 关系的完整性约束条件包括三类：实体完整性、关系的完整性约束条件包括三类：实体完整性、参照完整性和用户定义的完整性。参照完整性和用户定义的完整性。 1数据模型的三要素是指数据模型的三要素是指_，_，_。实际数据库。实际数据库系统中所支持的主要数据模型是系统中所支持的主要数据模型是_，_，_。 本题答案本题答案 2数据模型中的数据模型中的_是对数据系统的静态特征描是对数据系统的静态特征描述，包括数据结构和数据间联系的描述述，包括数据结构和数

50、据间联系的描述，_是对数据库系统的动态特是对数据库系统的动态特征描述，是一组定义在数据上的操作，征描述，是一组定义在数据上的操作，包括操作的涵义、操作符、运算规则及包括操作的涵义、操作符、运算规则及其语言等。其语言等。用树型结构表示实体类型及实体间联用树型结构表示实体类型及实体间联系的数据模型称为系的数据模型称为_模型，上模型，上一层的父结点和下一层的子结点之间的一层的父结点和下一层的子结点之间的联系是联系是_的联系。的联系。 本题答案本题答案 4用有向图结构表示实体类型及实用有向图结构表示实体类型及实体间联系的数据模型称为体间联系的数据模型称为_模模型，数据之间的联系通常通过型，数据之间的联