數(shù)據(jù)模型的三要素

    (1)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

    數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是所研究的對(duì)象類型(ObjectType)的集合。這些對(duì)象和對(duì)象類型是數(shù)據(jù)庫(kù)的組成成分。一般可分為兩類:一類是與數(shù)據(jù)類型、內(nèi)容和其它性質(zhì)有關(guān)的對(duì)象;一類是與數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系有關(guān)的對(duì)象。前者如網(wǎng)狀模型中的數(shù)據(jù)項(xiàng)和記錄，關(guān)系模型中的域、屬性和關(guān)系等。后者如網(wǎng)狀模型中的關(guān)系模型(settype)。在數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域中，通常按照數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型來(lái)命名數(shù)據(jù)模型，進(jìn)而對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)進(jìn)行分類。如層次結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和關(guān)系結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)模型分別稱作為層次模型、網(wǎng)狀模型和關(guān)系模型。相應(yīng)地，數(shù)據(jù)庫(kù)分別稱作為層次數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)和關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。

    (2)數(shù)據(jù)操作

    數(shù)據(jù)操作是指對(duì)各種對(duì)象類型的實(shí)例(或值)所允許執(zhí)行的操作的集合，包括操作及有關(guān)的操作規(guī)則。在數(shù)據(jù)庫(kù)中，主要的操作有檢索和更新(包括插入、刪除、修改)兩大類。數(shù)據(jù)模型定義了這些操作的定義、語(yǔ)法(即使用這些操作時(shí)所用的語(yǔ)言)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是對(duì)系統(tǒng)靜態(tài)特性的描述，而數(shù)據(jù)操作是對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的描述。兩者既有聯(lián)系，又有區(qū)別。

    (3)數(shù)據(jù)的約束條件

    數(shù)據(jù)的約束條件是完整性規(guī)則的集合。完整性規(guī)則是指在給定的數(shù)據(jù)模型中，數(shù)據(jù)及其聯(lián)系所具有的制約條件和依存條件，用以限制符合數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫(kù)的狀態(tài)以及狀態(tài)的變化，確保數(shù)據(jù)的正確性、有效性和一致性。

    概念模型

    數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)。每個(gè)DBMS軟件都是基于某種數(shù)據(jù)模型的。為了把現(xiàn)實(shí)世界中的具體事物或事物之間的聯(lián)系表示成DBMS所支持的數(shù)據(jù)模型，人們首先必須將現(xiàn)實(shí)世界的事物及其之間的聯(lián)系進(jìn)行抽象，轉(zhuǎn)換為信息世界的概念模型;然后將信息世界的概念模型轉(zhuǎn)換為機(jī)器世界的數(shù)據(jù)模型。也就是說(shuō)，首先把現(xiàn)實(shí)世界中的客觀對(duì)象抽象成一種信息結(jié)構(gòu)。這種信息結(jié)構(gòu)并不依賴于具體的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和DBMS。然后，再把概念模型轉(zhuǎn)換為某一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上某一DBMS所支持的數(shù)據(jù)模型。因此，概念模型是從現(xiàn)實(shí)世界到機(jī)器世界的一個(gè)中間層次?，F(xiàn)實(shí)世界的事物反映到人的大腦之中，然后人們開始認(rèn)識(shí)這些事物，經(jīng)過選擇、命名、分類和組織等抽象工作之后形成概念模型，并進(jìn)入到信息世界。

    用戶(user)關(guān)心的是現(xiàn)實(shí)世界中的事物、事物的屬性及其相互關(guān)系。例如，用戶可能關(guān)心他的顧客及其屬性，如顧客地址、銀行帳號(hào)等等。用戶也關(guān)心自己的定貨帳目，如誰(shuí)訂的貨、訂的什么和訂多少等等。

    系統(tǒng)分析員(analyst)同樣也關(guān)心現(xiàn)實(shí)世界，但是系統(tǒng)分析員需要分析用戶的信息需求。作為需求分析的結(jié)果，分析員必須以文檔的形式對(duì)需求進(jìn)行結(jié)構(gòu)化的描述;這個(gè)文檔就是信息模型。

    實(shí)體(Entity)實(shí)體是構(gòu)成數(shù)據(jù)庫(kù)的基本元素。實(shí)體是指一個(gè)存在的東西以區(qū)別這個(gè)東西所具有的屬性和這個(gè)東西與其它東西的聯(lián)系。實(shí)體可以是人，也可以是物;可以是實(shí)際對(duì)象，也可以是概念;可以是事物本身，也可以是指事物之間的聯(lián)系。

    屬性(Attribute)一個(gè)實(shí)體可以由若干個(gè)屬性來(lái)刻畫。屬性是相對(duì)實(shí)體而言的，是實(shí)體所具有的特性。

    關(guān)鍵字(Key)能地標(biāo)識(shí)實(shí)體的屬性的集合稱為關(guān)鍵字(或碼)。

    域(Domain)屬性的取值范圍稱作域。

    實(shí)體型(EntityType)一類實(shí)體所具有的共同特征或?qū)傩缘募戏Q為實(shí)體型。一般用實(shí)體名及其屬性來(lái)抽象地刻畫一類實(shí)體的實(shí)體型。

    實(shí)體集(EntitySet)同型實(shí)體的集合叫實(shí)體集。例如，學(xué)生就是一個(gè)實(shí)體集。實(shí)體集的名即是實(shí)體型。對(duì)于學(xué)生和(學(xué)號(hào)，姓名，年齡，系，年級(jí))均是實(shí)體型，而學(xué)生是對(duì)實(shí)體型(學(xué)號(hào)，姓名，年齡，系，年級(jí))所起的名稱，兩者是指同一客觀對(duì)象。但本科生和研究生可以為相同實(shí)體型，而實(shí)體集不同。

    聯(lián)系(Relationship)現(xiàn)實(shí)世界的事物之間是有聯(lián)系的。一般存在兩類聯(lián)系:一是實(shí)體內(nèi)部的組成實(shí)體的屬性之間的聯(lián)系，二是實(shí)體之間的聯(lián)系。在考慮實(shí)體內(nèi)部的聯(lián)系時(shí)，是把屬性看作為實(shí)體。一般來(lái)說(shuō)，兩個(gè)實(shí)體之間的聯(lián)系可分為三種:

    (1)一對(duì)一(1∶1)聯(lián)系若對(duì)于實(shí)體集A中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集B中至多有一個(gè)實(shí)體與之聯(lián)系，反之亦然，則稱實(shí)體集A與實(shí)體集B具有一對(duì)一聯(lián)系，記作1∶1。

    (2)一對(duì)多(1∶n)聯(lián)系若對(duì)于實(shí)體集A中的每個(gè)實(shí)體，實(shí)體集B中有n個(gè)實(shí)體(n≥0)與之聯(lián)系;反之，對(duì)于實(shí)體集B中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集A中至多只有一個(gè)實(shí)體與之聯(lián)系，則稱實(shí)體集A與實(shí)體集B有一對(duì)多聯(lián)系，記為1∶n。相應(yīng)地有多對(duì)一(n∶1)聯(lián)系多對(duì)一聯(lián)系，從本質(zhì)上說(shuō)，是一對(duì)多聯(lián)系的逆轉(zhuǎn)。其定義同一對(duì)多聯(lián)系類似，不再贅述。

    (3)多對(duì)多(m∶n)聯(lián)系若對(duì)于實(shí)體集A中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集B中有n個(gè)實(shí)體(n≥0)與之聯(lián)系;反之，對(duì)于實(shí)體集B中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集A中也有m個(gè)實(shí)體(m≥0)與之對(duì)應(yīng)，則稱實(shí)體集A與實(shí)體集B具有多對(duì)多聯(lián)系，記作m∶n。實(shí)質(zhì)上，多對(duì)多聯(lián)系是任意一種聯(lián)系。另外，同一實(shí)體集內(nèi)的各個(gè)實(shí)體間也可以有各種聯(lián)系。概念模型的表示方法最常用的是實(shí)體一聯(lián)系方法(Entity-RelationshipApproach)，簡(jiǎn)稱E-R方法。該方法是由P.P.S.Chen在1976年提出的。E-R方法用E-R圖來(lái)描述某一組織的概念模型。在這里僅介紹E-R圖的要點(diǎn)。在E-R圖中:

    (1)長(zhǎng)方形框表示實(shí)體集，框內(nèi)寫上實(shí)體型的名稱。

    (2)用橢圓框表示實(shí)體的屬性，并用有向邊把實(shí)體框及其屬性框連接起來(lái)。

    (3)用菱形框表示實(shí)體間的聯(lián)系，框內(nèi)寫上聯(lián)系名，用無(wú)向邊把菱形框及其有關(guān)的實(shí)體框連接起來(lái)，在旁邊標(biāo)明聯(lián)系的種類。如果聯(lián)系也具有屬性，則把屬性框和菱形框也用無(wú)向邊連接上。

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