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ch2 数据库系统结构 理学院计算数学系 刘军 模型： 是现实世界特征的模拟和抽象 现实世界的两级抽象 一,概念模型（也称信息模型，用于信息世界的建模） 它是按用户的观点来对数据和信息建模，主要用于数据库设计。这类模型强调其语义表达能力，要能够较方便、直接地表达应用中的各种语义知识，这类模型应该概念简单、清晰、易于用户理解，是用户与数据库设计人员之间进行交流的工具。 二,数据模型（如层次、网状、关系模型，用于机器世界）它是按计算机系统的观点对数据建模，主要用于DBMS的实现。这类模型通常需要有严格的形式化定义，而且常常会加上一些限制或规定，以便于机器上的实现。还通常有一组严格定义了语法和语义的语言，人们可以使用它来定义、操纵数据库中的数据。 概念模型是现实世界到机器世界的一个中间层次，用于信息世界的建模，它是数据库设计人员进行数据库设计的有力工具，也是数据库设计人员和用户之间进行交流的语言。 在概念模型中常涉及的基本术语： 实体(Entity)： 客观存在并可相互区分的事物叫实体。 如学生张三、工人李四、计算机系、数据库概论。 实体集(Entity Set)： 同型实体的集合称为实体集。 如全体学生。 属性(Attribute)： 实体所具有的某一特性。一个实体可以由若干个属性来刻画。 例如，学生可由学号、姓名、性别、年龄、系、年级等组成。 域(Domain)： 属性的取值范围。 例如，性别的域为（男、女），月份的域为１到１２的整数。 码（关键字，Key）： 唯一标识实体的（最小的）属性或属性集称为码。有时也称为实体标识符（Identifier）。例如学号是学生实体的码。 联系（Relationship）： 在现实世界中，事物内部以及事物之间是有联系的，这些联系在信息世界中反映为实体内部的联系（组成实体的各属性之间）和实体之间的联系（不同实体集之间）。 两个实体集之间的联系可以分为三类： 一对一联系（1 : 1） 一对多联系（1 : n） 多对多联系（m : n） 两个以上的实体型之间，以及同一实体集内的各实体之间也可以存在上述的三种联系。 1976年，P.P.S.Chen提出Ｅ-Ｒ模型（Entity-Relationship Model），用Ｅ-Ｒ图来描述概念模型。 观点：世界是由一组称作实体的基本对象和这些对象之间的联系构成的。 以一个实际例子来说明基本E-R图的画法。 表示要点： 实体集属性中作为主码的一部分的属性用下划线来标明。 数据模型是按计算机系统的观点对数据建模，主要用于DBMS的实现。这类模型通常需要有严格的形式化定义，而且常常会加上一些限制或规定，以便于机器上的实现。还通常有一组严格定义了语法和语义的语言，人们可以使用它来定义、操纵数据库中的数据。 数据模型的三要素 数据结构----反映数据的静态特性 数据操作----反映数据的动态特性 数据的完整性约束 ---反映数据的约束条件。 1 数据结构 数据结构：描述系统的静态特性，即组成数据库的对象类型。包括： 数据本身：类型、内容、性质。如网状模型中的数据项、记录，关系模型中的域、属性，关系等。 数据之间的联系：例如网状模型中的系型(Set Type) 在数据库系统中，人们通常按照其数据结构的类型来命名数据模型。例如层次结构、网状结构和关系结构的数据模型分别被命名为层次模型、网状模型和关系模型。 2 数据操作 描述系统的动态特性，即对数据库中对象的实例允许执行的操作的集合，包括操作及操作规则。一般有检索、更新（插入、删除、修改）操作。 数据模型要定义操作含义、操作符号、操作规则，以及实现操作的语言。 数据的约束条件是完整性规则的集合，规定数据库状态及状态变化所应满足的条件，以保证数据的正确、有效、相容。 包括实体完整性、参照完整性和用户自定义完整性 层次模型 网状模型 关系模型 面向对象模型 层次模型是数据库系统中最早出现的数据模型，层次模型是用树形结构来表示各类实体以及实体间的联系。现实世界中许多实体间的联系本来就呈现出一种很自然的层次关系，如行政机构、家族关系等。 层次数据库系统的典型代表是IBM公司的IMS（Information Management System）数据库管理系统。 1．层次模型的数据结构 （1）有且只有一个结点没有双亲结点，这个结点 称为根结点； （2）根以外的其他结点有且只有一个双亲结点。 在层次模型中，每个结点表示一个记录类型，记录（类型）之间的联系用结点之间的连线（有向边）表示，这种联系是父子之间的一对多的联系。 每个记录类型可包含若干个字段（记录—实体，