数据库设计基础：数据模型分类，概念模型及逻辑模型中的层次模型

1.数据模型概述1.1数据模型层次概念模型概念模型存在于人的头脑中是人对客观世界中数据对象及其关系的认识。为得到概念模型需要用户和数据库设计人员参与数据库设计人员与用户交谈后进行设计。概念模型的抽象需根据目的略去非本质特征保留本质特征其表达形式多样如语言、图等E-R图是最有效、易学易懂的表达形式。逻辑模型逻辑模型有层次、网状、关系和面向对象四种其中关系模型因简单易学而存活下来。物理模型物理模型对使用者来说环境是黑箱难以改变。1.2完整性约束约束条件完整性约束有实体完整性、参照完整性和用户完整性三个条件。前两个是通用条件必须满足不满足则数据不符合要求第三个是用户自定义条件做好做不好只影响自身主要提供一种机制让用户定义各种条件。条件顺序三个条件有顺序必须先满足实体完整性再考虑参照完整性前两个都满足才可能考虑用户完整性。2.概念模型相关内容2.1概念模型的要求语义表达能力概念模型要有较强的语义表达能力能方便、直接地表达应用的各种语义知识简单清晰、易于理解。表达事物联系能表达事物之间的联系客观世界中事物间的联系有一对一、一对多、多对多三种。2.2事物及其联系实体实体是客观存在且相互区别的事物如老师、学生、计算机、课程等。每个实体都有属性属性是实体所具有的特征与建立模型的目的相关。联系事物之间的联系分不同实体之间联系和同一类实体之间联系。不同实体之间联系有一对一、一对多、多对多三种同一类实体之间联系可通过降视角转化为实体间联系。码码是结合应用场景选择的一个或一组属性能唯一代表一个实体。可能是一列属性也可能是多列属性集主码又称主键。域域有两层含义一是指值域如成绩的取值范围二是指问题领域界定研究的范围大小。实体型和实体集实体型用元数据描述是二维表的表头实体值是二维表的数据行所有实体值构成实体集。字段变量会随记录指针的移动而取值变化。2.3 E-R图表达方法E-R图用矩形表示实体椭圆表示属性无向边连接实体和属性菱形表示联系在无向边上标明联系类型在菱形里写上联系名称。绘制要求绘制E-R图时属性应尽可能均匀分布联系类型的标注要准确根据应用场景灵活选择联系名称。联系表任何数据模型都不能直接表达多对多联系可通过拆解为两个一对多或增加关联表联系表来间接表达。3.逻辑模型中的层次模型3.1层次模型的起源和背景起源层次模型是数据库领域最早出现的模型1968年IBM公司推出信息管理系统为数据库领域发展做出贡献。与网状模型的关系层次模型是网状模型的特例二者思想一致只是发展阶段不同。3.2层次模型的结构和术语树形结构层次模型满足树形结构的两个条件有且只有一个节点根节点没有双亲节点根节点以外的其他节点有且只有一个双亲节点。术语解释双亲、子女、兄弟、叶节点等术语用于描述节点间的关系根节点英文为root兄弟可用siblings表示。3.3层次模型的特点和操作处理联系能力层次模型能直接处理一对多和一对一联系但不能直接处理多对多联系需将多对多拆解为两个以上的一对多。码字段每个实体都必须有码字段用于区分不同实体。数据查看任何记录值只有按其路径查看时才能显出全部意义引入命名空间可解决不同命名空间同名问题。数据存储层次模型的存储结构是树状结构可通过前序遍历、链接法等方式存储数据使用指针表示节点间关系。3.4层次模型的优缺点优点数据结构简单清晰查询效率高性能优于关系模型能提供良好的网络支持。缺点多对多联系表示不自然插入删除限制多查询必须从头查到尾层次命令趋于程序化学习成本高。