数据库原理（二）--数据模型

一、数据模型分类

1）概念模型
2）逻辑模型（分为层次型、网状型、关系型、面向对象型）
3）物理模型

二、数据模型的三大要素

1）数据结构

2) 数据操作

3）完整性约束

三、概念模型组成部分

1）实体：用矩形表示，表示客观存在的可以描述的事物。

2）属性:用椭圆形表示，表示实体的特征。

3）码：用于唯一标识实体的属性。

4）域：代表属性的取值范围，例如Sex取值范围是男，女。

5）实体型：用实体名及其属性名集合来抽象同类实体的（例如学生（学号，姓名，性别，出生年份，系，入学时间））

6）实体集：同一类型实体的集合

7) 关系:表示实体间的关联（有1:1 1:n n:1 m:n),用菱形表示。

四、绘制ER图步骤

1）标识实体
2）标识实体的属性
3）标识实体的关联

五、逻辑模型

层次模型：是最早的逻辑模型

a) 每个节点的父节点都是唯一的
b) 只能表示1对多的关系
c) 每个记录类型可以选择一个属性排序，叫做码字段
b) 任何记录只有按照路径查看才有意义
e) 任何子女记录都不能脱离父记录而存在
f) 根节点没有父节点

1）多对对关系在层次模型中的表示

a) 采用冗余节点法：也就是通过增加2个节点，把多对多关系分解成2个1对多关系。

例如: 学生与课程是m:n关系，分解成:学生到课程1:n,课程到学生1:n。

b) 采用虚拟节点法:是通过增加2个虚拟节点，把多对多关系分解成2个1对多关系。
所谓虚拟节点就是一个引用，指向所引用的节点。

2)对层次模型的操作

a) 增加、修改、删除、查询，同时必须满足完整性约束（指的是数据记录能够正确的反应实际情况）

b) 层次模型的完整性约束:
1)添加的子节点必须拥有父节点
2)当删除1个节点时，会同时删除该节点所有子节点
3)更新时，必须保证一致性

3）层次模型的存储结构

a)邻接法（又叫层次序列链接法):按照树的前序遍历结果实现相邻存储。

b)子女-兄弟链接发：是通过给每个节点设置2个指针，分别指向做左边的子节点和最近的兄弟节点。

4)层次模型的优缺点

a)优点:1） 结构清晰、查询效率高、提供了较好的完整性支持

b)缺点:2)  对m:n关系表示不自然、插入和删除限制多、访问子女节点必须通过父节点、命令复杂

网状模型:

1)特点

a)可以有多个节点无父节点
b)一个节点可以由多个父节点

2）网状跟层次的区别
a)可以有多个节点无父节点
b)一个节点可以由多个父节点
c)网状模型允许两个结点之间有多种联系（复合联系）
d)网状模型可以更直接地去描述现实世界
e)层次模型实际上是网状模型的一个特例

3)网状模型存储结构：常用的方法为：单向链接、双向链接、环状链接、向首链接

4)优缺点

优点： a)能够直观的描述数据  b)具有较高的性能。

缺点:  a)结构复杂，规模越大越复杂。 b)操作复杂，不易用户使用。

关系模型

1)术语

a)关系：就是表
b)元组: 就是一行
c)属性: 就是一列
d)主码：就是主键，用于唯一标示一条记录（例如学号)
e)域：  是指属性的取值范围，例如性别的域(男，女)
f)分量: 是指一行中某一列的值。
g)关系模式：是对关系的描述，例如学生(学号，姓名，性别，年龄)

2）操作:增加、修改、删除、查询。

3）完整性约束

a)实体完整性：用于唯一的区分每条记录，用主键实现
b)参照完整性：指的是子表中某列的值必须源自引用的主表中某列的值，使用外键实现
c)自定义完整性:指的是用户自定义的规则，例如要求性别为（男、女、保密）

4）优点:
1)建立在严格的数学模型上
2）便于用户操作
3）存取路径对于用户透明，具有更好的数据独立性与安全性

缺点：
1）查询效率不如非关系模型
2）开发时需要进行查询语句优化

六、关系的规范化

三大范式

1)第一范式(1NF):表中的每一列都具有原子性，不能分割
2)第二范式(2NF):表中每一列都和主键有关联
3)第三范式(3NF):表中每一列都和主键有直接关联