1.3数据抽象级别

一、数据抽象的级别
1、概念数据模型
2、逻辑数据模型
3、外部数据模型
4、内部数据模型
表达用户需求观点的数据全局逻辑结构的模型，称之为概念模型；
表达计算机实现观点的DB全局逻辑结构的模型，称之为逻辑模型；
表达用户使用观点的DB局部逻辑结构的模型，称之为外部数据模型；
表达DB物理结构的模型，称之为内部模型；
二、数据库设计的过程
数据库抽象的过程也就是数据库设计的过程
1、根据用户需求设计概念模型，这是一个“综合”的过程。
2、根据转换规则，把概念模型转换成数据库的逻辑模型，这是一个“转换”的过程。
3、根据用户的业务特点，设计不同的外部模型，外部模型与逻辑模型之间的对应性称为映像。
4、数据库实现时，要根据逻辑模型设计其内部模型，内部模型跟逻辑模型之间的对应性称为映像。
三、概念模型特点
1、概念模型表达了数据的整体逻辑结构，它是系统用户对整个应用项目涉及的数据的全面描述。
2、概念模型是从用户需求的观点出发，对数据建模。
3、概念模型独立于硬件和软件。
4、概念模型是数据库设计人员与用户之间进行交流的工具。
目前采用的概念模型主要是实体联系（ER）模型
四、逻辑模型特点
1、逻辑模型表达了DB的整体逻辑结构，它是设计人员对整个应用的全面描述。
2、逻辑模型从数据库实现的观点出发，对数据建模。
3、逻辑模型独立于硬件，但依赖于软件（
4000
DBMS）。
4、逻辑模型是数据库设计人员与应用程序员之间进行交流的工具。
逻辑模型主要有层次、网状、关系三种。
层次模型：用树型结构表示实体类型及实体间联系的数据模型称为层次模型。
层次模型的特点是记录之间的联系是通过指针来实现，查询效率较高，用户和设计者面对的是逻辑数据而不是物理数据，逻辑数据和物理数据之间的转换由DBMS完成。
层次模型的缺点：一、只能表示1：N联系；二、由于层次顺序的严格和复杂，引起数据的查询和更新操作很复杂，因此应用程序的编写也很复杂。
网状模型：用有向图结构表示实体类型及实体间的联系的数据模型称为网状模型。
缺点：数据结构复杂、编程复杂。
关系模型：用二维表格表达实体集，它与网状、层次模型的最大区别是用关键码代替指针导航数据。
五、外部模型特点
1、外部模型是逻辑模型的一个逻辑子集。
2、外部模型独立于硬件，依赖于软件。
3、外部模型显示用户使用数据库的观点。
六、外部模型的优点
1、简化了用户的观点，外部模型是针对具有用户应用需要的数据而设计的，与该用户无关的数据就不必放入了。
2、有助于数据库的安全保护。
3、外部模型是对概念模型的支持。
七、内部模型
1、内部模型又称为物理模型，是数据库最底层的抽象。
八、三层模式和两级映像
1、DB的数据结构有三个层次：外部模型，逻辑模型，内部模型，这三个层次要用DDL定义，定义后的内容称为模式（Schema），即外模式，逻辑模式，内模式。
外模式：是用户与数据库系统的接口，是用户用到的那部分数据的描述，由若干个外部记录类型组成。
逻辑模式：数据库中全部数据的整体逻辑结构的描述，它由若干个逻辑记录类型组成，还包括记录间的联系、数据完整性和安全性等要求。
内模式：数据库在物理存储方面的描述，定义所有内部记录类型、索引和文件组织方式，以及数据控制方面的细节。
2、三层模式的特点
①用户使用DML语句对数据库进行操作，实际上只是对外模式的外部记录进行操作。
②逻辑模式必须不涉及到存储结构、访问技术等细节，数据按外模式的描述提供给用户，按内模式的描述存储在磁盘中，而逻辑模式提供了连接这两级的相对稳定的中间观点，并使得两级中任何一级的改变都不受另一极的牵制。
③内模式不涉及到物理设备的约束
3、两级映像
①外模式/逻辑模式映像存在于外模式和逻辑模式之间，用户定义外模式和逻辑模式之间的对应性，这个映像一般放在外模式中描述
②逻辑模式/内模式映像存在于逻辑模式和内模式之间，用户定义逻辑模式和内模式之间的对应性，这个模式一般在内模式中描述
九、高度的数据独立性
1、物理数据独立性
如果内模式要修改，只要修改内模式与逻辑模式之间的对应性（即映像）即可，可以使逻辑模式尽可能保持不变。
2、逻辑数据的独立性
如果逻辑模式要修改，只要对外模式/逻辑模式中的映像做出相应的修改即可，可以使外模式和应用程序尽可能保持不变。