学习数据库（2）——数据模型

一：基本概念

1. 数据模型的定义

对现实世界数据特征的抽象

2. 分类

概念数据模型：按照用户的观点对数据和信息建模
- 实体-关系模型
基本数据模型：按照计算机的观点对数据建模
- 层次模型：使用树型结构表示数据之间的联系
- 网状模型：两个结点之间可以有多种联系
- 关系模型：使用表格表示实体集和联系
- 面向对象模型：以对象为单位，每个对象都具有属性和方法

3. 要素

数据结构：研究对象类型的集合，是对系统的静态描述
数据操作：对数据库各种对象的实例允许执行操作的集合，是对系统的动态描述
数据约束条件：一组完整性规则的集合，保证数据的正确有效和相容

二：概念数据模型——实体-关系模型

1. 基本概念

（1）实体（一般用矩形表示）

客观存在的对象并且可区分

属性（一般用椭圆表示）

每个实体都具有属性

属性域：

属性的取值范围

种类：

简单属性：只有一种属性
复合属性：多种属性组合（用多个椭圆表示）
单值属性：单一的值
多值属性：属性对应多个值（用双椭圆表示）
基属性：一个基本属性
派生属性：一个属性可以由其他属性得到（用虚椭圆表示）
null属性：属性值未知

特例：

超码：唯一标识实体的属性或属性组
候选码：是一个最小超码，它的任意真子集都不是超码
- 主属性：包含在任何候选码的属性
- 非码属性：不包含在任何候选码的属性
主码：用户明确定义的候选码，用下划线标识
外码：当前实体的一个属性是另一个实体集或关系集的主键
全码：所有属性组是候选码

实体集

具有相同属性的实体集合，具有相同的性质

弱实体集（一般用双矩形表示）

没有主键的实体集，强烈依赖它的标识实体集

部分码：在弱实体集中区分实体的属性集合，用下划虚线标识
主码：由强实体集的主码+自身的部分码组成

（2）联系（一般用菱形表示）

多个实体之间的相互关联

属性

联系也可以具有自己的属性

联系集

具有相同属性的联系集合，表示两个或以上的实体集之间的关联

度

参加联系的实体集个数，度为2的联系集成为二元联系集

参与度

实体集参与关联的实体个数

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弱参与：实体集可以部分实体参与到关联中
强参与：实体集必须全部实体参与到关联中

映射基数

通过联系集关联的实体集的实体个数（可以是同一个实体集或多个实体集之间）

一对一（1:1）：实体集E1的一个实体可与实体集E2的一个实体相关联
一对多（1:n）：实体集E1的一个实体可与实体集E2的多个实体相关联
多对一（n:1）：实体集E1的多个实体可与实体集E2的一个实体相关联
多对多（n:m）：实体集E1的多个实体可与实体集E2的多个实体相关联

标志基数约束和参与约束

第1种：使用箭头和线的个数标志

“一”个实体：有向箭头或数字1
“多”个实体：无向直线或数字n
实体部分参与到联系中：单线
实体必须全部参与到联系中：双线

第2种：下限…上限

0 . .：表示可以部分参与
1 . .：表示必须全部参与
. . *：表示“多”个实体
. . 1：表示“一”个实体

标识性联系集（一般用双菱形表示）

将弱实体集与强实体集相关联（弱实体集对标识实体集是多对一的，参与全部的）

2. E-R图

（1）设计

确定实体和对应的属性、主码（弱实体集、部分码）
- 若一个对象只对名称和值感兴趣，则定义为属性
- 若一个对象除了名字，还有其他属性需要描述，则定义为实体
  - 若一个实体需要依赖于另一个实体才能存在，则定义为弱实体集
- 如果一个实体的属性信息过于冗余，则可以把部分属性集单独作为实体
确定联系和对应的属性、基数标识、参与标识（标志联系集）
- 确定对象之间的动作，一般直接定义为联系集
  - 若联系集关联强实体集和弱实体集，则定义为标志联系集
- 如果对象间的联系是多对多的，则需要额外定义一个实体集，再分别定义联系集
- 如果有多个对象发生关联，可以转换为多个二元关系

（2）特性

非二元关系的转换

创建新的实体集E，为E创建标识属性。或者从所有实体集中分离出一个实体集E
把R的所有属性加给E
分离关系R为R_A，R_B，R_C…
将E分别与A、B、C…关联——R_A、R_B、R_C…

特化与概化

高层实体集：具有公共性质的实体集

低层实体集：实体集的一个具有特殊属性或者参与特殊联系的子集

特化：在高层实体集中确定一个具有特殊性质的实体集

全特化：全部低层实体集属于一个高层实体集
部分特化：部分特殊实体集可以不属于高层实体集

概化：将若干个共享相同特性的实体集组合为高层实体集

不相交：只属于一个低层实体集
重叠：属于多个低层实体集
全概化：必须属于一个低层实体集
部分概化：可以不属于任何低层实体集

表示：

1：圆圈法

圆圈
- d：不相交概化
- o：重叠概化
高层实体集和圆圈之间
- 单线：部分概化
- 双线：全概化
低层实体集（双竖边矩形）
低层实体集和圆圈之间
- 有∪：特化
- 无∪：没有特化

2：三角形法
使用倒三角形ISA表示，顶点连接低层实体集，底边连接高层实体集

3：箭头法：
低层实体集用空心箭头指向高层实体集

聚集

为了消除多个重叠联系的冗余，将其中一个多元联系抽象为一个复合实体，从而允许多个联系之间产生联系

三：基本数据模型——关系模型

关系模型

由若干关系模式组成的集合

关系模式（类）

相当于一个记录型，由关系名、关系的属性、属性域、映像、函数依赖集组成，主码用下划线标识。

表示为R(A1,A2…AN) Dom(A1)=A2

关系/关系实例（变量）

一张由行和列构成的二维表，表中的每一行称为一个元组。

元数：关系中属性的个数
基数：关系中元组的个数

类型

基本关系：实际存储数据的逻辑表示
查询表：查询结果对应的表
视图表：虚拟存在的表，只存储定义。

完整性约束

实体完整性：主属性不能为空
参照完整性：外码的属性值要么为空，要么等于依赖关系的某个主码值
自定义完整性