逻辑数据模型

数据模型

时间	数据库
20世纪70年代至80年代初	层次数据库或网状数据库
20世纪80年代	对象关系数据模型

用户易视，计算机易理解，数据管理系统支持的。

层次模型

层次模型（hierachical model）：满足下面两个条件的基本层次联系的集合为层次模型。

1. 有且只有一个结点没有双亲，这个结点称为根结点
2. 根以外的其它结点有且只有一个双亲结点

兄弟结点（twin）：同一双亲的子女结点互为兄弟结点
叶结点：没有子女的结点称为叶结点

记录类型（字段1，字段2，字段3，…，字段n）
记录类型：描述实体
字段：实体属性

• 各个记录类型及其字段都必须命名
• 各个记录类型，同一记录类型中各个字段不能同名

排序字段（码字段）：每个记录类型可以定义一个排序字段，称为码字段。排序字段值唯一，它也能唯一标识一个记录值。

Ex1

R1

R2

R3

R4

R5

R1:根结点
R2与R3：互为兄弟结点
R4与R5：互为兄弟节点
R4和R5：叶结点

Ex2：教员学生层次模型

记录类型	字段
系	系编号、系号、办公地点
教研室	教研室编号、教研室名
学生	学号、姓名、成绩
教员	职工号、姓名、研究方向

系编号 系名 办公地点

教研室编号 教研室名

学号 姓名 成绩

职工号 姓名 研究方向

层次模型的数据操作&&完整性约束

 查询
 插入：无相应的双亲结点值就不能插入子女结点值
 删除：如果删除双亲结点值，则相应的子女结点值也被同时删除
 更新：更新操作时，应更新所有相应记录，以保证数据的一致性

层次模型存储结构

方法	具体
邻接法	按照层次树前序遍历的顺序把所有记录值依次邻接存，即通过物理空间的位置相邻来实现层次顺序
链接法	用指针来反映数据之间的层次联系，1.子女－兄弟链接法；2.层次序列链接法

层次模型优缺点

优点：

1. 层次数据模型简单，对具有一对多的层次关系的部门描述自然、直观，容易理解；
2. 性能:层次模型>关系模型，层次>=网状模型；
3. 层次数据模型提供了良好的完整性支持。

缺点：

1. 多对多联系表示不自然；
2. 对插入和删除操作的限制多；
3. 查询子女结点必须通过双亲结点；
4. 层次命令趋于程序化。

网状模型

网状模型（network model）：满足下面两个条件的基本层次联系的集合为网状模型。

1. 允许一个以上的结点无双亲
2. 一个结点可以有多于一个的双亲
3. 允许两个结点之间有多种联系（复合联系）

1：同层次模型比较，根结点不止一个
2：同层次模型比较，结点的双亲不止一个

Ex1

c

b

a

L1

L2

L1

L2

L1

L2

L3

L4

L5

R1

R2

R3

R4

R5

R1

R2

R1

R2

R3

对于图a：R3有两个双亲，R1和R2没有双亲
对于图b：R1与R2复合联系
对于图c：R1和R2没有双亲，R3和R5有两个双亲

Ex2：学生选课数据库模型

记录类型	字段
系	学号、姓名、系别
学生	教研室编号、教研室名
课程	课程号、课程名、学分
选课	学号、课程号、成绩

S-SC

C-SC

学号 姓名 系别

课程号 课程名 学分

学号 课程号 成绩

网状模型的数据操作&&完整性约束

 查询
 插入：允许插入尚未确定双亲结点值的子女结点值
 删除：允许只删除双亲结点值
 更新

唯一标识记录的数据项的集合
双亲结点与子女结点之间是一对多联系
支持双亲记录和子女记录之间某些约束条件

网状模型存储结构

用指针实现记录之间的联系
单向链接
双向链接
环状链接
向首链接

网状模型优缺点

优点：

1. 能够更为直接地描述现实世界，如一个结点可以有多个双亲；
2. 具有良好的性能，存取效率较高。

缺点：

1. 结构比较复杂，而且随着应用环境的扩大，数据库的结构就变得越来越复杂，不利于最终用户掌握；
2. DDL、DML语言复杂，用户不容易使用。

关系模型

关系模型（relational model）：在用户观点下(背后有严格的数学基础)，关系模型中数
据的逻辑结构是一张二维表，它由行和列组成。

关系（Relation）：一个关系对应通常说的一张表。
元组（Tuple）：表中的一行即为一个元组。
属性（Attribute）：表中的一列即为一个属性，给每一个属性起一个名称即属性名。
主码（Key）：表中的某个属性组，它可以唯一确定一个元组。
域（Domain）：属性的取值范围。
分量：元组中的一个属性值。
关系模式（型的概念，对关系的描述）：关系名（属性1，属性2，…，属性n）。
模式的实例（值的概念，关系模式的一个具体值）：对属性1，属性2，…,属性n进行具体的赋值。

关系模型的数据操作&&完整性约束

 查询
 插入
 删除
 更新

1. 实体完整性
2. 参照完整性
3. 用户定义的完整性

关系模型优缺点

优点：

1. 建立在严格的数学概念的基础上；
2. 概念单一，数据结构简单清晰，用户易懂易用；

• 实体和各类联系都用关系来表示。
• 对数据的检索结果也是关系。

3. 关系模型的存取路径对用户透明。

• 具有更高的数据独立性，更好的安全保密性
• 简化了程序员的工作和数据库开发建立的工作

缺点：

1. 存取路径对用户透明导致查询效率往往不如非关系数据模型；
2. 为提高性能，必须对用户的查询请求进行优化，增加了开发数据库管理系统的难度。

关系模型举例

ORACLE
SYBASE
INFORMIX
SQL Server
DB/2
COBASE（北大、人大与中软）
PBASE（中国人民大学）
EasyBase（中国人民大学）
DM/2（华中理工大学）
OpenBase（东大阿尔派）

面向对象数据模型

面向对象关系模型（object oriented data model）：

对象关系数据模型

对象关系数据模型（object relational data model）：

半结构化数据模型

半结构化数据模型（semistructrue data model）：