数据模型概念

关于数据库建模，概念模型、逻辑模型、物理模型的区别和转化

一、关于数据库理论中概念模型、逻辑模型、物理模型之间的区别。

二、数据库建模是对现实世界进行分析、抽象、并从中找出内在联系，进而确定数据库的结构。

1、概念模型：就是从现实世界到信息世界的第一层抽象，确定领域实体属性关系等，使用E-R图表示，E-R图主要是由实体、属性和联系三个要素构成的。

2、逻辑模型：是将概念模型转化为具体的数据模型的过程，即按照概念结构设计阶段建立的基本E-R图，按选定的管理系统软件支持的数据模型（层次、网状、关系、面向对象），转换成相应的逻辑模型。这种转换要符合关系数据模型的原则。目前最流行就是关系模型（也就是对应的关系数据库）

E-R图向关系模型的转换是要解决如何将实体和实体间的联系转换为关系，并确定这些关系的属性和码。这种转换一般按下面的原则进行：

（1）一个实体转换为一个关系，实体的属性就是关系的属性，实体的码就是关系的码。

（2）一个联系也转换为一个关系，联系的属性及联系所连接的实体的码都转换为关系的属性，但是关系的码会根据联系的类型变化，如果是：

1：1联系，两端实体的码都成为关系的候选码。 1：n联系，n端实体的码成为关系的码。 m：n联系，两端实体码的组合成为关系的码。

3、物理模型就是根据逻辑模型对应到具体的数据模型的机器实现。物理模型是对真实数据库的描述。如关系数据库中的一些对象为表、视图、字段、数据类型、长度、主键、外键、索引、约束、是否可为空、默认值。

1.1 数据模型

数据模型是对现实世界数据特征的一种抽象。一个完整的数据模型包括数据结构、数据操作和完整性约束三部分。在数据模型多级描述中，主要包括概念模型、逻辑数据模型和物理数据模型。概念模型是以客户的观点和想法为基础，对现实世界事物的抽象；逻辑数据模型是指用户看到的数据库中的数据模型，常用的是关系数据模型；物理数据模型是用来表示数据的存储结构的。这一小节主要介绍概念模型和关系数据模型。

1.1.1 概念模型

在关系数据库的设计中，概念模型通常是通过E-R图来描述的。其中，E表示实体的以上；R表示关系的意思。因此E—R图也叫做实体—关系图。

在E-R图中的E是英文单词Entity的缩写，表示实体的意思。这里所说的实体可以理解为现实世界中的事物，例如，高等院校中的院系、教师等。E-R图中的R是英文单词Relationship的缩写，表示关系的意思。这里所说的关系可以理解为实体与实体之间的相互联系。例如，高等院校中院系与教师之间的相互联系。在E-R图中还涉及到的一个概念是属性，英文单词为Attribute，它用来描述实体的特征。例如，高等院校中院系的编号、名称；教师的姓名、编号、工资、所在院系等。

在E-R图中，关系是用来表示实体与实体之间相互联系的。关系可以分为一对一，一对多和多对多三种类型。下面通过例子来讲解关系中的这三种类型。

 一对一（1：1）：在高等院校中，校长和学校的关系就是一对一的关系。每一个学校只有一名校长，一名校长只能管理一个学校。

 一对多（1：n）：在高等院校中，院系和学生之间就是一对多的关系。一个院系中可以对应多个学生，而每一个学生只是其中某一个院系中的成员。

 多对多（n：m）：在高等院校中，课程与授课教师之间就是多对多关系。一门课程可以由几个不同的教师来讲授，一名教师也可以讲授多门不同的课程。

在E-R图共有三种符号：矩形、椭圆（或者圆形）和菱形。其中，矩形用来表示实体，椭圆或者圆形用来表示属性，菱形用来表示关系。下面来看一下如何使用E—R图描述上面讲到的三种关系。

- 1 - 数据模型的3个层次及其组成要素

数据模型是数据管理领域中最重要的概念之一，它主要指的是数据在计算机系统中的表示方式，可以帮助我们更好地理解和管理数据。一般来说，数据模型可以分为三个层次，它们分别是：

1. 概念层数据模型

概念层数据模型是从用户的角度出发，对现实世界中的数据进行抽象和模拟的模型。它主要关注的是数据的逻辑结构和数据之间的关系，而不关心具体的物理实现方式。在概念层数据模型中，我们会使用一些实体、关系、属性等概念来描述数据。其中，实体表示现实世界中的某些对象，关系表示实体之间的联系，属性则是实体的特征。

2. 逻辑层数据模型

逻辑层数据模型是将概念层数据模型转化为计算机系统中的实现方式的模型。它主要关注的是数据的组织方式和存储方式，并且会考虑到数据的完整性、安全性等因素。在逻辑层数据模型中，我们会使用一些表格、字段等概念来描述数据。其中，表格表示实体，字段表示属性。

3. 物理层数据模型

物理层数据模型是将逻辑层数据模型进一步转化为计算机系统中的具体实现方式的模型。它主要关注的是数据在磁盘上的存储方式和访问方式。在物理层数据模型中，我们会使用一些磁盘块、索引等概念来描述数据的存储方式和访问方式。

综上所述，数据模型的三个层次分别是概念层数据模型、逻辑层 - 2 - 数据模型和物理层数据模型。它们分别关注不同的数据表示层次，涉及到的组成要素也不尽相同。熟练掌握这些概念，对于数据管理工作将是非常有帮助的。

第二章概念模型--本章内容

数据模型

概念模型(ER模型)-基本概念

扩展的ER模型

实体与联系

实例分析数据模型

z作用：对现实世界进行抽象。找到所关心的数据，并将其组织起来，使之可以存放到数据库中。

z模型：是描述数据的概念集合。按应用的不同目的分为两类：概念模型、数据模型。

z概念模型：也称信息模型，它按用户的观点对数据和信息进行建模，用于信息世界，它强调语义表达能力，是现实世界到信息世界的第一次抽象，是用户和数据库设计人员之间进行交流的语言。

数据模型

现实世界信息世界机器世界图表、文件等文字形式表示概念模型数据模型

z数据模型：用于机器世界，是按计算机系统的

观点对数据建模，它需要有严格的形式化定

义，且常常要加上一些限制和规定，以便机器

实现概念模型--ER模型

z是现实世界到机器世界的一个中间层次，概念模型中最常用的是ER模型（实体联系）模型

zER模型创始人: Peter Chen （陳品山）–1983至今任职于Louisiana State University.–Harvard大学博士，–曾在MIT, UCLA, Harvard工作.–Entity-Relationship (ER 模型)是计算机软件领域引用率最高的论文之一。–根据对1,000个计算机科学领域教授的调查，最初的ER模型论文被选为计算机科学38篇最具影响力的论文之一。

概念模型--ER模型基本概念

zER模型中的概念

–实体（Entity）：客观存在并可以相互区分的事物叫实体。（例如：一个个学生、一辆辆轿车）–属性（Attribute）：实体所具有的若干特征，称为实体的属性。例如：学生有学号、姓名等属性–域（Domain）：一个属性可能取值的范围称为这个属性的域。例如：性别的域值只能为“男”或“女”ER模型基本概念

z候选码：能够唯一标识实体的属性或最小的属性组称为候选码，可能存在多个候选码，设计者必须指明一个候选码做主码（关键字）

z实体型（Entity type）：具有相同属性的实体具有共