数据库 第5章数据库物理模型

物理模型图-数据库图1.新建物理模型图 File ----New Model----infomation---Physical Data1：打开PowerDesigner，然后点击File-->New Model然后选择如下图所⽰的物理数据模型（物理数据模型的名字⾃⼰起，然后选择⾃⼰所使⽤的数据库即可）(创建好主页⾯如图所⽰，但是右边的按钮和概念模型略有差别，物理模型最常⽤的三个是table(表)，view（视图），reference(关系))；（⿏标先点击右边table这个按钮然后在新建的物理模型点⼀下，即可新建⼀个表，然后双击新建如下图所⽰，在General的name和code填上⾃⼰需要的，点击应⽤即可），如下图：（然后点击Columns,如下图设置，灰常简单，需要注意的就是P（primary主键） , F （foreign key外键） , M（mandatory强制性的，代表不可为空）这三个，多看⼏遍理解其意思。

）（在此设置学号的⾃增（MYSQL⾥⾯的⾃增是这个AUTO_INCREMENT），班级编号同理，不作多啰嗦！）（在下⾯的这个点上对号即可，就设置好了⾃增）（全部完成后如下图所⽰。

）（班级物理模型同理如下图所⽰创建即可）（完成后如下图所⽰）上⾯的设置好如上图所⽰，然后下⾯是关键的地⽅，点击右边按钮Reference这个按钮，因为是班级对学⽣是⼀对多的，所以⿏标从学⽣拉到班级如下图所⽰，学⽣表将发⽣变化，学⽣表⾥⾯增加了⼀⾏，这⾏是班级表的主键作为学⽣表的外键，将班级表和学⽣表联系起来。

（仔细观察即可看到区别。

）（做完上⾯的操作，就可以双击中间的⼀条线，显⽰如下图，修改name和code即可）(但是需要注意的是，修改完毕后显⽰的结果却如下图所⽰，并没有办法直接像概念模型那样，修改过后显⽰在中间的那条线上⾯，读者⾃⼰明⽩即可，⾃⼰也可以使⽤其他按钮⾃⾏添加注释也可。

如Text这个按钮也可以添加，⽅便阅读)（学习了多对⼀或者⼀对多的关系，接下来学习多对对的关系，同理⾃⼰建好⽼师表，这⾥不在叙述，记得⽼师编号⾃增，建好如下图所⽰）（下⾯是多对多关系的关键，由于物理模型多对多的关系需要⼀个中间表来连接，如下图，只设置⼀个字段，主键，⾃增）（点击应⽤，然后设置Columns，只添加⼀个字段）（这是设置字段递增，前⾯已经叙述过好⼏次）（设置好后如下图所⽰）（需要注意的是有箭头的⼀⽅是⼀，⽆箭头的⼀⽅是多，即⼀对多的多对⼀的关系需要搞清楚，学⽣也可以有很多⽼师，⽼师也可以有很多学⽣，所以学⽣和⽼师都可以是主体，即男/⼥猪脚）；（可以看到添加关系以后学⽣和教师的关系表前后发⽣的变化）。

数据库技术中的数据物理模型与存储模型随着信息技术的快速发展，数据库技术在各行各业的应用也越来越广泛。

而在数据库系统中，数据物理模型和存储模型是两个非常重要的概念。

本文将就这两个概念进行分析和讨论。

一、数据物理模型数据物理模型是将逻辑模型转换为计算机能够理解和处理的物理模型。

逻辑模型是建立在概念上的，它描述了实体、属性和关系之间的关系。

而数据物理模型则考虑到了计算机底层的存储和访问特性，为逻辑模型提供了具体的实现方法。

在数据库技术中，最常用的数据物理模型是关系模型。

关系模型使用表格的形式来表示数据，每个表格包含了多行和多列，每一行对应一个记录，每一列对应一个属性。

而逻辑模型中的实体则对应关系模型中的表，实体的属性则对应表的列。

除了关系模型之外，还有层次模型和网络模型等其他的数据物理模型。

层次模型使用树状结构来表示数据，每个节点对应一个实体或属性，通过父子关系来组织数据。

网络模型则使用图状结构来表示数据，节点之间通过连接关系来组织数据。

这些模型在某些特定场景下也有自己的优势和应用。

二、存储模型存储模型则是描述数据在计算机存储介质中的存储方式和组织形式。

数据库系统中常用的存储模型有平面存储和层次存储。

平面存储是将数据按照逻辑模型和物理模型的关系直接存储在磁盘上。

这种存储方式简单直接，但对数据的访问效率较低。

因为数据是分散存储在磁盘上的，每次访问数据都需要进行磁盘寻址和读取。

为了提高数据的访问效率，引入了层次存储模型。

层次存储模型通过将数据按照层次结构进行组织和存储，将磁盘上的数据按照固定大小的块进行划分，并建立索引来加快数据的访问。

这样一来，数据的访问可以通过索引的查找和块的读取来实现，大大提高了访问效率。

除了这两种存储模型之外，还有很多其他的存储模型，如索引存储模型和列存储模型等。

索引存储模型通过建立索引以加快数据的查询，使得数据库系统能够更快地定位到需要的数据。

而列存储模型则将同一个列的数据存储在一起，提高了数据的压缩比和查询速度。

第一章数据库系统概述本章学习重点：1.数据库系统的三级模式结构2.数据模型中概念层模型（E-R）模型域逻辑层模型（关系模型）第一节数据库基本概念一、数据（Data）：是描述事物的符号记录，是指用物理符号记录下来的、可以鉴别的信息包括数字、字母、文字、特殊字符组成的文本数据，也可以是图形、图像、动画、影像、声音、语言等多媒体数据。

例如，日常生活和工作中使用的客户档案记录、商品销售记录等都是数据二、数据库（Database,简称DB）1.定义：是长期储存在计算机中的有组织的、可共享的（大量）数据集合2.数据库中存储的数据具有永久存储、有组织和可共享三个基本特点三、数据库管理系统（Data Management System,简称DBMS）数据库管理系统产生的时期是20世纪60年代后期DBMS必须具有将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态的功能，这就是数据库的故障恢复1.定义：是位于应用程序（用户）与操作系统之间的一层数据管理软件2.主要功能（1）数据定义功能：提供数据定义语言（DDL）定义数据库中的数据对象例如：表、视图、存储过程、触发器等（2）数据操纵功能：提供数据操纵语言（DML）操纵数据实现对数据库的基本操作例如：查询、插入、删除和修改（3）数据库的运行管理：保证数据的安全性（用户只能使用视图定义中的数据，而不能使用视图定义外的其它数据）、完整性（数据的正确性、有效性和相容性，防止错误的数据进入数据库）、多用户对数据的并发使用以及发生故障后的系统恢复（4）数据库的建立和维护功能：创建数据库及对数据库空间的维护、数据库的备份与恢复功能、数据库的重组织功能和性能监视、分析等数据库恢复采用的方法：建立检查点、建立副本、建立日志文件（5）数据组织、存储和管理功能例如：索引查找、顺序查找（6）其他功能：主要包括与其他软件的网络通信功能、不同数据库管理系统之间的数据传输以及相互访问功能等四、数据库系统（Database System,DBS）：是指在计算机中引入数据库技术之后的系统1.通常一个完整的数据库系统包括数据库、数据库管理系统及相关实用工具、应用程序、数据库管理员和用户2.数据库管理员（Database Administrator,DBA）：专门负责对数据库进行维护，并保证数据库正常、高效运行第二节数据管理技术的发展一、人工管理阶段（20世纪50年代中期以前）特点：1.数据不保存2.应用程序管理数据3.数据面向应用注意：记录内无结构，整体无结构二、文件系统阶段（20世纪50年代后期到60年代中期）缺陷：数据冗余、数据不一致、数据联系弱特点：1．数据的管理者：文件系统，数据可长期保存2．数据面向的对象：某一应用程序3．数据的共享程度：共享性差、冗余度大4．数据的结构化：记录内有结构，整体无结构5．数据的独立性：独立性差，数据的逻辑结构改变必须修改应用程序6．数据控制能力：应用程序自己控制三、数据库系统阶段（20世纪60年代后期以来）特点：1.数据集成2.数据共享性高3.数据冗余度小4.数据一致性5.数据独立性高6.实施统一管理与控制7.减少应用程序开发与维护的工作量第三节数据库系统的结构一、数据库系统的三级模式结构1.模式：也称为概念模式或逻辑模式，它是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据视图2.外模式：也称为子模式（Subschema）或用户模式，它是数据库用户（包括应用程序员和最终用户）能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述DBMS提供子模式描述语言（Subschema DDL）来严格地定义子模式3.内模式：也称为存储模式（Storage Schema），它是对数据库中数据物理结构和存储方式的描述，是数据在数据库内部的表示形式4.三级模式结构的两层映像与数据独立性（1）外模式/模式映像（逻辑独立性）（2）模式/内模式映像（物理独立性）数据独立性：不会因为系统数据库存储（物理）结构与数据逻辑结构的变化而影响应用程序二、数据库系统的运行与应用结构1.客户/服务器（Client/Server,C/S）模式（需要下载）例如：QQ、桌面客户端游戏2.浏览器/服务器（Browser/Server,B/S）模式例如：网站、在线web游戏第四节数据模型一、数据特征与数据模型组成要素1.数据结构：描述的是系统的静态特性及数据对象的数据类型、内容、属性以及数据对象之间的联系2.数据操作：描述的是系统的动态特性，是对各种对象的实例允许执行的操作的集合，包括操作及有关的操作规则3.数据约束：描述数据结构中数据间的语法和语义关联，包括相互制约与依存关系以及数据动态变化规则，以保证数据的正确性，有效性与相容性二、数据模型的分类1.概念层数据模型（1）信息世界中的基本概念A．实体（Entity）: 客观存在并可相互区别的事物称为实体，可以是具体的人、事、物或抽象的概念，B．属性（Attribute）：实体所具有的某种特性称为实体的属性，一个实体可以由多个属性来描述C．码或键（Key）：唯一标识实体的属性集称为码D．域（Domain）：属性的取值范围称为该属性的域E．实体型（Entity Type）：用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体，称为实体型F．实体集（Entity Set）：同型实体的集合称为实体集G．联系（Relationship）：现实世界中事物内部以及事物之间的联系在信息世界中反映为实体内部的联系和实体之间的联系实体型间联系：★一对多1：N★一对一1：1★多对多N：M（2）概念模型的表示方法概念模型：用来描述现实世界的事物，与具体的计算机系统无关表达用户需求观点的数据全局逻辑结构的模型最典型的概念模型是实体联系（E-R）2.逻辑层数据模型（1）层次模型（2）网状模型（3）关系模型（4）面向对象模型在面向对象技术中，相同元素的有序集合，并且允许有重复的元素的复合数据类型是列表类型3.物理层数据模型：也称为数据的物理模型（Physical Model），其描述数据在存储介质上的组织结构，是逻辑模型的物理实现，即每一种逻辑模型在实现时都有与其相对应的物理模型逻辑模型是从数据库实现的观点出发，对数据建模第二章关系数据库本章学习重点：1.关系数据库的相关概念2.关系规范化理论，各个范式之间的转化关系第一节关系数据库概述系统而严格地提出关系模型的是美国IBM公司的E.F.Codd1.1970年提出关系数据模型2. E.F.Codd在1970年发表了论文《Communication of the ACM》3.之后，提出了关系代数和关系演算的概念4.1972年提出了关系的第一、第二、第三范式5.1974年提出了关系的BC范式关系数据库应用数学方法来处理数据库中的数据80年代后，关系数据库系统成为最重要、最流行的数据库系统典型实验系统：System R、University INGRES典型商用系统：ORACLE（占有率最高）、SYBASE、INFORMIX、IBM DB2课程中使用的是MySQL第二节关系数据模型一、关系数据结构关系模型的数据结构非常简单，只包含单一的数据结构，即关系基本术语：1.表（Table）：表，也称为关系，是一个二维的数据结构，它由表名构成表的各个列（如学号、姓名等）及若干行数据（各个学生的具体信息）组成。

数据仓库模型的设计数据仓库模型的设计大体上可以分为以下三个层面的设计151:.概念模型设计;.逻辑模型设计;.物理模型设计;下面就从这三个层面分别介绍数据仓库模型的设计。

2.5.1概念模型设计进行概念模型设计所要完成的工作是:<1>界定系统边界<2>确定主要的主题域及其内容概念模型设计的成果是，在原有的数据库的基础上建立了一个较为稳固的概念模型。

因为数据仓库是对原有数据库系统中的数据进行集成和重组而形成的数据集合，所以数据仓库的概念模型设计，首先要对原有数据库系统加以分析理解，看在原有的数据库系统中“有什么”、“怎样组织的”和“如何分布的”等，然后再来考虑应当如何建立数据仓库系统的概念模型。

一方面，通过原有的数据库的设计文档以及在数据字典中的数据库关系模式，可以对企业现有的数据库中的内容有一个完整而清晰的认识;另一方面，数据仓库的概念模型是面向企业全局建立的，它为集成来自各个面向应用的数据库的数据提供了统一的概念视图。

概念模型的设计是在较高的抽象层次上的设计，因此建立概念模型时不用考虑具体技术条件的限制。

1.界定系统的边界数据仓库是面向决策分析的数据库，我们无法在数据仓库设计的最初就得到详细而明确的需求，但是一些基本的方向性的需求还是摆在了设计人员的面前:. 要做的决策类型有哪些?. 决策者感兴趣的是什么问题?. 这些问题需要什么样的信息?. 要得到这些信息需要包含原有数据库系统的哪些部分的数据?这样，我们可以划定一个当前的大致的系统边界，集中精力进行最需要的部分的开发。

因而，从某种意义上讲，界定系统边界的工作也可以看作是数据仓库系统设计的需求分析，因为它将决策者的数据分析的需求用系统边界的定义形式反映出来。

2，确定主要的主题域在这一步中，要确定系统所包含的主题域，然后对每个主题域的内容进行较明确数据仓库建模技术在电信行业中的应用的描述，描述的内容包括:. 主题域的公共码键;. 主题域之间的联系:. 充分代表主题的属性组。

数据库物理模型设计与实现数据库是现代软件系统中不可或缺的重要组成部分，而数据库物理模型设计与实现是构建高效、可靠数据库系统的关键步骤。

本文将详细介绍数据库物理模型设计与实现的过程，包括设计原则、数据表结构、索引优化以及物理存储方案等内容。

一、设计原则在进行数据库物理模型设计之前，我们首先需要了解一些设计原则。

以下是一些常用的数据库物理模型设计原则：1. 规范化：通过规范化的设计可以最大程度地减少数据冗余，提高数据存储效率和数据一致性。

因此，在设计数据库物理模型时，需要合理运用第一范式（1NF）、第二范式（2NF）和第三范式（3NF）等规范化原则。

2. 性能优化：考虑到数据库查询及更新的性能，可以采取一些策略，如合理选择数据类型、建立索引以及优化查询语句等。

这些措施可以有效提高数据库的读写性能。

3. 数据完整性：作为数据库设计的一个基本原则，确保数据的完整性是非常重要的。

在设计数据库物理模型时，需要定义合适的约束条件，如主键约束、外键约束、唯一约束等，来保证数据的完整性和一致性。

二、数据表结构设计数据库物理模型的核心部分是数据表结构的设计。

在进行数据表结构设计时，需要考虑以下几个方面：1. 列的定义：在设计数据库表时，需要明确定义每个列的数据类型、长度以及是否允许为空等属性。

合理选择数据类型可以节省存储空间，提高查询效率。

2. 主键设计：主键是用来唯一标识每一条记录的字段。

在设计数据表结构时，需要选择合适的字段作为主键，并对该字段进行主键约束，以确保数据的唯一性。

3. 外键关系：在设计多个数据表之间的关系时，可能需要使用外键来建立表与表之间的关联关系。

外键约束能够确保数据的引用完整性，防止出现不一致的数据。

三、索引优化索引是提高数据库查询性能的关键因素之一。

通过合理设计和优化索引可以加速查询的速度。

以下是一些索引优化的措施：1. 主键索引：对于定义了主键的字段，系统会自动为该字段创建主键索引。

主键索引能够快速定位到具体的记录。

数据库建模：概念模型,逻辑模型和物理模型概念模型设计 , 逻辑模型设计 , 物理模型设计是数据库及数据仓库模型设计的三个主要步骤1. 概念模型概念模型就是在了解了⽤户的需求 , ⽤户的业务领域⼯作情况以后 , 经过分析和总结 , 提炼出来的⽤以描述⽤户业务需求的⼀些概念的东西 ;如销售业务中的客户和定单 , 还有就是商品 , 业务员 , ⽤ USE CASE 来描述就是 : 业务员与客户就购买商品之事签定下定单 , 概念模型使⽤ 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 , 该阶段需完成 :1. 该系统的商业⽬的是什么 , 要解决何种业务场景2. 该业务场景中 , 有哪些⼈或组织参与 , ⾓⾊分别是什么3. 该业务场景中 , 有哪些物件参与 ,4. 此外需要具备相关⾏业经验 , 如核⼼业务流程 , 组织架构 , ⾏业术语5. 5w1h , who , what , when , where , why, how2. 逻辑模型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 ;还以销售业务为例 : 客户信息基本上要包括 : 单位名称 , 联系⼈ , 联系电话 , 地址等属性商品信息基本上要包括 : 名称 , 类型 , 规格 , 单价等属性定单信息基本上要包括 : ⽇期和时间属性 ; 并且定单要与客户 , 业务员和商品明细关联 , 该阶段需完成 :1. 分多少个主题 , 每个主题包含的实体2. 每个实体的属性都有什么3. 各个实体之间的关系是什么4. 各个实体间是否有关系约束3. 物理模型物理模型就是针对上述逻辑模型所说的内容 , 在具体的物理介质上实现出来 , 系统需要建⽴⼏个数据表 : 业务员信息表 , 客户信息表 , 商品信息表 , 定单表 ; 系统要包括⼏个功能 : 业务员信息维护 , 客户信息维护 , 商品信息维护 , 建⽴销售定单 ; 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 , 该阶段需完成 :1. 类型与长度的定义2. 字段的其他详细定义 , ⾮空 , 默认值3. 却准详细的定义 , 枚举类型字段 , 各枚举值具体含义4. 约束的定义 , 主键 , 外键这三个过程 , 就是实现⼀个数据库设计的三个关键的步骤 , 是⼀个从抽象到具体的⼀个不断细化完善的分析 , 设计和开发的过程 ;。

数据库技术中的数据物理模型与存储模型数据物理模型和存储模型在数据库技术中起着重要的作用。

它们是数据库设计和实现的基础，决定了数据的组织和存储方式。

本文将介绍数据物理模型和存储模型的概念、不同的类型以及它们对数据库性能的影响。

一、数据物理模型数据物理模型是指数据库中数据在存储介质上的表示方式。

它定义了如何将逻辑数据模型转换为物理存储结构。

常用的数据物理模型有层次模型、网状模型和关系模型。

1. 层次模型层次模型是最早的数据物理模型之一，它将数据组织成一个树状结构。

在层次模型中，每个节点可以有多个子节点，但只能有一个父节点。

这种树状结构可用于表示各种层次关系，例如组织结构、产品分类等。

层次模型的优点是存取效率高，但缺点是不够灵活，对数据的修改和扩展不够方便。

2. 网状模型网状模型是在层次模型基础上发展起来的，它克服了层次模型的一些不足之处。

在网状模型中，一个节点可以有多个子节点和多个父节点。

这种灵活性使得网状模型适用于复杂的关系和连接。

但网状模型的缺点是结构较复杂，难以管理和维护。

3. 关系模型关系模型是目前应用最广泛的数据物理模型之一。

它使用二维表格的形式来组织和存储数据。

关系模型将数据拆分成多个表格，每个表格由行和列组成，行表示记录，列表示字段。

表格之间通过主键和外键建立关联关系。

关系模型具有结构简单、易于理解和维护的优点，因此被广泛应用于各种业务领域。

二、存储模型存储模型决定了数据库在存储介质上的物理结构和存储方式。

存储模型主要包括文件组织方式和索引结构。

1. 文件组织方式文件组织方式指定了数据在磁盘上的排列方式。

常见的文件组织方式有顺序文件、索引文件和散列文件。

顺序文件将记录按照某个字段的值排序存储，可以实现高效的顺序访问。

索引文件则维护了一个索引结构，可以快速定位和访问记录。

散列文件通过散列函数将记录映射到一系列桶中，可以实现快速的随机访问。

每种文件组织方式都有其适用的场景和特点。

2. 索引结构索引结构是存储模型的重要组成部分，用于加速数据的检索和查询。