面向对象的数据模型和对象关系数据模型

数据模型的介绍数据模型是指对现实世界的事物和关系进行抽象和描述的一种方式，它是构建信息系统的基础。

通过数据模型，可以对数据进行组织、管理和操作，使其更加高效和可靠。

本文将介绍数据模型的概念、分类和应用。

一、数据模型的概念数据模型是指对现实世界中的事物和其关系进行抽象和描述的一种方式。

它用于描述数据的结构、约束和操作，使得数据可以以一种有意义和一致的方式进行组织和管理。

数据模型可以看作是对现实世界中的事物进行建模的过程，通过对事物进行抽象和描述，可以更好地理解和处理现实世界中的问题。

数据模型可以是物理的或概念的，可以是图形的或数学的，可以是静态的或动态的。

不同的数据模型适用于不同的应用场景和需求。

二、数据模型的分类根据数据模型的特征和表达能力，可以将数据模型分为多种类型，常见的有层次模型、网络模型、关系模型和对象模型等。

1.层次模型层次模型是最早的数据模型之一，它将数据组织成树形结构，每个节点表示一个实体，每个节点之间通过父子关系进行连接。

层次模型的优点是结构简单，易于理解和实现，但缺点是不够灵活，对数据的查询和更新操作有一定限制。

2.网络模型网络模型是在层次模型的基础上进行扩展的，它允许一个节点有多个父节点，通过指针进行连接。

网络模型的优点是可以更好地表示实体之间的复杂关系，但缺点是结构复杂，不易理解和维护。

3.关系模型关系模型是目前应用最广泛的数据模型，它将数据组织成二维表格，通过行和列的交叉表示实体和属性之间的关系。

关系模型的优点是结构简单，易于理解和操作，具有较好的灵活性和扩展性。

4.对象模型对象模型是基于面向对象思想的数据模型，它将数据组织成对象的集合，每个对象具有自己的属性和方法。

对象模型的优点是能够更好地表示现实世界中的复杂关系和行为，但缺点是实现和性能方面的挑战较大。

三、数据模型的应用数据模型广泛应用于信息系统的设计和开发过程中，它是构建数据库、数据仓库、知识库等系统的基础。

数据模型可以帮助开发人员更好地理解和分析业务需求，设计和优化数据结构，实现数据的高效存储和访问。

面向对象数据库的设计与实现方法面向对象数据库（Object-Oriented Database，简称OODB）是一种用于存储、管理和操作面向对象数据的数据库系统。

与传统的关系数据库不同，面向对象数据库以对象为中心，将数据和操作进行封装，并支持面向对象的继承、多态等特性。

在本文中，我将介绍面向对象数据库的设计和实现方法。

一、面向对象数据库的设计方法1. 对象模型设计：在设计面向对象数据库时，首先需要进行对象模型设计。

对象模型是对现实世界中的实体进行抽象和建模的过程。

设计者可以使用UML（统一建模语言）或其他建模工具来表示对象之间的关系，包括继承、关联和聚合等。

2. 类定义：在面向对象数据库中，数据存储在对象中，而对象定义了用于访问和操作数据的方法。

因此，设计者需要定义和声明对象的类。

类定义包括属性（数据成员）和方法（行为）。

3. 对象标识和唯一标识符：为了可以唯一地标识一个对象，需要为每个对象定义一个唯一标识符（Object ID）。

对象标识符可以是数字、字符串或其他形式的数据。

在数据库的设计中，需要确保每个对象都有唯一的标识符。

4. 继承与多态：面向对象数据库支持继承和多态的特性。

继承是指一个类从另一个类派生而来并继承其属性和方法。

多态是指同一操作用于不同对象时能产生不同的行为。

设计者需要考虑如何在面向对象数据库中实现继承和多态的功能。

5. 数据一致性：面向对象数据库包含了多个对象，对象之间可能存在关联和约束。

为了保持数据的一致性，设计者需要定义适当的关联和约束条件，并确保这些条件得到满足。

二、面向对象数据库的实现方法1. 数据存储：在面向对象数据库中，数据存储在对象中。

设计者需要选择合适的数据存储和索引结构来支持对象的快速存取。

常见的数据存储结构包括堆、哈希和B树等。

2. 数据查询和操作：面向对象数据库支持丰富的查询和操作语言。

设计者需要为数据库选择合适的查询语言和操作接口。

常见的查询语言包括面向对象的查询语言（如OQL）和结构化查询语言（SQL）。

习题七一、用适当内容填空1. 数据库技术是【数据处理】的核心和基础；数据库以【文件】形式存储在计算机系统中，主要由【数据库表】构成，此外，还包含索引、【表之间关系】、数据有效性规则和【安全控制规则】等信息。

数据库表必须是【二维】表，是一种【结构化】、【有数据类型】的表格。

2. 计算机数据管理技术主要有【人工管理】、【文件系统】、【数据库系统】和【分布式数据库系统】四个阶段，【人工管理】阶段数据不能共享，【分布式数据库系统】阶段并行访问数据效率最高，【人工管理】阶段处理数据量最小，集中式数据库管理是指【数据库系统】阶段。

3.数据库系统的英文简称为【 DBS 】，它由计算机硬件、软件和相关【人员】组成，计算机硬件搭建了系统运行和存储【数据库】的硬件环境；【软件】除用于管理、控制和分配计算机资源外，还用于建立、管理、维护和使用【数据库】。

软件主要包括【数据库】、操作系统和【数据库管理系统】。

4.在DBMS中，通过【数据定义语言或DLL 】语言建立数据库中的表、视图和索引；用【数据操纵语言或DML】语言进行数据插入、修改和删除操作；用【数据查询语言或DQL】语言进行数据查询。

5.从用户角度来看，事务是完成某一任务的【操作】集合。

多个事务并发更新数据容易引起数据【不一致性】问题。

实现数据项互斥访问要求的常用方法是锁定数据项，常见的数据共享锁定方式是【共享型锁】和【排它型锁】。

6.在现实世界到数据世界的转化过程中，中间要经历【信息】世界；人们用【概念模型】描述信息世界中的对象及其关系，用【实体】表示事物，用【属性】表示事物的特征；用【数据模型】描述数据世界中的对象及其关系，用【一行数据或一条记录】表示事物，用【数据项、列或字段】表示事物的特征。

7.在数据安全性控制方面，DBMS所采取的措施有【用户标识和密码鉴定】、【用户分级授权】和【数据加密】。

8.在数据模型中，除了描述实体本身以外，还要对【实体间联系】进行描述；实体之间存在【一对一】、【一对多】和【多对多】三种联系；对于学生实体而言，―姓名‖是【属性】，―李明‖是【值】。

空间数据逻辑模型是地理信息系统（GIS）中的核心部分，它描述了空间实体及其之间的关系。

选择适当的逻辑模型对于有效地组织、存储、管理和查询空间数据至关重要。

以下是几种常见的空间数据逻辑模型：矢量模型：点、线和多边形：这是最基本的矢量数据模型，其中点代表位置，线由一系列的点组成，而多边形则是由闭合的线形成。

这种模型非常适合表示离散的空间特征，如建筑物、道路和行政区划。

拓扑关系：在更复杂的矢量模型中，除了几何形状外，还会考虑空间对象之间的拓扑关系，如相邻、相交和包含等。

这种拓扑信息可以增强空间分析的能力。

栅格模型：像元/网格：栅格模型将空间划分为规则的网格或像元，每个像元都有一个与之关联的值，如高程、温度或土壤类型。

这种模型特别适合于表示连续的空间现象，如地形、气候和某些类型的遥感数据。

面向对象模型：对象和类：面向对象模型将现实世界中的实体表示为对象，这些对象具有属性（如颜色、形状）和方法（如计算面积、查找相邻对象）。

相关的对象可以被组织成类，从而形成一个分类体系。

继承和封装：通过使用面向对象编程的概念，如继承和封装，这种模型可以更有效地组织和管理复杂的空间数据。

网络模型：节点和边：网络模型主要用于表示和分析由节点（如交叉口、城市）和边（如道路、输电线路）组成的网络结构。

这种模型在交通规划、公共设施布局和物流分析等领域非常有用。

时空模型：时间维度：时空模型在传统的空间数据模型上增加了一个时间维度，用于表示和分析空间现象随时间的变化。

这对于环境监测、城市规划和历史研究等应用非常重要。

三维模型：立体表达：三维模型使用X、Y和Z三个坐标来定义空间对象的位置和形状，从而能够更真实地表示现实世界中的三维结构，如建筑物、地形和地下设施。

混合模型：综合应用：混合模型结合了上述两种或多种模型的优点，以适应特定的应用需求。

例如，一个系统可能同时使用矢量和栅格数据来表示不同类型的空间信息。

随着技术的进步和应用需求的增加，未来可能会出现更多创新的空间数据逻辑模型。

对象型数据库对象型数据库，又称为面向对象数据库，是一种用于存储和管理面向对象数据的数据库系统。

它是基于对象模型的数据库管理系统，可以存储和处理复杂的结构化数据，包括对象、属性和关系等。

对象型数据库与传统的关系型数据库相比具有许多优势。

首先，对象型数据库支持面向对象的数据模型，可以更好地描述和处理现实世界中的复杂关系和结构。

其次，对象型数据库提供了更高层次的数据抽象，使得数据的操作和管理更加方便和灵活。

此外，对象型数据库还具备更好的性能和扩展性，可以满足大规模数据存储和处理的需求。

对象型数据库的核心概念是对象。

对象是数据库中的基本单位，可以是实体、关系或事件等。

每个对象都有唯一的标识符和一组属性，属性描述了对象的特征和状态。

对象之间可以通过引用进行关联，形成复杂的关系网络。

对象型数据库采用类似于面向对象编程的方式来操作数据。

可以定义类和继承关系，创建对象的实例，并通过方法和消息传递来操作和访问数据。

这种方式更加直观和灵活，可以方便地对数据进行增、删、改、查等操作。

对象型数据库还提供了丰富的查询和索引功能，可以根据属性、关系和条件等进行高效的数据检索。

同时，对象型数据库还支持事务处理和并发控制，保证数据的一致性和可靠性。

在实际应用中，对象型数据库被广泛应用于各个领域。

例如，它可以用于存储和管理复杂的科学数据，如遥感数据、基因数据等。

它还可以用于构建复杂的企业应用系统，如客户关系管理系统、电子商务系统等。

此外，对象型数据库还可以用于构建大规模的分布式系统，提供高性能和可扩展的数据存储和处理能力。

对象型数据库是一种强大而灵活的数据库管理系统，可以有效地存储和管理复杂的结构化数据。

它具有面向对象的数据模型、高性能的数据操作和丰富的查询功能。

在面对大规模和复杂的数据存储和处理需求时，对象型数据库是一种值得考虑的选择。

1.1 数据模型概述
数据模型（Data Model）是对现实世界数据特征 的抽象，是用来描述数据的一组概念和定义。
现实世界 现实世界中的客观对象抽象为概念模型； 然后把概念模型转换为DBMS支持的数据模型。 认识抽象 其转换过程如右图。 概念数据模型： 概念数据模型：信息世界
数据模型的分类：
概念数据模型（又称概念模型） 逻辑数据模型（又称数据模型）
承担
合同号
科研项目
4）范畴
在描述现实世界时，有时要用到不同类型的实体组成的实体集， 引入了范畴这一抽象概念。设E1 、E2 、…En 是n个不同类型的实 体集，则范畴T可定义为： 其中：E1、E2、…En称为T的超实体集。 T ⊆ E1 ∪ E 2 ∪ ⋯ ∪ E n 例如，“银行账户”这个实体集的成员可能是单位，也可能是个 人。 身份证号 地址 姓名
（3）自反联系
表示同一个实体集两部分实体之间的联系，是一种特殊的二元 联系。这两部分实体之间的联系也可以区分为1：1、1：n和m： n三种。 例如，在“人”这个实体集中存在夫妻之间的1：1联系;教师 实体集中为了描述领导与被领导关系，可用1：n联系描述;在课 程实体集中存在一门课程与另外一门或几门课程之间的预选课 联系。
2）系（Set）
在网状数据模型中，数据间的联系用系表示。 系代表了两记录之间的1：n联系，系用一 条弧表示，箭头指向“n”方。“1”方的记 录称首记录，“n”方的记录称属记录。右 图是简单网状结构的例子。
班级 1 S1 n 学生 简单的网状结构 n S2 社团 1
3）系型
（1）单属系型
由主记录型和单一的属记录组成。 例如班级记录型和学生记录型组成的班级－学生系是单属系型。
例如，大学生可用姓名、学号、性别、系别等属性来描述。

常用的数据库类型常用的数据库类型共有6种，分别是关系型数据库，面向对象数据库，分布式数据库，时间序列数据库，图形数据库，NoSQL数据库。

数据库是存储和管理数据的系统，常见的数据库类型有以下几种：关系型数据库（Relational Database）：如MySQL，Oracle，PostgreSQL，SQLite，和SQL Server等。

关系型数据库通过预定义的数据类型进行数据存储，数据间的关系存储在表中，表之间通过外键进行关联。

面向对象数据库（Object-Oriented Databases）：如MongoDB和Redis等。

它们基于对象的数据模型来存储数据。

数据被视为对象，并且可以使用与面向对象编程相同的语义进行操作。

NoSQL数据库：如Cassandra，HBase，和DynamoDB等。

这类数据库非常适合于处理大规模的数据和分布式系统，因为它们可以提供高性能、高可用性和易扩展性。

分布式数据库：如Cassandra，CockroachDB和Google's Spanner 等。

这类数据库可以在网络的多个物理位置分布数据，并提供数据的高可用性和冗余。

时间序列数据库（Time Series Database）：如InfluxDB。

这类数据库主要用于处理时间序列数据，即按时间顺序排列的数据点集合，例如股票价格或者气温数据。

图形数据库（Graph Databases）：如Neo4j，这类数据库使用图结构，即节点和边来表示和存储数据，非常适合于处理复杂的关系型数据。

一、数据库的选用：选择哪种类型的数据库取决于你的具体需求。

例如，如果你需要处理大量的结构化数据，并且需要使用SQL进行复杂查询，那么关系型数据库可能是最好的选择。

而如果你处理的是非结构化数据或者需要高并发读写，NoSQL数据库可能更合适。

二、数据库管理系统（DBMS）：数据库通常需要一个数据库管理系统（DBMS）来进行操作和管理。

自考数据库系统原理第九章数据库技术的发展课后习题答案自考数据库系统原理第九章数据库技术的发展课后习题答案自考数据库系统原理第九章数据库技术的发展课后习题答案20XX 年-09-15 10:519.1 名词解说（1）OODBS：是指面向对象数据库系统，它既具数据库管理的基本功能，又能支持面向对象的数据模型。

（2）ORDBS：鉴于对象关系数据模型的 DBS 称为对象关系数据库系统（ ORDBS）。

（3）平面关系模型：传统的关系模型称为“平面关系模型”，它要求关系模式拥有第一范式 (1NF)性质，关系拥有规范化的结构。

也就是规定属性值是不行分解的，即不一样意属性值拥有复合构造 (元组或关系 )。

（4）嵌套关系模型：是从平面关系模型发展而成的。

它允许关系的属性值又能够是一个关系，并且能够出现多次嵌套。

嵌套关系打破了 1NF 的定义框架，是“非 1NF 关系”。

（5）复合对象模型：在嵌套关系模型长进一步放宽要求。

在关系定义上，会合与元组不再有交替出现的严格限制，此时的关系中，属性种类能够是基本数据种类、构造种类 (元组种类 )或集体种类 (即关系种类 )。

（6）数据的泛化 / 细化：是对观点之间联系进行抽象的一种方法。

当在较低层上的抽象表达了与之联系的较高层上抽象的特殊状况时，就称较高层上抽象是较低层上抽象的“泛化 "，而较低层上抽象是较高层上抽象的 "细化 "。

（7）对象关系模型：在传统关系数据基础上，供给元组、数组、会合等更加丰富的数据种类及办理新数据种类操作的能力而形成的数据模型。

(注：传统关系模型只支持字符、数值、字串，布尔值等等基本数据种类及其办理功能 )（8）种类级继承性：当继承性发生在种类级时，子种类继承了超种类的属性。

也就是说，超种类所拥有的属性，在子类上也拥有。

（9）表级继承性：继承性也可发生在表级， (就是元组会合上发生继承 )，子表继承超表所有下性，超表中每个元组最多能够与子表中一个元组对应，而子表中的每个元组在超表中恰有一个元组对应，并在继承的属性值上拥有同样的值。

面对象 Class
属性
属性
体 3-Complex
面 2-Complex
线对象 Class
属性
线 1-Complex
点对象 Class
属性
点 0-Complex
三角形 2-simplex
线段 1-simplex
节点 0-simplex
33
空间地物
复杂地物
13 类空间对象
复杂
柱状地物
体状地物
数字立体模型
部分
节点 0-simplex
X,Y,Z
31
三维对象的拓扑数据模型
体状对象
面状对象
线状对象
点状对象
1 BodyID
1 SurfaceID
1
LineID
1 PointID
N
体1
N
4
5
面
1
6
N
3 4
边
1
1
2 结点
ElementID
FaceID
EdgeID
NodeID
X
Y
Z
32
三维复杂实体的逻辑模型
体对象 Class
• 模型：
• 时间作为属性（time stamp）
• 序列快照模型( Sequent Snap shots) • 基态修正模型(Base State with Amendments) • 时空复合模型( Space - time Composite) • 时空立方体模型( Space - time Cube)
表示形成三维空间目标表示,其优点是便于显示和数据更新, 不足之 处是空间分析难以进行。 （2）体模型(Volume model)

• 概念模型(E-R图):
思考题:某公司的业务活动统计 。 任务：要求统计公司各部门承担的工程项目及职工参与工程项 目情况。 分析： 一、实体集及属性： 实体集有：部门、职工、工程项目。 • 部门有部门号、部门名称两个属性； • 职工有职工号、姓名、性别属性； • 工程项目有工程号、工程名两个属性； 二、联系 • 每个部门承担多个工程项目，每个工程项目属于一个部门。 • 每个部门有多名职工，每一名职工只能属于一个部门。 • 每个职工可参与多个工程项目，且每个工程项目有多名职工参 与。 • 职工参与项目有参与时间。
计算机中对信息的表示和处理与计算机软硬件有关，
描述的数据不便于直接在计算机上实现，必须经过数字
化处理，转换成适合特定计算机系统(主要是DBMS)的
形式描述，形成计算机能够表示和处理的数据，这时就
进入了信息的计算机世界，或机器世界、数据世界。
下面就是一个学生－课程系统：
姓名 性别 年龄 所在院系
学号
2. 信息世界 通过对现实世界中事物及联系的认识，经过选择、 命名、分类等分析后形成印象和概念，并用一定形式加 以抽象描述，就进入信息世界。 如：
张三、李四是学生，分为一类，构成学生实体集，选择部分特 征并命名，描述为： 学生（学号、姓名、性别、年龄、所在院系） 数据库原理、数据结构是课程，分为一类，构成课程实体集， 选择部分特征并命名，描述为： 课程（课程号、课程名、学分）
(4) 域（Domain） 属性的取值范围称为属性的域。
2. 实体联系的类型 （1）两个实体集之间的联系 1) 一对一联系（1:1）:设有两个实体集A和B，对于A 中的每一个实体， B中至多有一个实体与之联系； 反之亦然。 工厂 2) 一对多联系（1:n 1 ）:设有两个实体集A和B，对于A 的每一个实体， B中有一个或多个实体与之联系； 负责 而对于B的每一个实体，A中至多有一个实体与之联 1 职工 学校 系。 厂长 3) 多对多联系（m:n）:设有两个实体集 A和B，对于A 1 m 的每一个实体，B中有一个或多个实体与之联系； 参加 工作 反之亦然。 n n 一对一的联系是一对多联系的特例，一对多的联系是 体育团体 教师 多对多联系的特例

对象型数据库对象型数据库（Object-oriented database）是一种用于存储和管理对象数据的数据库管理系统。

与传统的关系型数据库不同，对象型数据库更适用于存储复杂的数据结构和面向对象的数据模型。

本文将探讨对象型数据库的特点、优势以及在实际应用中的应用场景。

对象型数据库具有灵活的数据模型，可以轻松地存储和处理复杂的数据结构。

与关系型数据库不同，对象型数据库可以存储对象、类和继承关系，使得数据模型更加贴合现实世界的复杂数据结构。

这种灵活性使得对象型数据库在处理图形、空间和多媒体数据等领域具有明显的优势。

对象型数据库支持面向对象的编程语言，使得开发人员可以直接在数据库中操作数据，而无需借助中间层的转换。

这种紧密的集成可以提高开发效率和系统性能，同时减少了数据转换和映射的复杂性。

对象型数据库还提供了事务处理和并发控制的机制，确保数据的一致性和完整性。

通过事务处理，开发人员可以将一系列操作作为一个整体进行提交或回滚，从而保证了数据的一致性。

并发控制机制则可以处理并发访问数据库时可能出现的冲突，确保数据的正确性和安全性。

对象型数据库在许多领域都有广泛的应用。

在图形和多媒体领域，对象型数据库可以存储和管理复杂的图像、音频和视频数据，提供高效的检索和处理能力。

在地理信息系统（GIS）领域，对象型数据库可以存储地理空间数据，支持空间查询和分析。

在科学研究领域，对象型数据库可以存储和分析复杂的科学数据，提供高效的数据管理和查询功能。

除了以上应用场景，对象型数据库还可以应用于大规模数据分析和机器学习等领域。

对象型数据库的灵活性和高性能使得它成为处理大规模数据和复杂数据结构的理想选择。

在这些领域，对象型数据库可以提供高效的数据存储和处理能力，加快数据分析和模型训练的速度。

对象型数据库是一种适用于存储和管理复杂数据结构的数据库管理系统。

它具有灵活的数据模型、支持面向对象的编程语言、事务处理和并发控制机制等特点。

自考互联网数据库重点考点互联网数据库第一章绪论1.数据库技术在数据库系统阶段的特点：1数据结构化2 数据共享性高冗余量小，易扩充3 数据独立性高4 统一的数据管理和控制 5 数据的最小存取单位是数据项。

2.数据模型通常由数据结构数据操作盒完整性约束三个要素构成a 数据结构：用于描述系统的静态特征b数据操作用于描述系统的动态特征c约束条件是一组完整性规则的集合第二章关系数据库简介3.关系数据语言分为三类：a关系代数语言如ISBL b 关系演算语言分为元祖关系演算语言APLHA QUEL和域关系演算语言QBE c 具有关系代数和关系演算双重特点的：SQL关系模型中三种完整性约束：实体完整性参照完整性用户自定义的完整性关系代数用到的运算符：集合运算符专门的关系运算符算术比较符逻辑运算符关系的三种类型基本类型（基本表）查询表和视图表基本表是实际存在的表，是实际储存数据的逻辑表示查询表是查询结果对应的表视图表则是基本表或其他视图表导出的表，是虚表，不对应实际存储的数据。

关系数据库和非关系数据库的区别：关系数据库只有表这一种数据结构，非关系数据库有其他数据库结构和其他操作关系模式是对关系的描述，五部分组成R(U,D,DOM,F) R关系名U 组成该关系的属性名集合 D 为属性组U 中属性所来自的域DOM 为属性向域的映像集合 F 属性间数据的依赖关系集合第三章关系数据库标准语言sql SQL的特点1综合统一2 高度非过程化 3 面向集合的操纵方式 4 以同一种语法结构提供两种使用方式 5 语言简洁，易学易用。

连接查询：查询同时涉及到两个以上的表，包括等值连接自然连接非等值连接自身连接外连接复合条件连接查询第四章关系数据库设计理论关系分解的三个定义：1 分解具有无损连接性 2 保持函数依赖3 既要具有无损连接性又要保持函数依赖BCNF 关系模式具有的性质：1 所有非主属性都完全函数依赖于每个候选码 2 所有主属性都完全函数依赖于每个不包含它的候选码 3 没有任何属性完全函数依赖于非码的任何一组属性。

数据库的数据模型设计与规范随着信息技术的不断发展，数据库的应用越来越广泛，并且成为了现代企事业单位信息系统的核心组成部分。

而数据库的数据模型设计与规范则是数据库设计与开发的重要环节，在保证数据一致性、完整性和可靠性的基础上，合理地组织和管理数据。

一、数据模型的概念与分类数据模型是数据库设计的基础，它是对现实世界中的问题和实体之间关系的抽象表达。

根据数据模型的实际应用需求，目前主要有以下几种数据模型：1. 层次模型：层次模型是现代数据库系统的起源，它使用树形结构描述数据的组织方式。

2. 网状模型：网状模型在层次模型的基础上进行扩展，通过使用“指针”来描述数据之间的关系，解决了层次模型无法处理多对多关系的问题。

3. 关系模型：关系模型是目前最常用和成熟的数据模型，它通过使用二维表格的形式，用行代表记录，用列代表属性，通过主键和外键来建立表与表之间的关系，实现数据的组织和管理。

4. 面向对象模型：面向对象模型是在关系模型的基础上发展起来的，它将概念和行为进行封装，通过类、对象和继承等概念来解决实体间的关联和继承关系。

在实际应用中，关系模型是最常用的一种数据模型，其简洁直观、易于理解和操作的特点，使其成为了数据库设计的首选。

二、数据库设计的步骤及规范数据库设计是指将现实世界中的数据转化为数据库系统中的数据结构和操作规则的过程。

一个合理的数据库设计应该具备以下步骤和规范：1. 需求分析与概念设计：在进行具体的数据库设计之前，需要对实际应用需求进行全面的分析，明确数据库系统的目标和功能。

然后通过E-R图等工具对数据进行抽象和建模，从而获取数据库的概念设计。

2. 逻辑设计：逻辑设计是在概念设计的基础上进行的，通过使用实体关系图（ER图）来描述数据之间的逻辑关系，确定各个实体的属性、类别及其之间的关系。

3. 物理设计：物理设计是根据逻辑设计的结果，进一步确定数据库的具体实施方法和技术手段，包括数据库的键的选择、索引设计、存储过程和触发器的设计等。

数据模型的概念是啥啊数据模型是从概念上对现实世界的事物及其关系进行抽象和描述的工具。

它是将现实世界中的实体、属性、关系和约束等要素转化为计算机能够处理的数据结构的方式之一。

数据模型可以帮助我们理解和分析现实世界，并且能够为设计和实现数据库系统提供指导。

数据模型的本质是对真实世界进行的一种抽象和近似。

在现实世界中，存在着各种复杂的事物及其之间的关系，而数据模型通过对这些事物进行抽象，将其转化为计算机可处理的形式，从而方便数据的存储、管理和处理。

数据模型包括三个层次：概念层、逻辑层和物理层。

概念层描述实体（Entity）、属性（Attribute）、关系（Relationship）和约束（Constraint）等要素，逻辑层描述数据的逻辑结构和操作方式，物理层描述数据的存储方式和存取方式。

在数据模型中，实体是指现实世界中可以独立存在并具有唯一标识的事物，例如一个人、一辆汽车或一本书。

属性是实体具有的某种性质或特征，例如人的姓名、汽车的颜色或书的作者。

关系是实体之间的联系或连接，例如人与汽车之间的拥有关系或书与作者之间的创作关系。

约束是对实体、属性和关系的限制或要求，例如人的年龄不能为负数、汽车的颜色只能为红、绿或蓝，或书与作者之间的关系必须是一对多。

数据模型有多种类型，常见的有层次数据模型、网状数据模型、关系数据模型和面向对象数据模型等。

层次数据模型是最早提出的一种数据模型，它以树状结构描述数据之间的层次关系。

在层次数据模型中，每个实体可以有一个或多个子实体，并且每个子实体只能有一个父实体。

这种模型适用于具有明确层次结构的数据，如组织机构、文件系统等。

网状数据模型是在层次数据模型的基础上发展起来的一种模型，它克服了层次数据模型中一个实体只能有一个父实体的限制。

在网状数据模型中，一个实体可以有多个父实体，也可以有多个子实体。

这种模型适用于需要描述复杂关系的数据，如计算机网络、电力系统等。

关系数据模型是目前应用最广泛的数据模型。

⾯向对象分析的三个模型和五个层次
在⾯向对象分析中，主要由对象模型、动态模型和功能模型组成。

对象模型是最基本、最重要、最核⼼的。

⽤⾯向对象⽅法开发软件，通常需要建⽴3种形式的模型，它们分别是描述系统数据结构的对象模型，描述系统控制结构的动态模型和描述系统功能的功能模型。

⼀个典型的软件系统使⽤数据结构(对象模型)，执⾏操作(动态模型)，并且完成数据值的变化(功能模型)。

对任何⼤系统来说，上述3种模型都是必不可少的。

⽤⾯向对象⽅法开发软件，在任何情况下，对象模型始终都是最重要、最基本、最核⼼的。

在⾯向对象分析过程中，构造出完全独⽴于实现的应⽤域模型；在⾯向对象设计过程中，把求解域的结构逐渐加⼊到模型中；在实现阶段，把应⽤域和求解域的结构都编成程序代码并进⾏严格的测试验证。

复杂问题(⼤型系统)的对象模型通常由下属五个层组成
主题层、类与对象层、结构层、属性层、服务层。

数据库系统
上海交通大学计算机系 张忠能
zhang-zn@
1
数据库系统
教材：
Abraham Silberschatz 等著，杨冬青等译《数据库系统概念》，机械工业出版 社 (VER 5.0以上 不是本科版) Hector Garcia-Molina Jeffrey D.Ullman Jennifer Widom著 《数据库系统全书》 ，机械工业出版社，北京，2003 王珊、陈红 编著 《数据库系统原理教程》，清华大学出版社，北京，1998
关系模型 实体-联系数据模型（主要用于数据库设计） 面向对象的数据模型（面向对象和对象关系） 半结构化数据模型（XML） 其他旧式模型
网络模型 层次模型
关系模型
关系模型（第2章） 范例：用关系模型表示的表格数据
列
行
关系数据库示例
数据操纵语言（DML）
用于访问和操纵由适当的数据模式组织起 来的数据
数据库设计？
这种设计有问题么？
设计方法
规范化理论（第8章）
形式化哪些设计是不好的，并且对他们进行测 试
实体联系模型（第7章）
将企业模型化为实体和联系的集合
实体：在企业当中可区别于其他对象的“事情”或 者“物体”
用一系列属性来描述
联系：几个实体之间的关联
通过实体-联系图解法来表示
实体-联系模型
应用程序通常通过以下途径之一来访问数据库
数据库设计
设计一般结构的数据库的过程： 逻辑设计 - 取决于数据库模式。数据库设 计需要找到关系模式的一个“良好”集合 。
商业决策 - 数据库中应该记录什么属性？ 计算机科学决策 - 应该采用何种关系模式？在 多种关系模式中如何分配属性？

ｌｔ ｎ ｌ ｔｂ ｓ ， ａｉ ａ ａ ａｅ ＯＲＤＢ） 两个 重要 范 式 ， ｏ Ｄａ 的 即划 分 范 式 与 嵌 套 范 式 。探 讨 了 与嵌 套 关 系模 式 相 对 应 的 模 式 树 的 概 念 ，
定义 了与 嵌 套 关 系等 价 的 非 嵌套 关 系 ， 过 引 理 予 以构 造 ， 进 行 了证 明 。 在 总 结 关 系模 型 范 式 理 论 的基 础 上 ， 出 通 并 提
Ｐ（ ｏ Ｒ． ）表示 Ｄ ｍ（ ）的所 有 非空 的 、 限的子 集 的集 Ｄ ｍ（ ） ｏ Ｒｉ 有
满足 １ ＮＦ条 件 的基 础上 ， 关 系 中所 有 的非 主 属 性 依赖 于 若
整 个 关键 字 ， 该关 系是 ２ 则 ＮＦ的。
不存 在传 递 依赖 的 ２ Ｆ关 系是 ３ Ｆ的 。 Ｎ Ｎ 如果 对 于任 一 属 性集 ｘ ∈ Ｌ， ， 任一 属 性 Ａ ∈ Ｌ 一ｘ， 只 ， 若 要 ｘ— Ａ 成立 ， 必 定是 Ｒ 的 某个 候选 关 键字 ， 称 关 系模 式 ｘ 则 Ｒ ∈Ｂ Ｎ Ｃ Ｆ的 ， 即在 该 模式 中无 任 何 属性 传 递 依 赖 于 它 的 任 何
一
合 ， ≤ ｊ ｎ ＮＲ的一 个嵌 套 关 系 ｒ 来 自 Ｄ ｍ（ Ｒ 的元 组 １ ≤ 。 是 ｏ Ｎ ） 集 合 。 ｔ ｒ的 一 个 元 组 ， 的形 式 为 ｔ＝ ＜ ａ －， ， Ｉ 设 是 它 ．ａ ｒ ，
…
， ＞ ， 中 ｄ ｒ 其 ∈ Ｄ ｍ（ ｊ ， ｊ Ｒ 上 的一个 关 系 ， 为子 ｏ Ａ ） ｒ是 ｉ 称
一
个 属性 的 级是 指该 属 性 在 嵌 套 关 系模 式 中的 嵌 套 深度 ，
即显 示地 由它外 面 的大 括 号决 定 ， 样 ， 和 Ｒ， 都在 １ （ 这 Ａ， 。 级 最 若 一 个关 系 满 足下 列 条 件 ， 每列 有 唯 一 的 名 字 、 列 的 即 每 所有 条 目具 有 相 同 的类 型 、 性 都是 原 子 的 、 有 两 行 是 完 全 属 没