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計算機二級公共基礎(chǔ)學(xué)習(xí)教程
1．數(shù)據(jù)模型的基本概念
數(shù)據(jù)是現(xiàn)實世界符號的抽象，而數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)特征的抽象，它從抽象層次上描述了系統(tǒng)的靜態(tài)特征、動態(tài)行為和約束條件，為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的信息表示與操作提供了一個抽象的框架。
數(shù)據(jù)模型描述的三個部分：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作與數(shù)據(jù)約束。
�。�1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
描述數(shù)據(jù)的類型、內(nèi)容、性質(zhì)及數(shù)據(jù)間的聯(lián)系等。
（2）數(shù)據(jù)操作
主要描述在相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上的操作類型與操作方式。
（3）數(shù)據(jù)約束
主要描述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)數(shù)據(jù)間的語法、語義聯(lián)系，它們之間的制約與依存關(guān)系，以及數(shù)據(jù)動態(tài)變化的規(guī)則，以保證數(shù)據(jù)的正確、有效與相容。
邏輯數(shù)據(jù)模型又稱數(shù)據(jù)模型，較為成熟的有：層次模型、網(wǎng)狀模型和關(guān)系模型。
物理數(shù)據(jù)模型又稱物理模型，是面向計算機物理表示的模型。
2．E-R模型
1）E-R模型的基本概念
E-R模型（Entity—Relationship model），即實體聯(lián)系模型。
�。�1）實體
在現(xiàn)實生活中客觀存在且又能相互區(qū)別的事物，稱為實體。
具有共性的實體可組成一個集合稱為實體集。
（2）屬性
屬性是用來描述實體的特征。一個實體有許多個屬性。
每個屬性都可以有值，一個屬性的取值范圍稱為該屬性的值域或值集。
�。�3）聯(lián)系
反映事物之間的關(guān)聯(lián)稱為聯(lián)系。
實體集之間的聯(lián)系有多種，就實體集個數(shù)而言，有：
兩個實體集間的聯(lián)系
多個實體集之間的聯(lián)系
一個實體集內(nèi)部的聯(lián)系
兩個實體集間的聯(lián)系即實體集間的函數(shù)關(guān)系，有如下幾種關(guān)系：
一對一的聯(lián)系
一對多的聯(lián)系
多對多的聯(lián)系
3.E-R模型三個基本概念之間的聯(lián)系關(guān)系
（1）實體集與屬性之間的聯(lián)接關(guān)系
實體是概念世界中的基本單位，屬性附屬于實體，它本身并不構(gòu)成獨立性單位。
一個實體可以有若干個屬性，實體與它所有屬性構(gòu)成了實體的一個完整描述。實體與屬性間有一定的聯(lián)系。
實體有型與值的區(qū)分，一個實體的所有屬性的集合，稱為實體型，而實體中屬性值的集合，即構(gòu)成該實體的值。
�。�2）實體與聯(lián)系
實體集之間通過聯(lián)系建立聯(lián)接關(guān)系。
3）E-R模型的圖示法
用矩形表示實體集，在矩形內(nèi)部標出實體集的名稱
用橢圓形表示屬性，在橢圓上標出屬性的名稱
用菱形表示聯(lián)系，在菱形上標出聯(lián)系名
屬性依附于實體，它們之間用無向線段聯(lián)接
屬性也依附于聯(lián)系，它們之間用無向線段聯(lián)接
實體集與聯(lián)系之間的聯(lián)接關(guān)系，通過無向線段表示
4．層次模型
若用圖來表示，層次模型是一棵倒立的樹。在數(shù)據(jù)庫中，滿足以下兩個條件的數(shù)據(jù)模型稱為層次模型：
有且僅有一個結(jié)點無父結(jié)點，這個結(jié)點稱為根結(jié)點
其他結(jié)點有且僅有一個父結(jié)點
在層次模型中，結(jié)點層次從根開始定義，根為第一層，根的子結(jié)點為第二層，根為其子結(jié)點的父結(jié)點，同一父結(jié)點的子結(jié)點稱為兄弟結(jié)點，沒有子結(jié)點的結(jié)點稱為葉結(jié)點。
層次模型表示的是一對多的關(guān)系，即一個父節(jié)點可以對應(yīng)多個子節(jié)點。這種模型的優(yōu)點是簡單、直觀、處理方便、算法規(guī)范；缺點是不能表達含有多對多關(guān)系的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。
R1是根節(jié)點，R2、R3是R1的子結(jié)點，它們互為兄弟結(jié)點；R4、R5為R2的子結(jié)節(jié)點，它們也互為兄弟節(jié)點；R3、R4、R5是葉子結(jié)點。
其中，每一個節(jié)點都代表一個實體型，各實體型由上而下是1:n的聯(lián)系。
支持層次模型的DBMS稱為層次數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，在這種數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中建立的數(shù)據(jù)庫是層次數(shù)據(jù)庫。
層次數(shù)據(jù)模型支持的操作主要有：查詢、插入、刪除和更新。
5．網(wǎng)狀模型
若用圖來表示，網(wǎng)狀模型是一個網(wǎng)絡(luò)。在數(shù)據(jù)庫中，滿足以下兩個條件的數(shù)據(jù)模型稱為網(wǎng)狀模型。
允許一個以上的結(jié)點無父結(jié)點
一個結(jié)點可以有一個以上的父結(jié)點
允許兩個結(jié)點間有兩種以上的聯(lián)系，即允許結(jié)點間有復(fù)合鏈，用網(wǎng)絡(luò)表示某種聯(lián)系
由于在網(wǎng)狀模型中子結(jié)點與父結(jié)點的聯(lián)系不是唯一的，所以要為每個聯(lián)系命名，并指出與該聯(lián)系有關(guān)的父結(jié)點和子結(jié)點。
網(wǎng)狀模型的優(yōu)點是可以表示復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，存取數(shù)據(jù)的效率比較高；缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，每個問題都有其相對的特殊性，實現(xiàn)的算法難以規(guī)范化。
在抽象網(wǎng)狀模型中，R1與R4之間的聯(lián)系被命名為L1，R1與R3之間的聯(lián)系被命名為L2，R2與R3之間的聯(lián)系被命名為L3，R3與R5之間的聯(lián)系被命名為L4，R4與R5之間的聯(lián)系被命名為L5。R1為R3和R4的父結(jié)點，R2也是R3的父結(jié)點。R1和R2沒有父結(jié)點。
網(wǎng)狀模型是一個不加任何條件限制的無向圖。它沒有層次模型那樣需要滿足嚴格的條件，相對比較靈活。
通常的操作方式是將網(wǎng)狀模型分解成若干個二級樹，即只有兩個層次的樹。
在網(wǎng)狀模型標準中，基本結(jié)構(gòu)簡單二級樹叫做系，系的基本數(shù)據(jù)單位是記錄，它相當于E-R模型中的實體集；記錄又可由若干數(shù)據(jù)項組成，它相當于E-R模型中的屬性。
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