1、第2章 数据模型,2.1 数据模型的概念,2.1.1 数据的三个范畴数据需要人们的认识、理解、整理、规范和加工，然后才能存放到数据库中。也就是说数据从现实生活进入到数据库实际经历了若干个阶段。一般分为三个阶段，即现实世界阶段、信息世界阶段和机器世界阶段，也称为数据的三个范畴。,1.现实世界 2.信息世界 术语: 实体（Entity）：客观存在的、可以相互区别的事物称为实体。实体可以是具体的对象，例如，一个学生、一辆汽车等。也可以是抽象的事件，例如，一次借书、一次足球赛等。 实体集（Entity Set）：性质相同的同类实体的集合，称为实体集。例如，所有的学生、全国足球联赛的所有比赛等。 属性（
2、Attribute）：实体有很多特性，每一个特性称为属性。每个属性有一个值域，其类型可以是整数型、实数型或字符串型等。例如，学生有学号、姓名、年龄、性别等属性，相应值域为字符串、字符串、整数和字符串型。 码（Key）：能唯一标识每个实体的属性或属性集，称为码。,3.机器世界 术语： 字段（Field）：标记实体属性的命名单位称为字段或数据项。它是可以命名的最小信息单位。字段的命名往往和属性名相同，例如，学生有学号、姓名、年龄、性别等字段。 记录（Record）：字段的有序集合称为记录。一般用一个记录描述一个实体，例如，一个学生记录由有序的字段集组成：（学号，姓名，年龄，性别）。 文件（File
3、）：同一类记录的汇集称为文件。文件是描述实体集的，例如，所有学生记录组成了一个学生文件。 码（Key）：能惟一标识文件中每个记录的字段或字段集，称为记录的码。这个概念与实体的码相对应。例如，学生的学号可以作为学生记录的码。,机器世界和信息世界术语的对应关系 :信息世界 机器世界实体记录属性字段（数据项）实体集文件码.码,以学生数据为例表示了信息在三个世界中的有关术语及其联系 :,2.1.2 数据模型的组成要素及分类,数据模型通常由数据结构、数据操作和完整性约束三要素组成。 数据结构描述的是系统的静态特性，即数据对象的数据类型、内容、属性，以及数据对象之间的联系。 数据操作描述的是系统的动态特性
4、，是对各种对象的实例允许执行的操作集合。 完整性约束是一组完整性规则的集合，它是对数据模型中数据及其联系所具有的制约和依赖性规则，用来保证数据的正确性、有效性和相容性。,2.2 E-R模型,2.2.1基本概念 (1)实体 实体是现实世界中客观存在并可相互区别的事物。实体可以是具体的人、事、物，也可以是抽象的概念或联系。例如一个员工、一个部门、物资设备等等都是实体。(2)属性实体所具有的某一特性称为属性。将一个属性赋予某实体集，则表明该实体集中每个实体都有相似信息，但每个实体在自己的每个属性上都有各自的值。例如，实体集员工可能具有EmployeeID、EmployeeName属性，对于某个特定的
5、Employee实体，它的EmployeeID为20100012，EmployeeName为Jack。 (3)码（key）唯一表示实体的属性集称为码，例如EmployeeID为Employee实体的码。,(4)域（Domain）属性的取值范围称为域。例如，EmployeeID的域为8位整数，EmployeeName的域为字符串集。 （5）实体集实体集是具有相同特征或能用同样特征描述的实体集合。例如，某个单位的所有员工的集合可被定义为实体集Employee。组成实体集的各实体称为实体集的外延，例如某单位所有员工称为实体集Employee的外延。 （6）实体型实体型是指具有相同属性的实体必然具有共
6、同的特征和性质。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。例如，员工（员工编号、姓名、部门、性别、年龄、职称）就是一个实体型。 （7）联系现实世界中，事物内部或事物之间总是有联系的，联系反映了实体之间或实体内部的关系。,两个实体间的联系集可分为3种： 一对一联系(1:1)如果对于实体集A至少和实体集B中的一个实体有联系，反之亦然，则称实体集A和实体集B具有一对一联系，记为1:1. 一对多联系(1:n)如果实体集A中每个实体与实体集B中任意多个（含零个或多个）实体有联系，而实体集B中每个实体至多与实体集A中一个实体有联系，就称实体集A和实体集B具有一对多联系，记为1:n。多对多联系
7、(m:n)如果实体集A中每个实体与实体集B中任意多个（含零个或多个）实体有联系，而实体集B中每个实体与实体集A中任意多个（含零个或多个）个实体有联系，就称实体集A和实体集B具有多对多联系，记为m:n。,例：假设每个部门只能有一个负责人，每个负责人只能负责一个部门，则部门与负责人这两个实体之间是一对一的联系。 每个部门可能有多个员工，而每个员工只能属于一个部门，则部门实体集Depart和员工实体集Employee之间是一对多联系。一个工程项目可能需要多个员工参与，而每个员工还可以参与其它项目，则工程项目与员工之间就是多对多联系。,同一个实体集内的各实体之间也可以存在一对一、一对多、多对多的联系。
8、 例：实体集员工Employee各具体实体之间具有领导与被领导关系，即某一员工“领导”若干名员工，而一个员工仅被另外一个员工直接领导，这就是一对多的联系。员工与员工之间还有配偶联系，由于一个员工只能有一个配偶，所以员工之间的“配偶”联系就是一对一的联系,两个以上实体型之间也存在一对一、一对多、多对多的联系。例：学生选课系统中，有教师、学生、课程三个实体，并且有语义：同样一门课程可能同时有几位教师开设，而每位教师都可能开设几门课，学生可以在选课的同时选择教师。,（8）弱实体集在描述实体的过程中，有些实体集的属性可能不足以形成主码，需要依赖其他实体集中的部分属性。这样的实体集叫做弱实体集，不需要依
9、赖其他的实体的实体集称为强实体集。例如一个单位的员工实体集Employee与工作履历实体集Career，则工作履历实体集Career是以职工存在为前提的，即工作履历实体集Career是弱实体集。,2.2.2 E-R图设计,1、E-R图基本元素和表示方法 E-R图提供了表示实体集、属性和联系的方法，在E-R图中： (1)实体集：用矩形表示，矩形框内写明实体名。 (2)属性：用椭圆形表示，并用无向边将其与相应的实体集连接起来。 (3)联系：用菱形表示，菱形框内写明联系名，并用无向边分别与有关实体集连接起来，同时在无向边上表明联系的类型(1:1，1:n或m:n)。如果联系具有属性，则该属性仍用椭圆框
10、表示，仍需要用无向边将属性与对应的联系连接起来。 (4)用虚边矩形和虚边菱形分别表示弱实体和弱实体之间的联系。,例如：学生实体及属性,完整的学生选课ER图,综合实例,【例2.1】某电力公司的配电物资存放在仓库中，假设一个仓库可以存放多种物资，一种配电物资只能存放在一个仓库中；一个配电抢修工程可能需要多种配电物资，一种配电物资可以应用到多个抢修工程中。仓库包含仓库编号、仓库名称仓库面积等属性，配电物资包含物资编号、物资名称、单价、规格、数量等属性，抢修工程包含工程编号、工程名称、工程开始日期、工程结束日期、工程状态（工程是否完工）等属性，某一抢修工程领取某配电物资时，必须标明领取数量、领取日期、
11、领取部门。,【例2.2】某工厂有若干车间及仓库，一个车间可以生产多种零件，每种零件只能在一个车间生产，一种零件可以组装在不同产品中，一种产品需要多种零件，每种零件和产品都只能存放在一个仓库中；车间有工人，工人有家属。各实体的属性为： 车间：车间号、车间主任姓名、地址和电话； 工人：工号、姓名、年龄、性别、工种； 工厂：工厂名、厂长名； 产品：产品号、产品名、价格； 零件：零件号、零件规格、价格； 仓库：仓库号、仓库负责人、电话； 家属：姓名、亲属关系。,实体及其联系图,实体及其属性图,实体及其属性图,【例2.3】某学校有若干名教师和学生，并且教师和学生不能跨系；每个教师可以教授若干门课程，每门课程只能由一个教师任课；每个学生可以同时选修多门课程。请设计某学校的教学管理的E-R模型。 其中实体有：系、教师、学生、课程。 系属性有：系编号、系名、系主任。 教师属性有：教师编号、教师姓名、职称。 学生属性有：学号、姓名、性别、班号。 课程属性有：课程编号、课程名、学分。,答：E-R模型如下：,系,学生,课程,教师,系编号,系主任,系名,教师编号,职称,教师姓名,学号,性别,姓名,课程号,学分,课程名,选修,从属,任课,从属,1,m,m,n,m,1,m,1,班号,学时,返回,成绩,
