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介绍数据库的三种模型

介绍数据库的三种模型

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前言

数据模型是数据库系统的核心,本文简要介绍三种主要的数据库模型。


一、格式化模型

格式化模型是层次模型和网状模型的统称

1.层次模型

① 层次数据模型的概念

层次模型用属性结构来表示各类实体以及实体间的联系

② 层次模型的数据结构

特点:

  1. 结点的双亲是唯一的;
  2. 只能直接处理一对多的实体联系;
  3. 每个记录类型可以定义一个排序段,也称码字段;
  4. 任何记录值只有按其路径查看时才能显出它的全部意义;
  5. 没有一个子女记录值能够脱离双亲记录值而独立存在。

③层次模型的数据操纵

  • 查询
  • 插入
  • 删除
  • 更新

④层次模型的完整性约束

  1. 无对应的双亲结点值就不能插入子女结点;
  2. 如果删除双亲结点则相应的子女节点值也被同时删除;
  3. 更新操作时,应更新所有相应记录,以保证数据的一致性。

⑤层次模型的优缺点

  • 优点
    层次模型的数据结构比较简单清晰;
    查询效率高,性能优于关系模型,不低于网状模型;
    层次数据模型提供了良好的完整性支持。

  • 缺点
    结点之间的多对多联系表示不自然;
    对插入和删除操作的限制多,应用程序的编写比较复杂;
    查询子女结点必须通过双亲结点;
    层次命令趋于程序化;

2.网状模型

①网状模型的概念

网状数据库系统采用网状模型作为数据的组织方式
✧典型代表是DBTG系统:
■亦称CODASYL系统
■20世纪70年代由DBTG提出的一个系统方案
必实际系统
■Cullinet Software公司的IDMS
■Univac公司的DMS1100
■Honeywell公司的IDS/2
■HP公司的IMAGE

②网状模型的数据结构

满足下面两个条件的基本层次联系的集合:

  1. 允许一个以上的结点无双亲;
  2. 一个结点可以有多于一个的双亲。

表示方法(与层次数据模型相同)

  • 实体型:用记录类型描述
    每个结点表示-一个记录类型(实体)
  • 属性:用字段描述
    每个记录类型可包含若千个字段
  • 联系:用结点之间的连线表示记录类型(实体)之间的一对多的父子联系

③网状模型的操纵与完整性约束

网状数据库系统(如DBTG)对数据操纵加
了一些限制,提供了–定的完整性约束
■码:唯一标识记录的数据项的集合
■一个联系中双亲记录与子女记录之间是一-对多联系
■支持双亲记录和子女记录之间某些约束条件

④网状模型的优缺点

  • 优点
    a.能够更为直接地描述现实世界,如一个结点可以有多个双亲
    b.具有良好地性,存取效率较高
  • 缺点
    a.结构比较复杂,而且随着应用环境地扩大,数据库就变得越来越复杂,不利于最终用户掌握
    b.DDL、DML语言复杂,用户不容易使用
    c.记录之间联系是通过存取路径实现地,用户必须了解系统结构地细节

3.网状模型与层次模型的区别

■网状模型允许多个结点没有双亲结点
■网状模型允许结点有多个双亲结点
■网状模型允许两个结点之间有多种联系(复合联系)
■网状模型可以更直接地描述现实世界
■层次模型实际上是网状模型的一一个特例

二、关系模型

①关系模型的概念

关系数据库系统采用关系模型作为数据的组织方式
心970年美国IBM公司SanJose研究室的研究员E.F.Codd首次提出了数据库系统的关系模型
计算机厂商新推出的数据库管理系统几乎都支持关系模型

②关系模型的数据结构

在用户观点下,关系模型中数据的逻辑结构是一张二维表,它由行和列组成。
介绍数据库的三种模型

  • 关系(Relation)
    ●一个关系对应通常说的一张表

  • 元组(Tuple)
    ●表中的一行即为一个元组

  • 属性(Attribute )
    ●表中的一列即为一个属性,给每–个属性起一个名称即属性名

  • 主码(Key)
    ●也称码键。表中的某个属性组,它可以唯一 确定一个元组

  • 域(Domain )
    ●是一组具有相同数据类型的值的集合。属性的取值范围来自某个域。

  • 分量
    ●元组中的一一个属性值。

  • 关系模式 ●对关系的描述 关系名(属性1,属性2,,.属性n) 学生(学号,姓名,年龄,性别,系名,年级)

关系必须是规范的,满足一定的约束条件
最基本的约束条件: 关系的每一个分量必须是一个不可分的数据项,不允许表中还有表

介绍数据库的三种模型

③关系模型的操纵与完整性约束

  • 数据操作是集合操作,操作对象和操作结果都是关系
    ■查询
    ■插入
    ■删除
    ■更新
  • 存取路径对用户隐蔽,用户只要指出“千什么 ’,不必详细说明‘ “怎么干”
  • 关系的完整性约束条件
    ■实体完整性
    ■参照完整性
    ■用户定义的完整性

④关系数据库的优缺点

  • 优点
    1.建立在严格的数学概念的基础上
    2.概念单一
    ●实体和各类联系都用关系来表示
    ●对数据的检索结果也是关系
    3.关系模型的存取路径对用户透明
    ●具有更高的数据独立性,更好的安全保密性
    ●简化了程序员的工作和数据库开发建立的工作
  • 缺点
    1.存取路径对用户透明,查询效率往往不如格式化数据模型
    2.为提高性能,必须对用户的查询请求进行优化,增加了开发数据库管理系统的难度

总结

数据库领域当前的研究工作都是以关系方法为基础,所以大家学习数据库的时候应该把重点放在关系数据库上。

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