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。

• 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

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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