DataBaseSystem：Logic Data Model

Posted 2020-11-23 li-f

本篇内容来自《数据库系统概论（第五版）》（王珊 萨师煊），主要是整理数据库的基本概念，供自己复习查阅。

数据库常用逻辑数据模型

常用模型有：网状模型、关系模型、面向对象数据模型、对象关系数据模型、半结构化数据模型。其中，层次模型和网状模型又统称为格式化模型，最重要的是关系模型。

层次模型（hierarchical model）

层次模型是典型的树结构模型。模型中每个节点表示一个记录类型，类型的联系用有向边表示。因为是基于树结构的模型，所以只能表示一对多的实体联系。层次模型的用语和数据结构的树基本相同。

层次结构的完整性约束（特点）：任何给定的记录值只能按其层次路径查看，子女（child）记录值无法脱离双亲（parent）记录值独立存在。层次模型的主要操作无非是增删改查，但同时会有树结构特有的约束条件，即：无双亲则无法插入子节点，删除双亲连带删除子节点。

由于基于树结构，层次模型的优缺点也比较容易总结得到：

• 数据结构简单清晰。
• 查询效率高。
• 完整性支持良好。
• 无法处理多对多的实体联系。
• 查询子女节点必须通过双亲节点。
• 结构过于死板。

网状模型（network model）

现实中很多事物的联系往往不是层次关系的，这时就需要网状模型。网状模型的典型是DBTG系统（又称CODASYL系统）。网状模型也很好理解，概念性的描述即：允许一个以上的节点无双亲，一个节点也可以有多个双亲节点。这是一个典型的图结构。

联系图结构的特点，也容易得出网状模型的优缺点：

• 更为直观，应用更广泛。
• 性能良好，存取效率高。
• 结构复杂，且复杂度上升快。
• 模型的DDL（Data Definition Language，数据定义语言）和DML（Data Manipulation Language，数据操纵语言）复杂，不便于用户使用。
• 网络拓扑复杂，存取路径的选择比较困难，要求用户了解系统细节。

关系模型（relational model）

关系模型是建立在严格的数学概念上的（不像前两者建立在简单的数据结构上）。在关系模型中，我们通常把一种关系映射到一张规范化的二维表上。

关系模型的基本概念

• 表的行为一个元组，简单理解即一个实体对象；表的列为一个属性，每个属性对应一个不重复的属性名，属性记录实体的信息。
• 码（key）：如果表中的某一个属性组（若干属性的集合）可以区分所有的元组（类似每个学生的学号都可以确定一个学生，这时的学号就是一个属性组，只不过这个属性组只有一个属性），那这个属性组就称为该关系的码。
• 域（domain）：域是一组具有相同数据类型的值的集合。如：性别域为｛男，女｝。
• 分量：元组中的一个属性值。
• 分量必须是不可分割的，即不允许嵌套表。
• 关系模式：通常采用如下方式描述一个关系：关系名（属性名[，属性名]）。
• 关系模型的数据操作主要也是增删改查，并且都是集合操作，即操作对象和操作结果都是关系。

关系模型的优缺点

• 非格式化模型，建立在数学概念上。
• 概念单一，无论是实体还是实体间的联系统一用关系表示，对数据的操作对象和操作结果都是关系，数据结构简单、清晰，对用户友好。
• 存取路径对用户透明，所以数据独立性更高、安全保密性更好，开发工作量较少。
• 查询效率不如格式化模型，需要开发者做额外优化。