数据库管理系统常见的数据模型有层次模型，网状模型和啥？

Posted 2023-04-04

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了数据库管理系统常见的数据模型有层次模型，网状模型和啥？相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

数据库管理系统常见的数据模型有层次模型，网状模型和语义模型。

在关系模型基础上增加全新的数据构造器和数据处理原语，用来表达复杂的结构和丰富的语义的一类新的数据模型。

数据库管理系统是一个能够提供数据录入、修改、查询的数据操作软件，具有数据定义、数据操作、数据存储与管理、数据维护、通信等功能，且能够允许多用户使用。另外，数据库管理系统的发展与计算机技术发展密切相关。

为此，若要进一步完善计算机数据库管理系统，技术人员就应当不断创新、改革计算机技术，并不断拓宽计算机数据库管理系统的应用范围，从而真正促进计算机数据库管理系统技术的革新。

扩展资料：

数据库管理应尽可能地消除了冗余，但是并没有完全消除，而是控制大量数据库固有的冗余。例如，为了表现数据间的关系，数据项的重复一般是必要的，有时为了提高性能也会重复一些数据项。

通过消除或控制冗余，可降低不一致性产生的危险。如果数据项在数据库中只存储了一次，则任何对该值的更新均只需进行一次，而且新的值立即就被所有用户获得。

如果数据项不只存储了一次，而且系统意识到这点，系统将可以确保该项的所有拷贝都保持一致。不幸的是，许多DBMS都不能自动确保这种类型的一致性。

数据库应该被有权限的用户共享。DBMS的引入使更多的用户可以更方便的共享更多的数据。新的应用程序可以依赖于数据库中已经存在的数据，并且只增加没有存储的数据，而不用重新定义所有的数据需求。

参考技术A

数据库管理系统常见的数据模型有层次模型、网状模型和【关系模型 】3种

数据模型是对现实世界数据的模拟，是一个研究工具，利用这个研究工具我们可以更好地把现实中的事物抽象为计算机可处理的数据。

层次模型：

层次模型以“树结构”表示数据之间的联系

层次模型是数据库系统最早使用的一种模型，它的数据结构是一棵“有向树”。根结点在最上端，层次最高，子结点在下，逐层排列。

层次模型的特征是：

在一个层次模型中的限制条件是：

（1）有且仅有一个节点，无父节点，它为树的根；（有且仅有一个结点没有双亲，该节点就是根结点。）

（2）其他节点有且仅有一个父节点。（根以外的其他结点有且仅有一个双亲结点
）这就使得层次数据库系统只能直接处理一对多的实体关系。

（3）任何一个给定的记录值只有按照其路径查看时，才能显出它的全部意义，没有一个子女记录值能够脱离双亲记录值而独立存在。

比如：一个教师学生层次模型。该层次模型有4个记录类型，即实体。

分别是：

（1）记录型（实体）系是根结点，由编号、名称、专业、人数属性（字段）组成。它有两个子结点，分别是学院老师实体和课程实体。

（2）记录型（实体）教师是学院的子结点，它有6个属性（字段）组成。

（3）记录型（实体）课程由4个属性（字段）组成。

（4）记录型（实体）教师由6个属性（字段）组成。课程与教师是叶子结点，由学院到老师、老师到课程都是一对多的联系。

数据完整性约束

其主要四个功能：增删查改；要满足完整性约束条件；

增加（插入）：满足必须有双亲节点，即如果加入教师，就必须分配到学院中；

删除：如果是字节点，不影响，直接删除字节点，如果是双亲节点，则整个字节点被删除；如果删除整个教研室则教研室的老师不存在这个体系；

查找：根据树状结构自上而下查找；

修改：更新相应的关系的信息。

其优缺点：

优点：

比较简单，容易使用；

结构清晰，现实中公司、家族等都存在类似结构；

良好的完整性支持；

查询效率高，模型层次是有向边，常记录存取路径。

缺点：

有很多不是单向关系，一对多，多对一，只能通过引进冗余数据或建非自然的数据组织如创建虚拟节点的方法来解决，易产生不一致性；

插入删除限制太多

查找字节点必须通过双亲；

树结点中任何记录的属性是不可再分的简单数据类型；

网状模型：

网状模型是以“图结构”来表示数据之间的联系。

1、条件特征

(1)允许有一个以上的节点无双亲。

(2)至少有一个节点可以有多于一个的双亲。

网状模型中每个结点表示一个记录型（实体），每个记录型可包含若干个字段（实体的属性），结点间的连线表示记录类型（实体）间的父子关系。

从定义可以看出，层次模型中子结点与双亲结点的联系是唯一的，而在网状模型中这种联系可以不唯一。因此，在网状模型中要为每个联系命名，并指出与该联系有关的双亲记录和子记录。

2、表示方法：

实体型：用记录类型描述

每个结点表述一个记录类型（实体）；

属性：用字段描述，每个记录类型包含若干个字段；

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关系；

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；

允许结点有多个双亲；

允许两个结点有多种联系（复合联系）；

可以更直接的去描述现实世界；

层次模型是网状模型的一个特例。

要为每个联系命名（L1、L2），并指出该联系相关的双亲记录和子女记录。

3、多对多在网状模型的表示

用网状模型表示多对多的关系

方法：将多对多直接分解成一对多的联系

4、举例：学生选课模型

它由3个数据项组成，即学号、课程号、成绩，表示某个学生选修某一门课程及其成绩。

每个学生可以选修多门课程。显然对于学生记录中的一个值，选课记录中可以有多个值与之联系。而选课记录中的一个值，只能与学生记录中的一个值联系。学生与选课之间的联系是一对多的联系，联系名为学生-选课。同样，课程与选课之间的联系也是一对多的联系，联系名为课程-选课。

5、操纵

网状模型的数据操作主要包括查询、插入、删除和更新：

插入：插入尚未确定双亲结点值的子结点值；

删除：只允许删除双亲结点值。如可删除一个教研室，而该科研室所有教师的信息仍保留在数据库中。

修改：可直接表示非树状结构，而无须像层次模型那样增加冗余结点，因此修改操作时只需要指定更新记录即可。

网状数据系统（DBTG）对数据加了一些限制，提供了一定的完整性约束：

码：唯一标识记录的数据项集合；

一个联系中双亲记录和子女记录是一对多的关系；

支持双亲记录和子女记录之间的某些约束性条件；

关键：实现记录联系；

常用方法：单向、双向、环向、向首链接；

6、优缺点

网状数据模型的优点如下：

(1) 能够更为直接地描述现实客观世界，可表示实体间的多种复杂联系。

(2) 具有良好的性能，存取效率较高。

网状数据模型的缺点如下：

(1) 结构比较复杂，其数据定义语言(DDL)、数据操作语言(DML)复杂，用户不容易使用。而且应用环境越大，数据库的结构就变得越复杂，不利于最终用户掌握。

(2) 数据独立性差，由于实体间的联系本质上是通过存取路径表示的，因此应用程序在访问数据时要指定存取路径。

关系模型：

关系模型是用“二维表”(或称为关系)来表示数据之间的联系的。

1、基本术语

（1）关系(Relation)：一个关系对应着一个二维表，二维表就是关系名。

（2）元组(Tuple)：在二维表中的一行，称为一个元组。

（3）属性(Attribute)：在二维表中的列，称为属性。属性的个数称为关系的元或度。列的值称为属性值；

（4）（值）域(Domain)：属性值的取值范围为值域。

（5）分量：每一行对应的列的属性值，即元组中的一个属性值。[2]

（6）关系模式：在二维表中的行定义，即对关系的描述称为关系模式。一般表示为（属性1，属性2，......,属性n），如老师的关系模型可以表示为教师（教师号，姓名，性别，年龄，职称，所在系）。

（7）键(码)：如果在一个关系中存在唯一标识一个实体的一个属性或属性集称为实体的键，即使得在该关系的任何一个关系状态中的两个元组，在该属性上的值的组合都不同。

（8）候选键(候选码)：若关系中的某一属性的值能唯一标识一个元组如果在关系的一个键中不能移去任何一个属性，否则它就不是这个关系的键，则称这个被指定的候选键为该关系的候选键或者候选码。

例如下列学生表中“学号”或“图书证号”都能唯一标识一个元组，则“学号”和“图书证号”都能唯一地标识一个元组，则“学号”和“图书证号”都可作为学生关系的候选键。

而在选课表中，只有属性组“学号”和“课程号”才能唯一地标识一个元组，则候选键为（学号，课程号）。

2、关系模型的数据操作与完整性约束

关系数据模型的操作主要包括查询、插入、删除和修改数据;这些操作必须满足关系的完整性约束条件。

关系模型中数据操作的特点是集合操作方式，即操作对象和操作结果都是集合，这种操作方式也称为一次一集合的方式。

相应地，非关系数据模型的操作方式是一次一记录的方式。

关系的完整性约束条件包括三大类：

实体完整性、参照完整性和用户定义的完整性。

实体完整性定义数据库中每一个基本关系的主码应满足的条件，能够保证元组的唯一性。参照完整性定义表之间的引用关系，即参照与被参照关系。用户定义完整性是用户针对具体的应用环境制定的数据规则，反映某一具体应用所涉及的数据必须满足的语义要求。

3、关系模型的优缺点

优点

(1) 关系模型与非关系模型不同，它是建立在严格的数学理论基础上的。

(2) 关系模型的概念单一，实体与实体间的联系都用关系表示，对数据的检索结果也是关系(即表)，所以其数据结构简单、清晰，用户易懂易用。

(3) 关系模型的物理存储和存取路径对用户透明，从而具有更高的数据独立性、更好的安全保密性，简化了程序员的数据库开发工作。

缺点

(1) 由于存取路径对用户透明，查询效率往往不如非关系数据模型高。因此，为了提高性能，必须对用户的查询请求进行优化，这就增加了开发数据库管理系统的难度和负担。

(2) 关系数据模型不能以自然的方式表示实体集间的联系，存在语义信息不足、数据类型过少等弱点。

参考技术B

数据模型

1.数据模型的基本概念

（1）数据模型就是对现实世界事物的抽象。

（2）数据库中的模型要满足三个条件：

①能比较真实的模拟出现实世界

②容易被人所理解

③在计算机系统上容易实现

（3）数据模型是数据库的核心和基础

2.数据模型的分类

（1）概念模型

概念模型也被称作信息模型，它是按照用户的观点来对数据和信息建模，用于数据库的设计。（现实世界到概念模型这部分工作由数据库设计人员来进行完成）

（2）逻辑模型

逻辑模型主要包括层次模型，网状模型，关系模型，面向对象数据模型。它是按照计算机系统的观点来对数据建模，用于DBMS实现（概念模型到逻辑模型这部分也是由数据库设计人员完成，可能会用到一些数据库设计工具）

（3）物理模型

物理模型是对数据最底层的抽象，描述数据在磁盘上的存取和表示方式（逻辑模型到物理模型这部分是由DBMS完成）

3.常见的逻辑模型

（1）层次模型

层次模型是用树状结构来表示各类实体和实体之间的关系。

层次模型具有如下特点

1.有且只有一个结点没有双亲结点，这个结点称为根结点

2.根以外的其它结点有且只有一个双亲结点

3.结点的双亲是唯一的

4.只能直接处理一对多的实体联系

5.任何记录值只有按其路径查看

6.没有一个子女记录值能够脱离双亲记录值而独立存在

层次模型的完整性约束条件
*无相应的双亲结点值就不能插入子女结点值
*如果删除双亲结点值，则相应的子女结点值也被同时删除
*更新操作时，应更新所有相应记录，以保证数据的一致性
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
层次数据库的命令（语言）趋于程序化

（2）网状模型

网状数据库系统采用网状结构来表示各类实体以及实体间的联系。

网状模型具有如下特点：

允许多个结点没有双亲结点

允许一个结点有多个双亲结点

允许两个结点之间有多种联系

•要为每个联系命名并指出与该联系有关的双亲记录和子女记录

网状模型的优缺点
优点

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；

具有良好的性能，存取效率较高。

缺点

结构比较复杂，而且随着应用环境的扩大，数据库的结构就变得越来越
复杂，不利于最终用户掌握；
DDL、 DML语言复杂，用户不容易使用；
记录之间联系是通过存取路径实现的，应用程序必须选择存取路径，
加重了程序员的负担

（3）关系数据库模型
关系数据库系统采用关系模型作为数据的组织方式。
在用户观点下，关系模型中数据的逻辑结构是一张二维表。关系数据库不允许表中有表
关系模型的优缺点
优点

建立在严格的数学概念的基础上
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
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

存取路径对用户透明，查询效率往往不如格式化数据模型
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

参考技术C 数据库管理系统常见的数据模型：

1、层次模型
将数据组织成一对多关系的结构，层次结构采用关键字来访问其中每一层次的每一部分；

2、网状模型
用连接指令或指针来确定数据间的显式连接关系，是具有多对多类型的数据组织方式；

3、关系模型
以记录组或数据表的形式组织数据，以便于利用各种地理实体与属性之间的关系进行存储和变换，不分层也无指针，是建立空间数据和属性数据之间关系的一种非常有效的数据组织方法。参考技术D 数据库管理系统常见的数据模型有层次模型、网状模型和【关系模型】3种
数据模型是对现实世界数据的模拟，是一个研究工具，利用这个研究工具我们可以更好地把现实中的事物抽象为计算机可处理的数据。