三种数据模型

• 概念模型
• 逻辑模型
• 物理模型

现实世界到机器世界的抽象过程

概念模型 Conceptual Model

概念模型是描述信息世界的模型，也称信息模型，它是按用户的观点来对数据和信息建模。概念模型属于高层数据模型，是独立于具体的计算机系统和DBMS的，通常用于数据库设计。

逻辑模型 Logical Model

逻辑模型属于机器世界的模型，与具体的计算机系统相关。逻辑模型按照计算机系统的观点对数据建模，主要用于DBMS的实现。

物理模型 Physical Model

物理模型也属于机器世界的模型，与具体的计算机系统相关。物理模型用以描述数据在系统内部的表示方式和存取方法，以及在物理存储介质上的组织结构和存取方法。

E-R模型

Entity-Relationship方法是最广泛被采用的概念模型设计方法，由P.P.S.Chen于1976年提出的。E-R方法采用E-R图来描述现实世界的概念模型。采用E-R方法设计的概念模型称为E-R模型。

E-R模型包括：

• 实体 Entity
• 属性 Attribute
• 联系 Relationship

实体 Entity： 客观存在并可相互区分的事物称为实体。
属性 Attribute： 指实体所具有的某一特征称为属性。
域 Domain：属性的取值范围。
键 Key：唯一标识实体的属性集称为键
实体型 Entity Type：具有相同属性的实体必然具有相同的特征和性质。
实体集 Entity Set：同型实体组成的集合称为实体集。

E-R图

1. 实体用矩形表示
2. 属性用椭圆表示，出现在键中的属性，属性名字带有下划线
3. 联系用菱形表示，联系可能具有属性

联系类型：
一对一联系（1:1）
一对多联系（1:n）
多对多联系（m:n）

举个栗子：

E-R图

逻辑模型

逻辑模型是按照数据的组织方式来描述信息的，实际上数据库中的数据就是按照逻辑模型进行描述、组织和存储的。通常所说的数据模型指的是逻辑模型。现有的数据库系统都是基于某种数据模型的。

数据模型的组成要素

• 数据结构
• 数据操作
• 完整性约束

数据结构

数据结构是数据模型的基本成分。它规定如何把基本数据项组织成大的数据的单位，并描述数据之间的联系。

数据操作

数据操作是指对数据库中各种对象和实例允许执行的数据库操作或推导规则，是系统动态特性的描述。

数据库中主要有检索（查询）和更新（包括插入、删除和修改）两大类操作。

完整性约束

数据的完整性约束是一组完整性规则的集合。完整性规则是给定的数据模型中的数据及其联系锁满足的制约和依存规则，用以明确或隐含地定义正确的数据库状态或状态变化，以保证数据的正确、有效和相容。

主要的数据模型

• 层次模型 Hierarchical Model
• 网状模型 Network Model
• 关系模型 Relational Model
• 面向对象模型 Object-Oriented Model
• 对象关系模型 Object Relational Model

术语

• 关系：一个关系就是一张二维表
• 元组：表中的一行即为一个元组
• 属性：表中的一列即为属性
• 域：属性的取值范围称为该属性的域
• 键：也称之为码，是表中的某个属性或属性组，它可以唯一地确定标识一个元组。
• 关系模式：关系模式是对关系的描述，可以看作是二维表的表头结构。通常关系模式的描述形式为：关系名（属性1，属性2，...，属性n）。

说明

关系模型要求关系必须是规范化的，要满足一定的规范条件。最基本的规范条件是：关系中的每一个分量都是不可再分的数据项，意即表中不能再有表。

非规范化的关系示例