项目一 任务二 数据模型（课件）-《数据库原理与应用技术》（河北科学技术出版社）同步精品课堂

项目一 任务二 数据模型 数据库原理与应用技术-MySQL 同步精品课堂 河北科学技术出版社 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 教学目标 一 知识目标 1.理解数据模型及其组成。 1.理解概念模型、逻辑模型和物理模型等数据模型的概念。 2.掌握层次模型、网状模型、关系模型等数据模型的概念。 能力目标 1.理解概念模型、逻辑模型和物理模型等数据模型的概念。 2.掌握层次模型、网状模型、关系模型等数据模型各自的特点。 教学重难点 二 教学重点 掌握层次模型、网状模型、关系模型等数据模型的概念 教学难点 掌握层次模型、网状模型、关系模型等数据模型各自的特点 导入新课 三 模型 想一想？ 数据模型都有什么？ 新知讲授 四 模型是现实世界特征的模拟和抽象，数据模型也是一种模型，人们把各个数据对象以及 它们之间存在的相互关系的描述称为数据模型。 一般来讲，数据模型是严格定义的一组概念的集合。 数据模型 新知讲授 四 数据模型 数据模型通常由数据结构、数据操作和数据的完整性约束条件三部分组成 1 数据结构描述数据库的组成对象以及对象之间的联系，是数据模型最重要的方面。 2 人们通常按照其数据结构的类型来命名数据模型。 数据结构 新知讲授 四 数据模型 数据模型通常由数据结构、数据操作和数据的完整性约束条件三部分组成 数据操作是指对数据库中各种对象的实例允许执行的操作的集合，包括操作及有关的操作规则。 数据库主要有查询和更新(包括插入、删除、修改)两大类操作。 数据操作 新知讲授 四 数据模型 数据模型通常由数据结构、数据操作和数据的完整性约束条件三部分组成 数据的完整性约束条件是一组完整性规则。 完整性规则是给定的数据模型中数据及其联系所具有制约和依存规则，用以限定符合数据模型的数据库状态以及状态的变化，以保证数据的正确、有效和相容。 数据的完整性约束条件 新知讲授 四 模型分类 根据模型应用的不同目的 逻辑 模型 物理模型 概念模型 新知讲授 四 概念模型也称为信息模型，它是按用户的观点来对数据和信息建模，主要用于数据库设计。 概念模型和常见概念 常见概念： 实体 现实世界客观存在并可以相互区别的事物称为实体。例如：人，动物，一场比赛等。 新知讲授 四 属性 实体所具有的某一特性称为属性。实体可以有多个属性，例如，人实体可以由“身份证号”、“姓名”、“性别”、“出生年月”等属性描述。 概念模型和常见概念 新知讲授 四 码 唯一标识实体的属性集称为码。例如“身份证号”是人实体的码。 实体型 具有相同属性的实体必然具有共同的特征和性质。用实体名及其属性名集合来抽象和刻 画同类实体，称为实体型。例如，人(身份证号、姓名、性别、出生年月)就是一个实体型。 实体集 同一类型实体的集合称为实体集。例如，全体人类就是一个实体集。 概念模型和常见概念 新知讲授 四 联系 联系反映在信息世界则表示为 实体(型)内部的联系和实体(型)之间的联系。实体之间的联系有三种 一对一联系 实体集A中的一个实体与实体集B中至多有一个实体相对应，反之，实体集B中的一个实体与实体集A中至多有一个实体相对应，则称实体集A与实体集B有一对一联系。 例如：一个学生只能有一个学号，一个学号只能对应一个人；一个人只能有一个身份证号，一个身份证号只能对应一个人。 概念模型和常见概念 新知讲授 四 概念模型和常见概念 一对多联系 实体集A 中的一个实体与实体集B 中的n 个实体相对应，反之，实体集 B 中的一个实体至多与实体集A 中的一个实体相对应，则称实体集A 与实体集B 有一对多联系。 概念 案例 新知讲授 四 概念模型和常见概念 多对多联系 实体集A中的每一个实体与实体集B中的n个实体相对应，反之，实体 集B中的每一个实体与实体集A中的m 个实体相对应，则称实体集A与实体集B有多对多联系。 概念 案例 新知讲授 四 逻辑数据模型是对概念数据模型的进一步细化和划分，即在概念模型的抽象出来的实体之上，定义实体的属性。例如：人的特征属性。 目的：逻辑模型是用户和系统之间的桥梁，既面向用户，同时兼顾所用的数据库管理所支持的特性。 逻辑模型 新知讲授 四 逻辑数据模型是开发物理数据库的完整文档，主要采用的是层次模型、网状模型、关系模型（最常用）。 内容： 1 实体：数据模型中的对象，通常对应现实世界中的事物。 2 属性：实体的特征，例如姓名、年龄等。 3 关系：实体之间的相互作用，如“顾客购买产品”。 4 主键：用于唯一标识实体记录的属性或属性组合。 5 外键：用于维护实体之间关系的数据完整性。 逻辑模型 新知讲授 四 物理模型是逻辑模型的具体实现，它定义了数据在存储介质上的实际存储结构和访问方法。 基于逻辑数据模型，物理模型将逻辑设计转换为具体的数据库管理系统可以操作的格式，从而真正实现数据在数据库中的存放。 主要的工作是根据逻辑数据模型中的实体、 属性、联系转换成对应的物理模型中的元素，包括定义所有的表和列，定义外键以维持表之间的联系等。 物理模型 新知讲授 四 层次模型 数据模型是数据库系统的核心和基础，常见的数据模型有层次模型、网状模型和关系模型。 层次模型是数据库系统中最早出现的数据模型，典型代表是1968年IBM公司IMS系统。 新知讲授 四 层次模型 层次模型用树形结构来表示各类实体以及实体间的联系。 层次模型像一棵倒置的树，树根、树的分枝点、树叶都称为结点。 结构特点是有且仅有一个结点(根结点)无双亲，其他结点有且仅有一个双亲。 在层次模型中，同一双亲的结点称为兄弟结点，没有子结点的结点称为叶结点。 新知讲授 四 网状模型 网状模型可以有效解决层次模型无法直接表示非属性结构的问题。 网状模型是一种比层次模型更具普遍性的结构，任意一个连通的基本层次模型构成了一 个网状模型。 特点：可以有一个以上无双亲，至少有一个结点有一个以上的 双亲，结点之间是平等的，不分层次。 典型代表是DBTG系统。 层次模型是网状模型的一个特例。 新知讲授 四 关系模型 关系模型是最重要的一种数据模型，建立在严格的数字概念的基础上 关系 一个关系对应一张表。 元组 从表中第二行开始，每一行即为一个元组。 新知讲授 四 关系模型 属性 表中的一列即为一个属性，给每一个属性起一个名称即属性名 域 属性的取值范围称为域。 关键字 能唯一标识实体集中的各个实体的某个属性或属性集合，称为关键字。 新知讲授 四 关系模型 主关键字 当关系中有多个属性可以作为关键字而选定其中一个时，则该关键字可称为实体的主关 键字。 外部关键字 在实体的多个属性中，某属性不是该实体的主关键字，却是另一实体的主关键字，称此 属性为外部关键字。 候选关键字 能唯一标识表(关系)中行(元组)的列(属性),则称该属性为候选关键字，也称候 选键或候选码。 新知讲授 四 构成关系模型的二维表应满足以下条件 关系模型 表中不允许有重复的字段名 表中每一列数据必须具有相同的数据类型 行列可以随意调整排列次序不影响表中的关系 表中不允许有两条完全相同的记录 02 01 04 03 师生互动 五 看一看 该表格数据属于哪种数据类型？ 汇报方式： 小组代表进行回答 随堂练习 六 1 在数据库系统的层次结构中，下列关于概念模型、逻辑模型和物理模型的描述，错误的是（ ） A. 概念模型用于信息世界的建模，强调语义表达 B. 逻辑模型用于实现概念模型，更接近于用户视角 C. 物理模型用于描述数据在存储介质上的具体存储方式 D. 逻辑模型与物理模型之间的转换是不可逆的 答案： D 解析： 逻辑模型与物理模型之间的转换是可逆的，即可以从逻辑模型转换到物理模型，也可以从物理模型转换回逻辑模型。 随堂练习 六 2 以下关于概念模型、逻辑模型和物理模型的说法，正确的是（ ） A. 概念模型主要关注数据的逻辑结构，不考虑数据的存储细节 B. 逻辑模型主要关注数据的存储结构，不考虑数据的逻辑结构 C. 物理模型是数据库系统的最高层次，它直接面向用户 D. 概念模型、逻辑模型和物理模型是数据库设计中相互独立、互不影响的三个阶段 答案： A 解析： 概念模型主要关注数据的逻辑结构，它用于信息世界的建模，不考虑数据的存储细节。选项B描述错误，逻辑模型关注数据的逻辑结构；选项C描述错误，物理模型是数据库系统的最低层次，它面向存储设备；选项D描述错误，这三个模型是数据库设计中的不同阶段，相互之间存在联系和影响。选项A描述正确。 随堂练习 六 3 以下关于数据模型的描述，错误的是（ ） A. 层次模型是最早的一种数据模型，它以树状结构表示数据 B. 网状模型允许一个节点有多个父节点，比层次模型更加灵活 C. 关系模型是由E.F. Codd在1970年提出的，它使用表格结构表示数据 D. 在关系模型中，每个属性都必须是原子值，不能是复杂的数据结构 答案：D 解析： 关系模型确实要求每个属性必须是原子值，不能是复杂的数据结构，因此选项D的描述是正确的，不符合题目要求找出错误的描述。 随堂练习 六 4 关于关系模型，以下哪项描述是正确的（ ） A. 关系模型中，表与表之间的关联是通过记录的物理顺序来实现的 B. 关系模型中的表可以有重复的行和列 C. 关系模型通过主键和外键来维持表之间的数据完整性 D. 在关系模型中，对数据的查询和操作必须依赖于物理存储结构 答案： C 解析：关系模型通过主键和外键来维持表之间的数据完整性。主键用于唯一标识表中的每一行，而外键用于建立表与表之间的关联。选项A错误，关系模型中表与表之间的关联是通过键（主键和外键）来实现的，而不是物理顺序；选项B错误，关系模型中的表不允许有重复的行，列也不允许重复；选项D错误，关系模型的一个优点是它提供了数据的逻辑视图，使得用户在查询和操作数据时不需要关心数据的物理存储结构。 随堂练习 六 5 层次模型中，每个节点最多只能有一个父节点，而网状模型允许一个节点有多个父节点。（ ） 答案： 正确 解析：层次模型是一种树状结构的数据模型，其中每个节点（除根节点外）最多只能有一个父节点。网状模型则是一种更复杂的数据结构，它允许一个节点有多个父节点，从而可以表示更复杂的数据关系。 随堂练习 六 ６ 在关系模型中，表与表之间的关联是通过外键实现的，这种关联可以在不改变物理存储结构的情况下进行修改。（ ） 答案： 正确 解析：关系模型通过外键来建立表与表之间的关联。外键是子表中指向父表主键的字段，它定义了表之间的关系。这种关联是逻辑上的，不是物理上的，因此在大多数情况下，可以在不改变物理存储结构的情况下修改表之间的关系，例如添加或删除外键约束。。 随堂练习 六 ７ 概念模型主要用于数据库设计的前期阶段，它独立于具体的数据库管理系统，侧重于数据的抽象表示。（ ） 答案： 正确 解析： 概念模型是数据库设计的第一步，它帮助设计者理解数据的结构和业务规则，而不关心数据的物理存储细节。。 随堂练习 六 ８ 逻辑模型和物理模型之间的转换是单向的，即可以从逻辑模型转换到物理模型，但不能从物理模型转换回逻辑模型。（ ） 答案： 错误 解析：辑模型和物理模型之间的转换不是单向的。在实际的数据库设计和优化过程中，设计者可能需要根据物理模型的性能反馈来调整逻辑模型。 课堂小结 七 谢谢 $$