數(shù)據(jù)模型設(shè)計基礎(chǔ)

“美國國家標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會基于抽象程度定義了三種不同的數(shù)據(jù)模型：層次模型、網(wǎng)狀模型和關(guān)系模型， 抽象程度包括概念的、外部的、內(nèi)部的和物理的。”此外，為了更好的體現(xiàn)設(shè)計者眼中的數(shù)據(jù)，我們需要明確地識別外部數(shù)據(jù)模型和內(nèi)部數(shù)據(jù)模型之間的聯(lián)系。

概念模型

• 內(nèi)部模型
• 外部模型
• 物理模型

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概念模型

概念模型把數(shù)據(jù)庫作為一個整體來體現(xiàn)。概念級別由 DBA 使用。該級別并不反映用戶認(rèn)為應(yīng)在內(nèi)部存儲的用戶數(shù)據(jù)。它數(shù)據(jù)視圖的原樣。用戶根據(jù)查詢語言看到數(shù)據(jù)。

我們來看看“Joy college”數(shù)據(jù)環(huán)境。Joy college 的主要對象為它的學(xué)生、教授、課程、班級和教室。這些對象是數(shù)據(jù)收集和存儲的主要實體。這些們稱為 STUDENT, PROFESOR, COURSE, CLASS 和 ROOM。?????????????????????????? ???????????

“學(xué)生”實體定義如下：??????

? ? 學(xué)號

?????? 名

?????? 姓

?????? 中間名首字母

?????? 出生日期?????????????????? STUDENT 屬性

?????? 性別

?????? 家庭地址

?????? 家庭電話

?????? 學(xué)校地址

??????

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從上述實體中，我們可以定義和描述它們之間的關(guān)系（也被稱為關(guān)聯(lián)或交互）。關(guān)系可以分為一對一（1：1），一對多（1：M）或者多對多（M：M）。

識別出實體后，一個概念架構(gòu)用來使實體間產(chǎn)生關(guān)系。正如您所看到的如下概念架構(gòu)圖，關(guān)系是通過動詞“教”、“包含”、“產(chǎn)生”和“要求”描述的。

一個 PROFESSOR 教一個 CLASS，一個 CLASS 包含多個 STUDENT，并且一個 CLASS 要求有一個 ROOM。圖表中的實體關(guān)系可以被分為 1：M 或 M：N。例如，一個 PROFESSOR 可以教許多 CLASS，但每個 CLASS 只能由一個 PROFESSOR 教授，也就是，在 PROFESSOR 和 CLASS 之間有一個 1：M 的關(guān)系。類似地，一個 CLASS 可以包含許多 STUDENT，每個 STUDENT 可以上許多 CLASS，于是在 STUDENT 和 CLASS 之間就建立了一個 M：N 的關(guān)系。 ?

概念模型的優(yōu)點

1.???????????????? 它提供了一個相對容易理解的數(shù)據(jù)環(huán)境的鳥瞰圖。

2.???????????????? 概念模型既不依賴于軟件也不依賴于硬件，也就是說，模型并不依賴于用來實它的 DBMS 軟件。硬件的獨立性是指模型不依賴于硬件。

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內(nèi)部模型

此級別與數(shù)據(jù)物理存儲的方式有關(guān)。它是結(jié)構(gòu)的最低級別。內(nèi)部視圖是數(shù)據(jù)的低級別表示。該視圖由內(nèi)部架構(gòu)方法定義。內(nèi)部架構(gòu)說明如何表示已存儲字段、存在何種索引以及已存儲記錄的物理順序。

由于內(nèi)部模型依賴于指定的數(shù)據(jù)庫軟件，所以被稱為依賴軟件的模型。因此，DBMS 軟件的變化要求內(nèi)部模型隨之變化，以滿足 DBMS 的特性和要求。

相比之下，關(guān)系數(shù)據(jù)庫模型對其內(nèi)部模型詳細(xì)資料要求較少，這是因為多數(shù)的 RDBMS 透明地處理數(shù)據(jù)訪問路徑定義，設(shè)計者無須知道數(shù)據(jù)訪問路徑的詳細(xì)資料。不過，即使是關(guān)系數(shù)據(jù)庫軟件通常也要求指定數(shù)據(jù)存儲位置，尤其是在大型機環(huán)境中。

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外部模型

外部模型是最終用戶的數(shù)據(jù)環(huán)境視圖。我們所說的最終用戶包括那些使用應(yīng)用程序的人，也包括設(shè)計和實現(xiàn)應(yīng)用程序的人。

由于單個用戶不關(guān)心整個數(shù)據(jù)庫，他只能看到與其相關(guān)的部分。最終用戶使用一種語言來操作數(shù)據(jù)庫。

如前所述，單個用戶只關(guān)心部分?jǐn)?shù)據(jù)庫。外部視圖由外部架構(gòu)方法來定義。外部架構(gòu)是對外部視圖中各種記錄的定義。使用數(shù)據(jù)子語言 DDL 部分可以編寫外部架構(gòu)。 ?

外部模型的優(yōu)點

?????? 建立外部模型有助于確保數(shù)據(jù)庫設(shè)計中的安全性約束。如果每個企業(yè)部門僅使用其中一個子集，則破壞整個數(shù)據(jù)庫是非常困難的。

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物理模型

物理模型在最低抽象級別上發(fā)揮作用，它描述數(shù)據(jù)在諸如磁盤和磁帶的存儲介質(zhì)上保存的方式。物理模型要求定義物理存儲設(shè)備以及必需的訪問該存儲設(shè)備內(nèi)數(shù)據(jù)的方法。

由于物理模型對工作任務(wù)有如此精確的要求，因此它同時依賴于軟件和硬件。所使用的存儲結(jié)構(gòu)依賴于軟件以及計算機可以處理的存儲設(shè)備類型。

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