1.2.2　数据模型

1.2.2　数据模型

数据模型是一种对客观事物抽象化描述的表现形式。首先，数据模型要能够真实地反映现实世界；其次，数据模型要尽量简单、易于理解；最后，数据模型要便于实现，因为最终要由计算机来处理。建立数据模型的过程就是数据建模。

按不同的应用层次，数据模型分成三种类型：概念模型、逻辑模型和物理模型。

1.概念模型

概念模型是概念数据模型的简称，用来描述现实世界的概念化结构。在数据库设计初期，设计人员抛开计算机系统及数据库管理系统的具体技术问题，集中精力分析数据与数据之间的联系等，最常用的概念模型是E-R模型。

E-R模型是直接从现实世界中抽象出实体类型及实体间的联系，是对现实世界的一种抽象，主要成分是实体、联系和属性。实体指现实世界中的事物，可以是具体的事物，如学生、教师、班级等，也可以是人为的概念，如学生选课、教师监考等。属性是实体的描述性特征，是对实体具有相对重要意义的某一方面情况的描述结果。现实世界中的实体都不是孤立的，它们之间均存在一定的联系，联系可以表示链接实体的一个事件，或者仅仅存在于实体之间的逻辑关系。

用来表示E-R模型的图形称为E-R图。E-R图表示方法如下：

①用矩形表示实体，在框内写上实体名；

②用椭圆形表示实体的属性，并用无向边把实体和属性连接起来；

③用菱形表示实体间的联系，在菱形内写上联系名，用无向边分别把菱形框与有关实体连接起来，在无向边旁注明联系的类型。

例如，学生实体与班级实体以及它们之间的联系的E-R图如图1-1所示。其中，学生实体包括4个属性：学号、姓名、性别和班级编号，班级实体包括2个属性：班级编号和班级名称。班级实体与学生实体之间的联系类型是1:n，表示一对多联系，因为一个班级可以拥有多个学生，而一个学生仅属于一个班级。

图1-1　学生与班级实体联系图

在介绍联系类型之前，先搞清楚什么是实体的实例。实体的实例是实体的具体值，一个实体至少包含一个以上的实例。如“2009001，张斌，男，01”是学生实体的一个实例，“01，09计算机1”是班级实体的一个实例。

联系的类型主要包括以下三种。

（1）一对一联系：如果A实体的一个实例与B实体的一个实例存在关联，反过来B实体的一个实例也仅与A实体的一个实例存在关联，这种联系就是一对一联系，在E-R图中用1:1表示。如教师实体与教师工资实体之间的联系是一对一联系。

（2）一对多联系：如果A实体的一个实例与B实体的多个实例存在关联，反过来B实体的一个实例仅与A实体的一个实例存在关联，这种联系就是一对多联系，在E-R图中用1:n表示。如班级实体与学生实体之间的联系是一对多联系。

（3）多对多联系：如果A实体的一个实例与B实体的多个实例存在关联，反过来B实体的一个实例也与A实体的多个实例存在关联，这种联系就是多对多联系，在E-R图中用m:n表示。如学生实体与课程实体之间的联系是多对多联系。

概念模型必须转换成逻辑模型，才能在数据库管理系统中实现。

2.逻辑模型

逻辑模型是逻辑数据模型的简称，是用户从数据库中所看到的模型，是具体的数据库管理系统所支持的模型。常用的逻辑模型有网状模型、层次模型、关系模型、面向对象模型等。其中，关系模型是目前主流数据库管理系统所采用的逻辑模型。逻辑模型包括三个部分：数据结构、数据操作和数据约束。

（1）数据结构：主要描述数据的类型、内容、性质以及数据间的联系等。数据结构是数据模型的基础，不同的数据结构具有不同的操作和约束。

（2）数据操作：主要描述在相应的数据结构上的操作类型和方式。

（3）数据约束：主要描述数据结构内数据间的语法、词义联系、数据间的制约和依存关系，以及数据动态变化的规则，以保证数据的正确、有效和相容。

3.物理模型

物理模型是面向计算机物理表示的模型，描述了数据在存储介质上的组织结构，不但与具体的数据库管理系统有关，还和操作系统、计算机硬件有关。物理模型的实现由数据库管理系统自动完成。