数据库的三种模型

前言

数据模型是数据库系统的核心，本文简要介绍三种主要的数据库模型。

一、格式化模型

格式化模型是层次模型和网状模型的统称

1.层次模型

层次数据模型的概念

层次模型用属性结构来表示各类实体以及实体间的联系

层次模型的数据结构

特点：

结点的双亲是唯一的；

只能直接处理一对多的实体联系；

每个记录类型可以定义一个排序段，也称码字段；

任何记录值只有按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。

层次模型的数据操纵

查询

插入

删除

更新

层次模型的完整性约束

无对应的双亲结点值就不能插入子女结点；

如果删除双亲结点则相应的子女节点值也被同时删除；

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；

层次命令趋于程序化；

2.网状模型

网状模型的概念

网状数据库系统采用网状模型作为数据的组织方式

典型代表是DBTG系统:

■亦称CODASYL系统

■20世纪70年代由DBTG提出的一个系统方案

必实际系统

■Cullinet Software公司的IDMS

■Univac公司的DMS1100

■Honeywell公司的IDS/2

■HP公司的IMAGE

网状模型的数据结构

满足下面两个条件的基本层次联系的集合:

允许一个以上的结点无双亲;

一个结点可以有多于一个的双亲。

表示方法(与层次数据模型相同)

实体型:用记录类型描述

每个结点表示-一个记录类型(实体)

属性:用字段描述

每个记录类型可包含若千个字段

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联系

网状模型的操纵与完整性约束

网状数据库系统(如DBTG)对数据操纵加

了一些限制，提供了–定的完整性约束

■码:唯一标识记录的数据项的集合

■一个联系中双亲记录与子女记录之间是一-对多联系

■支持双亲记录和子女记录之间某些约束条件

网状模型的优缺点

优点

a.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

b.具有良好地性，存取效率较高

缺点

a.结构比较复杂，而且随着应用环境地扩大，数据库就变得越来越复杂，不利于最终用户掌握

b.DDL、DML语言复杂，用户不容易使用

c.记录之间联系是通过存取路径实现地，用户必须了解系统结构地细节

3.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

■网状模型允许结点有多个双亲结点

■网状模型允许两个结点之间有多种联系(复合联系)

■网状模型可以更直接地描述现实世界

■层次模型实际上是网状模型的一一个特例

二、关系模型

关系模型的概念

关系数据库系统采用关系模型作为数据的组织方式

心970年美国IBM公司SanJose研究室的研究员E.F.Codd首次提出了数据库系统的关系模型

计算机厂商新推出的数据库管理系统几乎都支持关系模型

关系模型的数据结构

在用户观点下，关系模型中数据的逻辑结构是一张二维表，它由行和列组成。

关系(Relation)

●一个关系对应通常说的一张表

元组(Tuple)

●表中的一行即为一个元组

属性(Attribute )

●表中的一列即为一个属性，给每–个属性起一个名称即属性名

主码(Key)

●也称码键。表中的某个属性组，它可以唯一 确定一个元组

域(Domain )

●是一组具有相同数据类型的值的集合。属性的取值范围来自某个域。

分量

●元组中的一一个属性值。

关系模式 ●对关系的描述 关系名(属性1,属性2，，.属性n) 学生(学号，姓名，年龄，性别，系名，年级)

关系必须是规范的，满足一定的约束条件

最基本的约束条件：关系的每一个分量必须是一个不可分的数据项，不允许表中还有表

关系模型的操纵与完整性约束

数据操作是集合操作，操作对象和操作结果都是关系

■查询

■插入

■删除

■更新

存取路径对用户隐蔽，用户只要指出“千什么 ’，不必详细说明‘ “怎么干”

关系的完整性约束条件

■实体完整性

■参照完整性

■用户定义的完整性

关系数据库的优缺点

优点

1.建立在严格的数学概念的基础上

2.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

3.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

1.存取路径对用户透明，查询效率往往不如格式化数据模型

2.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

总结

数据库领域当前的研究工作都是以关系方法为基础，所以大家学习数据库的时候应该把重点放在关系数据库上。

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