介紹資料庫的三種模型

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##前言

資料模型是資料庫系統的核心，本文簡要介紹三種主要的資料庫模型。

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一、格式化模型

格式化模型是層次模型與網狀模型的統稱

#1.層次模型

① 層次資料模型的概念

層次模型用屬性結構來表示各類實體以及實體間的聯繫

② 層次模型的資料結構

#特點：

結點的雙親是唯一的;
1. 只能直接處理一對多的實體聯繫；
2. 每個記錄類型可以定義一個排序段，也稱碼欄位；
3. 任何記錄值只有按其路徑查看時才能顯出它的全部意義；
4. 沒有一個子女記錄值能夠脫離雙親記錄值而獨立存在。

③層次模型的資料操縱

查詢
• #插入
• 刪除
• 更新

④層次模型的完整性限制

無對應的雙親結點值就不能插入子女結點；
1. 如果刪除雙親結點則相應的子女節點值也被同時刪除；
2. 更新操作時，應更新所有相應記錄，以保證數據的一致性。

⑤層次模型的優缺點

• ## 層次模型的資料結構較簡單且清晰；
  查詢效率高，效能優於關係模型，不低於網狀模型；
  層次資料模型提供了良好的完整性支援。
  

• 缺點

  結點之間的多對多聯繫表示不自然；
  對插入和刪除操作的限制多，應用程式的編寫比較複雜；
  查詢子女結點必須經過雙親結點；
  層次指令趨於程式化；
  

2.網狀模型

①網狀模型的概念

網狀資料庫系統採用網狀模型作為資料的組織方式

✧典型代表是DBTG系統: ■亦稱CODASYL系統
■20世紀70年代由DBTG提出的一個系統方案
必實際系統
■Cullinet Software公司的IDMS
■Univac公司的DMS1100
■Honeywell公司的IDS/2
■HP公司的IMAGE

②網狀模型的資料結構

滿足下面兩個條件的基本層次連結的集合:

允許一個以上的結點無雙親;
1. 一個結點可以有多於一個的雙親。

表示方法(與層次資料模型相同)

實體型:以記錄型別描述
• 每個結點表示-一個記錄型別(實體)
  
屬性:用欄位描述
• 每個記錄型別可包含若千個欄位
  
連結:用結點之間的連線表示記錄型別(實體)之間的一對多的父子聯繫

③網狀模型的操縱與完整性限制

網狀資料庫系統(如DBTG)對資料操縱加

了一些限制，提供了–定的完整性約束
■碼:唯一標識記錄的資料項目的集合
■一個聯繫中雙親記錄與子女記錄之間是一-對多聯繫
■支持雙親記錄和子女記錄之間某些約束條件

④網狀模型的優缺點

優點
• a.能夠更為直接地描述現實世界，如一個結點可以有多個雙親
  b.具有良好地性，訪問效率較高
  
缺點
• a.結構比較複雜，而且隨著應用環境地擴大，資料庫就變得越來越複雜，不利於最終用戶掌握
  b.DDL、DML語言複雜，用戶不容易使用
  c.記錄之間聯繫是透過訪問路徑實現地，用戶必須了解系統結構地細節
  

3.網狀模型與層次模型的差異

■網狀模型允許多個結點沒有雙親結點

■網狀模型允許結點有多個雙親結點
■網狀模型允許兩個結點之間有多種聯繫(複合聯繫)
■網狀模型可以更直接地描述現實世界
■層次模型其實是網狀模型的一一個特例

二、關係模型

①關係模型的概念

關係資料庫系統採用關係模型作為資料的組織方式

心970年美國IBM公司SanJose研究室的研究員E.F.Codd首次提出了資料庫系統的關係模型 計算機廠商新推出的資料庫管理系統幾乎都支援關聯式模型

②關係模型的資料結構#

在使用者觀點下，關係模型中資料的邏輯結構是一張二維表，它由行和列組成。

• 關係(Relation)
  ●一個關係對應通常說的一張表

• 元組( Tuple)
  ●表中的一行即為一個元組

• 屬性(Attribute )
  ●表中的一列即為一個屬性，給每–個屬性起一個名稱即屬性名稱

• 主碼(Key)
  ●也稱碼鍵。表中的某個屬性組，它可以唯一 確定一個元組

• 域(Domain )
  ●是一組具有相同資料類型的值的集合。屬性的取值範圍來自某個域。

• 分量
  ●元組中的一一個屬性值。

• 關係模式●對關係的描述關係名(屬性1,屬性2，，.屬性n) 學生(學號，姓名，年齡，性別，系名，年級)

關係必須是規範的，滿足一定的約束條件
最基本的限制條件： 關係的每一個分量必須是一個不可分的資料項，不允許表中還有表

③關係模型的操縱與完整性限制

• #資料運算是集合運算，操作物件與運算結果都是關係
  ■查詢
  ■插入
  ■刪除
  ■更新
• 存取路徑對使用者隱蔽，使用者只要指出「千什麼'，不必詳細說明' “怎麼幹」
• 關係的完整性限制條件
  ■實體完整性
  ■參考完整性
  ■使用者定義的完整性

④關聯式資料庫的優缺點

• 優點
  1.建立在嚴格的數學概念的基礎上
  2.概念單一
  ●實體和各類聯繫都用關係來表示
  ●對資料的檢索結果也是關係
  3.關係模型的存取路徑對使用者透明
  ●具有更高的資料獨立性，更好的安全保密性
  ●簡化了程式設計師的工作和資料庫開發建立的工作
• 缺點
  1.存取路徑對使用者透明，查詢效率往往不如格式化資料模型
  2.為提高效能，必須對使用者的查詢請求進行最佳化，增加了開發資料庫管理系統的難度

總結

資料庫領域目前的研究工作都是以關係方法為基礎，所以大家學習資料庫的時候應該要把重點放在關聯式資料庫上。

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