數據模型設計基礎

“美國國家標準化協會基于抽象程度定義了三種不同的數據模型：層次模型、網狀模型和關系模型， 抽象程度包括概念的、外部的、內部的和物理的。”此外，為了更好的體現設計者眼中的數據，我們需要明確地識別外部數據模型和內部數據模型之間的聯系。

概念模型

• 內部模型
• 外部模型
• 物理模型

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概念模型

概念模型把數據庫作為一個整體來體現。概念級別由 DBA 使用。該級別并不反映用戶認為應在內部存儲的用戶數據。它數據視圖的原樣。用戶根據查詢語言看到數據。

我們來看看“Joy college”數據環境。Joy college 的主要對象為它的學生、教授、課程、班級和教室。這些對象是數據收集和存儲的主要實體。這些們稱為 STUDENT, PROFESOR, COURSE, CLASS 和 ROOM。?????????????????????????? ???????????

“學生”實體定義如下：??????

? ? 學號

?????? 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系（也被稱為關聯或交互）。關系可以分為一對一（1：1），一對多（1：M）或者多對多（M：M）。

識別出實體后，一個概念架構用來使實體間產生關系。正如您所看到的如下概念架構圖，關系是通過動詞“教”、“包含”、“產生”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 的關系。 ?

概念模型的優點

1.???????????????? 它提供了一個相對容易理解的數據環境的鳥瞰圖。

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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內部模型

此級別與數據物理存儲的方式有關。它是結構的最低級別。內部視圖是數據的低級別表示。該視圖由內部架構方法定義。內部架構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。

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

相比之下，關系數據庫模型對其內部模型詳細資料要求較少，這是因為多數的 RDBMS 透明地處理數據訪問路徑定義，設計者無須知道數據訪問路徑的詳細資料。不過，即使是關系數據庫軟件通常也要求指定數據存儲位置，尤其是在大型機環境中。

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外部模型

外部模型是最終用戶的數據環境視圖。我們所說的最終用戶包括那些使用應用程序的人，也包括設計和實現應用程序的人。

由于單個用戶不關心整個數據庫，他只能看到與其相關的部分。最終用戶使用一種語言來操作數據庫。

如前所述，單個用戶只關心部分數據庫。外部視圖由外部架構方法來定義。外部架構是對外部視圖中各種記錄的定義。使用數據子語言 DDL 部分可以編寫外部架構。 ?

外部模型的優點

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

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物理模型

物理模型在最低抽象級別上發揮作用，它描述數據在諸如磁盤和磁帶的存儲介質上保存的方式。物理模型要求定義物理存儲設備以及必需的訪問該存儲設備內數據的方法。

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

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