資料庫應用程式開發入門篇——資料庫的邏輯模型

資料庫應用程式開發入門篇——資料庫的邏輯模型寫在前面:磨刀不誤砍柴工，學習各種資料庫開發應用之前，還是要瞭解一下資料的邏輯模型這些概念性的知識。關於資料庫的資料模型這些內容本身比較抽象，而且知識點也較多，對於入門學習，瞭解即可，深究很困難。1.資料模型基本概念a.為什麼需要資料模型——抽象現實世界中的資料特徵便於電腦處理現實世界是存在於人腦之外的客觀世界，是資料庫系統操作處理的對象。 如何用資料來描述、解釋現實世界，運用資料庫技術表示、處理客觀事物及其相互聯絡，則需要採取相應的方法和手段來進行描述，進而實現最終的操作處理。在資料庫中用資料模型這個工具來抽象、表示和處理現實世界中的資料和資訊。

b.資料模型的分類

(1)概念性模型(資訊模型)   按使用者的觀點對資料和資訊建模，主要用於資料庫的概念結構設計
(2)邏輯模型   基於概念性模型，按電腦系統的觀點對資料建模，主要用於DBMS實現
(3)物理模型 基於概念性模型和邏輯模型，對資料最低層的抽象，描述資料的內部表示方式和存取方法，面向電腦系統

c.資料模型應滿足三方面要求

能比較真實地類比現實世界,容易為人所理解,便於在電腦上實現。對於資料庫的概念性模型部分將在E-R關係圖部分再談，這裡重點瞭解邏輯模型。2.邏輯模型的三要素

邏輯模型的好壞，直接影響資料庫的效能，因此邏輯資料模型的選擇是設計資料庫的一項首要任務。

一般來說，邏輯資料模型是嚴格定義的一組概念的集合，所描述的內容包括三個部分：資料結構、資料操作、資料約束。

1）資料結構：資料模型中的資料結構主要描述資料的類型、內容、性質以及資料間的聯絡等。資料結構是資料模型的基礎，資料操作和約束都建立在資料結構上。不同的資料結構具有不同的操作和約束。2）資料操作：資料模型中資料操作主要描述在相應的資料結構上的操作類型和操作方式。3）資料約束：資料模型中的資料約束主要描述資料結構內資料間的文法、詞義聯絡、他們之間的制約和依存關係，以及資料動態變化的規則，以保證資料的正確、有效和相容。例如，學生某門課程所得學分不能為負數，每個學生在一學期內成績不及格的課程門數不得超過3門等。邏輯資料模型的概念如下所示：3.常用的邏輯模型 層次模型、網狀模型和關聯式模式是三種重要的資料模型。這三種模型是按其資料結構而命名的。前兩種採用格式化的結構。在這類結構中實體用記錄型表示，而記錄型抽象為圖的頂點。記錄型之間的聯絡抽象為頂點間的串連弧。整個資料結構與圖相對應。對應於樹形圖的資料模型為層次模型；對應於網狀圖的資料模型為網狀模型。關聯式模式為非格式化的結構，用單一的二維表的結構表示實體及實體之間的聯絡。滿足一定條件的二維表，稱為一個關係。補充概念：實   體： 客觀存在並且可以相互區別的事物稱為實體，例如一個學生，一本書。實體型：若干個屬性型組成的集合可以表示一個實體的類型，簡稱實體型。例如，學生(學號，姓名，年齡，性別，系)就是一個實體型。三種模型詳細內容如下。1)層次模型若用圖來表示，層次模型是一棵倒立的樹。在資料庫中，滿足以下條件的資料模型稱之為層次模型：
① 有且僅有一個結點無父結點，這個結點稱之為根結點； ② 其他結點有且僅有一個父結點。 根據層次模型的定義可以看到，這是一個典型的樹型結構。結點層次從根開始定義，根為第一層，根的子結點為第二層，根為其子結點的父結點，同一父結點的子結點稱為兄弟結點，沒有子結點的結點稱為葉結點。例如，的教員學生層次資料庫模型 ：

層次模型的優缺點：優點  層次模型的資料結構比較簡單清晰 查詢效率高，效能優於關聯式模式，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
多對多聯絡表示不自然
對插入和刪除操作的限制多，應用程式的編寫比較複雜 
查詢子女結點必須通過雙親結點
由於結構嚴密，層次命令趨於程式化 
2)網狀模型在現實世界中，事物之間的聯絡更多的是非層次關係的，用層次模型表示非樹型結構是很不直接的，網狀模型則可以克服這一弊病。網狀模型是一個網路。在資料庫中，滿足以下兩個條件的資料模型稱為網狀模型。① 允許一個以上的結點無父結點；② 一個結點可以有多於一個的父結點。 從以上定義看出，網狀模型構成了比階層複雜的網狀結構。

例如的學生選課網狀模型：
網狀模型的優缺點：優點
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
具有良好的效能，存取效率較高
缺點
結構複雜， 其DDL語言及其複雜
資料獨立性差，由於實體間的聯絡本質上是通過存取路徑表示的，因此應用程式在訪問資料庫時要指定存取路徑。
3)關聯式模式在關聯式模式中，資料的邏輯結構是一張二維表。在資料庫中，滿足下列條件的二維表稱為關聯式模式：
① 每一列中的分量是類型相同的資料；
② 列的順序可以是任意的；
③ 行的順序可以是任意的；
④ 表中的分量是不可再分割的最小資料項目，即表中不允許有子表；
⑤ 表中的任意兩行不能完全相同。在使用者觀點下，關聯式模式中資料的邏輯結構是一張二維表，它由行和列組成，如所示：
關聯式模式的優缺點：優點
建立在嚴格的數學概念的基礎上。
概念單一。資料結構簡單、清晰，使用者易懂易用。
關聯式模式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，簡化了程式員的工作和資料庫開發建立的工作。
缺點存取路徑對使用者透明導致查詢效率往往不如非關係資料模型。
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。4.參考資料(1)資料庫原理及開發應用      清華大學出版社 周屹等編著
(2)http://wenku.baidu.com/view/f90078eb81c758f5f61f67d3.html(3)http://baike.baidu.com/view/72142.htm(4)http://baike.baidu.com.cn/view/1621552.htm(5)http://www.cnblogs.com/ixdb/archive/2013/02/27/five.html