数据模型简介

为了在数据库系统中存储数据，我们需要使用一些数据结构。因此，我们通常使用的数据库系统会包含一些复杂的数据结构，这些结构在日常编程中并不常见。为了提高数据检索效率，并降低使用复杂性，开发者采用数据抽象，即向用户隐藏无关的细节。

为了实现这种抽象，我们使用数据模型。

数据模型是一组用于描述数据、数据关系、数据语义和数据约束的概念或表示方法。

在接下来的几节课中，我们将详细解释这些术语的含义。

大多数数据模型还包含一组基本操作，用于对数据库中的数据进行处理。

数据模型的类型

不同的数据模型可以分为以下几类：

1. 高层次概念数据模型

高层次概念数据模型以一种类似于人们认知数据的方式呈现数据。一个典型例子是实体-关系模型，它使用实体、属性和关系等概念来描述数据。

实体-关系模型

• 实体代表现实世界中的对象，例如员工或项目。
• 实体具有属性，用于表示其特征，如员工的姓名、地址和出生日期。
• 关系表示实体之间的关联；例如，一名员工可以参与多个项目。这种关系存在于员工与每个项目之间。

2. 基于记录的逻辑数据模型

基于记录的逻辑数据模型提供了一种用户易于理解的概念，同时仍保持与计算机中数据存储方式的相似性。这类模型中最著名的三种是：层次模型、网络模型和关系模型。

层次模型

在层次模型中，数据以树状结构组织，意味着每个记录只有一个父节点。该结构要求每个子记录只能有一个父记录，而每个父记录可以拥有一个或多个子记录。如下图所示：

网络模型

网络模型在层次结构的基础上进行了扩展，允许每个记录拥有多个父记录和多个子记录，从而形成一种广义的图结构。在关系模型出现之前，它是最受欢迎的数据模型。下图展示了网络模型的结构：

关系模型

关系模型将数据表示为关系（即表格）。例如，大学数据库系统包含多个表（关系），每个表由若干属性（列）和元组（行）组成。

3. 物理数据模型

物理数据模型描述了数据在计算机内存中的实际存储方式，包括数据在内存中的分布与排序方式，以及如何从内存中读取数据。它具体描述每个表的结构、字段及其属性等信息，同时也说明了表在数据库中是如何构建并相互关联的。以下是物理模型的图形化表示：

如图所示，STUDENT 表包含 Std_Id、Std_Name、Age 等属性及其数据类型，DEPARTMENT 表也是如此。箭头仅表示这两个表在该模型中的关联方式。

在下一节课中，我们将讨论模式（schemas）和实例（instances）。