数据模型设计基础 “美国国家标准化协会基于抽象程度定义了三种不同的数据模型：层次模型、网状模型和关系模型， 抽象程度包括概念的、外部的、内部的和物理的。”此外，为了更好的体现设计者眼中的数据，我们需要明确地识别外部数据模型和内部数据模型之间的联系。 概念模型
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概念模型 概念模型把数据库作为一个整体来体现。概念级别由 DBA 使用。该级别并不反映用户认为应在内部存储的用户数据。它数据视图的原样。用户根据查询语言看到数据。 我们来看看“Joy college”数据环境。Joy college 的主要对象为它的学生、教授、课程、班级和教室。这些对象是数据收集和存储的主要实体。这些们称为 STUDENT, PROFESOR, COURSE, CLASS 和 ROOM。 “学生”实体定义如下： 学号 名 姓 中间名首字母 出生日期 STUDENT 属性 性别 家庭地址 家庭电话 学校地址
从上述实体中，我们可以定义和描述它们之间的关系（也被称为关联或交互）。关系可以分为一对一（1：1），一对多（1：M）或者多对多（M：M）。 识别出实体后，一个概念架构用来使实体间产生关系。正如您所看到的如下概念架构图，关系是通过动词“教”、“包含”、“产生”和“要求”描述的。 一个 PROFESSOR 教一个 CLASS，一个 CLASS 包含多个 STUDENT，并且一个 CLASS 要求有一个 ROOM。图表中的实体关系可以被分为 1：M 或 M：N。例如，一个 PROFESSOR 可以教许多 CLASS，但每个 CLASS 只能由一个 PROFESSOR 教授，也就是，在 PROFESSOR 和 CLASS 之间有一个 1：M 的关系。类似地，一个 CLASS 可以包含许多 STUDENT，每个 STUDENT 可以上许多 CLASS，于是在 STUDENT 和 CLASS 之间就建立了一个 M：N 的关系。 概念模型的优点 1. 它提供了一个相对容易理解的数据环境的鸟瞰图。 2. 概念模型既不依赖于软件也不依赖于硬件，也就是说，模型并不依赖于用来实它的 DBMS 软件。硬件的独立性是指模型不依赖于硬件。 |
内部模型 此级别与数据物理存储的方式有关。它是结构的最低级别。内部视图是数据的低级别表示。该视图由内部架构方法定义。内部架构说明如何表示已存储字段、存在何种索引以及已存储记录的物理顺序。 由于内部模型依赖于指定的数据库软件，所以被称为依赖软件的模型。因此，DBMS 软件的变化要求内部模型随之变化，以满足 DBMS 的特性和要求。 相比之下，关系数据库模型对其内部模型详细资料要求较少，这是因为多数的 RDBMS 透明地处理数据访问路径定义，设计者无须知道数据访问路径的详细资料。不过，即使是关系数据库软件通常也要求指定数据存储位置，尤其是在大型机环境中。 |
外部模型 外部模型是最终用户的数据环境视图。我们所说的最终用户包括那些使用应用程序的人，也包括设计和实现应用程序的人。 由于单个用户不关心整个数据库，他只能看到与其相关的部分。最终用户使用一种语言来操作数据库。 如前所述，单个用户只关心部分数据库。外部视图由外部架构方法来定义。外部架构是对外部视图中各种记录的定义。使用数据子语言 DDL 部分可以编写外部架构。 外部模型的优点 Ø 建立外部模型有助于确保数据库设计中的安全性约束。如果每个企业部门仅使用其中一个子集，则破坏整个数据库是非常困难的。 |
物理模型 物理模型在最低抽象级别上发挥作用，它描述数据在诸如磁盘和磁带的存储介质上保存的方式。物理模型要求定义物理存储设备以及必需的访问该存储设备内数据的方法。 由于物理模型对工作任务有如此精确的要求，因此它同时依赖于软件和硬件。所使用的存储结构依赖于软件以及计算机可以处理的存储设备类型。 |