數(shù)據(jù)建模(數(shù)據(jù)庫(kù))

時(shí)間：2022-11-14 22:30:01 | 來(lái)源：信息時(shí)代

時(shí)間：2022-11-14 22:30:01 來(lái)源：信息時(shí)代

    數(shù)據(jù)建模 : 對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的問(wèn)題進(jìn)行分析、提取、抽象,用形式化的表達(dá)工具對(duì)抽象的內(nèi)容進(jìn)行表達(dá),建立合理的數(shù)據(jù)模型,從而幫助計(jì)算機(jī)處理和解決問(wèn)題的過(guò)程。數(shù)據(jù)建模是數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)過(guò)程中最花費(fèi)精力和時(shí)間的一部分,重點(diǎn)是對(duì)需要的數(shù)據(jù)進(jìn)行組織,其目的是確保數(shù)據(jù)庫(kù)所需的數(shù)據(jù)對(duì)象被完全、準(zhǔn)確地描述出來(lái)。對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)而言,數(shù)據(jù)模型的分析設(shè)計(jì)方法決定著數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用的分析設(shè)計(jì)方法。
數(shù)據(jù)模型是客觀事物及其聯(lián)系的數(shù)據(jù)描述。數(shù)據(jù)模型具有描述數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)聯(lián)系兩方面功能,它是數(shù)據(jù)庫(kù)中用來(lái)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行抽象的工具,是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的核心與基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)模型有三個(gè)要素:
(1)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要描述數(shù)據(jù)類型、內(nèi)容、性質(zhì)的有關(guān)情況以及數(shù)據(jù)間的聯(lián)系,是對(duì)系統(tǒng)靜態(tài)特征的描述。
(2)數(shù)據(jù)操作:主要描述在相應(yīng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上的操作類型與操作方式,是對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為的描述。
(3)數(shù)據(jù)約束:主要描述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)數(shù)據(jù)間的語(yǔ)法、語(yǔ)義聯(lián)系,它們間的制約與依存關(guān)系,以及數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)變化的規(guī)則,以保證數(shù)據(jù)的正確、有效與相容。
數(shù)據(jù)模型分為如下三種模型:
(1) 概念數(shù)據(jù)模型: 可以使用對(duì)象定義語(yǔ)言(object definition language,ODL)或?qū)嶓w—聯(lián)系E-R模型表示。ODL采用對(duì)象定義語(yǔ)言來(lái)分析和抽象現(xiàn)實(shí)世界,以面向?qū)ο蟮挠^點(diǎn)和方法來(lái)說(shuō)明數(shù)據(jù)庫(kù)的概念結(jié)構(gòu),可方便地轉(zhuǎn)換成對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)OODBMS的說(shuō)明。而E-R模型使用實(shí)體與聯(lián)系來(lái)表達(dá)現(xiàn)實(shí)世界的事物。實(shí)體聯(lián)系模型最早是由陳品山博士于1976年提出的,后經(jīng)多人修改,逐漸成形。目前,實(shí)體聯(lián)系模型是概念數(shù)據(jù)建模的主流方法。
(2)邏輯數(shù)據(jù)模型:在數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施時(shí)使用,描述了系統(tǒng)中永久性數(shù)據(jù)的邏輯和物理表達(dá)。常見(jiàn)的邏輯數(shù)據(jù)模型有四種:①層次模型(hierarchical model):是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)最早使用的一種,它的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一棵“有向樹(shù)”。層次模型的特征是: 所有結(jié)點(diǎn)中有且僅有一個(gè)結(jié)點(diǎn)沒(méi)有父結(jié)點(diǎn),這個(gè)結(jié)點(diǎn)稱為根結(jié)點(diǎn);除了根結(jié)點(diǎn),其他結(jié)點(diǎn)有且僅有一個(gè)父結(jié)點(diǎn)。②網(wǎng)狀模型(network model):是用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)表示實(shí)體及其之間聯(lián)系的模型。網(wǎng)狀模型的特征是: 允許結(jié)點(diǎn)有多于一個(gè)的父結(jié)點(diǎn); 可以有一個(gè)以上的結(jié)點(diǎn)沒(méi)有父結(jié)點(diǎn)。③關(guān)系模型(relational model): 是數(shù)據(jù)庫(kù)所討論的模型中最重要的模型。自20世紀(jì)80年代以來(lái),計(jì)算機(jī)廠商推出的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)幾乎都支持關(guān)系模型。關(guān)系模型是用二維表格結(jié)構(gòu)來(lái)表示實(shí)體以及實(shí)體之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型。關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一個(gè)“二維表空間”組成的集合,每個(gè)二維表又可稱為關(guān)系。因此可以說(shuō),關(guān)系模型是“關(guān)系框架”組成的集合。④面向?qū)ο竽Ｐ?object-oriented model): 通過(guò)面向?qū)ο蟮木幊谭椒▽?shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的定義、存儲(chǔ)以及訪問(wèn)。對(duì)于一個(gè)面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù),使用所選定的面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言來(lái)定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),同樣使用該語(yǔ)言來(lái)創(chuàng)建與數(shù)據(jù)庫(kù)交互的軟件。
(3)物理數(shù)據(jù)模型:反映了數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)介質(zhì)上的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu),物理數(shù)據(jù)模型不僅與具體的DBMS相關(guān),還與操作系統(tǒng)及硬件相關(guān)。用戶根據(jù)邏輯數(shù)據(jù)模型中已經(jīng)確立的需求進(jìn)行基于選定的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)工作,這個(gè)過(guò)程稱為物理建模。
數(shù)據(jù)建模一般可以采用如下步驟進(jìn)行:
(1)需求收集和分析:在這個(gè)階段主要是從用戶的角度理解問(wèn)題,分析用戶所關(guān)心的問(wèn)題,問(wèn)題的解決過(guò)程和方法以及用戶最終需要的結(jié)果。需求收集、表達(dá)以及分析可以采用數(shù)據(jù)流圖、系統(tǒng)流圖、數(shù)據(jù)字典等工具和方法。
(2)分析設(shè)計(jì)概念結(jié)構(gòu):表達(dá)用戶的需求后,需要采用一個(gè)形式化的表達(dá)工具來(lái)表示需求,從而可以將需求轉(zhuǎn)化為邏輯數(shù)據(jù)模型。一般采用ODL或E-R模型表示。
(3)設(shè)計(jì)邏輯結(jié)構(gòu):分析和設(shè)計(jì)邏輯數(shù)據(jù)模型與兩個(gè)因素有關(guān),第一是采用什么樣的概念模型,不同的概念模型對(duì)于不同邏輯模型有差異;第二是邏輯模型還與計(jì)劃采用的物理模型有關(guān)。
(4)設(shè)計(jì)物理結(jié)構(gòu):物理設(shè)計(jì)是根據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)中已經(jīng)確立的需求所進(jìn)行的基于選定的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)工作。在設(shè)計(jì)物理結(jié)構(gòu)過(guò)程中,對(duì)象(如表和列)的定義是根據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)的要求而定義的。約束條件的定義包括主鍵和外鍵的定義及用戶定義的約束條件。
(5)物理實(shí)現(xiàn):物理實(shí)現(xiàn)的具體工作因數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)軟件的不同而不同。根據(jù)物理結(jié)構(gòu)的定義,在具體的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)軟件中實(shí)現(xiàn)物理模型。
總體而言,數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)建模工作可以用圖1表示的數(shù)據(jù)建模流程圖表示。

圖1 數(shù)據(jù)建模流程圖