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深入探究數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)模型：理解并應(yīng)用關(guān)系、層次和網(wǎng)絡(luò)模型
隨著數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)庫已經(jīng)成為了各種應(yīng)用中不可或缺的基礎(chǔ)設(shè)施。在數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)的組織和管理需要依靠一個統(tǒng)一的“數(shù)據(jù)模型”來實現(xiàn)，從而使得所有數(shù)據(jù)都能夠得到規(guī)范的管理和控制。在這個過程中，關(guān)系型、層次型和網(wǎng)絡(luò)型數(shù)據(jù)模型都有著各自的特點和優(yōu)勢，而這些數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)模型的選擇則需要根據(jù)具體的應(yīng)用場景和需求來決定。
關(guān)系型數(shù)據(jù)模型(Relational Data Model)
關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)以一張或多張表的形式出現(xiàn)，每個表都有一個或多個列，列中存儲著不同種類的數(shù)據(jù)。這些表之間通過主鍵、外鍵等關(guān)系進行鏈接，形成一個復(fù)雜的關(guān)聯(lián)模型。關(guān)系型數(shù)據(jù)模型的主要特點包括：
1. 規(guī)范：關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的設(shè)計和使用都需要符合一些嚴(yán)格的規(guī)范，在數(shù)據(jù)表、數(shù)據(jù)類型、鍵約束等方面都需要進行精細的控制。
2. 靈活：關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)可以隨時調(diào)整和更改，不需要進行大量的數(shù)據(jù)遷移和管理工作。
3. 安全：關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的安全性較高，可以通過用戶權(quán)限控制等手段來保護重要數(shù)據(jù)。
層次型數(shù)據(jù)模型(Hierarchical Data Model)
層次型數(shù)據(jù)模型是較早期的一種數(shù)據(jù)庫模型，與關(guān)系型模型不同的是，它采用了一種樹形結(jié)構(gòu)來描述數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。在層次型數(shù)據(jù)模型中，數(shù)據(jù)按照層次結(jié)構(gòu)進行組織，每個節(jié)點都有一個或多個父節(jié)點和若干個子節(jié)點。層次型數(shù)據(jù)模型的主要特點包括：
1. 簡單：層次型數(shù)據(jù)模型的結(jié)構(gòu)較為簡單，數(shù)據(jù)的關(guān)系采用樹形結(jié)構(gòu)來描述，易于理解和管理。
2. 限制：層次型數(shù)據(jù)模型的結(jié)構(gòu)較為死板，對數(shù)據(jù)的存儲和更新有較強的限制，無法滿足某些復(fù)雜場景的需求。
3. 效率：在一些特定場景下，層次型數(shù)據(jù)模型的效率比關(guān)系型數(shù)據(jù)庫更高，能夠滿足一些具有特殊要求的應(yīng)用。
網(wǎng)絡(luò)型數(shù)據(jù)模型(Network Data Model)
網(wǎng)絡(luò)型數(shù)據(jù)模型則在層次型數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)上進行了改進，引入了更為靈活的結(jié)構(gòu)定義方式。在網(wǎng)絡(luò)型數(shù)據(jù)模型中，數(shù)據(jù)之間的關(guān)系不再受到嚴(yán)格的層次限制，而是可以形成任意樹形結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)型數(shù)據(jù)模型的主要特點包括：
1. 靈活性：網(wǎng)絡(luò)型數(shù)據(jù)模型具有較高的靈活性，可以充分描述各種復(fù)雜的數(shù)據(jù)關(guān)系模型。
2. 復(fù)雜性：網(wǎng)絡(luò)型數(shù)據(jù)模型的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，需要具備較高的數(shù)據(jù)處理和管理技能，對數(shù)據(jù)庫的設(shè)計和維護都有較高的要求。
3. 維護：由于網(wǎng)絡(luò)型數(shù)據(jù)模型的復(fù)雜性，數(shù)據(jù)的維護和更新可能需要更多的時間和資源。
：
數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)模型在不同的場景下有著不同的應(yīng)用，需要根據(jù)實際需求進行選擇。在選擇數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)模型時，在考慮效率、數(shù)據(jù)復(fù)雜度、安全性、維護成本等多個因素之間取得平衡，才能更好地滿足不同應(yīng)用的需求。
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數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)常見的數(shù)據(jù)模型有層次模型、網(wǎng)狀模型和【
關(guān)系模型
】3種
數(shù)據(jù)模型是對現(xiàn)實世界數(shù)據(jù)的模擬，是一個研究工具，利用這個研究工具我們可以更好地把現(xiàn)實中的事物抽象為計算機可處理的數(shù)據(jù)。
層次模型：
層次模型以“
樹結(jié)構(gòu)
”表示數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系
層次模型是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)最早使用的一種模型，它的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一棵“有向樹”。根結(jié)點在最上端，層次更高，子結(jié)點在下，逐層排列。
層次模型的特征是：
在一個層次模型中的限制條件是：
（1）有且僅有一個節(jié)點，無父節(jié)點，它為樹的根；（有且僅有一個結(jié)點沒有雙親，該節(jié)點就是根結(jié)點。）
（2）其他節(jié)點有且僅有一個父節(jié)點。（根以外的其他結(jié)點有且僅有一個雙親結(jié)點
）這就使得層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)只能直接處理一對多的實體關(guān)系。
（3）任何一個給定的記錄值只有按照其路徑查看時，才能顯出它的全部意義，沒有一個子女記錄值能夠脫離雙親記錄值而獨立存在。
比如：一個教師學(xué)生層次模型。該層次模型有4個記錄類型，即實體。
分別是：
（1）記錄型（實體）系是根結(jié)點，由編號、名稱、專業(yè)、人數(shù)屬性（字段）組成。它有兩個子結(jié)點，分別是學(xué)院老師實體和課程實體。
（2）記錄型（實體）教師是學(xué)院的子結(jié)點，它有6個屬性（字段）組成。
（3）記錄型（實體）課程由4個屬性（字段）組成。
（4）記錄型（實體）教師由6個屬性（字段）組成。課程與教師是葉子結(jié)點，由學(xué)院到老師、老師到課程都是一對多的聯(lián)系。
數(shù)據(jù)完整性約束
其主要四個功能：增刪查改；要滿足完整性約束條件；
增加（插入）：滿足必須有雙親節(jié)點，即如果加入教師，就必須分配到學(xué)院中；
刪除：如果是字節(jié)點，不影響，直接刪除字節(jié)點，如果是雙親節(jié)點，則整個字節(jié)點被刪除；如果刪除整個教研室則教研室的老師不存在這個體系；
查找：根據(jù)樹狀結(jié)構(gòu)自上而下查找；
修改：更新相應(yīng)的關(guān)系的信息。
其優(yōu)缺點：
優(yōu)點：
比較簡單，容易使用；
結(jié)構(gòu)清晰，現(xiàn)實中公司、家族等都存在類似結(jié)構(gòu)；
良好的完整性支持；
查詢效率高，模型層次是有向邊，常記錄存取路徑。
缺點：
有很多不是單向關(guān)系，一對多，多對一，只能通過引進冗余數(shù)據(jù)或建非自然的數(shù)據(jù)組織如創(chuàng)建虛擬節(jié)點的方法來解決，易產(chǎn)生不一致性；
插入刪除限制太多
查找字節(jié)點必須通過雙親；
樹結(jié)點中任何記錄的屬性是不可再分的簡單數(shù)據(jù)類型；
網(wǎng)狀模型：
網(wǎng)狀模型是以“
圖結(jié)構(gòu)
”來表示數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。
1、條件特征
(1)允許有一個以上的節(jié)點無雙親。
(2)至少有一個節(jié)點可以有多于一個的哪族猜雙親。
網(wǎng)狀模型中每個結(jié)點表示一個記錄型（實體），每個記錄型可包含若干個字段（實體的屬性），結(jié)點間的連線表示記錄類型（實體）間的父子關(guān)系。
從定義可以看出，層次模型中子結(jié)點與雙親結(jié)點的聯(lián)系是唯一的，而在網(wǎng)狀模型中這種聯(lián)系可以不唯一。因此，在網(wǎng)狀模型中要為每個聯(lián)系命名，并指出與該聯(lián)系有關(guān)的雙親記錄和子記錄。
2、表示方法：
實體型：用記錄類型描述
每個結(jié)點表述一個記錄類型（實體）；
屬性：用字段描述，每個記錄類型包含若干個字段；
聯(lián)系：用結(jié)點之間的連線表示記錄類型（實體）之間的一對多的父子關(guān)系；
網(wǎng)狀模型與層次模型的區(qū)別：
網(wǎng)狀模型：允許多個結(jié)點沒有雙親結(jié)點；
允許結(jié)點有多個雙親；
允許兩個結(jié)點有多種聯(lián)系（復(fù)合聯(lián)系）；
可以更直接的去描述現(xiàn)實世界；
層次模型是網(wǎng)狀模型的一個特例。
要為每個聯(lián)系命名（L1、L2），并指出該聯(lián)系相關(guān)的雙親記錄和子女記錄。
3、多對多在網(wǎng)狀模型的表示
用網(wǎng)狀模型表示多對多的關(guān)系
方穗枯法：將多對多直接分解成一對多的聯(lián)系
4、 舉例：學(xué)生選課模型
它由3個數(shù)據(jù)項組成，即學(xué)號、課程號、成績，表示某個學(xué)生選修某一門課程及其成績。
每個學(xué)生可以選修多門課程。顯然對于學(xué)生記錄中的一個值，選課記錄中可以有多個值與之聯(lián)系。而選課記錄中的一個值，只能與學(xué)生記錄中的一個值聯(lián)系。學(xué)生與選課之間的聯(lián)系是一對多的聯(lián)系，聯(lián)系名為學(xué)生-選課。同樣，課程與選課之間的聯(lián)系也是一對多的聯(lián)系，聯(lián)系名為課程-選課。
5、操縱
網(wǎng)狀模型的數(shù)據(jù)操作主要包括查詢、插入、刪除和更新：
插入：插入尚未確定雙親結(jié)點值的子結(jié)點值；
刪除：只允許刪除雙親結(jié)點值。如可刪李型除一個教研室，而該科研室所有教師的信息仍保留在數(shù)據(jù)庫中。
修改：可直接表示非樹狀結(jié)構(gòu)，而無須像層次模型那樣增加冗余結(jié)點，因此修改操作時只需要指定更新記錄即可。
網(wǎng)狀數(shù)據(jù)系統(tǒng)（DG）對數(shù)據(jù)加了一些限制，提供了一定的完整性約束：
碼：唯一標(biāo)識記錄的數(shù)據(jù)項；
一個聯(lián)系中雙親記錄和子女記錄是一對多的關(guān)系；
支持雙親記錄和子女記錄之間的某些約束性條件；
關(guān)鍵：實現(xiàn)記錄聯(lián)系；
常用方法：單向、雙向、環(huán)向、向首鏈接；
6、優(yōu)缺點
網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的優(yōu)點如下：
(1) 能夠更為直接地描述現(xiàn)實客觀世界，可表示實體間的多種復(fù)雜聯(lián)系。
(2) 具有良好的性能，存取效率較高。
網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的缺點如下：
(1) 結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，其數(shù)據(jù)定義語言(DDL)、數(shù)據(jù)操作語言(DML)復(fù)雜，用戶不容易使用。而且應(yīng)用環(huán)境越大，數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)就變得越復(fù)雜，不利于最終用戶掌握。
(2) 數(shù)據(jù)獨立性差，由于實體間的聯(lián)系本質(zhì)上是通過存取路徑表示的，因此應(yīng)用程序在訪問數(shù)據(jù)時要指定存取路徑。
關(guān)系模型：
關(guān)系模型是用“
二維表
”(或稱為關(guān)系)來表示數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系的。
1、基本術(shù)語
（1）關(guān)系(Relation)：一個關(guān)系對應(yīng)著一個二維表，二維表就是關(guān)系名。
（2）元組(Tuple)：在二維表中的一行，稱為一個元組。
（3）屬性(Attribute)：在二維表中的列，稱為屬性。屬性的個數(shù)稱為關(guān)系的元或度。列的值稱為屬性值；
（4）（值）域(Domain)：屬性值的取值范圍為值域。
（5）分量：每一行對應(yīng)的列的屬性值，即元組中的一個屬性值。
（6）關(guān)系模式：在二維表中的行定義，即對關(guān)系的描述稱為關(guān)系模式。一般表示為（屬性1，屬性2，……,屬性n），如老師的關(guān)系模型可以表示為教師（教師號，姓名，性別，年齡，職稱，所在系）。
（7）鍵(碼)：如果在一個關(guān)系中存在唯一標(biāo)識一個實體的一個屬性或?qū)傩约Q為實體的鍵，即使得在該關(guān)系的任何一個關(guān)系狀態(tài)中的兩個元組，在該屬性上的值的組合都不同。
（8）候選鍵(候選碼)：若關(guān)系中的某一屬性的值能唯一標(biāo)識一個元組如果在關(guān)系的一個鍵中不能移去任何一個屬性，否則它就不是這個關(guān)系的鍵，則稱這個被指定的候選鍵為該關(guān)系的候選鍵或者候選碼。
例如下列學(xué)生表中“學(xué)號”或“圖書證號”都能唯一標(biāo)識一個元組，則“學(xué)號”和“圖書證號”都能唯一地標(biāo)識一個元組，則“學(xué)號”和“圖書證號”都可作為學(xué)生關(guān)系的候選鍵。
而在選課表中，只有屬性組“學(xué)號”和“課程號”才能唯一地標(biāo)識一個元組，則候選鍵為（學(xué)號，課程號）。
2、關(guān)系模型的數(shù)據(jù)操作與完整性約束
關(guān)系數(shù)據(jù)模型的操作主要包括查詢、插入、刪除和修改數(shù)據(jù);這些操作必須滿足關(guān)系的完整性約束條件。
關(guān)系模型中數(shù)據(jù)操作的特點是操作方式，即操作對象和操作結(jié)果都是，這種操作方式也稱為一次一的方式。
相應(yīng)地，非關(guān)系數(shù)據(jù)模型的操作方式是一次一記錄的方式。
關(guān)系的完整性約束條件包括三大類：
實體完整性、參照完整性和用戶定義的完整性。
實體完整性定義數(shù)據(jù)庫中每一個基本關(guān)系的主碼應(yīng)滿足的條件，能夠保證元組的唯一性。參照完整性定義表之間的引用關(guān)系，即參照與被參照關(guān)系。用戶定義完整性是用戶針對具體的應(yīng)用環(huán)境制定的數(shù)據(jù)規(guī)則，反映某一具體應(yīng)用所涉及的數(shù)據(jù)必須滿足的語義要求。
3、關(guān)系模型的優(yōu)缺點
優(yōu)點
(1) 關(guān)系模型與非關(guān)系模型不同，它是建立在嚴(yán)格的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)上的。
(2) 關(guān)系模型的概念單一，實體與實體間的聯(lián)系都用關(guān)系表示，對數(shù)據(jù)的檢索結(jié)果也是關(guān)系(即表)，所以其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單、清晰，用戶易懂易用。
(3) 關(guān)系模型的物理存儲和存取路徑對用戶透明，從而具有更高的數(shù)據(jù)獨立性、更好的安全保密性，簡化了程序員的數(shù)據(jù)庫開發(fā)工作。
缺點
(1) 由于存取路徑對用戶透明，查詢效率往往不如非關(guān)系數(shù)據(jù)模型高。因此，為了提高性能，必須對用戶的查詢請求進行優(yōu)化，這就增加了開發(fā)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的難度和負擔(dān)。
數(shù)據(jù)庫模型分為哪三類
當(dāng)前常見的三種數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)模型是：層次模型、網(wǎng)狀模型、
關(guān)系模型
。
相關(guān)知識點介紹
數(shù)據(jù)庫模型描述了在數(shù)據(jù)庫中結(jié)構(gòu)化和操縱數(shù)據(jù)的方乎歲李法，模型的結(jié)構(gòu)部分規(guī)定了數(shù)據(jù)如何被描述（例如樹、表等）。模型的操縱部分雀培規(guī)定了數(shù)據(jù)的添加、刪除、顯示、維護、打印、查找、選擇、排序和更新等操作。
數(shù)據(jù)庫模型的分類
1、概念模型
2、層次模型
3、網(wǎng)狀模型
4、關(guān)系模型
5、面向?qū)ο竽Ｐ?/p>
一般意義歲遲上的模型的表現(xiàn)形式可以分為物理模型、
數(shù)學(xué)模型
、結(jié)構(gòu)模型和仿真模型。
關(guān)于數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)模型的介紹到此就結(jié)束了，不知道你從中找到你需要的信息了嗎 ？如果你還想了解更多這方面的信息，記得收藏關(guān)注本站。
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當(dāng)前題目：深入探究數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)模型理解并應(yīng)用關(guān)系、層次和網(wǎng)絡(luò)模型(數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)模型)
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