第二章 数据库的概念结构设计

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1、第二章数据库的概念结构设计将需求分析得到的用户需求抽象为信息结构（即概念模型）的过程就是概念结构设计。它是整个数据库设计的关键步骤。本章主要介绍以下内容：数据模型。概念模型。概念结构设计的方法与步骤。第一节数据模型一、数据数据是数据库中存储的基本对象，也是数据模型的基本元素。1．数据在数据库中描述事物的符号记录称为数据，是存储的基本对象。计算机是人们解决问题的辅助工具，而解决问题的前提是对问题存在条件及环境参数的正确描述，在现实世界中人们可以直接用自然语言来描述世界，为了把这些描述传达给计算机，就要将其抽象为机器世界所能识别的形式。例如，我们在现实世界中用以下语言来

2、描述一块主板：编号为0001的产品为“技嘉主板”，其型号为GA-8IPE1000-G，前端总线800MHz。如果将其转换为机器世界中数据的一种形式则为：0001，技嘉主板，GA-8IPE1000-G，800MHz。因此从现实世界中的数据到机器世界中的符号记录形式的数据，还需要一定的转换工作。2．数据描述在数据库设计的不同阶段都需要对数据进行不同程度的描述。在从现实世界到计算机世界的转换过程中，经历了概念层描述、逻辑层描述及存储介质层描述三个阶段。在数据库的概念设计中，数据描述体现为“实体”、“实体集”、“属性”等形式，用来描述数据库的概念层次；在数据库的逻辑设计中，

3、数据描述体现为“字段”、“记录”、“文件”、“关键码”等形式，用来描述数据库的逻辑层次；在数据库的具体物理实现中，数据描述体现为“位”、“字节”、“字”、“块”、“桶”、“卷”等形式，用来描述数据库的物理存储介质层次。二、数据模型模型是对现实世界中的事物、对象、过程等客观系统中感兴趣的内容的模拟和抽象表达。如一座大楼模型、一架飞机模型就是对实际大楼、飞机的模拟和抽象表达，人们从模型可以联想到现实生活中的事物。数据模型也是一种模型，它是对现实世界数据特征的抽象。37数据模型一般应满足三个要求：一是能比较真实地模拟现实世界；二是容易被人们理解；三是便于在计算机上实现。一

4、种数据模型能同时满足这三方面的要求在目前是比较困难的，所以在数据库系统中可以针对不同的使用对象和应用目的采用不同的数据模型。不同的数据模型实际上是提供给我们模型化数据和信息的工具。根据模型应用的不同目的，可以将这些模型划分为两大类：概念层数据模型与组织层数据模型。三、信息的三个世界各种机器上实现的DBMS软件都是基于某种数据模型的。需要以某种数据模型为基础来开发建设的，因此需要把现实世界中的具体事物抽象、组织为与各种DBMS相对应的数据模型，这是两个世界间的转换，即从现实世界到机器世界。但是这种转换在实际操作起来，不是能够直接执行的，还需要一个中间过程，这个中间过程

5、就是信息世界（如图2-1所示）。通常人们首先将现实世界中的客观对象抽象为某种信息结构，这种信息结构可以不依赖于具体的计算机系统，也不与具体的DBMS相关，因为它不是具体的数据模型，而是概念级模型，也就是我们前面所说的概念层数据模型，一般简称为概念模型；然后再把概念模型转换到计算机上具体的DBMS支持的数据模型，这就是组织层数据模型，一般简称为数据模型。现实世界信息世界（概念模型）抽象转换机器世界（数据模型）图2-1信息的三个世界在这三个世界间的两种转换过程就是数据库设计中的两个设计阶段，从现实世界抽象到信息世界的过程是概念结构设计阶段，这就是本章要介绍的内容。从信息

6、世界抽象到机器世界的过程是数据库的逻辑结构设计，其任务就是把概念结构设计阶段设计好的概念模型转换为与选用的DBMS所支持的数据模型相符合的逻辑结构。为一个给定的逻辑数据模型选取一个适合应用要求的物理结构的过程是数据库的物理设计。数据库的逻辑结构设计与物理设计将在第三章介绍。第二节概念模型概念模型是现实世界到机器世界的一个中间层次，是现实世界的第一个层次抽象，是用户与设计人员之间进行交流的语言。在进行数据库设计时，如果将现实世界中的客观对象直接转换为机器世界中的对象，注意力往往被转移到更多的细节限制方面，就会感到非常不方便，而且也不能集中在最重要的信息的组织结构和处理

7、模式上。因此，通常是将现实世界中的客观对象首先抽象为不依赖任何具体机器的信息结构，这种信息结构就是概念模型。在进行数据库设计时，概念设计是非常重要的一步，通常对概念模型有以下要求：（1）真实、充分地反映现实世界中事物和事物之间的联系，有丰富的语言表达能力，能表达用户的各种需求，包括描述现实世界中各种对象及其复杂的联系、用户对数据对象的处理要求的手段。（2）简明易懂，能够为非计算机专业的人员所接受。37（3）容易向数据模型转换。易于从概念模式导出与数据库管理系统有关的逻辑模式。（4）易于修改。当应用环境或应用要求改变时，容易对概念模型修改和补充。一、基本概念在概念