数据模型概述

什么是数据模型 <>

数据模型是用于抽象、表示和处理现实世界数据对象结构的一种描述方式，是对客观世界的模拟。它应满足以下要求：

• 形式化：以书面形式表达，能够清晰反映客观世界。
• 真实性：尽可能准确地体现真实情况。
• 易理解性：便于人们理解和计算机实现。

两类模型 <>

模型分为两个层次：

1. 概念模型（信息模型）：

• 从用户的角度对数据和信息建模，不涉及太多计算机专业知识。
• 直接面向客观世界建模。

2. 数据模型：

• 包括网状模型、层次模型、关系模型、对象模型等。
• 从计算机系统的角度对数据建模，关注实际的计算机实现。

客观对象的抽象过程：

1. 现实世界对象抽象为概念模型。
2. 将概念模型转化为特定DBMS支持的数据模型。

概念模型的重要性：

• 是现实到机器世界间的桥梁。
• 分离业务模型与计算机实现，降低复杂性，提高成功率。

数据概念

数据是数据库中存储和管理的基础：

• 数据定义：描述事物的符号记录。
• 数据种类：数字、文字、图形、图像、声音等。
• 数据特点：数据与其语义紧密相关，通常需满足特定语义约束。

为什么需要数据库

数据库用于存储和管理大量数据，供应用程序进一步处理，提取有用信息：

• 数据库定义：长期储存在计算机中，有组织、可共享的大规模数据集合。
• 特性：

• 组织结构化。
• 多用户共享。
• 冗余度低。
• 数据独立性高（逻辑和物理独立性）。
• 易于扩展。

数据库管理系统 (DBMS)

DBMS是用户与操作系统间的软件，提供多种接口，管理的数据可供外部应用程序使用：

• 用途：

• 科学组织和存储数据。
• 高效数据访问和维护。
• 提供数据定义语言 (DDL) 和数据操纵语言 (DML)。
• 管理数据安全性、完整性和并发使用。
• 实现故障恢复和数据库维护。

数据库系统 (DBS)

DBS是在计算机系统中引入数据库后的整体构成，包括数据库、DBMS、应用系统、DBA和用户：

• 构成：

• 数据库。
• DBMS及其开发工具。
• 应用系统。
• DBA和用户群体。

数据库系统开发的主要过程： <>

Step1: 需求分析

需求文档

• 功能需求（功能需求说明书）：用例图 + 时序图
• 数据需求（数据需求说明书）：用例图 + 时序图

Step2: 系统设计

总体设计与详细设计

• 系统功能设计
  
• 数据结构设计

• 概念设计：建立概念模型（如E-R模型，与DBMS无关）
• 逻辑设计：建立逻辑模型（如关系模型，与DBMS密切相关）
• 还包括：

• 数据结构优化设计
• 数据完整性设计
• 数据安全设计

• 数据存储设计

• 物理设计：建立物理存储模型

Step3: 系统实现

• 数据库实现

• 创建数据库
• 分布式数据库
• 并行数据库

• 应用开发

• 程序代码（访问数据：SQL、编程SQL）

Step4: 系统运行与维护

• 运行系统
• 数据维护

• 数据更新
• 结构修改
• 数据备份

• 数据分析

• 数据仓库
• 数据挖掘

2. 数据库开发主要过程：
   数据需求 → (概念设计 → 逻辑设计 → 物理设计) → 数据库实现 → 数据维护 → 数据分析