1、数据模型基本概念

模型就是对现实世界的模拟和抽象，数据模型是对现实世界数据特征的抽象。对于具体的模型人们并不陌生，如航模飞机、地图、沙盘等。最常用的数据模型分为概念数据模型和基本数据模型

（1）概念数据模型

也称为信息模型，是按用户的观点对数据和信息建模：是现实世界到信息世界的第一层抽象，强调其语义表达功能，易于用户理解；是用户和数据库设计人员交流的语言，主要用于数据库设计。例如实体-关系模型

（2）基本数据模型

它是按计算机系统的观点对数据建模，是现实世界数据特征的抽象，用于DBMS的实现。基本的数据模型有层次模型、网状模型、关系模型、面向对象模型

2、数据模型三要素

数据模型的三要素是数据结构、数据操作、数据约束条件

（1）数据结构：对象类型的集合

（2）数据操作：增删改查等操作

（3）数据约束：数据约束条件是一组完整性规则的集合

3、E-R模型

E-R模型即为实体-关系模型

（1）实体

在E-R模型中，实体用矩形表示。实体是 现实世界中的对象

（2）关系

在E-R模型中，关系用菱形表示，通常菱形内写明关系名，并用无向边分别与有关实体连接起来。实体之间有如下三种关系：

【1】一个座位只能有一个观众，因此观众和座位之间是1:1的关系，关系名为V_S

【2】一个部门有多个员工，因此部门和员工是1：n的关系，关系名为D_E

【3】一个职工可以参加多个工程项目，一个项目可以有多个职工参加，他们为m:n关系

两个以上实体之间的关系如下：

【1】供应商support、项目project、零件part之间是多对多对多（r:n：m）的关系，关系名为sp_p。意思是供应商为多个项目供应多种零件，每个项目可用多个供应商供应的零件，每种零件可由不同的供应商供应

【2】病房、病人、医生之间是一对多对多（1：n:m）的关系，关系名为P_D。表示一个特护病房有多个病人和多个医生，一个医生只负责一个病房，一个病人只属于一个病房

注意，3个实体之间的多对多关系和3个实体两两之间的多对多关系语义是不同的。例如：供应商和项目实体之间的“合同”联系，表示供应商为哪几个工程签了合同；供应商与零件两个实体之间“库存”联系，表示供应商库存零件的数量；项目与零件两个实体之间的“组成”联系，表示一个项目由哪几种零件组成

【3】同一实体内的二元关系

同一实体内各实体之间也存在1:1、1:n和m:n的联系，如图：

职工实体领导与领导是1：n之间的联系，但是职工实体婚姻联系是1:1的

（3）属性

属性是实体的特征。例如：职工实体具有职工号、姓名、年龄、参加工作时间和通信地址等属性。对象的属性有自己的取值范围，例如职工编号为E0001---E9999等E-R模型属性有如下几类：

3.1、简单属性和复合属性

简单属性是原子的、不可再分的；复合属性可以细分为更小的部分（即划分为别的属性）。有时用户希望访问整个属性，有时希望访问属性某个部分，那么在模式设计时可采用复合属性。例如：职工实体的通信地址可以进一步分为邮编、省、市、街道。若不特别说明，通常指的是简单属性

3.2、单值属性和多值属性

在前面所举的例子中，定义属性对于一个特定的实体都只有单独的一个属性。但是在某些情况下，一个属性可以对应一组值。例如：职工可能有0个、1个、多个亲属，那么职工的亲属的姓名可能有多个数目，这样的属性为多值属性

3.3、NULL属性

当实体在某个属性上没有值或者属性值未知时，使用NULL值，表示无意义或者不知道

3.4、派生属性

派生属性可以从其它属性得来。例如，职工实体中有“参加工作时间”和“工作年限”属 性，那么“工作年限”的值可以由当前时间和参加工作时间得到。这里，“工作年限”就是一个派生属性

（4）E-R方法

概念模型中最常用的方法为实体-关系方法。该方法直接从现实世界中抽象出实体和实体间的关系，然后用非常直观的E-R图表示数据模型。在E-R图中有如下主要构件。说明实体作为主码的一部分属性以下划线标明。另外在实体关系的线段上标上关系类型

实体-关系案例：

【1】案例描述

学校有若干个系，每个系有若干名教师和学生；每个教师可以担任若干门课，并参加多个项目；每个学生可以同时选修多门课程。请设计学校教学管理系统的E-R模型，要求给出每个实体、关系的属性

【2】案例实现

解：该学校教学管理系统的E-R模型应该有5个实体，即系、教师、学生、项目和课程

（1）设计各个实体属性

系（系编号，系名称，主任名）

教师（教师编号，教师名，职称）

学生（学号，姓名，年龄，性别）

项目（项目编号，项目名称，项目负责人）

课程（课程编号，课程名称，学分）

（2）各个实体之间的联系如下

教师担任课程的1:n“任课”联系；教师参加项目的n:m“参加”联系；学生选修课程的n:m“选修”联系；教师、学生与系之间所属关系的1:n:m“领导”联系。其中，“参加”联系有一个排名属性，“选修”联系有一个成绩属性。通过上述分析，该学校教学管理系统的E-R模型如图所示：