【软考】概念数据模型、结构数据模型、三级模式结构、两级映像、关系模型

# 数据模型的分类：

## 概念数据模型：从信息世界中抽象的数据模型

## 结构数据模型：从计算机世界中抽象出的 DBMS 支持的数据模型
DBMS：Data Base Management System 数据库管理系统

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# 概念数据模型
用于信息世界建模，一般采用 实体-联系方法（E-R 方法）表示
- 实体：人、物、或者 系统
- 属性：描述实体的特性，学号、姓名、性别、出生日期等。属性的具体取值：属性值。用以表示一个具体实体，如 属性组合（1，张三，男，10/03/79，99011）在学生表中表示一个具体的学生
- 码：唯一标识实体的属性集 称为 码，如学号是学生实体的码。码可以 **唯一标识** 一套记录或者一个人
- 域：属性的取值范围，比如 性别域是（男，女）
- 联系：实体（型）之间的对应关系
	- 一对一联系（1:1）：实体集 A 中的每一个实体，实体集 B 中至多有一个实体与之联系，反之亦然
	- 一对多联系（1:n）：实体集 A 中的每一个实体，实体集 B 中有 n（n ≥ 0）个实体与之联系，而对于实体集 B 中每个实体，实体集 A 中至多只有一个实体与之联系。比如 班 和 学生之间的联系是一对多联系
	- 多对多联系（n:n）：实体集 A 中的每一个实体，实体集 B 中有 n（n ≥ 0）个实体与之联系，而实体集 B 中的每一个实体，实体集 A 中有 m（m ≥ 0）个实体与之联系。比如 课程和学生之间的联系是多对多联系
- E-R 图：
	- 实体：矩形
	- 属性：椭圆形
	- 属性、实体、联系连起来：无向边
	- 联系：菱形，并在无向边旁标注联系的类型（1:1，1:n，m:n）

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# 结构数据模型

直接面向数据库的逻辑结构，任何一个 DBMS 都以某个结构数据模型为基础

结构数据模型主要包括：层次模型、网状模型、关系模型、面向对象模型

## 层次模型：
树结构，是一棵 “有向树”
一般是一对多

## 网状模型：
图结构。一般是 多对多

## 关系模型：
二维表格结构来表示实体以及实体之间联系的数据模型。每个二维表由行和列组成，又可称为 关系。
关系模式：对关系的描述。

关系模型是由关系模式组成的集合
![image](https://cdn-imagehost.xyzttt.xyz/image/2026/04/23/ilascp.webp)

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# 三级模式结构

## 外模式：视图，又称 用户模式 / 子模式
## 概念模式：概念视图，又称 模式。对应数据库管理系统的 **基本表**
## 内模式：存储文件，又称 存储模式

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# 两级映像
数据库系统在三级模式之间提供了 两级映像：模式 / 内模式映像，外模式 / 模式映像。正因为这两级映像保证了数据库中的数据 具有较高的 **逻辑独立性** 和 **物理独立性**

## 模式 - 内模式：
才在于 概念级 和 内部级 之间，实现了概念模式和内模式之间的相互转换
内模式对应存储文件，是物理文件
保证数据的 **物理独立性**，要修改 **概念模式 和 内模式** 之间的映像。

## 外模式 - 模式：
存在于 外部级 和 概念级 之间，实现了外模式和概念模式之间的相互转换
外模式是视图，视图是从基本表中分离出，把数据集合在一张视图中，给用户查看，所以是 逻辑独立性
保证数据的 **逻辑独立性**，要修改 **外模式 和 概念模式** 之间的映像

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# 关系模型的基本术语
![image](https://cdn-imagehost.xyzttt.xyz/image/2026/04/23/n7gev6.webp)

- 关系：一个关系就是一张 二维表，每个关系有一个关系名
- 元组：表中的一行，就是一个元组
- 属性：表中的列，每一列有一个属性名（每一列的第一行），属性值相当于记录中的数据项或者字段值
- 域：属性的取值范围
- 关系模式：对关系的描述，由 关系名 和 其属性集合构成
	- 关系模式的格式：关系名（属性名 1，属性名 2，...，属性名 n）
- 通常一个关系模式对应一个关系文件的结构

码：
- 候选码（候选键）：属性 或 属性组合，其值能够唯一标识一个元组
	- 所以在上面的例子中，候选码是：学号。可以唯一标识一个元组
- 主码（主键）：在一个关系中可能有多个候选码，从中选择一个作为主码
	- 假设一个学校的学生姓名没有重复，所以能够唯一标识一个元组（一个学生）的候选码有：学号、姓名，所以从学号、姓名中挑一个作为主码就好
- 主属性：包含在任何候选码中的属性。不包含在任何候选码中的属性是非主属性
	- 上图例子中，学号是主属性（因为学号是候选码），其他的所有比如姓名、性别、专业、年龄 都是非主属性
- 外码（外键）：如果一个关系中的属性或属性组并非该关系的码，但他们是另外一个关系的码，则称其为该关系的外码（外键）
	- 有另一个关系：学生选课（学号，课程号，成绩），在 这个关系中，学号、课程号是候选码
	- 单独说学号的话，他不是这个关系中的码，单独拿学号来看，是不能唯一标识一个元组的
	- 但是学号是学生这个关系的码（主键）
	- 所以学号是学生选课这个关系的外键
- 全码：关系模式的所有属性组是这个关系模式的候选码
- 超码（超键）一个包含码的属性集成为超码
	- 如，学号是码，则（学号，姓名）是一个超码