前言
本文主要對教材第二章主要知識點進行彙總。若有不足還請見諒。
適用教材：《數據庫原理與SQL Server 2012》(第二版）
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隨着科技的發展我們的世界變得越來越多姿多彩，在這樣豐富的世界中信息也成爲了重要的一部分，今天我們就來隨着本文一起來感受一下計算機中的信息世界。
說了這麼多，那麼什麼是信息呢？讓我們用教材中的定義來解釋一下。
信息就是通過各種方式傳播的能被感受的聲音、文字、圖像、符號等。簡單地說，信息就是新的、有用的事實和知識。
信息需要載體才能表示。信息通過加工可以用一系列的數據來表示，而在不同的領域中，數據的描述也有所不同
1.信息的三種世界
1.1 現實世界
現實世界就是人們所能看到的、接觸到的世界。
現實世界中主要涉及以下概念：
- 實體（Entity）
現實世界中可以區分的客觀事物或概念。通常表現爲名詞 例如：人，書，星星，大象… - 實體的特徵（Entity Characteristic）
特徵可用來區分不同的實體。例如：一個人的年齡，電視的大小，樓房的高低… - 實體集（Entity Set）及實體集間的聯繫（Relation）
具有相同特徵或能用相同特徵描述的實體的集合稱爲實體集。
例如：所有的人爲人的實體集，所有的星星爲星星的實體集
1.2 信息世界
- 實例（Example）
實體通過其特徵表示稱爲實例。實例與現實世界中的實體相對應。 - 屬性（Attribute）
實體的特徵在人們的思想意識中形成的知識稱爲屬性。一個實例可擁有多個屬性，能唯一標識一個實體的屬性或屬性集稱爲碼（Key），每個屬性的範圍稱爲該屬性的域（Domain） - 對象（Object）即對象間的聯繫（Relation）
與現實世界中第三條類似，此處不做多餘解釋
1.3 計算機世界
計算機世界又稱數據世界，是將信息世界中的信息經過抽象和組織，按照特定的數據結構，即數據模型，將數據存儲在計算機中
- 字段
用來標記實體的一個屬性，它是可以命名的最小信息單元。例如：一個學生有學號、性別、年齡等字段。 - 記錄
與現實世界中的實體對應 - 文件
同一類記錄的集合。與信息世界中的對象對應。文件的存儲形式有：順序文件，鏈接文件，索引文件等 - 文件集
若干個文件的集合，與信息世界中對象集對應
1.4 三種世界的轉換
| 現實世界 | 信息世界 | 計算機世界 |
|---|---|---|
| 實體 | 實例 | 記錄 |
| 特徵 | 屬性 | 數據項 |
| 實體集 | 對象 | 文件 |
| 實體間的聯繫 | 對象間的聯繫 | 文件集 |
| 概念模型 | 數據模型 |
2.概念模型
在把現實世界抽象爲信息世界的過程中，實際上是抽象出現實系統中有應用價值的元素及其關聯。這時形成的信息結構就是概念模型
概念模型用於信息世界的建模，是對現實世界的抽象和概括。
- 實體
客觀存在並且可以相互區分的事物 - 屬性
實體所具有的某一特徵 - 碼
能夠在實體集中唯一標識一個實體的屬性 - 域
某個（些）屬性的取值範圍 - 實體性
具有相同屬性的實體具有共同的特徵和性質。用實體名以及其屬性名集合來抽象和刻畫的同類實體。例如：學生(學號,姓名,性別)是一個實體性 - 實體集
同類型的實體集合 - 聯繫
- 一對一（1：1）
- 一對多（1：n）
- 多對多（m：n）
舉個栗子：
概念模型的表示方法很多，常見的有實體-聯繫法、擴充實體-聯繫法、面向對象模型法、謂詞模型法。其中最著名也最常用的是實體-聯繫法。該方法用E-R圖來描述現實世界的概念模型。
在E-R圖中長方形表示實體，橢圓表示屬性，菱形表示聯繫。
3.數據模型
數據模型是嚴格定義的一組概念的集合。精確的描述了系統的靜態和動態特性，是數據庫中用來對現實世界進行抽象的工具，是數據庫系統的核心與基礎，是描述數據的結構以及定義在其上的操作和約束條件
3.1 數據模型的基本概念
- 數據結構
數據結構是相互之間存在一種或多種特定關係的對象元素的集合。
根據對象元素之間關係的不同性質，通常由五種基本結構：集合、線形結構、樹形結構、圖狀結構和關係結構。 - 數據操作
數據操作是指數據庫中各對象的實例允許執行的操作的集合，包括操作及有關的操作規則。
數據庫包括檢索和更新（插入、刪除、修改）兩大類操作。 - 數據的完整性約束條件
數據的約束條件是一組完整性規則的集合。
3.2 常用的數據模型
層次模型：
- 層次模型的定義及數據結構
- 有且僅有一個節點，沒有雙親結點，這個節點稱爲根節點
- 除根結點之外的其他節點有且僅有一個雙親結點
- 層次模型的數據操作和完整性約束條件
- 在進行插入記錄操作時，如果沒有指明相應的父記錄值，則不能插入子記錄值
- 在進行刪除記錄操作時，如果刪除父記錄值，則相應的子節點值也同時被刪除
- 進行修改記錄操作時，如果記錄之間有關係，則應修改所有相應記錄，以保證數據的一致性
- 層次模型的優點
- 本身結構簡單、清晰
- 對於包含大量數據的數據庫來說，採用層次模型來實現，其效率很高
- 層次數據模型提供了良好的完整性支持
- 層次模型的缺點
- 層次模型表達能力有限，不能表示多對多聯繫
- 數據冗餘度增加，查詢不靈活，特別是查詢子節點必須通過雙親節點
- 對插入和刪除操作限制比較多
- 編寫應用程序比較複雜，開發效率較低
網狀模型：
- 網狀模型的定義及數據結構
- 有一個以上的節點沒有父節點
- 節點可以有多於一個的父節點
- 網狀模型的數據操作和完整性約束條件
- 支持記錄碼的概念
- 保證一個聯繫中父節點記錄和子節點記錄是一對多的聯繫
- 可以支持父節點記錄和子節點記錄之間的某種約束條件
- 網狀模型的優點
- 能夠更直接地描述現實世界，能夠表示實體之間的多種複雜聯繫
- 具有良好的性能，存取效率高
- 網狀模型的缺點
- 結構比較複雜，不利於數據庫的擴充
- 操作複雜，不利於用戶掌握
- 開發效率低
關係模型：
- 關係模型術語
- 關係：一個關係對應通常所說的一張二維表
- 元組：表中一行稱爲一個元組
- 屬性：表中一列稱爲一個屬性
- 主碼：能夠唯一確定一個元組的屬性或屬性組
- 域：屬性的取值範圍
- 分量：元組中一個屬性值
- 關係模式：關係的型。一般表示爲：關係名(屬性1,屬性2,…屬性n)
- 聯繫：在關係模型中，實體以及實體間的聯繫都用關係來表示
- 關係模型的數據操作和完整性約束條件
- 關係數據模型的操作主要包括查詢、添加、修改和刪除數據。數據之間還存在聯繫
- 關係中的數據操作可看作是 集合或關係的操作，操作對象和操作結果都是集合（關係）。即操作的結果都是原表中導出的一個新表
- 關係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
- 關係模型的特點
- 建立在嚴格的數學基礎上
- 概念單一，結構清晰，容易理解
- 關係數據模型的存取路徑對用戶是隱蔽的，但關係數據模型對用戶是通用名的，從而簡化了用戶的工作，提高了效率
- 關係模型的優點
- 使用表的概念來表示實體間的聯繫，簡單直觀
- 使用結構化查詢語句，存取路徑對用戶透明，從而提高了數據的獨立性，簡化了程序員的工作
- 建立在嚴格的數學概念的基礎上，具有堅實的理論基礎
- 關係模型的缺點
- 關係模型的連接等查詢操作開銷大，需要較高性能計算機的支持，所以必須提供查詢優化功能
面向對象模型：
主要術語：
- 對象
現實世界中任一實體都被稱爲模型化的一個對象，每一個對象有唯一的標識 - 封裝
每一個對象都有其狀態，行爲封裝起來，其中狀態就是該對象屬性的集合，行爲就是該對象方法的集合 - 類
具有相同屬性和方法的對象的集合。一個對象是某一類的一個實例