概念模型——精选推荐

1 定义

为了把现实世界中的具体事物抽象、组织为某⼀数据库管理系统⽀持的数据模型，⼈们常常⾸先将现实世界抽象为信息世界，然后将信息世界转换为机器世界。也就是说，⾸先把现实世界中的客观对象抽象为某⼀种信息结构，这种信息结构并不依赖于具体的计算机系统，不是某⼀个数据库管理系统（DBMS）⽀持的数据模型，⽽是概念级的模型，称为概念模型。

概念模型是对真实世界中问题域内的事物的描述，不是对软件设计的描述。概念的描述包括：记号、内涵、外延，其中记号和内涵（视图）是其最具实际意义的。

2 简介

概念数据模型是⾯向⽤户、⾯向现实世界的数据模型，是与DBMS⽆关的。它主要⽤来描述⼀个单位的概念化结构。采⽤概念数据模型，数据库设计⼈员可以在设计的开始阶段，把主要精⼒⽤于了解和描述现实世界上，⽽把涉及DBMS的⼀些技术性的问题推迟到设计阶段去考虑。

由于概念模型⽤于信息世界的建模型，是现实世界到信息世界的第⼀层抽象，是⽤户与数据库设计⼈员之间进⾏交流的语⾔，因此概念模型⼀⽅⾯应该具有较强的语义表达能⼒，能够⽅便、直接地表达应⽤中的各种语义知识，另⼀⽅⾯它还应该简单、清晰、易于⽤户理解。由于概念模型在此次的迭代过程⾮常简单，所以本来计划PASS掉其中的具体分析，不过概念模型的确⾮常之重要，他是OOD的⼀个基⽯。除了⽤例，应该说概念模型是OO开发过程中另⼀个充满主观⾊彩的⼯件。

然⽽不同的⼈对同⼀个场景进⾏研究，可能提炼出来的概念模型都不⼀样，所以说这是颇受主观认识影响的⼀个过程。然⽽，概念模型的质量对整个系统的影响⾄关紧要，因为，所谓的⾯向对象，就是从这⾥开始。

⼀般来说，构建概念模型的过程与程序员的关系并不⼤。最适合进⾏这项活动的⼈，应该是那些有较深资历的领域专家，极端⼀点，甚⾄可以就是最为熟悉⾃⾝业务流程的客户代表。只要稍稍学习简单的建模知识，他们就可以胜任了。

3 层次模型

3.1 定义

若⽤图来表⽰，层次模型是⼀棵倒⽴的树。在数据库中，满⾜以下条件的数据模型称之为层次模型：① 有且仅有⼀个结点⽆⽗结点，这个结点称之为根结点；② 其他结点有且仅有⼀个⽗结点。

根据层次模型的定义可以看到，这是⼀个典型的树型结构。结点层次从根开始定义，根为第⼀层，根的⼦结点为第⼆层，根为其⼦结点的⽗结点，同⼀⽗结点的⼦结点称为兄弟结点，没有⼦结点的结点称为叶结点。

3.2 优缺点

层次模型的主要优点：

层次数据库模型本⾝⽐较简单、 层次模型对具有⼀对多的层次关系的部门描述⾮常⾃然、直观，容易理解、层次数据库模型提供了良好的完整性⽀持。

层次模型的主要缺点：

在现实世界中有很多的⾮层次性的联系，如多对多的联系，⼀个结点具有多个⽗结点等，层次模型表⽰这类联系的⽅法很笨拙、对于插⼊和删除操作的限制⽐较多、查询⼦结点必须经过⽗结点、由于结构严密，层次命令趋于程序化。

4 ⽹状模型

在现实世界中，事物之间的联系更多的是⾮层次关系的，⽤层次模型表⽰⾮树型结构是很不直接的，⽹状模型则可以克服这⼀弊病。⽹状模型是⼀个⽹络。在数据库中，满⾜以下两个条件的数据模型称为⽹状模型。① 允许⼀个以上的结点⽆⽗结点；② ⼀个结点可以有多于⼀个的⽗结点。

从以上定义看出，⽹状模型构成了⽐层次结构复杂的⽹状结构。

5 关系模型

在关系模型中，数据的逻辑结构是⼀张⼆维表。在数据库中，满⾜下列条件的⼆维表称为关系模型：① 每⼀列中的分量是类型相同的数据；② 列的顺序可以是任意的；③ ⾏的顺序可以是任意的；

④ 表中的分量是不可再分割的最⼩数据项，即表中不允许有⼦表；⑤ 表中的任意两⾏不能完全相同。

关系数据库采⽤关系模型作为数据的组织⽅式。 关系数据库因其严格的数学理论、使⽤简单灵活、数据独⽴性强等特点，⽽被公认为最有前途的⼀种数据库管理系统。它的发展⼗分迅速，⽬前已成为占据主导地位的数据库管理系统。⾃20世纪80年代以来，作为商品推出的数据库管理系统⼏乎都是关系型的，例如，Oracle，Sybase，Informix，Visual FoxPro，mysql，sqlserver等。

只有满⾜⼀定条件的关系模式，才能避免操作异常。关系模式要满⾜的条件称为规范化形式，简称范式。下⾯介绍四种不同程度的范式，由低级向⾼级：1、第⼀范式（1NF）

在关系模式R的每⼀个具体关系r中，如果每个属性值都是不可能再分的最⼩数据单元，则称R是第⼀范式。记为R∈1NF。1NF是关系数据库能够保存数据并且正确访问数据的最基本条件。2、第⼆范式（2NF）

如果关系模式R（U，F）中的所有⾮主属性都完全函数依赖于任意⼀个候选关键字，则称关系R是属于第⼆范式。记为R∈2NF。3、第三范式（3NF）

如果关系模式R（U，F）中所有⾮主属性对任何侯选关键字都不存在传递依赖，则称关系R是属于第三范式。记为R∈3NF。4、BCNF

如果关系模式R（U，F）R属于1NF，对任何⾮平凡依赖的函数依赖X→Y（Y!→X）X均包含码。记为R∈BCNF。如果R是BCNF则⼀定是3NF；反之则不⾏。

⼀个低级范式的关系模式，可以通过分解⽅法转换成若⼲个⾼⼀级范式的关系模式的集合，也可以说任何⼀个⾼层的范式，总是能够满⾜低层的范式。