数据建模及其相关概念

数据模型是对现实世界的数据特征的抽象，用来描述数据、组织数据和对数据进行操作。

数据建模

将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，这个过程称为数据建模。

• 建立模型概念：将现实世界中的客观对象抽象为某种信息结构，这种结构不依赖于具体的计算机系统，称为概念模型；
• 将概念模型转换为数据模型：将概念模型转换成计算机上某一数据库系统支持的数据模型，用于数据库管理系统的实现。

概念模型

概念模型是现实世界到信息世界的第一层抽象，是数据库设计人员和用户之间进行交流的语言。

• 信息世界中的基本概念

概念	定义	举例
实体(Entity)	客观存在并可相互区别的事物	一位职工、一名学生、一个部门、一门课程等
属性(Attribute)	实体所具有的某一特性	学生有学号、姓名、性别等
键(Key)	能够唯一标识实体的属性集合	学生的学号、公民的身份证号码等
实体类型(Entity Type)	用实体名及其属性集合来抽象和刻画同类实体	学生(学号，姓名，性别，出生日期，主修专业）就是一个实体类型
实体集(Entity Set)	同一类型实体的集合	全体学生
联系(Relationship)	事物内部或事物之间的联系	联系可分为一对一、一对多、多对多等多种类型

概念模型通常用 P.P.S.Chen 于 1976 年提出的实体-联系模型(Entity-Relationship Model)来表示，简称 E-R 模型。

数据模型

数据模型精确描述系统静态特性、动态特性和完整性约束，通常由数据结构、数据操作和完整性约束组成，称为数据模型三要素。

• 数据结构，描述数据库的组成对象以及对象之间的联系，是刻画一个数据模型性质最重要的方面；
• 数据操纵，对数据库中各种对象的实例允许执行的操作的集合，数据库主要操作包括查询和更新（包括插入、删除和修改）两大类；
• 完整性约束是一组完整性规则，是给定数据模型中的数据及其联系所具有的制约和依存规则，保证数据的正确、有效和相容。

以上的数据模型是逻辑上的概念，能够用某种编程语言来描述，使得数据库管理系统能够理解。将数据模型以一定的组织方式存储在数据库管理系统中，是数据模型在数据库管理系统内部的物理存储结构，称之为数据的物理模型。

物理模型描述数据在数据库管理系统内部的数据组织和存取方法，包括存储结构和索引结构的物理实现。换成大白话，就是数据是在数据库中如何保存的，比如常见的堆表、LSM-TREE 等结构类型，为了加快检索速度还会有索引等辅助结构，这些结构的选择会对数据库的管理效率和存储空间利用效率产生深远的影响。

课程总结

设计一个应用系统前，通常需要将现实世界中所涉及到的对象成实体(Entity)，分析实体相关的属性，以及与其他实体之间存在的关联，形成 ER 关系图；将 ER 关系图以数据库能够理解的语言转换成数据模型；最后在数据库中创建出相关的对象，供应用系统保存和访问数据。这便是一个最简单、最基础的数据建模过程。