1.2.1 數據模型的概念、類型和組成要素

1．數據模型的概念

數據模型（data model）是對現實世界數據的抽象，它被用來描述數據、組織數據和對數據進行操作。數據模型是數據庫管理系統的核心和基礎，數據庫管理系統的實現通常是建立在某種數據模型的基礎之上的。

現實世界中的數據要轉換成抽象的數據庫數據，需要經過現實世界、信息世界和計算機世界等，如圖1.4所示。

（1）現實世界：指客觀世界，包括客觀存在的事物以及事物之間的聯系。

（2）信息世界：將現實世界抽象為信息世界，形成概念模型。

（3）計算機世界：將概念模型轉換為計算機數據庫管理系統所支持的數據模型。

2．數據模型的類型

數據模型按應用層次可分為3類：概念模型、邏輯模型、物理模型。

（1）概念模型是對現實世界的第一層抽象，又稱信息模型。它通過各種概念來描述現實世界的事物以及事物之間的聯系，主要用于數據庫設計。

（2）邏輯模型用于計算機進行數據建模的過程，是概念模型的數據化，是事物和事物之間聯系的數據描述，它提供了表示和組織數據的方法。主要的邏輯模型有層次模型、網狀模型、關系模型、面向對象數據模型、對象關系數據模型和半結構化數據模型等。

（3）物理模型是對數據最底層的抽象，它描述了數據在計算機系統內部的表示方式和存取方法，如數據在磁盤上的表示方式和存取方法。物理模型是面向計算機系統的，由數據庫管理系統實現。

從概念模型到邏輯模型的轉換由數據庫設計人員完成，從邏輯模型到物理模型的轉換主要由數據庫管理系統完成。

3．數據模型的組成要素

數據模型是現實世界數據特征的抽象，一般由數據結構、數據操作、數據完整性約束三要素組成。

（1）數據結構。數據結構用于描述數據庫系統的靜態特性，是所研究的對象類型的集合，數據模型按其數據結構分為層次模型、網狀模型和關系模型等。數據結構所研究的對象是數據庫的組成部分，包括兩類：一類是與數據類型、內容、性質有關的對象，例如關系模型中的域、屬性等；另一類是與數據之間的聯系有關的對象，例如關系模型中反映聯系的關系等。

（2）數據操作。數據操作用于描述數據庫系統的動態特性，是指對數據庫中各種對象及對象的實例允許執行的操作的集合，包括對象的創建、修改和刪除，對對象實例的檢索、插入、刪除、修改及其他有關操作等。

（3）數據完整性約束。數據完整性約束是一組完整性約束規則的集合。完整性約束規則是給定數據模型中數據及其聯系所具有的制約和依存的規則。

數據模型三要素在數據庫中都是嚴格定義的一組概念的集合。在關系數據庫中，數據結構是表結構定義及其他數據庫對象定義的命令集，數據操作是數據庫管理系統提供的數據操作命令集（含操作命令、語法規定、參數說明等），數據完整性約束是各關系表約束的定義及操作約束規則等的集合。