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网状模型的特点:记录之间联系通过指针实现,M∶N联系也容易实现(每个M∶N联系可拆成两个1∶N联系),查询效率较高。网状模型的缺点是编写应用程序比较复杂,程序员必须熟悉数据库的逻辑结构。由于层次系统和网状系统的应用程序编制比较复杂,因此,从20世纪80年代中期起,其市场已被关系系统所取代。但是使用这两种模型建立起的许多数据库仍然在正常运转,只是在外层加了个关系数据库语言的接口。网状模型有许多成功的产品,20世纪70年代的产品大部分网状系统,例如,Honeywell公司的IDS/Ⅱ、HP公司的IMAGE/3000、Burroughs公司的DMSⅡ、Umivac公司的DMS1100、Cullinet公司的IDMS、Cimcom公司的TOTAL等
(3)关系模型。关系模型的主要是用二维表格结构表达实体集,用外键表示实体间联系。关系模型是由若干个关系模式组成的集合。关系模式相当于前面提到的记录类型,它的实例称为关系,每个关系实际上是一张二维表格。
关系模型和层次、网状模型的最大判别是用关键码而不是用指针导航数据,表格简单用户易懂,编程时并不涉及存储结构,访问技术等细节。关系模型是数学化模型。SQL语言是关系数据库的标准化语言,已得到了广泛的应用。20世纪70年代对关系数据库的研究主要集中在理论和实验系统的开发方面。80年代初才形成产品,但很快得到广泛的应用和普及,并最终取代了层次、网状数据库产品。现在市场上典型的关系DBMS产品有DB2、ORACLE、SYBASE、INFORMIX和微机型产品Foxpro、Access等。
关系模型和网状、层次模型的最大区别是:关系模型用表格数据而不是通过指针链来表示和实现实体间联系。关系模型的数据结构简单、易懂。只需用简单的查询语句就可对数据库进行操作。
关系模型是数学化的模型,可把表格看成一个集合,因此集合论、数理逻辑等知识可引入到关系模型中来。关系模型已是一个成熟的有前途的模型,已得到广泛应用。
(4)面向对象模型。目前,关系数据库的使用已相当普遍,但是,现实世界中仍然存在着许多含有复杂数据结构的应用领域,例如,CAD数据、图形数据等,而关系模型在这方面的处理能力就显得力不从心。因此,人们需要更高级的数据库技术来表达这类信息。面向对象的概念最早出现在程序设计语言中,随后迅速渗透到计算机领域的每一个分支。面向对象数据库是面向对象概念与数据库技术相结合的产物。
面向对象模型能完整地描述现实世界的数据结构,具有丰富的表达能力,但模型相对较复杂,涉及的知识面也广,因此面向对象数据库尚未达到关系数据库那样的普及程度。
2.2.2 数据库体系结构
数据库的体系结构分三级:内部级(internal),概念级(conceptual)和外部级(external)。这个三级结构有时也称为“三级模式结构”,或“数据抽象的三个级别”,最早是在1971年通过的DBTG报告中提出,后来收入在1975年的美国ANSI/SPARC报告中。虽然现在DBMS的产品多种多样,在不同的操作系统支持下工作,但是大多数系统在总的体系结构上都具有三级模式的结构特征。从某个角度看到的数据特性称为“数据视图”(data view)。
外部级最接近用户,是单个用户所能看到的数据特性。单个用户使用的数据视图的描述称为“外模式”。
概念级涉及到所有用户的数据定义,是全局的数据视图。全局数据视图的描述称为“概念模式”。
内部级最接近于物理存储设备,涉及到实际数据存储的结构。物理存储数据视图的描述称为“内模式”。
数据库的三级模式结构是数据的三个抽象级别。它把数据的具体组织留给DBMS去做,用户只要抽象地处理数据,而不必关心数据在计算机中的表示和存储,这样就减轻了用户使用系统的负担。
三级结构之间往往差别很大,为了实现这三个抽象级别的联系和转换,DBMS在三级结构之间提供两个层次的映象(mappings):外模式/模式映象,模式/内模式映象。此处模式是概念模式的简称。
2.2.3 数据的独立性
由于数据库系统采用三级模式结构,因此系统具有数据独立性的特点。在数据库技术中,数据独立性是指应用程序和数据之间相互独立,不受影响。数据独立性分成物理数据独立性和逻辑数据独立性两级。
(1)物理数据独立性
如果数据库的内模式要进行修改,即数据库的存储设备和存储方法有所变化,那么模式/内模式映象也要进行相当的修改,使概念模式尽可能保持不变。也就是对内模式的修改尽量不影响概念模式,当然,对于外模式和应用程序的影响更小,这样,我们称数据库达到了物理数据独立性。
(2)逻辑数据独立性
如果数据库的概念模式要进行修改,譬如增加记录类型或增加数据项,那么外模式/模式映象也要进行相应的修改,使外模式尽可能保持不变。也就是对概念模式的修改尽量不影响外模式和应用程序,这样,我们称数据库达到了逻辑数据独立性。
现有关系系统产品均提供了较高的物理独立性,而对逻辑独立性的支持尚有欠缺,例如,对外模式的数据更新受到限制等。
2.2.4 范式
建立起一个良好的数据指标体系,是建立数据结构和数据库的最重要的一环
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