网状、层次数据库的优缺点
什么是数据库模型数据库模型的简单介绍(二)2024
什么是数据库模型数据库模型的简单介绍（二）引言概述:数据库模型是用来表示数据库中数据之间关系的抽象概念。
在数据库设计和管理中，选择适当的数据库模型对于有效地组织和操作数据非常重要。
本文将继续探讨数据库模型的相关知识，并详细介绍数据库模型的不同类型和特点。
正文:1. 关系模型- 关系模型是最常用的数据库模型之一。
它使用表格（被称为关系）来组织数据，并通过主键和外键建立数据之间的关联。
关系模型中的每个关系都有属性，用于描述实体的特征。
关系模型具有高度的灵活性和查询效率。
- 关系模型的范式是用于规范化数据的重要概念。
范式通过规定关系中属性和关系之间的依赖关系，使得数据具备更高的一致性和完整性。
- 常见的关系数据库管理系统（RDBMS）如MySQL和Oracle都是基于关系模型构建的，使用结构化查询语言（SQL）进行数据操作。
2. 层次模型- 层次模型是一种以树形结构组织数据的数据库模型。
它使用父子关系来描述实体之间的层次关系，并通过指定路径来访问数据。
每个层次模型都有一个根节点，其下可以有多个子节点。
- 层次模型的优点是能够快速获取相关数据，但对于数据的修改和扩展相对不灵活。
在层次模型中，数据之间的关系通常是固定的，不易进行动态调整。
3. 网状模型- 网状模型是一种用于表示复杂数据关系的数据库模型。
它使用节点和弧线来描述数据之间的连接方式。
相比于关系模型和层次模型，网状模型允许更灵活的数据关系。
- 网状模型在处理复杂数据关系和多对多关联时具有优势。
然而，网状模型的复杂性和可维护性相对较低，需要更高的技术要求和开发成本。
4. 对象模型- 对象模型是一种将面向对象思想应用于数据库的数据库模型。
它将数据抽象为对象，并通过类和继承关系来描述对象之间的联系。
对象模型允许封装、继承和多态等面向对象特性。
- 对象模型相对于关系模型而言更加直观，更好地反映了现实世界中的实体和关系。
它能够满足对象导向程序设计的需要，但在实际应用中，需要考虑对象和关系之间的转换。
计算机数据库基础知识
能够更为直接地描述现实世界，如一个结点可以有 多个双亲
具有良好的性能，存取效率较高
缺点
结构比较复杂，而且随着应用环境的扩大，数据库 的结构就变得越来越复杂，不利于最终用户掌握
DDL、DML语言复杂，用户不容易使用
网状数据模型层次数据模型和网状数据 模型都是早期的数据库数据模型，数据 库系统与文件系统的主要区别就是前者 不仅定义数据的存储而且还定义存储数 据之间的联系，所谓“层次”和“网状” 就是指这种联系的方式。
1.3 数据库系统结构
与数据库打交道的有四类人员：
用户、应用程序员、系统分析员和数据库 管理员。
由于他们对数据库的认识、理解和接触范 围的不同，他们观察、认识和理解数据的 范围、角度和方法也各不相同，从而形成 了各自的数据库视图。
根据各类人员与数据库的不同关系，可 把视图分为三种：
外模式 3 外模式/模式映象
模式/内模式映象
数据库
1. 外模式（External Schema）
外模式（也称子模式或用户模式）
数据库用户（包括应用程序员和最终用户） 使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述
数据库用户的数据视图，是与某一应用有关 的数据的逻辑表示
外模式（续）
外模式的地位：介于模式与应用之间
• 但一个应用程序只能使用一个外模式。
外模式（续）
外模式的用途
保证数据库安全性的一个有力措施。 每个用户只能看见和访问所对应的外模式中的
数据
2．模式（Schema）
模式（也称逻辑模式） 数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述 所有用户的公共数据视图，综合了所有用户的需 求
一个数据库只有一个模式 模式的地位：是数据库系统模式结构的中间层
数据库管理系统的分类与特点
数据库管理系统的分类与特点数据库管理系统（Database Management System，简称DBMS）是计算机科学领域中的关键技术，用于管理、组织和存储大量的数据。
随着数据量的不断增长，数据库管理系统的分类和特点也越发重要。
本文将对数据库管理系统进行分类，并介绍各个分类的特点。
一、按数据模型分类1. 层次模型数据库管理系统层次模型数据库管理系统（Hierarchical Model DBMS）以树状结构来组织数据。
它的特点是数据之间存在父子关系，并且一个父节点可以对应多个子节点，但一个子节点只能有一个父节点。
这种数据库管理系统适用于具有明确层级结构关系的数据。
例如，公司组织架构可以使用层次模型数据库管理系统进行管理，其中每个员工节点连接到其直接上级的节点。
2. 网状模型数据库管理系统网状模型数据库管理系统（Network Model DBMS）也是基于树状结构的，但与层次模型不同的是，它允许一个子节点具有多个父节点。
这种模型适用于数据之间存在复杂关系的场景，如银行系统中的借贷关系。
3. 关系模型数据库管理系统关系模型数据库管理系统（Relational Model DBMS）是目前应用最广泛的数据库管理系统之一，它将数据组织为表格的形式，其中每一行代表一个数据记录，每一列代表字段或属性。
关系模型中的表格可以结合使用，通过键值进行关联查询。
这种模型相对于层次模型和网状模型更灵活，能够适应不同领域和复杂的数据关系。
4. 对象模型数据库管理系统对象模型数据库管理系统（Object Model DBMS）是在关系模型基础上发展起来的一种模型。
它将实体和实体之间的关系都视为对象，并通过对象间的继承和多态来实现数据的组织和查询。
对象模型数据库管理系统特别适用于面向对象的编程环境。
二、按运行环境分类1. 集中式数据库管理系统集中式数据库管理系统（Centralized DBMS）运行在一个集中服务器上，所有的数据存储在该服务器中，用户通过网络访问数据。
数据库技术发展的4个阶段及其特点
数据库技术发展的4个阶段及其特点数据库技术是随着计算机技术的发展而逐步发展完善的，可以分为以下四个阶段：文件管理系统阶段、层次数据库阶段、网络数据库阶段和关系数据库阶段，下面我们将详细介绍这四个阶段的特点。
1.文件管理系统阶段文件管理系统阶段是数据库技术发展的最初阶段，也是最为简单、原始的阶段。
该阶段使用的是文件系统进行数据管理，将数据存储在文件中，并采用顺序读取和顺序写入的方式进行数据读写操作。
这一阶段的特点是数据处理效率低下，数据的查找、插入、删除等操作十分困难。
由于数据文件的存储位置没有固定的结构，因此对于大规模的数据处理，往往需要手动编写程序进行处理，大大降低了数据处理效率。
2.层次数据库阶段层次数据库阶段是在文件管理系统的基础上，改进而来的一种数据库管理方式。
这一阶段的特点是采用了层次结构来管理数据，使得数据文件的读写效率有了很大的提升。
层次数据库中数据以树形结构组织，可以实现快速的数据存储和查询，但树形结构限制了数据的组织形式。
当数据之间的关系不是树形结构，而是网状结构时，层次数据库就不能很好地进行处理了。
3.网络数据库阶段网络数据库阶段是在层次数据库的基础上，又有一定的改进和提升。
这一阶段的特点是对数据管理进行了标准化，使用了更先进的记录结构，可以实现更灵活的数据组织形式。
而且，网络数据库采用了具有分布式的结构形式，服务器和客户端可以相互通讯，方便了数据的共享和互通。
这一阶段的技术得到了广泛的应用，例如虚拟网络、淘宝开发平台、网上银行等。
4.关系数据库阶段关系数据库阶段是数据库技术发展的最后一个阶段，也是目前应用最广泛的数据管理方式。
相比于层次和网络数据库，关系数据库采用了更加简单、易操作、高效的数据库模型，实现了数据的高效查询、更新、删除等操作。
关系数据库的重要特点就是采用了结构化查询语言(SQL)，能够实现高效的数据处理和管理，可以满足不同应用场景的需求，例如管理企业信息、人力资源、学生信息等。
常见的数据模型
常见的数据模型
数据模型是一种概念性框架，用于表示数据的存储结构和逻辑关系。
它是用来概述、维护和测试所有面向数据的应用程序的有效工具，提供一种抽象层次来解释操作修改数据库中的内容。
数据模型可以将
数据不仅仅用于计算机系统中，而且还可以用于比较不同的操作系统。
常见的数据模型有：关系模型、网状模型、层次模型以及对象模型。
关系模型是最古老和最有效的数据模型，它将数据存储在表格中。
关系模型是最常用的数据模型，它是面向数据的应用程序的核心框架，使用关系模型构建数据库架构。
网状模型是一种密切相关的关系模型，它允许复杂的双向记录连接，从而允许记录之间的循环联系。
网状模型也可以用来提取多个表
之间的数据。
层次模型是一种常用的数据模型，它以树状形式组织数据，它表
示数据的集合层次结构，可以把数据分解成更小的子集。
对象模型是一种新型的数据模型，它是面向对象的思想的技术实现。
它将对象作为数据库中的抽象表示，帮助实现数据透明性，可以使得所有操作具有数据库查询和编程语言之间灵活性和无缝衔接。
关系模型、网状模型、层次模型和对象模型是目前最常见的数据模型，它们可以为应用程序提供一个易于使用而强大的数据库平台。
他们提供了一个抽象框架，可以更容易地操作、管理和维护数据。
与其他数据模型相比，这些模型的灵活性可以为实现强大和动态的数据库提供巨大的可能性。
数据库的发展
目录1、第一代包括网状和层次数据库系统。
(2)2、第二代数据库系统支持关系数据模型。
(2)2.1、关系模型数据库的优点 (2)2.2、关系型数据库的缺点 (2)2.3、关系型数据库的特点 (3)2.4、关系型数据库在国内外的发展状况 (3)3、第三代以面向对象数据模型为主要特征的数据库系统。
(3)3.1以面向对象数据模型的特点 (3)3.2 面向对象数据库系统的优点 (4)3.3、面向对象数据库系统的缺点 (4)3.4、面向对象数据库系统在国内外的发展状况 (5)4、数据库与物联网的关系： (5)4.1物联网定义 (5)4．2两者之间的关系 (5)数据库的发展数据处理经过了手工处理，机械处理，电子数据处理三个阶段。
数据库技术从开始到现在一共经历了三个发展阶段：第一代是网状、层次数据库系统，第二代是关系数据库系统，第三代是以面向对象数据模型为主要特征的数据库系统。
1、第一代包括网状和层次数据库系统它们的数据模型虽然分别为层次和网状模型，但实质上层次模型只是网状模型的特例而已。
这二者都是格式化数据模型，都是在60年代后期研究和开发的，不论是体系结构、数据库语言，还是数据的存储管理，都具有共同特征，所以它们应该划分为一代。
2、第二代数据库系统支持关系数据模型2.1、关系模型数据库的优点容易理解：关系模型中的二维表结构非常贴近逻辑世界，相对于网状、层次等其他模型来说更容易理解；使用方便：通用的SQL 语言使得操作关系型数据库非常方便只需使用 SQL 语言在逻辑层面操作数据库，而完全不必理解其底层实现；易于维护：丰富的完整性（实体完整性、参照完整性和用户定义的完整性）大大降低了数据冗余和数据不一致的概率。
2.2、关系型数据库的缺点(1)、数据类型表达能力差：从下一代应用软件的发展角度来看，关系数据库的根本缺陷在于缺乏直接构造与这些应用有关的信息的类型表达能力，缺乏这种能力将产生以下有害的影响，(2)、复杂查询功能差：关系数据库系统的某些优点也同时是它的不足之处。
2022年华中师范大学信息管理与信息系统专业《数据库概论》科目期末试卷A(有答案)
2022年华中师范大学信息管理与信息系统专业《数据库概论》科目期末试卷A（有答案）一、填空题1、在设计局部E-R图时，由于各个子系统分别有不同的应用，而且往往是由不同的设计人员设计，所以各个局部E-R图之间难免有不一致的地方，称为冲突。
这些冲突主要有______、______和______3类。
2、设某数据库中有商品表（商品号，商品名，商品类别，价格）。
现要创建一个视图，该视图包含全部商品类别及每类商品的平均价格。
请补全如下语句： CREATE VIEW V1（商品类别，平均价格）AS SELECT商品类别，_____FROM商品表GROUP BY商品类别；3、从外部视图到子模式的数据结构的转换是由______________实现；模式与子模式之间的映象是由______________实现；存储模式与数据物理组织之间的映象是由______________实现。
4、关系规范化的目的是______。
5、若事务T对数据对象A加了S锁，则其他事务只能对数据A再加______，不能加______，直到事务T释放A上的锁。
6、在RDBMS中，通过某种代价模型计算各种查询的执行代价。
在集中式数据库中，查询的执行开销主要包括______和______代价。
在多用户数据库中，还应考虑查询的内存代价开销。
7、数据模型是由______________、______________和______________三部分组成。
8、数据库恢复是将数据库从______状态恢复到______的功能。
9、数据库系统在运行过程中，可能会发生各种故障，其故障对数据库的影响总结起来有两类：______和______。
10、SQL语言的数据定义功能包括______、______、______和______。
二、判断题11、在CREATEINDEX语句中，使CLUSTERED来建立簇索引。
（）12、DBMS提供授权功能控制不同用户访问数据的权限，主要目的是为了实现数据库的完整性。
数据库三种模型的优缺点
数据库三种模型的优缺点层次模型优点：1. 数据结构简单清晰。
2. 因为记录之间的联系⽤有向边表⽰，这种联系在DBMS中通常使⽤指针实现，查询效率⾼。
层次模型数据库性能优于关系数据库，不低于⽹状数据库。
3. 提供了良好的完整性⽀持。
进⾏插⼊操作时，如果没有对应的双亲结点就不能插⼊它的⼦⼥结点值。
进⾏删除操作时，如果删除双亲结点，则相应的⼦⼥结点值也将被同时删除。
原⽂：缺点：1. 现实世界中的很多联系是⾮层次性的。
如果结点之间具有多对多联系，不再适合使⽤层次模型表⽰。
如果⼀个⼦⼥结点确实具有多个双亲结点，使⽤层次结构模型表⽰的时候就会出现⼤量的冗余，且操作复杂。
2. 查询⼦⼥结点必须通过双亲结点。
3. 由于结构严密，层次命令趋于程序化。
⽹状模型优点：1. 能够更为直接地表⽰现实世界。
2. 具有良好的性能，存取效率⾼。
缺点：1. 结构复杂，伴随应⽤环境的扩⼤，数据结构变得越来越复杂，不利于最终⽤户掌握。
2. ⽹状模型的数据定义语⾔和数据管理语⾔复杂。
3. 由于记录之间的联系通过存取路径实现，应⽤程序在访问数据的时候必须选择恰当的存取路径，因此⽤户必须了解系统结构的细节，导致加重了编写应⽤程序的负担。
关系模型优点：1. 关系模型建⽴在严格的数学概念的基础之上。
2. 关系模型概念单⼀。
⽆论是实体还是实体之间的联系都⽤关系来表⽰。
对数据的检索和更新结果也是基于关系（表）的。
所以，数据结构简单清晰，⽤户易懂易⽤。
3. 关系模型的存取路径对⽤户透明，从⽽具有较⾼的数据独⽴性，更好的安全保密性，也简化了程序员的⼯作和数据库开发建⽴的⼯作。
缺点：1. 由于存取路径对⽤户是透明的，查询效率往往不如格式化数据模型。
2. 为了提⾼系统性能，数据库管理系统必须对⽤户的查询请求进⾏优化。
什么是数据库数据库有哪些常见的类型
什么是数据库数据库有哪些常见的类型数据库是指按照一定的数据模型组织、描述和存储数据的仓库。
它是为了有效地管理和存储大量数据而设计的系统。
数据库可以用来方便地存储、管理和检索数据，是各种应用系统的重要组成部分。
本文将介绍数据库的概念和常见的数据库类型。
一、数据库的概念数据库是指存储数据的仓库，它可以根据某种数据模型对数据进行组织和描述，实现对数据的增删改查等操作。
数据库的优势包括数据共享、数据一致性、数据安全性等，可以为各种应用系统提供数据支持。
二、常见的数据库类型1. 层次数据库层次数据库采用树状结构组织数据，数据之间有明确的父子关系。
每个节点可以有多个子节点，但只能有一个父节点。
层次数据库适用于需要维护数据之间层级关系的应用场景，例如企业组织架构、文件系统等。
2. 网状数据库网状数据库采用图状结构组织数据，数据之间可以有多对多的关系。
每个数据之间通过链接关系进行连接。
网状数据库适用于需要处理复杂关系的应用场景，例如网络拓扑结构、知识图谱等。
3. 关系数据库关系数据库是目前应用最广泛的数据库类型。
它采用关系模型来组织和描述数据，数据以表格的形式存储，表格由行和列组成。
每个表格代表一个实体，每行代表一个记录，每列代表一个属性。
关系数据库通过SQL语言进行查询和操作，具有良好的数据一致性和完整性。
常见的关系数据库有Oracle、MySQL、SQL Server等。
4. 面向对象数据库面向对象数据库是在关系数据库基础上进一步发展的一种数据库类型。
它可以存储复杂的对象，包括对象的属性和方法。
面向对象数据库适用于需要存储和处理对象的应用场景，例如面向对象的软件开发、嵌入式系统等。
5. NoSQL数据库NoSQL数据库（Not Only SQL）是近年来兴起的一种新型数据库类型。
它主要用于处理大数据和非结构化数据，具有高可扩展性和高性能的特点。
NoSQL数据库分为多种类型，包括键值存储数据库（如Redis）、文档数据库（如MongoDB）、列存储数据库（如HBase）等。
《数据库系统原理》习题-第二章关系数据模型
第二章 关系数据模型一、选择题1.常见的数据模型是A.层次模型、网状模型、关系模型B.概念模型、实体模型、关系模型C.对象模型、外部模型、内部模型D.逻辑模型、概念模型、关系模型答案：A2. 一个结点可以有多个双亲，结点之间可以有多种联系的模型是A.网状模型B.关系模型C.层次模型D.以上都有答案：A3．层次型、网状型和关系型数据库划分原则是A）记录长度B）文件的大小C）联系的复杂程度D）数据之间的联系答案：D4．层次模型不能直接表示A）1：1关系B）1：m关系C）m：n关系D）1：1和1：m关系答案：C5.层次数据模型的基本数据结构是A.树B.图C.索引D.关系答案：A6.层次模型实现数据之间联系的方法是A.连接B.指针C.公共属性D.关系答案：B7．用二维表结构表示实体以及实体间联系的数据模型称为A．网状模型B．层次模型C．关系模型D．面向对象模型答案：C8.关系数据模型的基本数据结构是A.树B.图C.索引D.关系答案：D9.下面关于关系性质的说法，错误的是A.表中的一行称为一个元组B.行与列交叉点不允许有多个值C.表中的一列称为一个属性D.表中任意两行可能相同答案：D10．下列所述数据模型概念，不正确的是A)不同记录型的集合B)各种记录型及其联系的集合C)E-R图表示的实体联系模型D)数据库的概念模型答案：A11．关系数据模型A）只能表示实体之间1：1联系B）只能表示实体之间1：m联系C）只能表示实体之间m：n联系D）可以表示实体间的任意联系答案：D12.存取路径对用户透明，从而具有更高的数据独立性、更好的安全保密性，简化程序员和数据库开发建立工作的模型是A.网状模型B.关系模型C.层次模型D.以上都有答案：B13．对关系模型叙述错误的是A）在严格的数学理论、集合论和谓词基础之上B）微机DBMS绝大部分采取关系数据模型C）用二维表表示关系模型是其一大特点D）不具有连接操作的DBMS也可以是关系数据库系统答案：D14.关系数据模型是目前最重要的一种数据模型，它的三个要素分别是A.实体完整性、参照完整性、用户自定义完整性B.数据结构、关系操作、完整性约束C.数据增加、数据修改、数据查询D.外模式、模式、内模式答案：B15．实体是信息世界中的术语，与之对应的数据库术语为A）文件B）数据库C）字段D）记录答案：D16．同一个关系模型的任两个元组值A）不能全同B）可全同C）必须全同D）以上都不是答案：A17．在通常情况下，下面关系中不可以作为关系数据库的关系是A）R1（学生号，学生名，性别）B）R2（学生号，学生名，班级号）C）R3（学生号，学生名，宿舍号）D）R4（学生号，学生名，简历）答案：D18．一个关系数据库文件中的各条记录A）前后顺序不能任意颠倒，一定要按照输入的顺序排列B）前后顺序可以任意颠倒，不影响库中的数据关系C）前后顺序可以任意颠倒，但排列顺序不同，统计处理的结果就可能不同 D）前后顺序不能任意颠倒，一定要按照关键字段值的顺序排列答案：B19.下面的选项不是关系数据库基本特征的是A. 不同的列应有不同的数据类型B. 不同的列应有不同的列名C. 与行的次序无关D. 与列的次序无关答案：A20．关系模式的任何属性A）不可再分B）可再分C）命名在该关系模式中可心不惟一D）以上都不对答案：D21．关系中任何一列的属性取值A)可以再分成更小的数据项，并可取自不同域中的数据B)可以再分成更小的数据项，不能取自不同域 中的数据C)不可再分的数据项，只能取自同一域 中的数据D)不可再分的数据项，可取自大在不同域中数据答案：C22．关系模型中，一个关键字是A）可由多个任意属性组成B）至多由一个属性组成C）可由一个或多个其值能唯一标识该关系模式中任何元组的属性组成D）以上都不是答案：C23．关系数据库中的关键字是指A）能惟一决定关系的字段B）不可改动的专用保留字C）关键的很重要的字段D）能惟一标识元组的属性或属性集合答案：D24.一个关系只有一个A. 候选关键字B.外关键字C.超关键字D.主关键字答案：D25.关系模型中，一个关键字是A. 可以由多个任意属性组成B. 至多由一个属性组成C. 由一个或多个属性组成，其值能够惟一标识关系中一个元组D. 以上都不是答案：C26．有一名为”销售”实体，含有：商品名、客户名、数量等属性，该实体主键A)商品名B)客户名C)商品名+客户名D)商品名+数量答案：C27．有殒为”列车运营”实体，含有：车次、日期、实际发车时间、实际抵达时间、情况摘要等属性，该实体主键是A)车次B)日期C)车次+日期D)车次+情况摘要答案：C28.在订单管理系统中，客户一次购物（一张订单）可以订购多种商品。
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层 次 模型 优点 1. 层次数据模型 提供了良好的完整性支持 2.模型简单，对具有 2.模型简单， 模型简单 一对多层次关系的部门 描述非常自然、直观， 描述非常自然、直观，容易 理解， 理解，这是层次数据库的突出优点 3.用层次模型的应用系统性 3.用层次模型的应用系统性 能好， 能好，特别是对于那些实体间联系 是固定的且预先定义好的应用，采用 是固定的且预先定义好的应用， 层次模型来实现， 层次模型来实现，其性能优于关系模型
现实世界中 很多联系是非层次性的， 很多联系是非层次性的， 层次模型不能自然地表示这类联系， 层次模型不能自然地表示这类联系， 只能通过引入冗余数据或引入虚拟结点来解决
层次模型的 缺点 对 插入和删除 操作 的限制 比较多
查询 子女结点 必须通过 双亲结点数据库网状源自层次优点缺点
优点
缺点
网状数据模型的优点
2.具有良好的性能 具有良好的性能， 1. 能够更为直接地描述 2.具有良好的性能，存 取效率较高。 取效率较高。 现实世界， 现实世界，如一个结 点可以有多个双亲。 点可以有多个双亲。
网状数据模型的缺点
1. 结构比较复杂，而且随着应用环境的扩 结构比较复杂， 数据库的结构就变得越来越复杂， 大，数据库的结构就变得越来越复杂， 不利于最终用户掌握。 不利于最终用户掌握。 2. 其 DDL 、 DML 语言复杂，用户不容易 语言复杂， 使用。 使用。由于记录之间联系是通过存取路 径实现的， 径实现的，应用程序在访问数据时必须 选择适当的存取路径。因此， 选择适当的存取路径。因此，用户必须 了解系统结构的细节，加重了编写应用 了解系统结构的细节， 程序的负担。 程序的负担。