1.2.1 数据模型的概念、类型和组成要素

1．数据模型的概念

数据模型（data model）是对现实世界数据的抽象，它被用来描述数据、组织数据和对数据进行操作。数据模型是数据库管理系统的核心和基础，数据库管理系统的实现通常是建立在某种数据模型的基础之上的。

现实世界中的数据要转换成抽象的数据库数据，需要经过现实世界、信息世界和计算机世界等，如图1.4所示。

（1）现实世界：指客观世界，包括客观存在的事物以及事物之间的联系。

（2）信息世界：将现实世界抽象为信息世界，形成概念模型。

（3）计算机世界：将概念模型转换为计算机数据库管理系统所支持的数据模型。

2．数据模型的类型

数据模型按应用层次可分为3类：概念模型、逻辑模型、物理模型。

（1）概念模型是对现实世界的第一层抽象，又称信息模型。它通过各种概念来描述现实世界的事物以及事物之间的联系，主要用于数据库设计。

（2）逻辑模型用于计算机进行数据建模的过程，是概念模型的数据化，是事物和事物之间联系的数据描述，它提供了表示和组织数据的方法。主要的逻辑模型有层次模型、网状模型、关系模型、面向对象数据模型、对象关系数据模型和半结构化数据模型等。

（3）物理模型是对数据最底层的抽象，它描述了数据在计算机系统内部的表示方式和存取方法，如数据在磁盘上的表示方式和存取方法。物理模型是面向计算机系统的，由数据库管理系统实现。

从概念模型到逻辑模型的转换由数据库设计人员完成，从逻辑模型到物理模型的转换主要由数据库管理系统完成。

3．数据模型的组成要素

数据模型是现实世界数据特征的抽象，一般由数据结构、数据操作、数据完整性约束三要素组成。

（1）数据结构。数据结构用于描述数据库系统的静态特性，是所研究的对象类型的集合，数据模型按其数据结构分为层次模型、网状模型和关系模型等。数据结构所研究的对象是数据库的组成部分，包括两类：一类是与数据类型、内容、性质有关的对象，例如关系模型中的域、属性等；另一类是与数据之间的联系有关的对象，例如关系模型中反映联系的关系等。

（2）数据操作。数据操作用于描述数据库系统的动态特性，是指对数据库中各种对象及对象的实例允许执行的操作的集合，包括对象的创建、修改和删除，对对象实例的检索、插入、删除、修改及其他有关操作等。

（3）数据完整性约束。数据完整性约束是一组完整性约束规则的集合。完整性约束规则是给定数据模型中数据及其联系所具有的制约和依存的规则。

数据模型三要素在数据库中都是严格定义的一组概念的集合。在关系数据库中，数据结构是表结构定义及其他数据库对象定义的命令集，数据操作是数据库管理系统提供的数据操作命令集（含操作命令、语法规定、参数说明等），数据完整性约束是各关系表约束的定义及操作约束规则等的集合。