数据库主要的模型有哪些

层次模型、网状模型、关系模型

定义和限制条件：有且仅有一个节点，无父节点，此节点为树的根；其他节点有且仅有一个父节点；

优点：

①数据结构简单清晰；

②利用指针记录边向联系，查询效率高；

③良好的完整新支持；

缺点：

①只能表示1：N的联系。尽管有许多辅助手段实现M：N的联系，但比较复杂，不易掌握。

②层次模型的树是有序树（层次顺序）。对任一结点的所有子树都规定了先后次序，这一限制隐含了对数据库存取路径的控制。

③树中父子结点之间只存在一种联系，因此，对树中的任一结点，只有一条自根结点到达它的路径。

网状模型的2个特征：允许一个以上的节点无双亲；一个节点可以有多于一个的双亲；

优点：

①可以更加清晰表达现实，符合现实中的数据关系；

②可以很快存取 *** 作；

缺点：

①结构复杂；

②不易掌握，网状模型的DDL，DDM复杂，并且并且要嵌入某一种高级语言（COBOL，c），用户不易掌握；

③应用程序复杂，记录之间的联系通过存取路径实现的，应用程序在访问数据时必须选择合适的存取路径，因此用户必须了解系统结构的细节，加重编写应用程序的负担；

单一的数据结构——关系

现实世界的实体以及实体间的各种联系均用关系来表示，从用户角度看，关系模型中数据的逻辑结构是一张二维表。

优点：

①数据结构单一，关系模型中，不管是实体还是实体之间的联系，都用关系来表示，而关系都对应一张二维数据表，数据结构简单、清晰。

②关系规范化，并建立在严格的理论基础上，构成关系的基本规范要求关系中每个属性不可再分割，同时关系建立在具有坚实的理论基础的严格数学概念基础上。

③概念简单， *** 作方便，关系模型最大的优点就是简单，用户容易理解和掌握，一个关系就是一张二维表格，用户只需用简单的查询语言就能对数据库进行 *** 作。

缺点：

①查询效率不如格式化数据模型；

②为了提高性能，数据库管理系统需要优化用户查询，增加了数据库管理系统的开发难度；

1．层次模型

层次模型是数据库系统中最早使用的模型，它的数据结构类似一颗倒置的树，每个节点表示一个记录类型，记录之间的联系是一对多的联系，基本特征是：

一定有一个，并且只有一个位于树根的节点，称为根节点；

一个节点下面可以没有节点，即向下没有分支，那么该节点称为叶节点；

一个节点可以有一个或多个节点，前者称为父节点，后者称为子节点；

同一父节点的子节点称为兄弟节点。

除根节点外，其他任何节点有且只有一个父节点；

图117是一个层次模型的例子。

层次模型中，每个记录类型可以包含多个字段，不同记录类型之间、同一记录类型的不同字段之间不能同名。如果要存取某一类型的记录，就要从根节点开始，按照树的层次逐层向下查找，查找路径就是存取路径。如图118所示。

层次模型结构简单，容易实现，对于某些特定的应用系统效率很高，但如果需要动态访问数据（如增加或修改记录类型）时，效率并不高。另外，对于一些非层次性结构（如多对多联系），层次模型表达起来比较繁琐和不直观。

2．网状模型

网状模型可以看作是层次模型的一种扩展。它采用网状结构表示实体及其之间的联系。网状结构的每一个节点代表一个记录类型，记录类型可包含若干字段，联系用链接指针表示，去掉了层次模型的限制。网状模型的特征是：

1 允许一个以上的节点没有父节点；

2 一个节点可以有多于一个的父节点；

例如，图119（a）和图119（b）都是网状模型的例子。图119（a）中节点3有两个父节点，即节点1和节点2；图119（b）中节点4有三个父节点，即节点1，节点2和节点3。

由于网状模型比较复杂，一般实际的网状数据库管理系统对网状都有一些具体的限制。在使用网状数据库时有时候需要一些转换。例如，如图1110所示。

网状模型与层次模型相比，提供了更大的灵活性，能更直接地描述现实世界，性能和效率也比较好。网状模型的缺点是结构复杂，用户不易掌握，记录类型联系变动后涉及链接指针的调整，扩充和维护都比较复杂。

3．关系模型

关系模型是目前应用最多、也最为重要的一种数据模型。关系模型建立在严格的数学概念基础上，采用二维表格结构来表示实体和实体之间的联系。二维表由行和列组成。下面以教师信息表和课程表为例，说明关系模型中的一些常用术语：

表111 教师信息表（表名为：tea_info）

TNO(教师编号)

NAME(姓名)

GENDER(性别)

TITLE(职称)

DEPT(系别)

805

李奇

女

讲师

基础部

856

薛智永

男

教授

信息学院

表112 课程表（表名为：cur_info）

CNO(课程编号)

DESCP(课程名称)

PERIOD(学时)

TNO(主讲老师编号)

005067

微机基础

40

805

005132

数据结构

64

856

1 关系（或表）：一个关系就是一个表，如上面的教师信息表和课程表。

2 元组：表中的一行为一个元组（不包括表头）。

3 属性：表中的一列为一个属性。

4 主码（或关键字）：可以唯一确定一个元组和其他元组不同的属性组。

5 域：属性的取值范围。

6 分量：元组中的一个属性值。

7 关系模式：对关系的描述，一般表示为：关系名（属性1，属性2， ，属性n）。

关系模型中没有层次模型中的链接指针，记录之间的联系是通过不同关系中的同名属性来实现的。 关系模型的基本特征是：

1 建立在关系数据理论之上，有可靠的数据基础；

2 可以描述一对一，一对多和多对多的联系。

3 表示的一致性。实体本身和实体间联系都使用关系描述。

4 关系的每个分量的不可分性，也就是不允许表中表。

关系模型概念清晰，结构简单，实体、实体联系和查询结果都采用关系表示，用户比较容易理解。另外，关系模型的存取路径对用户是透明的，程序员不用关心具体的存取过程，减轻了程序员的工作负担，具有较好的数据独立性和安全保密性。

关系模型也有一些缺点，在某些实际应用中，关系模型的查询效率有时不如层次和网状模型。为了提高查询的效率，有时需要对查询进行一些特别的优化

层次型、网状型和关系型数据库划分的原则是数据之间的****。层次数据库是按记录来存取数据的；网状数据库是采用网状原理和方法来存储数据；关系型数据库是以行和列的形式存储数据。

层次模型特点：

一般情况下，如果只牵涉到个人方面，用到较低的五个层次就足够了。当一个人觉得有困难时，若能够找出困难在哪一个层次的话，便能更快、更有效地找出解决办法。

层次越低的问题，越容易解决。当问题上升至信念或身份的层次时，解决便困难得多。

一般来说，一个低层次的问题，在更高层次里容易找到解决办法。反之，一个高层次的问题，用一个较其为低的层次的解决办法，难以产生效果。

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