第 2 章：数据模型与 E-R 图精讲

数据模型是数据库的"设计语言"。这一章学完，你要能拿一张白纸，把一个业务场景（如学生选课）画成标准的 E-R 图。这是第 7 章数据库设计的核心技能，也是考试综合题的固定考点。

一、什么是数据模型

数据模型是对现实世界数据特征的抽象。按用途分两类：

• 概念模型（信息模型）：面向用户，按用户观点对数据建模，典型代表是 E-R 模型——数据库设计的第一步用它；
• 逻辑模型（基本数据模型）：面向机器/DBMS，典型代表：层次模型、网状模型、关系模型（当前主流）、面向对象模型。

数据模型三要素（必须一字不差记住）：

1. 数据结构：描述系统的静态特性（对象及其联系）；
2. 数据操作：描述系统的动态特性（增删改查等操作及规则）；
3. 数据的约束条件：完整性规则的集合，保证数据正确、有效、相容。

二、概念模型的世界：从现实到信息

把现实世界搬进数据库，要经过两级抽象：

现实世界 → 信息世界（概念模型）→ 机器世界（数据模型）

信息世界的基本概念：

• 实体（Entity）：客观存在并可相互区别的事物。可以是具体的人、物（一个学生、一本书），也可以是抽象的事件（一次选课、一笔订单）；
• 属性（Attribute）：实体所具有的某一特性。学生实体有学号、姓名、性别、年龄等属性；
• 码（Key）：唯一标识实体的属性集。学号是学生实体的码；
• 域（Domain）：属性的取值范围。性别的域 = {男, 女}；
• 实体型：用实体名及其属性名集合描述同类实体，如"学生（学号，姓名，性别）"；
• 实体集：同型实体的集合，如全体学生。

三、E-R 图：画法与规范

E-R 图（实体-联系图）三个基本图形元素：

• 矩形 —— 实体（框内写实体名）；
• 椭圆 —— 属性（用线连到所属实体，主码属性常加下划线）；
• 菱形 —— 联系（框内写联系名，用线连接相关实体，并在连线旁标注联系类型 1:1 / 1:n / m:n）。

例：学生选课系统

学生 ——< m >—— 选修 ——< n >—— 课程
│学号(主码)        │成绩          │课程号(主码)
│姓名              │              │课程名
│性别              │              │学分

注意"选修"是 m:n 联系，它自己还可以有属性（成绩）——成绩既不属于学生也不属于课程，必须挂在联系上。

四、联系类型判定：三个方向问"几个"

给出场景，判断联系类型的方法：从 A、B 两个方向各问一次"一个 A 对应几个 B？一个 B 对应几个 A？"

场景	一个A对几个B	一个B对几个A	联系类型
班级—班长	一个班只有 1 名	一名班长只属于 1 个班	1:1
部门—职工	一个部门多名职工	一名职工只属于 1 个部门	1:n
学生—课程	一个学生选多门课	一门课被多个学生选	m:n
借书—读者	一个读者借多本	一本书同时只借给 1 人	1:n

常见易错：有的场景看似 m:n，实则是 1:n，要结合业务规则判断（如"一本书同一时间只能借给一人"）。

五、三种逻辑数据模型概览（为第 3 章铺垫）

1. 层次模型：树形结构，有且仅有一个根结点，父子一对多；缺点：只能表达 1:n，m:n 难处理，且必须知道存取路径；
2. 网状模型：有向图结构，允许结点有多个双亲；比层次灵活但结构复杂，用户仍需了解存取路径；
3. 关系模型：用二维表表示实体及实体间联系，"关系"即规范化二维表。用户不需要知道物理存取路径，是当前最主流的模型——SQL 语言就建立在它之上。

关系模型的优点（简答）：建立在严格数学概念基础上；数据结构简单清晰（就是表）；存取路径对用户透明，数据独立性、安全性更好。

六、动手练习

1. 把"图书—读者—借阅"画成 E-R 图（提示：借阅是 m:n 联系，带属性"借出日期、应还日期"）；
2. 判断并标注下列联系类型：学生—宿舍床位、医生—病人—处方、教师—课程。

下一篇进入第 3 章：关系模型与关系代数。