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資料模式

data model

林信成
2012年10月
圖書館學與資訊科學大辭典

名詞解釋:

  資料模式(data model)是資料的抽象化(abstract)表現,在資訊系統中指的是資料如何被表達、儲存及取用的方式,包括資料的格式、定義和屬性,資料之間的關係,以及資料的限制。在資料庫管理系統當中,資料模式指的是描述資料庫的資料結構(data structures)、整合限制條件(integrity constraints)與資料運算(data manipulation)的整體架構概念。

在系統分析與設計階段,資料模式的設計過程稱為資料建模(data modeling),所建立的模型又可區分為三種不同層次:概念資料模式(conceptual data model,簡稱CDM)、邏輯資料模式(logical data model,簡稱LDM)、實體資料模式(physical data model,簡稱PDM)。其中,概念資料模式是用來表達真實世界的抽象概念,常用實體關係圖(entity-relationship diagrams,簡稱ERD)來描述重要實體之間的關係;邏輯資料模式則更進一步將資料的細節表達出來,包括所有實體的屬性、關係和主鍵(primary key),以及用以連結實體關係的外來鍵(foreign keys);而實體資料模式又稱資料庫設計,是將邏輯資料模式依實際運作上的考量,在特定資料庫系統上實現的結果,包括資料表、欄位、鍵值、資料型態、儲存程序、存取限制等。概念資料模式與邏輯資料模式通常與實作方法無關,可獨立於作業系統和資料庫系統之外,而實體資料模式則與系統有關,例如欄位的資料型態在不同的資料庫管理系統中便有所不同。

從資料庫管理系統的角度而言,資料模式包括了幾種不同的組織結構:階層式資料模式 (hierarchical data model)、網路式資料模式 (network data model)、關聯式資料模式 (relational data model )、物件導向式資料模式(object-oriented data model )。其中,階層式資料模式採用類似樹狀的結構(tree structure)來組織資料,由一個稱為樹根(root)的資料節點以及多個分支的子樹 (subtree)所構成,每個子樹又有子樹樹根以及次子樹,依此層層延展,不過每筆紀錄節點都僅能有一個父節點。網路式資料模式可視為是階層式資料模式的拓展,不同之處在於每一筆紀錄節點可以擁有多個父節點與子節點,從而構成圖狀結構(graph structure)。關聯式資料模式則是基於集合與關聯的概念所發展出來的,其資料結構是以同型態的資料紀錄所構成的集合作為基礎,稱為資料表,進而再建構不同集合之間的關聯。而物件導向式資料模式則是結合了前述幾種資料模式,再引入物件、類別、繼承等物件導向概念演進而來。

總之,資料模式在資訊系統的分析與設計中,佔有極重要的地位,設計良好的資料模式可以精確描述真實世界的語意與關係,達成實際資訊的傳遞,並有效提升系統的彈性與效能。

資料模式

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