数字化转型核心能力：数据模型- 大数跨境

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数字化转型核心能力：数据模型

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2022-08-30

导读：数据模型是现实世界数据特征的抽象，根据应用层次可分为概念数据模型、逻辑数据模型和物理数据模型。

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什么是数据模型

数据模型是现实世界数据特征的抽象，用于描述一组数据的概念和定义，从抽象层次上描述了数据的静态特征、动态行为和约束条件。

数据模型的三要素分别是数据结构、数据操作和数据约束，同时数据模型根据应用层次可分为概念数据模型、逻辑数据模型和物理数据模型。

数据模型的设计过程

数据的加工是一个逐步转化的过程，需要经历现实世界、信息世界和计算机世界这3个过程。将现实世界的客观对象转化为计算机中的数据，主要分为两个阶段：第一个阶段将现实世界中的客观对象抽象为概念模型，第二个阶段是把概念模型转化为数据库管理系统支持的数据模型。

图1 数据模型设计过程

1.现实世界

现实世界是指客观存在的事物及其事物间的联系。现实世界中的事物各个群体有着自己的特征，同时通过差别来对不同个体进行区分。例如生物医药、集成电路、智能机器人、新能源等不同领域的企业有着自己的特征，同时还可以通过企业营业额、是否上市等信息区分企业规模以及在产业链中的地位。

2.信息世界

信息世界是把现实世界的事物和联系，经过分析和抽象来形成信息，再对信息进行整理、归类和格式化后，就构成了信息世界，如企业信息和人才信息等。从现实世界到信息世界是通过概念模型来表达的，用以表示对现实世界的抽象与描述，如：E-R模型。

3.计算机世界

计算机世界是将信息世界的信息进行数据化后的产物，将信息用字符和数值等数据表示。将信息世界中的概念模型，进一步转换成数据模型，形成便于计算机处理的数据表现形式。

数据模型三要素

1.数据结构

数据结构用于描述系统的静态特征，包括数据的类型、内容、性质及数据之间的联系等。它是数据模型的基础，数据操作和数据约束都是建立在数据结构之上。

2.数据操作

数据操作用于描述系统的动态特征，包括数据的增、删、改、查等操作。数据操作主要描述在相应的数据结构上的操作类型和操作方式。

3.数据约束

数据的约束条件实际上是一组完整性规则的集合。完整性规则是指给定数据模型中的数据及其联系所具有的制约和依存关系，用以限定符合数据模型的数据库及其状态的变化，以保证数据的正确性、有效性和关联性。例如，限制员工薪酬不能为负，机构ID不能重复，产品名称不能为空等等，都属于完整性规则。

数据模型分类

数据模型可分为以下三种类型：

图2 数据模型分类

1.概念数据模型

概念模型是面向数据库用户、面向客观世界的数据模型，主要用来描述世界的概念化结构。概念数据模型完全不考虑信息在计算机系统内的表示，只用来描述业务所关心的信息结构，将各个事物之间的关联关系表示出来。因此数据库的设计人员在设计的初始阶段，不需考虑计算机系统及数据库管理系统的具体技术问题，只需分析数据以及数据之间的联系，通过概念数据模型描述现实世界中的业务数据，利用这些概念清晰地描述系统的静态特性、动态特性和完整性的约束条件。但是概念数据模型必须转换成逻辑数据模型，才能在数据库管理系统中实现。概念模型需要包含实体、属性、联系，如图3所示。