数据库三大数据模型：层次、网状、关系模型
一、层次模型（Hierarchical Model）
1. 结构特征
用树形结构组织数据，类似目录树。
- 节点：实体记录；连线：一对多联系；
- 一个父节点可以有多个子节点，一个子节点只能有一个父节点；
- 有且仅有一个根节点（顶层无父节点）。
2. 存储与访问
按树的层级顺序存储，查询必须从根节点自上而下遍历。
3. 优点
结构简单、层次清晰；查询路径固定，早期查询速度快。
4. 缺点
- 只能表达一对多，无法直接表示多对多；
- 多对多场景需要冗余复制记录，数据冗余大；
- 增删改复杂，子节点依赖父节点，修改层级成本高；
- 查找必须按固定路径，操作不灵活。
5. 代表系统
IBM IMS（最早商用数据库）
二、网状模型（Network Model）
1. 结构特征
用有向图（网络） 存储实体与联系，是层次模型的升级。
- 允许一个节点拥有多个父节点；
- 实体之间可直接建立多对多联系；
- 记录之间通过指针关联。
2. 优点
- 支持一对多、多对多，表达现实关系能力强；
- 相比层次模型冗余更少；
- 存取效率较高。
3. 缺点
- 结构极其复杂，关联指针繁多；
- 查询、更新必须手动处理指针，操作门槛高；
- 用户需要记忆数据存储路径，独立性差；
- 不利于开发、维护。
4. 代表系统
DBTG 系统
三、关系模型（Relational Model，当前主流）
由埃德加·科德E.F.Codd提出，现在所有MySQL、Oracle、SQL Server都基于该模型。
1. 结构特征
用二维表（关系） 统一描述实体和实体间联系。
- 一行 = 元组（记录）；一列 = 属性（字段）；
- 主键唯一标识一行，外键关联多张表实现多表联系；
- 不依靠指针，依靠逻辑值关联，完全屏蔽底层存储。
2. 三大完整性约束（核心）
- 实体完整性：主键非空、唯一；
- 参照完整性：外键取值匹配主表主键或为空；
- 用户自定义完整性：业务自定义约束。
3. 数据操作
统一使用关系代数 / SQL：选择、投影、连接、除运算等，面向集合操作，不用关心物理存储位置。
4. 优点
- 结构简单统一，全部是二维表，容易理解；
- 数据物理独立性高，用户不用关心存储路径；
- 支持一对一、一对多、多对多所有关系；
- 标准化SQL语言，易学、通用，开发便捷；
- 支持范式优化，可控冗余，减少更新异常。
5. 缺点
同等数据量下，查询速度略低于层次、网状（需要连接多张表），可通过索引优化弥补。
四、三者核心对比速记
| 模型 | 结构 | 联系表达 | 核心缺点 | 时代 |
|---|---|---|---|---|
| 层次模型 | 树形 | 仅一对多 | 多对多冗余、操作死板 | 第一代数据库 |
| 网状模型 | 图网络 | 一对多、多对多 | 结构复杂、指针难维护 | 第二代数据库 |
| 关系模型 | 二维表 | 全部关系均可表达 | 多表连接查询开销 | 第三代，目前主流 |
要点
- 层次模型：树形结构，一对多，代表IMS；
- 网状模型：有向图，允许多父节点，支持多对多，结构复杂；
- 关系模型：二维表格，使用SQL操作，依靠主键外键关联，数据独立性强，现代数据库标准。
注意：本文归作者所有，未经作者允许，不得转载
