工程數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)庫技術(shù)

1、1,第4章 工程數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)庫技術(shù),2,4.4 數(shù)據(jù)文件,,數(shù)表與線圖程序化處理與文件化對(duì)比：程序化簡(jiǎn)單、方便、快捷，僅適用于數(shù)據(jù)不變化且數(shù)據(jù)量不太多的情況；當(dāng)數(shù)據(jù)量很大時(shí)，會(huì)使程序冗長，調(diào)試?yán)щy，且占用內(nèi)存過多。數(shù)據(jù)文件把數(shù)據(jù)以文件的形式存儲(chǔ)于外存儲(chǔ)器(磁盤)上，獨(dú)立于應(yīng)用程序；當(dāng)程序需要有關(guān)數(shù)據(jù)時(shí)，打開數(shù)據(jù)文件，直接讀取數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)變化時(shí)，只需更改文件，應(yīng)用 程序不變。,3,數(shù)據(jù)文件是計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)提供的、

2、對(duì)數(shù)據(jù)管 理的最基本技術(shù)，文件中的數(shù)據(jù)可以有多種組織形式。數(shù)據(jù)文件按組織形式和管理方式可分為順序文件、索引文件和散列文件等。 4.4.1 文件組織形式 1、順序文件 順序文件是指數(shù)據(jù)的物理存儲(chǔ)順序與邏輯順序一致的文件，即它的物理存儲(chǔ)空間是連續(xù)的。 順序文件可分為兩種： 1）組成文件的記錄沒有任何次序規(guī)律，只是按寫入的先后順序進(jìn)行存儲(chǔ)，稱為無序順序文件

3、； 2）組成文件的記錄是按照某個(gè)關(guān)鍵字遞增(遞 減)的順序進(jìn)行存儲(chǔ)，稱為有序順序文件。,4,順序文件的查找方式一般可以采用順序掃描、折半查找、分塊查找等方法。 2、索引文件 在文件組織中采用了索引表，目的是提高查找速度。在索引文件中，把文件中所有記錄的關(guān)鍵碼及對(duì)應(yīng)的入口地址集中在一起，另外組成一個(gè)記錄或文件，稱之為索引表，存入存儲(chǔ)器的某個(gè)區(qū)域。當(dāng)要查找某個(gè)記錄時(shí)，先在索引表中找

4、到這個(gè)需要查找的關(guān)鍵碼，根據(jù)其提供的指針，即所找記錄的地址來找到所需的數(shù)據(jù)記錄。 3、散列文件 散列文件就是一種直接存取文件。在這種文件中，把記錄的關(guān)鍵字通過某種計(jì)算處理，直接轉(zhuǎn)換成為該記錄的相應(yīng)地址。,5,表1 平鍵尺寸和鍵槽尺寸（GB1095/T—1993）,,,圖1 平鍵與鍵槽剖面,按記錄將表中的平鍵和鍵槽尺寸建立數(shù)據(jù)文件，一行一個(gè)記錄。平鍵和鍵槽尺寸的檢索是根據(jù)軸徑進(jìn)行，而此表中的軸徑給出了一個(gè)下限

5、和上限范圍，可將該下限和上限軸徑數(shù)據(jù)連同平鍵和鍵槽尺寸一起存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)文件中，這樣一個(gè)記錄將包含有軸徑下限值d1、軸徑上限值d2、鍵寬b、鍵高h(yuǎn)、軸頸 鍵槽深t、輪殼鍵槽深t1共6個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)。,4.4.2 數(shù)表文件化,6,平鍵和鍵槽尺寸數(shù)據(jù)文件c語言程序如下：#include struct key_GB{ float d1,d2,b,h,t,t1; }key;

6、 main() { int i,j,n; FILE *fp; if((fp=fopen("key.dat","w"))==NULL){ printf("Cannot open the data file!"); exit();} printf("input the n=&q

7、uot;); scanf("%d",&n); for(i=0;i<n;i++) { printf("\nrecord/%d:d1,d2,b,h,t,t1=",i); scanf("%f,%f,%f,%f,%f,%f",&key.d1,&key.d2,&key.b,&am

8、p;key.h,&key.t,&key.t1); fwrite(&key,sizeof(struct key_GB),1,fp); } fclose(fp);},7,上述程序編譯、連接、然后運(yùn)行，逐行輸入各記錄數(shù)據(jù)項(xiàng)，便在磁盤上建立了名為“key.dat”的數(shù)據(jù)文件。 利用所建的數(shù)據(jù)文件“key.dat”，通過設(shè)計(jì)得到的軸徑尺寸檢索所需的平鍵和鍵槽尺寸，其c語言程序略

9、。,8,4.5 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)及應(yīng)用4.5.1 機(jī)械CAD中常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 隨著CAD技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用范圍的擴(kuò)展，在CAD技術(shù)的具體應(yīng)用過程中，計(jì)算機(jī)所處理的數(shù)據(jù)不再是簡(jiǎn)單的、孤立的數(shù)據(jù)，而是相互間存在某種關(guān)系的批量數(shù)據(jù)。這就需要事先對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行組織構(gòu)造，即確定合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的合理與否直接影響程序所占用的空間和程序運(yùn)行所需要的時(shí)間。本節(jié)主要講述機(jī)械CAD中幾種常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。一、基本概念1、數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)

10、是描述客觀事物的數(shù)、字符及所有能輸入到計(jì)算機(jī)中處理的符號(hào)的集合。,,9,2、數(shù)據(jù)元素 數(shù)據(jù)元素是數(shù)據(jù)的基本單位，是數(shù)據(jù)這個(gè)集合中的一個(gè)個(gè)體。例如：在設(shè)計(jì)產(chǎn)品的過程中，可以把產(chǎn)品的每個(gè)部件看作一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的單元。這樣每個(gè)部件就是一個(gè)數(shù)據(jù)元素。如果設(shè)計(jì)一個(gè)部件，可以把該部件的每一個(gè)零件看作一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的單元，這時(shí)每個(gè)零件就是一個(gè)數(shù)據(jù)元素。 因此，數(shù)據(jù)元素本身可能是簡(jiǎn)單的，也可能是復(fù)雜的，它只是相對(duì)獨(dú)立的個(gè)體。,,,,

11、,10,3、數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)僅考慮數(shù)據(jù)之間的邏輯關(guān)系，它獨(dú)立于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)介質(zhì)。通常所說的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一般指數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)。 數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)也稱存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在計(jì)算機(jī)中的映象。它包括數(shù)據(jù)元素的映象和關(guān)系的映象。 在計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)元素是用位串來表示的（位是計(jì)算機(jī)處理信息的最小單位，一個(gè)位表示一個(gè)二進(jìn)制的數(shù)。若干位組合起來形成一個(gè)位串）。一個(gè)位串稱為一個(gè)結(jié)點(diǎn)。結(jié)點(diǎn)是數(shù)據(jù)元素在計(jì)算機(jī)中的映象

12、。映象的方法不同，數(shù)據(jù)元素在計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)也不同。順序映象得到順序的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。非順序映象得到非順序的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)（即鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié) 構(gòu)）。,11,4、數(shù)據(jù)類型 數(shù)據(jù)類型是程序設(shè)計(jì)語言允許變量的種類。每一種程序設(shè)計(jì)語言都提供一組基本的數(shù)據(jù)類型。如c語言提供字符型、整型、浮點(diǎn)型和雙精度4種基本的數(shù)據(jù)類型。不同的數(shù)據(jù)類型確定了其所占有位串的大小、也決定了可表示的數(shù)值的范圍。二、幾種常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 機(jī)械CAD中常

13、用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有：線性表、棧、樹及二叉樹等。 1、線性表 （1）線性表的邏輯結(jié)構(gòu) 線性表是一種最常用、最簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。是一個(gè)由n（n＞0）個(gè)數(shù)據(jù)元素a1、a2、 … ai …、an組成的有限序列，記為（ a1、a2、 … ai …、an ）。 ai可以是一個(gè)數(shù)、一個(gè)符號(hào)，甚至是更復(fù)雜的數(shù)據(jù)元素。但同一表中的數(shù)據(jù)元素的類型是相同的。表中的每個(gè)數(shù)據(jù)元素ai ，除第一個(gè)（i＝1）和最后一個(gè)（i＝n）外，僅有唯一的數(shù)據(jù)元素

14、ai-1(稱為直接前驅(qū))和唯一的數(shù) 據(jù)元素ai+1 (稱為直接后繼)。 n稱為線性表的長度。 當(dāng)n=0時(shí)，稱為空表。,12,（2）線性表的物理結(jié)構(gòu) 線性表的物理結(jié)構(gòu)可以采用順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，也可以采用鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)。 ① 線性表的順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) 順序存儲(chǔ)就是用一組連續(xù)的存儲(chǔ)單元，按照線性表中數(shù)據(jù)元素的邏輯存儲(chǔ)順序依次存放。假定每個(gè)數(shù)據(jù)元素占用l個(gè)存儲(chǔ)單元，第一個(gè)數(shù)據(jù)元素占有的第一個(gè)存

15、儲(chǔ)單元的地址為該數(shù)據(jù)元素的存儲(chǔ)位置，則第i個(gè)數(shù)據(jù)元素的存貯位置為,,,13,線性表順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：a、有序性 各數(shù)據(jù)元素之間的存儲(chǔ)順序與邏輯順序一致。即存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)體現(xiàn)了邏輯結(jié)構(gòu)。b、均勻性 每個(gè)數(shù)據(jù)元素所占存儲(chǔ)空間的長度是相等的。 程序設(shè)計(jì)語言中的數(shù)組是典型的順序存儲(chǔ)的線性表。在對(duì)表中的數(shù)據(jù)元素進(jìn)行查找、修改數(shù)據(jù)內(nèi)容時(shí)速度較快，但要增加或刪除數(shù)據(jù)元素，必然要進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)移動(dòng)，增加了運(yùn)算時(shí)間。因此，這種存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)多用

16、于查找頻繁、較少增刪的場(chǎng)合，例如各種標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)、數(shù)表等的存儲(chǔ)。,14,② 線性表的鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu) 是指用一組任意的存儲(chǔ)單元存放表中的數(shù)據(jù)元素，存儲(chǔ)單元可以是不連續(xù)的，為了表示表中元素的邏輯關(guān)系，除了存儲(chǔ)元素本身的信息之外，還要存儲(chǔ)這個(gè)元素直接后繼或直接前驅(qū)的存儲(chǔ)位置。這兩種信息組成數(shù)據(jù)元素的存儲(chǔ)映象，稱為結(jié)點(diǎn)。結(jié)點(diǎn)包括兩種域，存放數(shù)據(jù)元素本身的域稱為數(shù)據(jù)域，存儲(chǔ)直接后繼或直接前驅(qū)的域稱為指針域。指針域內(nèi)存儲(chǔ)的信息稱作指針。A、單

17、向鏈表 結(jié)點(diǎn)只有一個(gè)指針域（通常存放直接后繼地址），在順序存儲(chǔ)的線性表中，數(shù)組名即為線性表的首地址，也是表的第一個(gè)數(shù)據(jù)元素的地址。在鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)的線性表中，一般不建數(shù)組，所以第一個(gè)元素的地址需專門存放在某指針型變量的存儲(chǔ)單元中，通常設(shè)置一個(gè)與鏈表結(jié)點(diǎn)相同的一個(gè)結(jié)點(diǎn)，它的指針域存放第一個(gè)元素的地址。數(shù)據(jù)域可以是空的，也可以存放表長等其他信息。該結(jié)點(diǎn)通常稱為鏈頭結(jié)點(diǎn)，最后一個(gè)結(jié)點(diǎn)的指針域是空的。如圖：,,15,插入： 在第i

18、個(gè)數(shù)據(jù)元素前插入一個(gè)數(shù)據(jù)值為M的數(shù)據(jù)元素。首先申請(qǐng)?jiān)撛氐拇鎯?chǔ)空間，得到一個(gè)新結(jié)點(diǎn)，在新結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)域存放數(shù)值M，然后找到第i-1個(gè)結(jié)點(diǎn)，令新結(jié)點(diǎn)指針域的指針等于第i-1個(gè)結(jié)點(diǎn)指針域的指針，再將第i-1個(gè)結(jié)點(diǎn)的指針域存放這個(gè)新結(jié)點(diǎn)的地址即可。,16,刪除： 若刪除第i個(gè)數(shù)據(jù)元素，需找到第i－1和第i個(gè)結(jié)點(diǎn)，將第i－1個(gè)結(jié)點(diǎn)的指針域中第i個(gè)結(jié)點(diǎn)的地址改為第i十1個(gè)結(jié)點(diǎn)的地址。然后釋放第i個(gè)結(jié)點(diǎn)所占存儲(chǔ)空間。見圖,17,B、雙向鏈表

19、 每個(gè)結(jié)點(diǎn)比單向鏈表多一個(gè)指針域，存放結(jié)點(diǎn)的直接前驅(qū)的地址，即第i個(gè)結(jié)點(diǎn)的這個(gè)指針域存放第i－1個(gè)結(jié)點(diǎn)的地址。第一個(gè)是空的。需再設(shè)一個(gè)鏈尾結(jié)點(diǎn)，在它的指針域存放最后一個(gè)結(jié)點(diǎn)的地址。如圖：,,18,插入： 若在第i個(gè)數(shù)據(jù)元素前插入一個(gè)新的數(shù)據(jù)值為M的數(shù)據(jù)元素，首先為該元素申請(qǐng)存儲(chǔ)空間，得到一個(gè)新結(jié)點(diǎn)。新結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)域存放數(shù)值M。然后找到第i－1和第i個(gè)結(jié)點(diǎn)，令新結(jié)點(diǎn)的指針域next存放第i－1個(gè)結(jié)點(diǎn)的指針域ne

20、xt的內(nèi)容，指針域last存放第i個(gè)結(jié)點(diǎn)指針域1ast的內(nèi)容；結(jié)點(diǎn)i－1的指針域next和結(jié)點(diǎn)i指針域1ast改存放新結(jié)點(diǎn)的地址。刪除： 若刪除第i個(gè)數(shù)據(jù)元素，將涉及第i－1，i，i+1三個(gè)結(jié)點(diǎn)。將結(jié)點(diǎn)i－1的指針域next存放結(jié)點(diǎn)i指針域next的內(nèi)容，將結(jié)點(diǎn)i十1的指針域last存放結(jié)點(diǎn)i指針域1ast的內(nèi)容。然后釋放結(jié)點(diǎn)i所占存儲(chǔ)空間。見圖：,19,特點(diǎn)： (1)刪除或插入運(yùn)算時(shí)，數(shù)據(jù)元素不需要移動(dòng)。

21、 (2)不需事先分配存儲(chǔ)空間，以免有些空間不能充分利用。 (3)表的容量易于擴(kuò)充。 (4)按邏輯位置進(jìn)行查找的速度慢。 鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)剛好彌補(bǔ)了順序存儲(chǔ)的不足。它多用于事先難以確定容量 大小且增刪頻繁的線性表的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，例如圖形系統(tǒng)的實(shí)體數(shù)據(jù)表。,20,2、棧（1）棧的邏輯結(jié)構(gòu) 從邏輯結(jié)構(gòu)上看，棧也是線性表。它與普通線性表的區(qū)別在于對(duì)它的運(yùn)算僅限定在表尾的一端。 假定棧s＝（a1

22、、a2、…、an），a1為棧底元素， an為棧頂元素。棧中元素個(gè)數(shù)為零時(shí)稱為空棧。進(jìn)棧的順序是a1、a2、…、an ，出棧的順序是an 、an-1、…、 a1 。它的顯著特點(diǎn)是后進(jìn)先出，見圖,,,21,（2）棧的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) 和線性表一樣，順序存儲(chǔ)或鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)都可以作為棧的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。但由于棧的容量一般是可以預(yù)見的，而且運(yùn)算僅限于棧頂，所以通常采用順序存儲(chǔ)作為棧的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。（3）棧的運(yùn)算 棧的運(yùn)算僅限于棧頂，先進(jìn)后

23、出的原則。,,22,3、樹（1）樹的邏輯結(jié)構(gòu) 如圖所示，樹是具有層次關(guān)系的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，樹的層次數(shù)量稱為樹的深度或高度。A，B，…，K稱為樹的結(jié)點(diǎn)，其中結(jié)點(diǎn)A是樹根，稱為根結(jié)點(diǎn)；結(jié)點(diǎn)E，F(xiàn)，G，H，J，K是樹葉，也稱為終端結(jié)點(diǎn)；結(jié)點(diǎn)間的連線稱為邊。 從圖中可看出：除根結(jié)點(diǎn)外，每個(gè)結(jié)點(diǎn)有且只有一個(gè)直接前驅(qū)；除終結(jié)點(diǎn)外，每個(gè)結(jié)點(diǎn)可以有不只一個(gè)直接后繼。結(jié)點(diǎn)的直接前驅(qū)稱為該結(jié)點(diǎn)的雙親，結(jié)點(diǎn)的直接后繼稱為該結(jié)點(diǎn)的孩子，同一雙親的孩

24、子間稱為兄弟。結(jié)點(diǎn)的孩子數(shù)量稱為度。樹的所有結(jié)點(diǎn)中最大的度數(shù)稱為這棵樹的度數(shù)。圖中樹的深度為4，樹的度數(shù)也為4。,,,,,,,,23,（2）樹的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) 由于樹的邏輯結(jié)構(gòu)為非線性的，因此只能采用鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)，根據(jù)分配鏈表指針方式的不同，可采用定長和不定長兩種方式確定樹的結(jié)點(diǎn)。①　定長方式 以最大度數(shù)結(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)作為該樹所有結(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)。每個(gè)結(jié)點(diǎn)都具有相同數(shù)量的子樹域。度數(shù)少于樹的度數(shù)的結(jié)點(diǎn)，其指針要空閑下來。如圖（b）

25、所示。②　不定長方式 每個(gè)結(jié)點(diǎn)增加一個(gè)存放度數(shù)的域，結(jié)點(diǎn)的長度隨著度數(shù)的增加而增加。如圖（c）所示。,,24,(a) (b)

26、 (c),,,,25,4、二叉樹（1）二叉樹的邏輯結(jié)構(gòu) 二叉樹不同于一般的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，每個(gè)結(jié)點(diǎn)至多有兩棵子樹，子樹有左右之分。不能顛倒，二叉樹可以是空的，二叉樹的深度和度的定義與樹相同。如圖所示為幾種特殊的二叉樹。 ①深度為k的有2k－1個(gè)結(jié)點(diǎn)的二叉樹稱為滿二叉樹，如圖（a）所示。 ②深度為k、結(jié)點(diǎn)為n的二叉樹，它從1到n的序號(hào)如果與深度為k的滿二叉樹的結(jié)點(diǎn)序號(hào)一致，就稱為順序二叉樹，如圖

27、（b）所示。 ③結(jié)點(diǎn)的度數(shù)或者為0、或者為2的二叉樹稱為完全二叉樹，如圖（c）所示。 （a） （b） （c）,26,（2）二叉樹的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) ① 對(duì)于滿二叉樹或順序二叉樹，可采用順序存儲(chǔ)形式，如圖（a）所示。 ② 對(duì)于一般

28、二叉樹，通常采用鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)，每個(gè)結(jié)點(diǎn)設(shè)三個(gè)域：值域存放結(jié)點(diǎn)的值，左子樹域存放左子樹域地址，右子樹域存放右子樹域地址，如圖（b）所示。 （a）滿二叉樹或順序二叉樹的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) （b）一般二叉樹 的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu),,27,（3）二叉樹的遍歷 遍歷二叉樹是指按一定規(guī)律走遍二叉

29、樹的每個(gè)結(jié)點(diǎn)，使每個(gè)結(jié)點(diǎn)被訪問一次且只訪問一次。也就是按一定規(guī)則將二叉樹的結(jié)點(diǎn)排列成一個(gè)線性序列。 根據(jù)根結(jié)點(diǎn)、左子樹、右子樹三者不同的先后次序，可得到六種遍歷二叉樹的方案，即根結(jié)點(diǎn)、左子樹、右子樹；左子樹、根結(jié)點(diǎn)、右子樹；左子樹、右子樹、根結(jié)點(diǎn)；根結(jié)點(diǎn)、右子樹、左子樹；右子樹、根結(jié)點(diǎn)、左子樹；右子樹、左子樹、根結(jié)點(diǎn)。 前三種是按著先左后右的次序，是常用的遍歷方式。,28,4.4.2 數(shù)據(jù)庫技術(shù)及其在CA

30、D中的應(yīng)用 在CAD系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫一般稱為工程數(shù)據(jù)庫，所謂工程數(shù)據(jù)庫就是指提供一種能夠滿足人們?cè)诠こ淘O(shè)計(jì)、制造等活動(dòng)中對(duì)數(shù)據(jù)處理要求的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。它是產(chǎn)品和工程領(lǐng)域中用以組織和管理產(chǎn)品及工程設(shè)計(jì)、實(shí)施全過程中所需要的以及所產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)文件對(duì)象的集合，是CAD/CAM系統(tǒng)中信息與數(shù)據(jù)交流的中心。 工程數(shù)據(jù)庫的研制大致采用兩種方法： (1)改造商用的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，使之滿足工程應(yīng)用的要求。優(yōu)點(diǎn)：易于實(shí)現(xiàn)，

31、開發(fā)工作量小。缺點(diǎn)：忽視工程數(shù)據(jù)庫的整體要求，效率下降。 (2)研制新的工程數(shù)據(jù)庫。優(yōu)點(diǎn)：可以滿足工程數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)模型，系統(tǒng)效率高。缺點(diǎn)：技術(shù)難度和投資大，開發(fā)工作量大，開發(fā)周期長。,29,一、工程數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)模型1、工程數(shù)據(jù)類型 在工業(yè)領(lǐng)域中，由于數(shù)據(jù)庫要支持整個(gè)生產(chǎn)過程，因此，數(shù)據(jù)量大，種類多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。它的數(shù)據(jù)類型主要有四種。（1）管理型數(shù)據(jù) 主要包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造中所用到的數(shù)據(jù)資料

32、。例如：各種技術(shù)資料、國家標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范、產(chǎn)品目錄以及文檔管理等。這類數(shù)據(jù)與管理型數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)基本相同，它的特點(diǎn)是數(shù)據(jù)之間關(guān)系分明，數(shù)據(jù)相對(duì)穩(wěn)定。（2）設(shè)計(jì)型數(shù)據(jù) 在工程設(shè)計(jì)與制造中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。例如：設(shè)計(jì) 的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)參數(shù)等。這類數(shù)據(jù)有 以下幾個(gè)特點(diǎn)：,30,① 數(shù)據(jù)是動(dòng)態(tài)的。數(shù)據(jù)是在設(shè)計(jì)、制造產(chǎn)品的過程中產(chǎn)生的，因此數(shù)據(jù)的數(shù)值、數(shù)據(jù)類型及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也是在變化中。 ② 由于

33、“設(shè)計(jì)一評(píng)價(jià)一再設(shè)計(jì)”的典型工程設(shè)計(jì)流程，使設(shè)計(jì)型數(shù)據(jù)頻繁修改。 ③ 由于設(shè)計(jì)過程中形成的數(shù)據(jù)是大量的、多樣的，其數(shù)據(jù)關(guān)系也是復(fù)雜的。（3）圖形數(shù)據(jù) 包括各種工程圖表、二維工程圖形、三維幾何造型等數(shù)據(jù)。例如：零件的各種性能圖表、零件圖、裝配圖、三維圖形顯示等。這些數(shù)據(jù)的特點(diǎn)是數(shù)據(jù)之間是關(guān)聯(lián)的，如裝配結(jié)構(gòu)中需要零件的三維造型數(shù)據(jù)，而三維造型數(shù)據(jù)又可形成二維工程圖數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)又是動(dòng)態(tài)的，而且在設(shè)計(jì)過程中數(shù)據(jù)量會(huì)急劇增

34、加。（4）工藝加工數(shù)據(jù) 包括產(chǎn)品制造加工數(shù)據(jù)及為CAD／CAM系統(tǒng)工藝加工 服務(wù)的數(shù)據(jù)。如零件的加工路線，CNC代碼以及各 種加工參數(shù)、機(jī)床刀具參數(shù)等。,31,2、數(shù)據(jù)模型 數(shù)據(jù)模型是指數(shù)據(jù)庫內(nèi)部數(shù)據(jù)的組織方式，描述了數(shù)據(jù)之間的多種聯(lián)系，是數(shù)據(jù)高度結(jié)構(gòu)化的表現(xiàn)，是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)。功能 數(shù)據(jù)模型分為兩個(gè)層次。一是實(shí)體間聯(lián)系模型，又稱概念模型。是從用戶

35、角度對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中的研究對(duì)象及其相互關(guān)系在信息世界所作的一次抽象，這種表現(xiàn)形式概念清晰、簡(jiǎn)單，但不能被數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)所接受，還需再作一次處理，即按照數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的具體要求，將數(shù)據(jù)表示為層次、網(wǎng)狀、關(guān)系模型。符合規(guī)范化的格式，也就是用數(shù)據(jù)庫描述語言表達(dá)數(shù)據(jù)模型。 常用的數(shù)據(jù)模型有3種：層次、網(wǎng)狀、關(guān)系 型。,,32,（1）層次型 層次模型結(jié)構(gòu)就像由一個(gè)從根元素出發(fā)向下逐層輻射枝葉的一棵倒放的樹，因此又稱

36、為樹形結(jié)構(gòu)，是一對(duì)多的關(guān)系。這種樹結(jié)構(gòu)可同時(shí)用于數(shù)據(jù)的邏輯和物理描述。特點(diǎn)：① 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單清晰；　　?、?不能處理記錄之間復(fù)雜的聯(lián)系。 （2）網(wǎng)狀型 表示多對(duì)多的關(guān)系。網(wǎng)狀模型是按事先規(guī)定的路徑搜索，是所謂的導(dǎo)航式的，速度快、效率高。它能描述更復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 層次模型示意圖 網(wǎng)狀模型示意圖,,33,（3）關(guān)系型 由關(guān)系、關(guān)系上定

37、義的操作和對(duì)關(guān)系的完整性規(guī)劃組成。由于關(guān)系數(shù)據(jù)庫模型能處理復(fù)雜事物之間的聯(lián)系，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單明了，用戶容易理解，故使用較方便，應(yīng)用廣泛。二、工程數(shù)據(jù)庫的特點(diǎn) 工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是將數(shù)據(jù)庫技術(shù)應(yīng)用于工程現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的產(chǎn)物，它是采用多種軟、硬件技術(shù)有機(jī)結(jié)合，以數(shù)據(jù)處理為主要任務(wù)，以支持工程決策為目標(biāo)的綜合應(yīng)用系統(tǒng)。根據(jù)CAD/CAM處理信息的要求，工程數(shù)據(jù)庫應(yīng)具有如下特點(diǎn)：（1）數(shù)據(jù)類型多樣、數(shù)據(jù)模型復(fù)雜 由于工

38、程數(shù)據(jù)中包括各種數(shù)據(jù)類型（文字型、設(shè)計(jì)型、圖形數(shù)據(jù)以及它們的組合），各實(shí)體間的 聯(lián)系密切，構(gòu)成復(fù)雜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而使數(shù) 據(jù)模型十分復(fù)雜。,34,（2）模式的動(dòng)態(tài)修改和版本管理能力 工程設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員建立的幾何數(shù)學(xué)模型或特征模型的結(jié)構(gòu)會(huì)經(jīng)常修改，要求工程數(shù)據(jù)庫模式能支持這種動(dòng)態(tài)修改，能進(jìn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的定義、刪除和恢復(fù)等。由于工程設(shè)計(jì)過程具有探索性、反復(fù)性和繼承性，故工程設(shè)計(jì)人員在應(yīng)用系統(tǒng)的過

39、程中，系統(tǒng)必須能方便地提供查詢和存取等有效的版本控制手段。（3）支持集成 對(duì)于全局共享式的系統(tǒng)，必須考慮便于全局集成的數(shù)據(jù)模型。,35,（4）支持交互和多用戶工作 工程設(shè)計(jì)時(shí)，為了及時(shí)傳達(dá)設(shè)計(jì)人員的思想和意圖，需進(jìn)行交互式工作，而且現(xiàn)代設(shè)計(jì)工作絕不是一人完成，為了提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，加快速度，必須開展并行作業(yè)，使若干名設(shè)計(jì)人員既能同時(shí)工作，又可資源共享。 （5）長事物管理的功能