[发明专利]基于范畴纤维丛模型的面向对象数据库系统及其构建方法

说明书

本发明提供一种基于范畴纤维丛模型的面向对象数据库系统及其构建方法，包括范畴纤维丛模型处理机、范畴构造定义语言、范畴构造预处理机等，本发明第一步设计并构建基于范畴论的范畴纤维丛模型，然后在此基础上设计与实现范畴纤维丛数据库系统的总体框架，以实现数据库系统对范畴纤维丛模型的完全支持。设计与制定了一个统一的数学模型以实现同时有效地解决传统关系数据库难以直接存取、管理多层次数据构造和多维关系等面向对象的数据结构的弱点，而另一方面现代面向对象数据库由于缺少数学模型基础，所以缺乏正式的数据库定义与操作语言且难以保证对象添加、更新、删除后数据库的完整性、一致性与正确性的缺点。

技术领域

本发明涉及数据库技术领域，具体涉及一种基于范畴纤维丛模型的面向对象数据库系统及其构建方法。

背景技术

数据库是“按照数据结构来组织、存储和管理数据的仓库”。在经济管理的日常工作中，常常需要把某些相关的数据放进这样的“仓库”，并根据管理的需要进行相应的处理。例如，企业或事业单位的人事部门常常要把本单位职工的基本情况(职工号、姓名、年龄、性别、籍贯、工资、简历等)存放在表中，这张表就可以看成是一个数据库。有了这个“数据仓库”我们就可以根据需要随时查询某职工的基本情况，也可以查询工资在某个范围内的职工人数等等。这些工作如果都能在计算机上自动进行，那我们的人事管理就可以达到极高的水平。随着人类社会信息化水平的飞速发展，数据库系统已经成为各行各业不可或缺的工具与工作、生活的基础。J.Martin给数据库下了一个比较完整的定义：数据库是存储在一起的相关数据的集合，这些数据是结构化的，无有害的或不必要的冗余，并为多种应用服务；数据的存储独立于使用它的程序；对数据库插入新数据，修改和检索原有数据均能按一种公用的和可控制的方式进行。

数据库系统的发展大致经历了三个主要的阶段：1)层次和网状数据库，它们分别以层次模型和网络模型来表示实体构造及其实体之间的关系；它们在七、八十年代非常流行，在当时数据库系统产品中占主导地位，被合称为第一代数据库，但是它们的数据定义语言(DDL)和数据操作语言(DML)的过程化程度较高且由于记录之间的联系是通过存取路径实现的，应用程序在访问特定的数据时必须选择适当的存取路径，这就要求用户必须了解并操作数据库系统的物理结构的细节，因此学习起来十分复杂，一般用户难以使用；2)关系数据库(Relational Database-RDB)，它以关系演算和关系代数为其数学基础建立了关系模型，以二维表为其数据结构的组织形式，利用非过程化数据操纵语言(Structured QueryLanguage-SQL)进行数据库管理，采用内/外/概念模式的三层模式结构，具有较高数据独立性，但是关系数据库的外概念模型和内数据模型完全不同，所以在数据存取时需要将现实世界的对象实体转化为二维关系表，这个转化过程完全凭借数据库工程师的经验且往往非常复杂，容易出错。3)面向对象的数据库，它通过面向对象的程序设计技术与数据库技术相结合的方法建立对象模型，其将现实世界中的实体封装为对象及对象之间的关系，并利用面向对象的程序语言，特别是其中的抽象、封装、继承和多态性来在面向对象数据库系统中实现、操作对象模型，这样大大提高了对现实世界中复杂科学与工程应用领域中的各种数据、信息和知识实体的表达、存取和管理能力及软件的可重用性；其主要特点为数据库中的核心元素是对象，需要将具有共同特征的对象归纳成类，组织类之间的层次关系，构造类库，所以数据库的整个模式的建模目标是对象类而操作目标是实例对象。在应用时，在类库中选择相应的类，但面向对象的数据库缺乏严谨的数学基础，操作能力较弱，难以实现查询结果的闭合。

因此，现在亟需一种能解决上述问题的数据库系统。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于范畴纤维丛模型的面向对象数据库系统及其构建方法，该基于范畴纤维丛模型的面向对象数据库系统及其构建方法可以很好地解决上述问题。

为达到上述要求，本发明采取的技术方案是：提供一种基于范畴纤维丛模型的面向对象数据库系统及其构建方法，该基于范畴纤维丛模型的面向对象数据库系统包括：