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= 数据模式 =

'''数据模式'''（Data Schema）是描述[[数据库]]或[[数据存储]]系统中数据结构、组织方式以及数据间关系的元数据框架。它定义了数据的逻辑结构和约束条件，为数据管理、查询和验证提供基础规范。

== 基本概念 ==

数据模式通常包含以下核心要素：
* '''数据结构''' - 定义数据的组织方式（如表、列、字段等）
* '''数据类型''' - 指定每个数据元素的类型（如整数、字符串等）
* '''关系''' - 描述不同数据实体间的关联（如外键关系）
* '''约束''' - 规定数据的有效性规则（如唯一性、非空等）

== 模式类型 ==

=== 1. 结构化模式 ===
传统[[关系型数据库]]使用的严格定义模式，如：

<mermaid>
erDiagram
    CUSTOMER ||--o{ ORDER : places
    CUSTOMER {
        int id PK
        string name
        string email
    }
    ORDER {
        int id PK
        date orderDate
        int customerId FK
    }
</mermaid>

=== 2. 半结构化模式 ===
用于[[NoSQL]]和[[JSON]]数据的灵活模式，例如：

<syntaxhighlight lang="json">
{
  "user": {
    "name": "张三",
    "contacts": [
      { "type": "email", "value": "zhang@example.com" },
      { "type": "phone", "value": "13800138000" }
    ]
  }
}
</syntaxhighlight>

=== 3. 无模式(Schema-less) ===
如[[Apache Drill]]等系统支持的动态模式推断：

<syntaxhighlight lang="sql">
-- 无需预定义模式即可查询嵌套数据
SELECT user.contacts[0].type FROM data
</syntaxhighlight>

== 模式演化 ==

数据模式可能随时间变化，常见演化策略包括：

{| class="wikitable"
! 策略 !! 描述 !! 适用场景

| 向后兼容 || 新版本模式能读取旧数据 || 系统渐进升级

| 向前兼容 || 旧版本模式能读取新数据 || 数据回滚场景

| 完全转换 || 迁移所有数据到新模式 || 重大架构变更
|}

== 实际应用案例 ==

=== 案例1：电商平台 ===
<pre>
商品模式版本1：
- id: integer
- name: string
- price: float

演化到版本2：
- 新增description字段
- price改为decimal类型
</pre>

=== 案例2：日志分析 ===
使用[[Elasticsearch]]的动态映射处理不断变化的日志格式：

<syntaxhighlight lang="json">
PUT /logs
{
  "mappings": {
    "dynamic": true
  }
}
</syntaxhighlight>

== 数学表示 ==

关系模式可以形式化表示为：

<math>
R = (A_1:D_1, A_2:D_2, ..., A_n:D_n), \quad \text{其中} A_i \text{为属性}, D_i \text{为域}
</math>

== 相关技术 ==
* [[数据库设计]]
* [[数据建模]]
* [[SQL]]
* [[NoSQL]]
* [[数据仓库]]

[[Category:数据库]]
[[Category:数据管理]]
[[Category:计算机科学]]