数据库设计-第三节：概念结构设计

Posted 2022-02-12 快乐江湖

文章目录

• 一：E-R模型
• • （1）两个实体之间的联系
  • • • ①：一对一联系（1:1）
      • ②：一对多联系（1:n）
      • ③：多对多联系（m:n）
  • （2）两个以上实体型之间的联系
  • （3）单个实体型内的联系
• 二：E-R图
• • （1）定义
  • （2）符号表示
  • （3）E-R模型的优点
  • （4）示例
• 三：概念结构设计
• • （1）实体与属性的划分原则
  • （2）E-R图的集成
  • • A：什么是E-R图的集成
    • B：第一步——合并E-R图，生成初步E-R图
    • • ①：属性冲突
      • ②：命名冲突
      • ③：结构冲突
    • C：第二步——消除不必要的冗余，设计基本的E-R图

将需求分析得到的用户需求抽象为信息结构(即概念模型)的过程就是概念结构设计，它是整个数据库设计的关键

一：E-R模型

（1）两个实体之间的联系

前面的文章中就说过：在现实世界中，事物内部以及事物之间是有联系的。实体内部的联系通常是指组成实体的各属性之间的联系，实体之间的联系通常是指不同实体型的实体集之间的联系

一般地，把参与联系的实体型的数目称为联系的度

• 两个实体型之间的联系度为2,也称为二元联系
• 三个实体型之间的联系度为3，称为三元联系
• N个实体型之间的联系|度为N,也称为N元联系

①：一对一联系（1:1）

一对一联系（1:1）：如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中至多有一个(也可以没有)实体与之联系，反之亦然，则称实体集A与实体集B具有一对一联系，记为1:1

• 例如，学校里一个班级只有一个正班长，而一个班长只在一个班中任职，则班级与班长之间是1:1关系

②：一对多联系（1:n）

一对多联系（1:n）：如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中有n个实体(n≥0)与之联系，反之，对于实体集B中的每一个实体，实体集A中至多只有一个实体与之联系，则称实体集A与实体集B有一对多联系，记为1:n。

• 例如，一个班级中有若干名学生，而每个学生只在一个班级中学习， 则班级与学生之间具有一对多联系

③：多对多联系（m:n）

多对多联系（m:n）：如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中有n个实体(n≥0)与之联系；反之，对于实体集B中的每一个实体，实体集A中也有m个实体(m≥0)与之联系，则称实体集A与实体集B具有多对多联系，记为m:n

• 例如，一门课程同时有若干个学生选修，而一个学生可以同时选修多门课程，则课程与学生之间具有多对多联系。

（2）两个以上实体型之间的联系

两个以上实体型之间也存在着一对一、一对多或多对多的联系

• 例如，对于课程、教师与参考书三个实体型，如果一门课程可以有若干个教师讲授，使用若干本参考书，而每一个教师只讲一门课程，每一本参考书只供一门课程使用，则课程与教师、参考书之间的联系是一对多的
• 又如，有三个实体型:供应商、项目、零件，一个供应商可以供给多个项目多种零件，而每个项目可以使用多个供应商供应的零件，每种零件可由不同供应商供给，由此看出供应商、项目、零件三者之间是多对多的联系

（3）单个实体型内的联系

同一个实体集内的各实体之间也可以存在一对一、一对多和多对多的联系

• 例如，职工实体型内部具有领导与被领导的联系，即某一职工 (干部)“领导”若干名职工，而一个职工仅被另外一个职工直接领导，因此这是一对多的联系

二：E-R图

（1）定义

使用实体联系图可以建立数据模型，利用E-R图描绘的数据模型称之为E-R模型

• 实体： 描述的数据对象
• 属性： 描述数据对象的性质
• 联系： 描述数据对象之间的交互方式

（2）符号表示

（3）E-R模型的优点

• E-R模型比较接近人的思维习惯方式
• E-R模型使用简单的图形符号表达，便于用户理解

（4）示例

一个学生可选修多门课，一门课有若干学生选修;一个教师可讲授多门课，一门课只有一个教师讲授;学生选修一门课，产生成绩;学生的属性有学号、姓名等;教师的属性有教师编号，教师姓名等;课程的属性有课程号、课程名等。请画出该系统E-R图

三：概念结构设计

（1）实体与属性的划分原则

概念结构设计的第一步就是对需求分析阶段收集到的数据进行分类、 组织，确定实体、实体的属性、实体之间的联系类型，形成E-R图。由于实体与属性之间并没有形式上可以划分的界限，所以这个看似简单的问题也时长困扰着设计人员

---

划分原则：为了简化E-R图的处置，现实世界的事物能作为属性对待的尽量作为属性对待。如果能满足下述两条原则，一般均可作为属性对待

• ① 作为属性，不能再具有需要描述的性质，也即属性必须是不可分的数据项，不能包含其他属性
• ② 属性不能与其他实体具有联系，也即E-R图中所表示的联系是实体之间的联系

【例如】职工是一个实体，职工号、姓名、年龄是职工的属性，职称如果没有与工资、岗位津贴、福利挂钩，换句话说，没有需要进一步描述的特性，则根据准则①可以作为职工实体的属性；但如果不同的职称有不同的工资、岗位津贴和不同的附加福利，则职称作为一个实体看待就更恰当

【例如】在医院中一个病人只能住在一个病房，病房号可以作为病人实体的一个属性；但如果病房还要与医生实体发生联系，即一个医生负责几个病房的病人的医疗工作，则根据准则②病房应作为一个实体

（2）E-R图的集成

A：什么是E-R图的集成

E-R图的集成：在开发一个大型信息系统时，最经常采用的策略是自顶向下地进行需求分析，然后再自底向上地设计概念结构。即首先设计各子系统的分E-R图，然后将它们集成起来，得到分E-R图全局E-R图。E-R图的集成一般需要两步

• 合并：解决各分E-R图之间的冲突，将分E-R图合并起来生成初步E R图
• 修改和重构：消除不必要的冗余，生成基本E-R图

B：第一步——合并E-R图，生成初步E-R图

冲突：各个局部应用所面向的问题不同，且通常是由不同的设计人员进行局部视图设计，这就导致各个子系统的E-R图之间必定会存在许多不一致的地方，称之为冲突。冲突主要有三类

• 属性冲突
• 命名冲突
• 结构冲突

①：属性冲突

主要包含以下两类冲突

• 属性域冲突：即属性值的类型、取值范围或取值集合不同。例如零件号，有的部门把它定义为整数，有的部门把它定义为字符型，不同部门对零件号的编码也不同。又如年龄，某些部门以出生日期形式表示职工的年龄，而另一些部门用整数表示职工的年龄
• 属性取值单位冲突：例如，零件的重量有的以公斤为单位，有的以斤为单位，有的以克为单位

②：命名冲突

命名冲突可能发生在实体、联系一级上，也可能发生在属性一级上。其中属性的命名冲突更为常见

主要包含以下两类冲突

• 同名异义：即不同意义的对象在不同的局部应用中具有相同的名字
• 异名同义：即同一意义的对象在不同的局部应用中具有不同的名字

③：结构冲突

主要包含以下三类冲突

• 同一对象在不同应用中具有不同的抽象：例如，职工在某一 局部应用中被当作实体，而在另一局部应用中则被当作属性。解决方法通常是把属性变换为实体或把实体变换为属性，使同一对象具有相同的抽象

• 同一实体在不同子系统的E-R图中所包含的属性个数和属性排列次序不完全相同（常见）：原因是不同的局部应用关心的是该实体的不同侧面。解决方法是使该实体的属性取各子系统的E-R图中属性的并集，再适当调整属性的次序

• 实体间的联系在不同的E-R图中为不同的类型：如实体E1与E2在一个E-R图中是多对多联系，在另一个E-R图中是一对多联系。解决方法是根据应用的语义对实体联系的类型进行综合或调整

C：第二步——消除不必要的冗余，设计基本的E-R图

冗余数据和冗余联系：在初步E-R图中可能存在一-些冗余的数据和实体间冗余的联系

• 冗余的数据：可由基本数据导出的数据
• 冗余的联系：可由其他联系导出的联系