数据库设计与ER模型知识点._数据库模型设计

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数据库系统生存期可以划分为规划阶段、需求分析阶段、概念设计阶段、逻辑设计阶段、物理设计阶段、实现阶段和运行与维护阶段。

数据库系统概念设计阶段的基本工具是实体联系模型(E-R 模型。E-R模型的基本元素为:实体、联系和属性。

实体是一个数据对象,指应用中可以区别的客观存在的事物。在E-R模型中,实体用方框表示,方框内注明实体的命名。

联系表示一个或多个实体之间的关联关系。在E-R模型中,联系用菱形表示,并用线段将其与相关的实体边接。

实体的某一特性称为属性。在一个实体中,能够唯一标识实休的属性或属性集称为实体标识符。在E-R模型中,属性用椭圆形框表示,加下画线的属性为标识符。

通常,实体的命名采用某个名词(如学生、课程等,联系的命名采用某个动词(如选修、讲授等。

一个联系涉及的实体集个数,称为该联系的元数或度数。通常,同一个实体集内部实体之间的联系称为一元联系(也称为递归联系;两个不同实体集或实体之间的联系称为二元联系;三个不同实体集或实体之间的联系称为三元联系。以此类推。

两个实体型之间的联系可以分为以下3类: 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中最多有一个(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。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A中最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。

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。

在E-R模型中,实体通过一组属性来表示,而属性是实体集中每个成员具有的性质描述。根据属性取值的不同将其划分为简单属性、复合属性、单值属性、多值属性、NULL属性和派生属性等: 简单属性:指它们不能再划分为更小的部分,如课程名。

复合属性:指它们可以再划分为更小的部分(即划分为别的属性,如出生日期包括出生年、月、日的成分属性。

单值属性:指所定义的属性对一个特定实体都只有单独的一个值,如学号属性只对应一个学号号码。

多值属性:指对某个特定而言,一个属性可能对应于一组值,假设实体学生还有社会关系这个属性,则一个学生可能有0 个、1个或多个亲属。

NULL属性:当实体在某个属性上没有值或属性值未知时使用NULL值,如某个学生无亲属,则其社会关系属性值是NULL。派生属性:这类属性的值可以从别的相关属性或实体派生出来,如学生的年龄可以通过其出生日期计算出来。

合并局部E-R模型以得到一个全局E-R模型时,可能存在的冲突类型有:属性冲突;结结构冲突;命名冲突等;属性冲突是同一属性可能会存在于不同的局部E-R图,由于设计人员不同或是出发点不同,对属性的类型、取值范围和数据单位等可能会不一致。需要在设计阶段进行统一,各部门协商解决。

命名冲突是相同意义的属性,在不同的局部E-R图上有着不同的意义,需要通过讨论或协商等行政手段解决。

结构冲突是同一实在不同的局部E-R图中有不同的属性,或同一对象在某一局部E-R图中被抽象为实体,而在另一局部E-R图中又被抽象为属性。同一实的属性取各局部E-R图中属性的并集。将属性变换为实体,或将实体变换为属性。

局部E-R图的合并过程中除了解决以上冲突问题之外,还可采取如下优化措施: 实体类型的合并。两个具有1:1联系或1:N联系的实体,可以予以合并,使实体个数减少,有利于减少将来数据库操作过程中的连接开销。

冗余属性的消除。一般在各局部E-R图中的属性是不存在冗余的,但合并后就可能出现冗余。这是因为合并后的E-R图中的实体继承了合并前该实体在分E-R图中的全部属性,属性间就可能存在冗余,即某一属性可以由其他属性确定。冗余联系的消除。在局部E-R图的合并过程中,可能会出现实体联系的环状结构,即某一实体A与另一实体B之间有直接联系,同时A又通过其他实体与实体B发生间接联系。通常直接联系可以通过间接联系所表达,可消除直接联系。当实体间的联系在不同的局部E-R图中有不同的类型时,则应根据应用的语义对实体联系的类型进行综合或调整。

一个实体对于另一个实体(称为强实体具有很强的依赖联系,而且该实体主键的一部分或全部从其强实体中获得,则称该实体为弱实体。

在E-R模型中,弱实体用双线矩形表示,与弱实体的关系,用双线菱形表示。强实体与弱实体的联系只能是1:1或1:N,由于弱实体完全参与联系,因此弱实体与联系之间的线段也应画成双线边。

超类实体是比子类实体更为抽象和概化的概念,而子类实体是比超类实体更为具体、特殊化的概念。

子类实体与超类实体之间具有继承性特点,即子类实体继承超类实体的所有属性,但子类实体本身还可以包含比超类实

体更多的属性。这种继承性是通过子类实体和超类实体有相同的实体标识符来实现的。

在关系模型中,字段称为属性,字段值称为属性值,记录类型称为关系模式。主键也称为主码,是关系中的一个或一组属性,其值能唯一标识一个元组。如果关系模式R中的属性K是其他关系模式的主键,则K在模式R中称为外键。

将E-R模型转换成相应的关系模式时,将每个实体转换成一个关系模式,实体的属性即为关系模式的属性,实体标识符即为关系模式的键。

若实体间的联系是一对一(1:1,则可在两个实体转换成两个关系模式中,任意一个关系模式的属性中加入另一个关系模式的键(作为外键和联系自身的属性。

若实体间的联系是一对多(1:N,则将N端实体类型转换成的关系模式中加入1端实体类型的主键(作为外键和联系类型的属性。

若实间的联系是多对多(M:N,则将联系类型也转换成关系模式,其属性2端实体类型的主键(作为键加上联系类型自身的属性,而该关系模式的主键为2端实体主键的组合。若实体间的联系是1:1:1,则可在3个实体转换成的3个关系模式中,任意一个关系模式的属性中加入另外2个关系

模式的主键（作为外键）和联系自身的属性。若实体间的联系是 1：1：N，则可将 N 端实体类型转换成的 关系模式中加入两个 1 端实体类型的主键（作为外键）和联 系类型的属性。若实体间的联系是 1：M：N，则可将联系类型也转换成关系 模式，其属性为 M 端和 N 端实体类型的主键（作为外键）加 上联系自身的属性，而该关系模式的主键为 M 端和 N 端实体 主键的组合。若实体间的联系是 N：N：P，则可将联系类型也转换成关系 模式，其属性为 3 端实体类型的主键

（作为外键），加上联 系类型自身的属性，而该关系模式的主键为 3 端实体主键的 组合。在关系模式设计中，可能会出现的几个问题：数据冗余，数 据修改不一致，数据插入异常，数据删除异常等。6