数据库原理（十 一）- 概念结构设计

前言

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，这里主要讲解概念模型的特点，以及用E-R模型来表示概念结构的方法

概念结构的特点

• 能真实、充分地反映现实世界，包括事物和事物之间的联系，能满足用户对数据的处理要求，是现实世界的一个真实模型
• 易于理解，可以用它和不熟悉计算机的用户交换意见，用户的积极参与是数据库设计成功的关键
• 易于修改，当应用环境和应用要求改变时容易对概念模型修改和扩充
• 易于向关系、网状、层次等各种数据模型转换

概念模型是各种数据模型的共同基础，它比数据模型更独立于机器、更抽象，从而更加稳定。

E-R模型

P.P.S.Chen提出的E-R模型使用E-R图来描述现实世界的概念模型，是描述概念模型的有力工具，在如何画E-R之前我们先了解一下实体之间的联系和多实体之间的联系

1.实体之间的联系

• 两个实体之间的联系
  • 1对1（1:1），比如一个客户只有一个会员卡，一个会员卡属于一个客户
  • 1对多（1:n），比如一个系有多个班级，一个班级属于一个系
  • 多对多（n:m） ，比如一个学生可以选修多门课程，一门课程可以支持多名同学参加
• 两个以上的实体型之间的联系
  • 一般地，把参与联系的实体型的数目称为联系的度，有2个度称为二元联系，有3个度称为三元联系(下图就是)，N个实体型之间的联系度为N，称为N元联系
    
• 单个实体型内的联系
  • 同一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和被领导的联系
    

2.E-R图
E-R图提供了表示实体型、属性和联系的方法：

• 实体型用矩形表示，矩形框内写明实体名
• 属性用椭圆形表示，并用无向边将其与相应的实体型连接起来
• 联系用菱形表示，菱形框内写明联系名，并用无向边分别于有相关实体型连接起来，同时在无向边旁标上联系的类型（1:1、1:n和n:m）

如下面这张图，单位、学生和课程都是实体，有拥有、开课和选修三个联系

概念结构设计

实体划分的原则

为了简化E-R的处置，现实世界的事物作为属性对待的尽量作为属性对待

• 作为属性，不能再具有需要描述的性质
• 属性不能与其他实体具有联系

E-R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上而下地进行需求分析，然后再自底向上地设计概念结构。
即首先设计子系统的分E-R图，然后将它们集成起来，得到全局E-R图，E-R图的集成一般需要分两步走，即合并，解决冲突和修改和重构，消除冗余

1.冲突的类型

• 属性冲突
  • 属性域冲突，如零件号，有的部门用整形，有的部门用字符型
  • 属性取值单位冲突，如零件的重量有的以公斤为单位，有的以斤为单位
• 命名冲突
  • 同名异义
  • 异名同义
• 结构冲突
  • 同一对象在不同应用中具有不同的抽象
  • 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
  • 实体间的联系在不同的E-R图中为不同的类型

2.消除冗余

• 分析方法
• 规范化理论

不是所有冗余数据与冗余联系都必须加以消除，有时为了提高效率，不得不以冗余信息为代价

借鉴

王珊,萨师煊.数据库系统概论(第五版)[M].北京:高等教育出版社,2014:215-218，224-231.