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1、第 3 章,第3章 实体联系模型（E-R模型）,数据库应用教程,3.1 ER模型,3.2 ER图的设计方法,3.3 ER模型到关系模型的转换,第3章 实体联系模型（E-R模型）,3.1 ER模型,E-R模型是由P.P.Chen于1976提出的，现已广泛应用于数据库设计中，该模型通过E-R图表示实体集及实体集之间的联系，用于实现数据的第一次抽象，即把现实世界转换为信息世界。在设计数据库时，人们往往把E-R图作为中间步骤，用E-R图准确地反映出信息，再从E-R图构造出实施数据模型，从而使问题变得简单，不易犯错。,3.1 ER模型,3.1.1 E-R图的组成要素及其画法,1E-R图要素,E-R图的基
2、本要素有四个：实体集、联系、属性、主关键字。,2绘制方法,把相互联系的实体集（方框）通过联系（菱形框）连接起来，注明联系方式，再把实体集的属性（椭圆框）连到相应实体集上。,3.1 ER模型,3.1.2 两实体集间不同联系情况的E-R图表示法,【例3-1】两个实体集之间的一对一的联系的绘制方法。 假设某学院有若干个班级，每个班级只有一个辅导员，每个辅导员只管理一个班级。则辅导员和班级之间是一对一的联系。班级和辅导员的属性分别如下： 辅导员工号，姓名，性别，年龄，学历 班级班号，班级名 另外，辅导员和班级之间是一个管理联系，这种管理用一个属性任职时间来描述，请根据描述画出能够反映实体集之间的信息关
3、系的E-R图。,3.1 ER模型,3.1.2 两实体集间不同联系情况的E-R图表示法,【例3-2】 两个实体集之间的一对多的联系的绘制方法。 假设在某出版管理系统中，有两个实体集：出版社和图书。出版社用来出版图书，且规定一本图书只能由一个出版社出版，一个出版社可以出版多本图书。出版社和图书之间是一对多的联系。出版社和图书的属性分别如下： 出版社社号，地点，电话 图书书号，书名，价格 另外，在出版联系中要反映出出版图书的数量。请根据描述画出能够反映实体集之间的信息关系的E-R图。,3.1 ER模型,3.1.2 两实体集间不同联系情况的E-R图表示法,【例3-3】两个实体集之间的多对多的联系的绘制
4、方法。 假设在某图书管理系统中，一名作者可以创作多本书，一本书也可以由多名作者共同创作。图书和作者之间是多对多的联系。作者和图书可用以下属性来描述： 作者编号，姓名，职称图书书号，书名，出版日期 另外，在“创作”联系中应能反映出该书的合同时间和完成时间。请根据描述画出能够反映实体之间的信息关系的E-R图。,3.1 ER模型,3.1.3 同一实体集内部不同联系情况的E-R图表示法,【例3-4】同一实体集内部的一对多联系的绘制方法。 假设在某单位里，职工实体集中的实体可分成两类：领导者和被领导者。领导者可以领导多个被领导者，而被领导者只有一个顶头上司，从而实现层层负责制。而对于一个具体职工而言，他
5、既可能是其他职工的领导者，又可能被别的职工领导。职工实体集的属性描述如下。 职工工号，姓名，性别，出生日期，工作日期，职称，工资 另：在“领导”联系中有个“民意测验”属性，用来存放职工对领导的满意度。,3.1 ER模型,3.1.3 同一实体集内部不同联系情况的E-R图表示法,【例3-5】同一实体集内部的多对多联系的绘制方法。 假设在某组装车间中，零部件之间存在着多对多的组装联系，即一个零部件能组装多种其它零部件，反之该零部件也可以由其他零部件组装。零部件实体集的属性描述如下。 零部件部件号，名称，价格 零部件之间的组装联系有一个属性“数量”，用来指出组装该零部件需要其它零部件各多少个。,3.1
6、 ER模型,3.1.4 两个以上实体集之间多对多多元联系的E-R图表示法,【例3-6】两个以上实体集之间多对多多元联系的E-R图表示法。 在某校教务处信息管理系统中，假设在同一学期中，一名教师可以教多门课，一门课可以由多名教师教，一名学生可以选多名不同教师都的课，一名教师教的课可以被多名不同的学生选修。那么教师、课程、学生实体集之间就存在着多对多的多元联系。各实体集的属性描述如下。 教师：教师号，姓名，身份证号，性别，职称，出生日期，电话号码，备注，照片 课程：课程编号，课程名称，学时，学分，备注 学生：学号，姓名，身份证号，性别，出生日期，专业，年级，电话号码，备注，照片 另外，学生选修某教
7、师教的某门课程有一个成绩。,3.2 ER图的设计方法,1.设计E-R图的两个阶段,（1）针对每一用户画出该用户信息的局部ER图，确定该用户视图的实体、属性和联系。需注意的是：能作为属性的就不要作为实体，这有利于ER图的简化。,（2）综合局部ER图，生成总体ER图。在综合过程中，同名实体只能出现一次，还要去掉不必要的联系，以便消除冗余。一般来说，从总体ER图必须能导出原来的所有局部视图，包括实体、属性和联系。,注意：一个系统的总体ER图不是惟一的，强调不同的侧面画出的ER图可能有很大不同。总体ER图所表示的实体联系模型，只能说明实体间的联系，还需要把它转换成数据模型才能被实际的DBMS所接受 。
8、,3.2 ER图的设计方法实例,【例3-7】某学校管理系统中有三个部门：教务处、人事处和财务处。教务处职能是管理学生选课和教师任课；人事处职能是管理人员的隶属关系；财务处职能是发放教师的工资。 教务处涉及到的实体集及实体集之间的联系如例3-6所述。 人事处涉及到的实体集及实体集之间的联系如下： 系：属性有系号，系名，系主任，电话号码，办公地点 教师：教师号，姓名，身份证号，性别，职称，出生日期，电话号码，备注，照片 班级：班号，班级名称，辅导员 学生：学号，姓名，身份证号，性别，出生日期，专业，年级，电话号码，备注，照片 实体集之间的联系可描述为：一个系拥有多名教师，一名教师只从属于一个系；一
9、个系管理多个班级，每个班级只属于一个系；一个班级由多名学生组成，每个学生只属于一个班级。 财务处涉及到的实体集及实体集之间的联系如下： 教师：教师号，姓名，身份证号，性别，职称，出生日期，电话号码，备注，照片 工资：属性有基本工资、加班工资、扣税、工资编号 教师和工资的联系是：一个教师只能领一份工资，一份工资只能由一个教师领，领工资时应注明是某月工资。 请根据要求设计出该学校管理系统的全局E-R图。,3.3 ER模型到关系模型的转换,E-R图转换为关系模型可遵循如下原则,（1）对于ER图中每个实体集，都应转换为一个关系，该关系应包括对应实体集的全部属性，并应根据关系所表达的语义确定哪个属性或属
10、性组作为“主关键字”，主关键字用来标识实体。,（2）对于ER图中的联系，情况比较复杂，要根据实体联系方式的不同，采取不同的手段加以实现。下面着重讨论联系的转换方法。,3.3 ER模型到关系模型的转换,3.3.1 两实体集间联系的转换,1两实体集间1:n联系,两实体集间1:n联系，可将“一方”实体集的主关键字纳入“n方”实体集对应的关系中作为“外关键字”，同时把联系的属性也一并纳入“n方”对应的关系中。 例如，图3-3所示的一对多的联系，可转换成下面的两个关系模式 。,3.3 ER模型到关系模型的转换,3.3.1 两实体集间联系的转换,2两实体集间m:n联系,对于两实体集间m:n联系，必须对“联
11、系”单独建立一个关系，用来联系双方实体集。该关系的属性中至少要包括被它所联系的双方实体集的“主关键字”，并且如果联系有属性，也要归入这个关系中。 例如，图3-4所示的多对多的联系，可转换成下面的三个关系模式 。,3.3 ER模型到关系模型的转换,3.3.1 两实体集间联系的转换,3两实体集间的1:1的联系,假设A实体集与B实体集是1:1的联系，联系的转换有三种方法： 把A实体集的主关键字加入到B实体集对应的关系中，如果联系有属性也一并加入； 把B实体集的主关键字加入到A实体集对应的关系中，如果联系有属性也一并加入； 建立第三个关系，关系中包含两个实体集的主关键字，如果联系有属性也一并加入。,3
12、.3 ER模型到关系模型的转换,3.3.2 同一实体集内部联系的转换,1同一实体集内部的一对多联系的转换,同一个实体集内部个体间的1:n联系，可在这个实体集对应的关系中多设一个属性，用来作为与该实体相联系的另一实体的“主关键字”，如果联系有属性，也一并归入到关系中。 例如图3-6所示的职工实体集内部1:n的联系，就可以转换为如下关系模式。,3.3 ER模型到关系模型的转换,3.3.2 同一实体集内部联系的转换,2同一实体集内部的多对多联系的转换,如果同一实体集内存在m:n的联系，也需为这个联系单独建立一个关系，该关系中至少应包含被它联系的双方实体的主关键字，如果联系有属性，也要归入这个关系中。
13、 例如图3-7所示的零部件实体集内部m:n组装联系，就可以转换为如下两个关系模式。,3.3 ER模型到关系模型的转换,3.3.3 多个实体集之间多对多多元联系的转换,对于两个以上实体集之间m:n的多元联系，必须为联系单独建立一个关系，该关系中至少应包含被它联系的各个实体集的主关键字，如果联系有属性，也要归入这个关系中。 例如图3-8所示的教师、学生、课程实体集之间“教学课”多元联系可转化为以下关系模式。,【例3-5】把图3-10所示的E-R图转换为关系模式。 解：第一步把每个实体集转换成一个关系模式，如下：,第二步转换关系，分三步，如下： （1）把教师、课程和学生三个实体集的m:n的多元联系反
14、映出来，需建立一个新的关系，关系中包含联系涉及到的各实体集的主关键字及联系的属性。转换的关系如下。,（2）把系与教师、系与班级及班级与学生之间的1:n的联系反映出来，只需把相应的1方的主关键字放入到多方中使之成为外关键字即可。转换的关系如下。,第二步转换关系，分三步，如下： （3）把教师和工资间的一对一的关系反映出来，可把教师号和月份属性放到工资关系中。,最后形成的关系模式为：,2.5 关系模型,4.关系规范化 关系规范化的前三个范式原则如下： (1)第一范式：若一个关系模式R的所有属性都是不可再分的基本数据项，则该关系模式属于第一范式（1NF）。 (2)第二范式：若关系模式R属于1NF，且每
15、个非主属性都完全函数依赖于码，则该关系模式属于2NF，2NF不允许关系模式中的非主属性部分函数依赖于码。 (3)第三范式：若关系模式R属于1NF，且每个非主属性都不传递依赖于码，则该关系模式属于3NF。,2.5 关系的规范化-前三个范式的实例(图1),前三个范式的实例-1,1)项目号希望是主键,或者是主键的一部分,但是包含Null值. 2)该表有数据冗余,这些冗余产生了如下异常. 更新异常:当重复信息的一个拷贝被修改,所有的拷贝都必须进行同样的修改,否则就会造成不一致性. 例如:修改员工号为102的员工”工作类型”将潜在的要求许多的修改,对每个”员工号”=102的记录都需要修改. 插入异常:只
16、有当一些信息事先已经存储在数据库中时,另外一些信息才能存入到数据库中. 例如:为了满足行的定义,新员工必须被分配到某个项目.如果员工没有被分配到某一个项目中,就必须创建一个虚拟的项目,以完成员工数据录入. 删除异常:在删除某些信息时可能会丢失其他信息. 例如:如果员工104辞职了,必须删除所有”员工号”=104的记录,而一旦这些记录被删除,将会丢失许多别的重要数据. 注意:每次把员工分配到某个项目时,没有必要重复记录某些数据如(项目名,员工名等),前三个范式的实例(图2),前三个范式的实例第一范式1,因为关系模型将数据看作表的一部分或者表的集合的一部分,这些表中所有的码值必须确定,所以图1中的数据不能够按照所显示的格式存储. 由上所述,可将图1改成图2即可. 图3所示的依赖图来标识依赖.,前三个范式的实例第一范式2,分析图3的时候,注意下面几点. 1)主码属性是下划线表示 2)实体上方的箭头指出了所有必须的
