数据库原理及应用

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1、第2章 实体联系数据模型学习目的和要求： 数据模型的来源及评价 数据模型层次性及内容（静态结构与完整 性约束） 实体联系数据模型ERM中的基本概念 扩展ERM中的基本概念Date1Designed by Tao Hongcai2.1 数据模型综述回答如下问题： 1.为什么需要数据模型？ 2.如何描述数据模型，即数据模型含有哪些 内容？ 3.如何评价数据模型？ 4.数据模型为什么有层次性？ 5.数据模型的未来？ 6.实体联系数据模型的地位与作用？Date2Designed by Tao Hongcai1.为什么需要数据模型？由于数据的定义与操作从应用程序 中剥离出来，交由DBMS来定义和管理。

2、于是DBMS需要采用某种“数据结构”来 定义、存储所要管理的数据。这种狭义 的数据结构类似于DBMS的数据模型。现实系统计算机系统：数据模型起 到将所关心、管理的数据抽取出来并组 织起来的作用。Date3Designed by Tao Hongcai 数据的静态结构。 数据的动态操作（增删改查询）。 数据的完整性约束。 综合说来，应描述数据、数据之间联系、数 据语义及完整性限制。2.数据模型含有哪些内容？Date4Designed by Tao Hongcai3.如何评价数据模型？ 真实地描述现实系统。 易于为一般用户所理解。 易于计算机实现。以上3个要求是由数据模型所处的地 位、担负的角色所

3、决定的。数据模型既在现实系统与计算机化的 系统之间起着重要的纽带作用，又在DBMS 的实现方面担负基石的责任。Date5Designed by Tao Hongcai4.数据模型为什么有层次性？ 从与数据抽象的关系看：数据模型是数据 库设计时数据抽象的工具。 从评价指标（第二、三项）的互斥性看： 无法在数据库应用系统开发时，从设计到 实现只使用一个数据模型（ERMDBMS支 持的数据模型）。Date6Designed by Tao Hongcai5.数据模型的未来？ 设计、开发与实现的统一数据模型。 层次共存，自动转换。各种用户只用一种 高级模型，而其他工作由计算机及其编译 环境负责（类似高级

4、语言编译器）。Date7Designed by Tao Hongcai6.实体联系数据模型的地位与作用 ？ 传统三种数据模型的特点： 能较好地满足第一和第三项评价要求。 三种数据模型的不足： 不易被业务用户理解。这是提出语义数据 模型(Semantic Data Model)的基础。 实体联系模型(Entity Relationship Model, ERM)是用得最多且最成熟的语义数据模 型。属于数据库应用系统设计的内容。 从数据库应用系统设计角度看，E-R模型主 要用于DB概念设计，是DB概念设计较常用的设 计工具。Date8Designed by Tao Hongcai2.2 数据库设计

5、综述对照数据库抽象层次，数据库设计按如下步 骤进行Date9Designed by Tao Hongcai1. 需求分析（Requirements Analysis） 了解：数据信息需求、业务需求、性能 需求等。 方法：调查、讨论、座谈、收集、DFD等 。 对应：抽象层次的现实系统描述。Date10Designed by Tao Hongcai2.概念数据库设计(Conceptual DB Design) 任务：将收集的信息变成数据高级描述 以及对数据的约束限制。 工具：E-R图。 结果：概念DB设计。 对应：现实系统到外模式的视图抽象，以 及外模式到概念模式的概念抽象。Date11Desig

6、ned by Tao Hongcai3. 逻辑数据库设计（Logical DB Design） 任务：选择一RDBMS，将概念DB设计变成 RDM对应的模式(Schema)。 结果：为概念模式或逻辑模式。 对应：数据库抽象层次的物理抽象及内模 式。Date12Designed by Tao Hongcai4.模式优化（Schema Refinement ） 任务：解决潜在问题，利用规范化 (Normalization)理论进行优化。 对应：数据库抽象层次的物理抽象及内模 式。Date13Designed by Tao Hongcai5.物理数据库设计（Physical DB Design） 考

7、虑：负载、性能要求，设计并选择物理 存取方式等。 对应：数据库抽象层次的物理抽象。Date14Designed by Tao Hongcai6.安全设计（Security Design ） 任务：哪些用户(组)可/不可访问哪些数据。需说明的几点问题： 以上各步可能需不断重复，直到满意为止。 这里忽略了DB设计的实现，即运行于DBMS之上 的应用层。 数据抽象的过程实际上是一个数据建模的过程 。 Date15Designed by Tao Hongcai2.3 实体联系模型ERM1.实体、实体型及属性 (1)实体(Entity) 概念：现实世界（或客观世界）中有别于 其他对象的对象。注意：可以是

8、具体的，也可以是抽象的。示例：某某学生、某某老师；某门课程。Date16Designed by Tao Hongcai(2)实体型(Entity Set)概念：同类实体的集合。在不混淆的情况下 ，简称实体。 示例：学生、教师、课程。 提示：正在从事的建模或数据抽象工作， 即是将现实世界（问题空间）中的事物转 换成计算机世界（解空间）中的对象。 既然是建模，就必然要考虑如何描述问题 空间中的事物或概念。Date17Designed by Tao Hongcai(3)属性(Attribute)概念：实体的特征或性质，即实体用属性描述。 示例：学生的学号、姓名、生日、年龄、性别、住址等；课 程的课程

9、号、课程名、学时、学分、开课学院等。 分类(按结构)：简单属性(不可再分)、复合属性和子属性 。 示例：复合姓名(现用名、曾用名、英文名子属性)； 住址(省、市、区、街道、门牌号、邮政编码子属性)。 域(Domain)：属性的取值范围。 分类(按取值)：单值、多值、导出和空值(NULL)等属性。 示例：多值学位值(学士、硕士、博士)；导出生日导 出年龄。 注意：实体用属性描述，实体型中的所有实体具有相同的 属性。Date18Designed by Tao Hongcai(4)键(Key)概念：具有惟一标识特性的一个或一组属性，用于 惟一标识集合中的实体。 示例：学生的学号；课程的课程号 分类(

10、按属性个数)：简单键、复合键。 候选键(Candidate Key)：最小属性集合的键。 主键(Primary Key)：当存在多个候选键时，需 选定一个作为实体的主键。是描述实体的惟一标 识。 示例：学生的指纹、眼波、学号等。 注：E-R模型可图示。实体型用长方形；属性用椭 圆；主键用下划线。Date19Designed by Tao Hongcai示例：Date20Designed by Tao Hongcai2. 联系及联系型(1)联系(Relationship)概念：二个或多个实体间的关联(Association)。 示例：选课是学生与课程之间的联系；门市零售可 以是客户、售货员与商品

11、之间的联系。 联系的描述属性：联系也可有描述属性 (Description Attribute)，用于记录联系的信息 而非实体的信息。 示例：“成绩”和“修课学期”是“选课”的描述 属性。 联系的识别：联系由所参与实体的键共同惟一确定 。 示例：选课(学号、课程号)；零售(售货员号、客 户号、商品条码、日期)。Date21Designed by Tao Hongcai(2)联系型(Relationship Set) 概念：相似的一组联系。联系型的实例 (Instance)是联系的集合。在不混淆的情 况下，简称联系。 联系型的阶：一个联系型所关联的实体型 的数量。阶为n的联系型称为n元联系型。

12、示例：选课(二元联系)；零售(三元联系) 。 注：联系型用菱形图示。Date22Designed by Tao Hongcai示例：Date23Designed by Tao Hongcai(3)联系型存在的各种情况 二元(两个实体型之间的)联系(Binary Relationship)； 三元(两个以上实体型之间的)联系 (Ternary Relationship)； 两个实体型之间可能有多个不同的联系 ； 有时一个联系型所关联的是同一个实体 型中的两个实体。Date24Designed by Tao Hongcai 示例：Date25Designed by Tao Hongcai3. In

13、tegrity Constraints of ERM (1)联系型分类 一对一联系（one-to-one，1:1） 一对多联系（one-to-many，1:N） 多对多联系（many-to-many，M:N） 定义：设联系型R关联实体型A和B。如果对应A中的 每个实体，B中有且仅有一个实体与之关联，则 称R是一对一联系型，简记作1 ：1联系。如果对 应A中的每个实体，B中有n个实体(n0)与之关 联，则称R是一对多联系型，简记作1 ：N联系。 如果对应A中的每个实体，B中有n个实体(n0) 与之关联，如果对应B中的每个实体，A中有m个 实体(m0)与之关联，则称R是多对多联系型， 简记作M ：

14、N联系。提示：用这种方式（约束）来说明现实系统中的 某种规定Date26Designed by Tao Hongcai示例： 如果规定：一个部门只有一个经理，而一个经理只能管 理一个部门，则该管理联系为1:1联系。 一个员工可以是多个部门的经理，而一个部门最多只能 有一个经理，则该管理联系为1:N联系。 一个员工可以在多个部门工作，而一个部门有多个员工 ，则该工作联系为M:N联系。Date27Designed by Tao Hongcai(2)键约束或限制(Key Constraints) 说明：前面所述联系型中所关联实体间的三种 对应关系，实际上指的是一些约束，分别为： 一对一约束、一对多约

15、束和多对多约束。 概念：键约束指的是，如果在一个联系R的实例 中，其中一个关联的实体A最多只能出现在一个 联系实例中。与“实体对应约束”同义。 注意：只有1:1约束和1:N约束才存在键约束。 图示：键约束可用箭头表示（对于1:N约束，箭 头应标在1:n的n方,表明给定一个该实体即可惟 一确定其间的联系）。Date28Designed by Tao Hongcai示例： 对于图中的1:1管理联系，说明：给定一个部门实体， 即可惟一地确定一个管理联系的实例。这时，管理联系 可用部门的键（部门号）惟一确定，这也是使用“键约 束”的原因。 对于图中的1:N工作联系，说明：给定一个员工实体， 即可惟一地

16、确定一个工作联系的实例。这时，工作联系 可用员工的键（员工号）惟一确定。Date29Designed by Tao Hongcai键约束的好处：前面曾经指出，联系由其所关联实体惟一确定。但 对存在键约束的联系，只需用一个关联的实体即可惟一地确定该联 系。这也是为什么叫“实体对应约束”的原因。 扩展：多个实体间的联系也存在有键约束的情况。示例：每个员工最多在一个部门工作，并且在一个地点。Date30Designed by Tao Hongcai(3)参与约束(Participation Constraints) 概念：是实体与联系之间的约束，即实体 如何参与到联系中。与“实体关联约束” 同义。 分