《實(shí)體-聯(lián)系模型》PPT課件.ppt

第二章 實(shí)體-聯(lián)系模型,數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程 基本概念 映射約束 弱實(shí)體集 擴(kuò)展ER特性 ER模型設(shè)計(jì)要點(diǎn) 概念數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)實(shí)例,數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程,需求分析,概念數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì),邏輯數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì),確定存儲(chǔ)哪些數(shù)據(jù)，建立哪些應(yīng)用，常用的操作及對(duì)象有哪些等。,對(duì)需求分析所得到數(shù)據(jù)的更高層的抽象描述。,將概念模型所描述的數(shù)據(jù)映射為某個(gè)特定的DBMS模式數(shù)據(jù)。,ER模型 ODL,基本概念（）,1976年，P.P.S.Chen提出-模型（Entity-Relationship Model），用-圖來描述概念模型。 觀點(diǎn)：世界是由一組稱作實(shí)體的基本對(duì)象和這些對(duì)象之間的聯(lián)系構(gòu)成的。,基本概念（）,實(shí)體(Entity)： 客觀存在并可相互區(qū)分的事物叫實(shí)體。 如學(xué)生張三、工人李四、計(jì)算機(jī)系、數(shù)據(jù)庫概論。 屬性(Attribute)： 實(shí)體所具有的某一特性。一個(gè)實(shí)體可以由若干個(gè)屬性來刻畫。 例如，學(xué)生可由學(xué)號(hào)、姓名、年齡、系、年級(jí)等組成。 域(Domain)： 屬性的取值范圍。 例如，性別的域?yàn)椋?、女），月份的域?yàn)榈降恼麛?shù)。,基本概念（）,實(shí)體型(Entity Type)： 實(shí)體名與其屬性名集合共同構(gòu)成實(shí)體型。 例，學(xué)生（學(xué)號(hào)、姓名、年齡、性別、系、年級(jí)）。 注意實(shí)體型與實(shí)體（值）之間的區(qū)別，后者是前者的一個(gè)特例。 如(9808100，王平，21，男，計(jì)算機(jī)系，2)是一個(gè)實(shí)體。 實(shí)體集(Entity Set)： 同型實(shí)體的集合稱為實(shí)體集。 如全體學(xué)生。,基本概念（ ）,聯(lián)系(Relationship)： 實(shí)體之間的相互關(guān)聯(lián)。 如學(xué)生與老師間的授課關(guān)系，學(xué)生與學(xué)生間有班長關(guān)系。 聯(lián)系也可以有屬性，如學(xué)生與課程之間有選課聯(lián)系，每個(gè)選課聯(lián)系都有一個(gè)成績作為其屬性。 同類聯(lián)系的集合稱為聯(lián)系集。 元或度（Degree）： 參與聯(lián)系的實(shí)體集的個(gè)數(shù)稱為聯(lián)系的元。 如學(xué)生選修課程是二元聯(lián)系，供應(yīng)商向工程供應(yīng)零件則是三元聯(lián)系。,基本-圖要點(diǎn),學(xué)生,課程,選修,學(xué)號(hào),姓名,系別,課程名,先修課,主講老師,成績,用矩形表示實(shí)體集，在框內(nèi)寫上實(shí)體名,用橢圓表示實(shí)體的屬性,用無向邊把實(shí)體與其屬性連接起來,用菱形表示實(shí)體間的聯(lián)系,將參與聯(lián)系的實(shí)體用線段連接,例：學(xué)生選修課程,基本概念（ ）,碼(Key)： 能唯一標(biāo)識(shí)實(shí)體的屬性或?qū)傩越M稱作超碼。 超碼的任意超集也是超碼。 其任意真子集都不能成為超碼的最小超碼稱為候選碼。 從所有候選碼中選定一個(gè)用來區(qū)別同一實(shí)體集中的不同實(shí)體，稱作主碼。 一個(gè)實(shí)體集中任意兩個(gè)實(shí)體在主碼上的取值不能相同。 如學(xué)號(hào)是學(xué)生實(shí)體的碼。 通訊錄（姓名，郵編，地址，電話，Email，BP）,碼在E-R圖中的表示,表示要點(diǎn)： 實(shí)體集屬性中作為主碼的一部分的屬性用下劃線來標(biāo)明。,學(xué)生,課程,選修,學(xué)號(hào),姓名,系別,課程名,先修課,主講老師,基本概念（）,參與（Participation）： 實(shí)體集之間的關(guān)聯(lián)稱為參與，即實(shí)體參與聯(lián)系。 如王軍選修“數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)”，表示實(shí)體“王軍”與 “數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)”參與了聯(lián)系“選修”。 如果實(shí)體集E中的每個(gè)實(shí)體都參與到聯(lián)系集R中的至少一個(gè)聯(lián)系，則稱E全部參與R。 如果實(shí)體集E中只有部分實(shí)體參與到聯(lián)系集R的聯(lián)系中，則稱E部分參與R。 如“職工”與“部門”之間的“經(jīng)理”聯(lián)系，“職工”實(shí)體集部分參與，而“部門”實(shí)體集完全參與。,基本概念（）,角色（Role）： 實(shí)體在聯(lián)系中的作用稱為實(shí)體的角色。 當(dāng)同一個(gè)實(shí)體集不止一次參與一個(gè)聯(lián)系集時(shí)，為區(qū)別各實(shí)體的參與聯(lián)系的方式，需要顯式指明其角色。 如學(xué)生與學(xué)生間的班長關(guān)系，職工與職工之間的經(jīng)理關(guān)系，課程之間的先修關(guān)系。,角色在E-R圖中的表示,表示要點(diǎn)： 當(dāng)需要顯式區(qū)分角色時(shí)，在連接菱形和矩形的線上加上說明性標(biāo)注以區(qū)別不同的角色。,職員,雇傭,管理,工作,屬性的類型（）,簡單屬性 ： 不可再分的屬性。 如學(xué)號(hào)、年齡、性別。 復(fù)合（Composite）屬性： 可以劃分為更小的屬性。 可以把相關(guān)屬性聚集起來，使模型更清晰。 如電話號(hào)碼=區(qū)號(hào)+本地號(hào)碼 出生日=年+月+日 1NF Vs 嵌套關(guān)系,屬性的類型（）,單值屬性： 每一個(gè)特定的實(shí)體在該屬性上的取值唯一。 如學(xué)生的學(xué)號(hào)，年齡、性別、系別等。 多值屬性: 某個(gè)特定的實(shí)體在該屬性上的有多于一個(gè)的取值。 如學(xué)生（學(xué)號(hào)，所選課程，聯(lián)系電話）。,屬性的類型（）,NULL屬性: null表示“無意義”，當(dāng)實(shí)體在某個(gè)屬性上沒有值時(shí)設(shè)為null。 如通訊錄（姓名，email，電話，BP），若某人沒有email地址，則在email屬性上取值為null。 null表示“值未知”，即值存在，但目前沒有獲得該信息。 如職工（姓名，部門，工種，身份證），如果目前不知道職工身份證號(hào)碼，則設(shè)身份證值為null。 實(shí)體完整性：作為主碼的屬性上取值不能為null。,屬性的類型（）,派生（Derived）屬性與基屬性: 可以從其他相關(guān)的屬性或?qū)嶓w派生出來的屬性值。 如學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，平均成績），選課（學(xué)號(hào)，課程號(hào)，成績），則平均成績可由學(xué)生所選課程的總成績除以課程總數(shù)來得到。稱平均成績?yōu)榕缮鷮傩裕煽優(yōu)榛鶎傩?，或存?chǔ)屬性。 數(shù)據(jù)庫中，一般只存基屬性值，而派生屬性只存其定義或依賴關(guān)系，用到時(shí)再從基屬性中計(jì)算出來。 基本表 VS 視圖,屬性在E-R圖中的表示,表示要點(diǎn)： 多值屬性用雙橢圓表示。 派生屬性用虛橢圓表示。,學(xué)生,選修課程,姓名,學(xué)生,平均成績,姓名,系別,映射約束,映射的基數(shù) 存在依賴,映射的基數(shù)（）,映射的基數(shù)（Mapping Cardinalities）： 實(shí)體之間的聯(lián)系的數(shù)量，即一個(gè)實(shí)體通過一個(gè)聯(lián)系集能與另一實(shí)體集相關(guān)聯(lián)的實(shí)體的數(shù)目。 可以有一對(duì)一的（1:1），一對(duì)多的（1:m），多對(duì)多的（m:n）幾種情況。 在E-R圖中，用箭頭或線段來表示聯(lián)系的映射基數(shù)。,A,B,R,多方實(shí)體集,單方實(shí)體集,A,B,R,聯(lián)系R從A到B是一對(duì)一或多對(duì)一的,聯(lián)系R從A到B是多對(duì)多或一對(duì)多的,映射的基數(shù)（）,二元聯(lián)系集的映射基數(shù) 設(shè)有兩個(gè)實(shí)體集E1， E2 ， 一對(duì)一： E1中的一個(gè)實(shí)體與E2中至多一個(gè)實(shí)體相聯(lián)系，并且 E2中的一個(gè)實(shí)體與E1中至多一個(gè)實(shí)體相聯(lián)系。 如“職工”與“部門”之間的“管理”聯(lián)系（假定每個(gè)部門只有一個(gè)經(jīng)理，一個(gè)職工不能兼任兩個(gè)部門經(jīng)理。 注：一對(duì)一不是一一對(duì)應(yīng)。,職工,部門,管理,映射的基數(shù)（）,一對(duì)多： E1中的一個(gè)實(shí)體與E2中n（n0）個(gè)實(shí)體相聯(lián)系，并且 E2中的一個(gè)實(shí)體與E1中至多一個(gè)實(shí)體相聯(lián)系。 如“教師”和“學(xué)生”之間的“班主任”聯(lián)系。,教師,學(xué)生,班主任,映射的基數(shù)（）,多對(duì)多： E1中的一個(gè)實(shí)體與E2中n（n0）個(gè)實(shí)體相聯(lián)系，并且 E2中的一個(gè)實(shí)體與E1中m（m0）一個(gè)實(shí)體相聯(lián)系。 如“學(xué)生”和“課程”之間的“選修”聯(lián)系。,學(xué)生,課程,選修,映射的基數(shù)（）,一個(gè)實(shí)體集內(nèi)的二元聯(lián)系 一對(duì)一：ei E，至多存在一個(gè)ej E，與之相聯(lián)系（ji）。 如“職工”之間的“配偶”聯(lián)系。 一對(duì)多： 如“職工”內(nèi)部的“領(lǐng)導(dǎo)”聯(lián)系 多對(duì)多： 如“零件”之間的“構(gòu)成”聯(lián)系,職工,配偶,職工,領(lǐng)導(dǎo),零件,構(gòu)成,領(lǐng)導(dǎo),屬下,丈夫,妻子,母零件,子零件,映射的基數(shù)（）,多個(gè)實(shí)體集間聯(lián)系的情況 一對(duì)多： 設(shè)有n個(gè)實(shí)體集E1 , E2 , , En ,若對(duì)于 E1 , , Ei-1, Ei+1 , , En ，分別給定實(shí)體e1 , , ei-1 , ei+1 , , en 時(shí)，至多有一個(gè)實(shí)體ei Ei與之相聯(lián)系，則稱有一個(gè)從Ei到E1 , , Ei-1 , Ei+1 , , En的一對(duì)多聯(lián)系。 如“課程”，“教員”，“參考書”之間的“講課”聯(lián)系。,教員,參考書,講課,課程,存在依賴（）,存在依賴（Existence Dependency） 如果實(shí)體x的存在依賴于實(shí)體y的存在，則稱x存在依賴于y。 y稱作支配實(shí)體，x稱作從屬實(shí)體。 如果y被刪除，則x也要被刪除。 考慮分期付款的例子，對(duì)每一個(gè)“貸款”實(shí)體，有若干個(gè)“還款”實(shí)體與之關(guān)聯(lián)，“還款”實(shí)體存在依賴于“貸款”實(shí)體。,存在依賴（）,全部參與與存在依賴 設(shè)有A R B，若A存在依賴于B，則A全部參與聯(lián)系R。 參照完整性： 一個(gè)實(shí)體集的屬性是另一實(shí)體集的主碼屬性，,弱實(shí)體集（）,弱實(shí)體集（Weak Entity Set） 如果一個(gè)實(shí)體集的所有屬性都不足以形成主碼，則稱這樣的實(shí)體集為弱實(shí)體集。 貸款（貸款號(hào)，金額），還款（還款號(hào)，還款日期，金額），每個(gè)“貸款”的各個(gè)“還款”不同，但不同“貸款”之間的“還款”卻可能相同，因此“還款”是一個(gè)弱實(shí)體集。 Email = 用戶名 + 主機(jī)名，如 Logins（passwd文件）實(shí)體集記錄本機(jī)用戶名及其口令，用戶名在不同主機(jī)上可以相同。 Logins是一個(gè)弱實(shí)體集。 產(chǎn)品（名稱，價(jià)格），公司（名稱，地址，聯(lián)系電話），“產(chǎn)品”與“公司”之間有“制造”聯(lián)系，“產(chǎn)品”是一個(gè)弱實(shí)體集。,弱實(shí)體集（）,弱實(shí)體集與其擁有者之間的聯(lián)系稱作標(biāo)識(shí)性聯(lián)系(identifying relationship)。 弱實(shí)體集與強(qiáng)實(shí)體集之間是一對(duì)多的聯(lián)系。 弱實(shí)體集與存在依賴 弱實(shí)體集必然存在依賴于強(qiáng)實(shí)體集（Strong Entity Set)。 存在依賴并不總會(huì)導(dǎo)致一個(gè)弱實(shí)體集，從屬實(shí)體集可以有自己的主碼。 如實(shí)體集信用卡（信用卡號(hào)，客戶帳號(hào)，金額），它存在依賴于客戶帳號(hào)實(shí)體集，但信用卡有自己的主碼信用卡號(hào)。,弱實(shí)體集（）,分辨符（Discriminator): 弱實(shí)體集中用于區(qū)別依賴于某個(gè)特定強(qiáng)實(shí)體集的屬性集合。也稱作部分碼（partial key)。 如“還款”中的還款號(hào)，Logins中的用戶名。 弱實(shí)體集的主碼由該弱實(shí)體集所存在依賴的強(qiáng)實(shí)體集的主碼和該弱實(shí)體集的分辨符組成。 如“還款”主碼貸款號(hào)還款號(hào) Logins主碼 = 用戶名（在所在主機(jī)上唯一）+ 主機(jī)IP地址（在全球唯一）。 “產(chǎn)品”主碼 = 產(chǎn)品名稱 + 公司名稱。,弱實(shí)體集（）,為什么使用弱實(shí)體集？ 通過為弱實(shí)體集加上合適的屬性，可轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)實(shí)體集，為什么還要使用弱實(shí)體集？ 避免數(shù)據(jù)冗余（強(qiáng)實(shí)體集碼重復(fù)），以及因此帶來的數(shù)據(jù)的不一致性。 弱實(shí)體集反映了一個(gè)實(shí)體對(duì)其它實(shí)體依賴的邏輯結(jié)構(gòu)。 弱實(shí)體集可以隨它們的強(qiáng)實(shí)體集的刪除而自動(dòng)刪除。 弱實(shí)體集可以物理地隨它們的強(qiáng)實(shí)體集存儲(chǔ)。,弱實(shí)體集（）,弱實(shí)體集的引入 作為層次結(jié)構(gòu)的一部分。 實(shí)體集的一些多值、復(fù)合屬性可以抽取出來作為弱實(shí)體集。 如果弱實(shí)體集不但參與和強(qiáng)實(shí)體集之間的標(biāo)識(shí)性聯(lián)系，而且參與和其它實(shí)體集的聯(lián)系，或者弱實(shí)體集本身含有很多屬性，則將其表述為弱實(shí)體集。 如果弱實(shí)體集只參與和強(qiáng)實(shí)體集之間的標(biāo)識(shí)性聯(lián)系，或者弱實(shí)體集本身屬性不多，則將其表述為屬性。,弱實(shí)體集（）,弱實(shí)體集在-R圖中的表示 弱實(shí)體集以雙邊框的矩形表示。 標(biāo)識(shí)性聯(lián)系以雙邊框的菱形表示。 從聯(lián)系集用雙線（全部參與）連接弱實(shí)體集，用箭頭（一對(duì)多聯(lián)系）指向強(qiáng)實(shí)體集。 弱實(shí)體集的分辨符用下劃虛線標(biāo)明。,弱實(shí)體集（）,Logins,Host,用戶名,名稱,弱實(shí)體集（）,還款,貸款,隸屬,還款號(hào),貸款號(hào),還款金額,貸款金額,弱實(shí)體集（）,產(chǎn)品,公司,制造,產(chǎn)品名,地址,價(jià)格,公司名,聯(lián)系電話,擴(kuò)展E-R特性,特殊化（Specialization） 概括（Generalization） 屬性繼承（Attribute Inheritance） 聚集（Aggregation）,擴(kuò)展E-R特性特殊化（）,特殊化： 實(shí)體集中某些子集具有區(qū)別于該實(shí)體集內(nèi)其它實(shí)體的特性，可以根據(jù)這些差異特性對(duì)實(shí)體集進(jìn)行分組，這一分組的過程稱作特殊化。 自頂向下、逐步求精。 父類子類。 子類特例更小的實(shí)體集更多的屬性。 一個(gè)銀行帳號(hào)可以有存款帳號(hào)、貸款帳號(hào)。 學(xué)生可以有研究生、本科生。,擴(kuò)展E-R特性特殊化（）,特殊化在E-R圖中的表示： 特殊化用標(biāo)記為ISA的三角形來表示。 ISA = “is”，表示高層實(shí)體和低層實(shí)體之間的“父類子類”聯(lián)系。,本科生,研究生,學(xué)生,碩士,博士,ISA,ISA,姓名,學(xué)號(hào),Dissertation,Papers,軍訓(xùn),擴(kuò)展E-R特性概括,概括： 各個(gè)實(shí)體集根據(jù)共有的性質(zhì)，合成一個(gè)較高層的實(shí)體集。概括是一個(gè)高層實(shí)體集與若干個(gè)低層實(shí)體集之間的包含關(guān)系。 自底向上、逐步合成。 概括 Vs 特殊化 概括與特殊化是個(gè)互逆的過程，在E-R圖中的表示方法是相同的。 特殊化強(qiáng)調(diào)同一實(shí)體集內(nèi)不同實(shí)體之間的差異，概括強(qiáng)調(diào)不同實(shí)體集之間的相似性。 反映了數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的不同方法。,擴(kuò)展E-R特性屬性繼承（）,屬性繼承 高層實(shí)體集的屬性被低層實(shí)體集自動(dòng)繼承。 低層實(shí)體集特有的性質(zhì)僅適用于某個(gè)特定的低層實(shí)體集。 如“Dissertation”屬性只適用于“研究生”實(shí)體集。 層次結(jié)構(gòu)（Hierarchy） 實(shí)體集作為低層實(shí)體集只能參與到一個(gè)ISA聯(lián)系中。 格結(jié)構(gòu)（Lattice） 低層實(shí)體集可以參與到多個(gè)ISA聯(lián)系中。 如“博士”算參加工作，會(huì)繼承“職工”實(shí)體集的一些屬性。,擴(kuò)展E-R特性屬性繼承（）,“博士”繼承了“研究生”與“職工”的所有屬性。如果“研究生”與“職工”有相同名稱的屬性，如“姓名”，則在“博士”中用“研究生.姓名”，“職工.姓名”區(qū)別開來。,本科生,研究生,學(xué)生,碩士,博士,ISA,ISA,姓名,學(xué)號(hào),Dissertation,Papers,軍訓(xùn),職工,姓名,工齡,ISA,擴(kuò)展E-R特性約束設(shè)計(jì)（）,成員資格： 確定哪些實(shí)體能成為給定低層實(shí)體集的成員。 條件定義的(Condition-Defined)： 一個(gè)實(shí)體成員資格的確定基于該實(shí)體是否滿足一個(gè)顯式的條件或謂詞。 假定“學(xué)生”實(shí)體集具有屬性“學(xué)生類型”，則所有的學(xué)生實(shí)體根據(jù)“學(xué)生類型”進(jìn)行成員資格認(rèn)定，如一個(gè)學(xué)生的“學(xué)生類型”=“本科生”，則他就可以歸入低層“本科生”實(shí)體集中。 系統(tǒng)可以自動(dòng)檢查條件定義的約束。 用戶定義的(User-Defined)： 由數(shù)據(jù)庫用戶來指定一個(gè)實(shí)體歸入哪個(gè)低層實(shí)體集。 如一個(gè)學(xué)生被老師分配到某個(gè)項(xiàng)目組。,擴(kuò)展E-R特性約束設(shè)計(jì)（）,成員身份 同一個(gè)概括中，一個(gè)實(shí)體是否可以屬于多個(gè)不同低層實(shí)體集。 不相交的(Disjoint)： 一個(gè)實(shí)體至多屬于一個(gè)低層實(shí)體集。 如一個(gè)學(xué)生只能參加一個(gè)項(xiàng)目組。 有重疊的(Overlapping)： 同一實(shí)體可以同時(shí)屬于同一概括的多個(gè)低層實(shí)體集。 如一個(gè)老師可以參加多個(gè)項(xiàng)目組。,擴(kuò)展E-R特性約束設(shè)計(jì)（）,全部性約束： 確定高層實(shí)體集中的一個(gè)實(shí)體是否必須屬于某個(gè)概括的至少一個(gè)低層實(shí)體集。 全部的(Total)： 每個(gè)高層實(shí)體必須屬于一個(gè)低層實(shí)體集。 如學(xué)生必須屬于“本科生”或“研究生”的一種。 部分的(Partial)： 允許一些高層實(shí)體不屬于任何低層實(shí)體集。 如學(xué)生可以不屬于任何項(xiàng)目組。,擴(kuò)展E-R特性聚集（）,聚集 如何表達(dá)聯(lián)系之間的聯(lián)系？ 實(shí)例：職工參加項(xiàng)目，并在此過程中使用若干機(jī)器。,職工,項(xiàng)目,參加,姓名,工種,名稱,類型,工時(shí),機(jī)器名,型號(hào),方案1,職工,項(xiàng)目,參加,姓名,工種,名稱,類型,機(jī)器名,型號(hào),方案2,工時(shí),使用,機(jī)器,擴(kuò)展E-R特性聚集（）,聚集是一種抽象，通過它聯(lián)系被作為高層實(shí)體集。實(shí)體集A與B以及它們的聯(lián)系可被看成另一實(shí)體集C。,職工,項(xiàng)目,參加,姓名,工種,名稱,類型,機(jī)器名,型號(hào),工時(shí),使用,機(jī)器,擴(kuò)展E-R特性聚集（）,制造商,批發(fā)商,聯(lián)營,名稱,地址,名稱,地址,產(chǎn)品名,價(jià)格,時(shí)間,分送,產(chǎn)品,E-R模型設(shè)計(jì)要點(diǎn)（）,實(shí)體集 Vs 屬性,職工,電話,姓名,職工,電話,聯(lián)系 電話,姓名,號(hào)碼,地址,適于一個(gè)員工只有一部電話的情況,適于多個(gè)員工共有一部電話，一個(gè)員工多個(gè)電話，電話本身具有多個(gè)屬性的情況。,E-R模型設(shè)計(jì)要點(diǎn)（）,實(shí)體有多方面性質(zhì)，屬性沒有。,項(xiàng)目,城市,位于,項(xiàng)目,城市,名稱,名稱,名稱,面積,人口,E-R模型設(shè)計(jì)要點(diǎn)（）,若實(shí)體中除了多值屬性之外還有其它若干屬性，則將該多值屬性定義為另一實(shí)體。 供應(yīng)商可以供應(yīng)多種零件,供應(yīng)商,零件,姓名,零件,供應(yīng),名稱,供應(yīng)商,姓名,地址,電話,供應(yīng)商除零件屬性外只有一個(gè)