數(shù)據(jù)庫(kù)的概念設(shè)計(jì)課件

1、1第三章 數(shù)據(jù)庫(kù)的概念設(shè)計(jì)重點(diǎn)掌握： E-R模型 需求分析23.1 數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)過程數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)是指對(duì)于一個(gè)給定的應(yīng)用環(huán)境，構(gòu)造優(yōu)化的數(shù)據(jù)模型，并據(jù)此建立數(shù)據(jù)庫(kù)及其應(yīng)用系統(tǒng)，使之能夠有效地存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)，滿足各種用戶的應(yīng)用需求。 33.1.1 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)概述 1、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法 早期數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)主要采用手工試湊法，這種方法與設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)和水平有直接關(guān)系，因缺乏科學(xué)理論和工程方法的支持，設(shè)計(jì)質(zhì)量難以保證，常常是數(shù)據(jù)庫(kù)投入使用后才發(fā)現(xiàn)問題，不得不進(jìn)行修改甚至重新設(shè)計(jì)，加大了系統(tǒng)的維護(hù)成本。通過不斷的探索和實(shí)踐，人們提出了各種數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法，這些方法運(yùn)用軟件工程的思想和方法，并提出各種設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和規(guī)程，

2、都屬于規(guī)范化設(shè)計(jì)方法。具體方法如下：（1）新奧爾良方法。該方法把數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)分為四個(gè)階段：需求分析、概念設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)，其后，S.B.Yao等又將數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)分為五個(gè)步驟。還有I.R.Painler等把數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)看成一步接一步的過程，并采用一些輔助手段實(shí)現(xiàn)每一個(gè)過程?；贓-R模型的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法。該方法用E-R模型設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)的概念模型，是數(shù)據(jù)庫(kù)概念設(shè)計(jì)階段所采用的方法。（常用）基于3NF（第三范式）的設(shè)計(jì)方法。該方法用關(guān)系理論指導(dǎo)數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯模型的設(shè)計(jì)，是數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯設(shè)計(jì)階段所采用的方法。 43.1 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)步驟 圖3.1 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的步驟 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需求分析階段 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 物理結(jié)

3、構(gòu)設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施階段 數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行與維護(hù) 53.1.1 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法和步驟3數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)過程中的各級(jí)模式 在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的不同階段產(chǎn)生數(shù)據(jù)庫(kù)的各級(jí)模式。在需求分析階段，綜合各個(gè)用戶的應(yīng)用需求；在概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，則產(chǎn)生獨(dú)立于計(jì)算機(jī)硬件和DBMS的概念模式，它從用戶需求的觀點(diǎn)描述了數(shù)據(jù)庫(kù)的全局邏輯結(jié)構(gòu)；在邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，產(chǎn)生了依賴于DBMS的邏輯模式，它是由概念模式轉(zhuǎn)換而來，從計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的觀點(diǎn)描述了數(shù)據(jù)庫(kù)的全局邏輯結(jié)構(gòu)；并根據(jù)用戶使用數(shù)據(jù)的要求及安全性，可為不同的用戶建立不同的視圖，即產(chǎn)生外模式，它是從用戶使用的觀點(diǎn)描述數(shù)據(jù)庫(kù)的局部邏輯結(jié)構(gòu)；在物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，根據(jù)DBMS特點(diǎn)和處理需要，進(jìn)行物

4、理存儲(chǔ)設(shè)計(jì)，產(chǎn)生內(nèi)模式。如圖3-1所示(見書)。63.1. 2 數(shù)據(jù)庫(kù)需求分析階段1.需求分析階段 需求是用戶要求數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)必須滿足的所有功能和限制，它包括：功能要求、性能要求、可靠性要求、安全性和完整性要求及開發(fā)費(fèi)用、開發(fā)周期等限制。其中功能要求又包括信息要求和處理要求。 需求分析就是通過與用戶的溝通和交流獲取用戶的需求，并對(duì)需求進(jìn)行分析和整理，最終形成需求文檔。73.1. 2 數(shù)據(jù)庫(kù)需求分析階段1.需求獲取1）調(diào)查組織結(jié)構(gòu)：要建立數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)，首先要清楚當(dāng)前系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)情況，即了解該組織各部門的劃分及其相互關(guān)系、各部門的職責(zé)、人員配備、業(yè)務(wù)分工等。調(diào)查結(jié)果可用組織結(jié)構(gòu)圖來描述。（2

5、）調(diào)查管理功能：功能指的是完成某項(xiàng)工作的能力。每個(gè)系統(tǒng)都有一個(gè)總目標(biāo)，為了達(dá)到總目標(biāo)，必須完成各個(gè)子系統(tǒng)的功能，子系統(tǒng)的功能又依賴于其下面各項(xiàng)更具體功能的實(shí)現(xiàn)。在調(diào)查中，可以用功能層次圖來描述從系統(tǒng)目標(biāo)到各項(xiàng)功能的層次關(guān)系。83.1. 2 數(shù)據(jù)庫(kù)需求分析階段 1.需求獲?。?）調(diào)查各部門的業(yè)務(wù)流程：調(diào)查各部門的處理業(yè)務(wù)、信息來源、處理方法、計(jì)算方法、信息流經(jīng)去向、提供信息的時(shí)間和形態(tài)（報(bào)告、單據(jù)、屏幕顯示等）以及安全性和完整性要求。調(diào)查結(jié)果可用業(yè)務(wù)流程圖來描述。（4）確定新系統(tǒng)的邊界：一個(gè)組織業(yè)務(wù)活動(dòng)的管理不可能全部由計(jì)算機(jī)來完成，所以設(shè)計(jì)人員通過對(duì)上述調(diào)查結(jié)果的分析來確定系統(tǒng)的邊界，即確定哪

6、些功能由計(jì)算機(jī)完成或?qū)頊?zhǔn)備讓計(jì)算機(jī)完成，哪些活動(dòng)由人工完成。由計(jì)算機(jī)完成的功能就是新系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能。 93.1. 2 數(shù)據(jù)庫(kù)需求分析階段 2.需求分析 分析的內(nèi)容有：（1）分析業(yè)務(wù)流程 了解某項(xiàng)業(yè)務(wù)的具體處理過程，發(fā)現(xiàn)和處理系統(tǒng)調(diào)查工作中的錯(cuò)誤和疏漏，修改和刪除原系統(tǒng)的不合理部分，在新系統(tǒng)基礎(chǔ)上優(yōu)化業(yè)務(wù)處理流程。（2）分析系統(tǒng)數(shù)據(jù) 在調(diào)查的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步收集和分析數(shù)據(jù)，主要工作包括： a.明確用戶在數(shù)據(jù)庫(kù)中需要存儲(chǔ)哪些數(shù)據(jù)，即確定各實(shí)體集以及各實(shí)體集所包含的屬性。 b.明確實(shí)體集之間的聯(lián)系，即確定聯(lián)系的類型。 c.明確各屬性的組成，即屬性的名稱、類型、長(zhǎng)度、值域、使用特點(diǎn)等。 d.明確各數(shù)

7、據(jù)的來源及不同來源數(shù)據(jù)是否有矛盾；數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系；哪些是基本數(shù)據(jù)；哪些是導(dǎo)出數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)的重要性；及數(shù)據(jù)可能發(fā)生的變化等。 e.明確用戶對(duì)數(shù)據(jù)處理的要求，即要完成的具體處理內(nèi)容、響應(yīng)時(shí)間、安全性和完整性等要求。103.1. 2 數(shù)據(jù)庫(kù)需求分析階段數(shù)據(jù)流程圖（Data Flow Diagram，DFD）是一種能全面地描述信息系統(tǒng)邏輯模型的主要工具，它可以用少數(shù)幾種符號(hào)綜合地反映出信息在系統(tǒng)中的流動(dòng)、處理和存儲(chǔ)情況。DFD不涉及技術(shù)細(xì)節(jié)，所描述的內(nèi)容是面向用戶的，它是分析人員與用戶進(jìn)行交流的有效手段。 具體內(nèi)容及繪制方法將在“信息系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)”課程中介紹，在此只給出最簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)流程圖。113.1.

8、 2 數(shù)據(jù)庫(kù)需求分析階段 數(shù)據(jù)流程圖是以圖形的方式描述了新系統(tǒng)的邏輯模型框架，對(duì)每個(gè)圖形符號(hào)不能給出詳細(xì)的定義，為此可通過表格或文字對(duì)數(shù)據(jù)流程圖中的每個(gè)成分都給出詳細(xì)的描述和定義，這些描述和定義所組成的集合就是數(shù)據(jù)字典。 數(shù)據(jù)字典主要是對(duì)數(shù)據(jù)流程圖中的數(shù)據(jù)項(xiàng)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)流、處理邏輯、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、外部實(shí)體6個(gè)元素進(jìn)行具體的定義。 下面分別介紹（見下一）： F1 教學(xué)計(jì)劃P3成績(jī)鑒定F2 學(xué)生名冊(cè)留級(jí)學(xué)生名單學(xué)生處教師P1核對(duì)學(xué)生成績(jī)單F3 學(xué)生成績(jī)表補(bǔ)考和留級(jí)學(xué)生名單P2成績(jī)登錄院系辦公室133.1. 2 數(shù)據(jù)庫(kù)需求分析階段 數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)據(jù)項(xiàng)又稱數(shù)據(jù)元素，是數(shù)據(jù)的最小單位，描述數(shù)據(jù)的靜態(tài)特性。其定

9、義包含如下內(nèi)容：數(shù)據(jù)項(xiàng)的描述=數(shù)據(jù)項(xiàng)編號(hào)，數(shù)據(jù)項(xiàng)名稱，別名，簡(jiǎn)述，類型及寬度，取值范圍，取值含義，存儲(chǔ)處例如：“學(xué)號(hào)”數(shù)據(jù)項(xiàng)的定義如下：數(shù)據(jù)項(xiàng)編號(hào)：I0201數(shù)據(jù)項(xiàng)名稱：學(xué)號(hào)別名：學(xué)生編號(hào)簡(jiǎn)述：學(xué)號(hào)是學(xué)生的標(biāo)識(shí)符，每個(gè)學(xué)生都有惟一的學(xué)號(hào)。類型及寬度：字符型，9位取值范圍：“000000001”“999999999”取值含義：前4位代表學(xué)生入學(xué)年份，后3位是序號(hào)，中間2位系編號(hào)。存儲(chǔ)處：學(xué)生名冊(cè)和學(xué)生成績(jī)143.1. 2 數(shù)據(jù)庫(kù)需求分析階段 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述某些數(shù)據(jù)項(xiàng)之間的關(guān)系。一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以由若干個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)組成；也可以由若干個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成；還可以由若干個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成。其定義包含如下

10、內(nèi)容：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的描述=數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編號(hào)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)名稱，簡(jiǎn)述，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成例如：“成績(jī)”數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義如下：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編號(hào) : DS01-12 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)名稱 : 學(xué)生成績(jī)單 簡(jiǎn)述 : 教師所填學(xué)生的成績(jī)單 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成 : 姓名 + 課程名 + 分?jǐn)?shù)153.1. 2 數(shù)據(jù)庫(kù)需求分析階段 數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流由一個(gè)或一組固定的數(shù)據(jù)項(xiàng)組成。其定義內(nèi)容如下：數(shù)據(jù)流的描述=數(shù)據(jù)流編號(hào)，數(shù)據(jù)流名稱，簡(jiǎn)述，數(shù)據(jù)流來源，數(shù)據(jù)流去向，數(shù)據(jù)流組成，平均數(shù)據(jù)流量，高峰流量例如：“留級(jí)學(xué)生名單”數(shù)據(jù)流的定義如下：數(shù)據(jù)流編號(hào)：D3數(shù)據(jù)流名稱：留級(jí)學(xué)生名單簡(jiǎn)述：列出所有留級(jí)學(xué)生名單數(shù)據(jù)流來源：成績(jī)鑒定模塊數(shù)據(jù)流去向：學(xué)生處數(shù)據(jù)流組成：

11、學(xué)號(hào)+姓名+院系+班級(jí)+原因平均數(shù)據(jù)流量：10份/學(xué)年高峰流量：30份/學(xué)年163.1. 2 數(shù)據(jù)庫(kù)需求分析階段 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)字典中只描述數(shù)據(jù)的邏輯存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，而不涉及它的物理組織。其內(nèi)容如下：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的描述=數(shù)據(jù)存儲(chǔ)編號(hào)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)名稱，簡(jiǎn)述，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)組成，關(guān)鍵字，相關(guān)聯(lián)的處理例如：“學(xué)生成績(jī)表”數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的定義如下：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)編號(hào)：F3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)名稱：學(xué)生成績(jī)表簡(jiǎn)述：存放學(xué)生所選課程的考試成績(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)組成：學(xué)號(hào)+課程號(hào)+分?jǐn)?shù)關(guān)鍵字：學(xué)號(hào)+課程號(hào)相關(guān)聯(lián)的處理：P2、P3173.1. 2 數(shù)據(jù)庫(kù)需求分析階段 處理邏輯處理邏輯的定義僅對(duì)數(shù)據(jù)流程圖中最底層的處理邏輯加以說明。內(nèi)容如下：處理邏輯的描

12、述=處理邏輯編號(hào)，處理邏輯名稱，簡(jiǎn)述，輸入的數(shù)據(jù)流，處理，輸出的數(shù)據(jù)流，處理頻率例如：“核對(duì)”處理邏輯的定義如下：處理邏輯編號(hào)：P1處理邏輯名稱：核對(duì)簡(jiǎn)述：對(duì)教師提交的成績(jī)單按有關(guān)約定進(jìn)行核對(duì)輸入的數(shù)據(jù)流：學(xué)號(hào)和姓名，來源于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)“學(xué)生名冊(cè)表”；課程號(hào)和課程名，來源于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)“教學(xué)計(jì)劃”；分?jǐn)?shù)來源于外部實(shí)體“教師”。處理：根據(jù)數(shù)據(jù)流“學(xué)號(hào)”和“姓名”，檢索學(xué)生名冊(cè)，確定該學(xué)生是本校學(xué)生；再根據(jù)數(shù)據(jù)流“課程號(hào)”和“課程名”，檢索數(shù)據(jù)存儲(chǔ)教學(xué)計(jì)劃，以確定該學(xué)生的選課；再根據(jù)教師輸入的分?jǐn)?shù)，得到正確的成績(jī)單。輸出的數(shù)據(jù)流：數(shù)據(jù)流“正確的成績(jī)單”去下一個(gè)處理邏輯“成績(jī)登錄”。處理頻率：每學(xué)期處理一次

13、。183.1. 2 數(shù)據(jù)庫(kù)需求分析階段 外部實(shí)體外部實(shí)體的描述=外部實(shí)體編號(hào)，外部實(shí)體名稱，簡(jiǎn)述，輸入的數(shù)據(jù)流，輸出的數(shù)據(jù)流例如：“教師”外部實(shí)體的定義如下：外部實(shí)體編號(hào)：S1外部實(shí)體名稱：教師簡(jiǎn)述：任課教師輸入的數(shù)據(jù)流：無(wú)輸出的數(shù)據(jù)流：D1193.1. 2 數(shù)據(jù)庫(kù)需求分析階段3編寫需求說明書在調(diào)查分析的基礎(chǔ)上，編寫需求規(guī)格說明書，它的內(nèi)容主要包括：系統(tǒng)的概況、目標(biāo)、范圍、背景、歷史和現(xiàn)狀；系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)與子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)說明；系統(tǒng)功能說明；系統(tǒng)的軟硬件支持環(huán)境的選擇及規(guī)格要求；組織結(jié)構(gòu)圖、組織之間聯(lián)系圖等；數(shù)據(jù)流程圖、功能模塊圖和數(shù)據(jù)字典等。203.2實(shí)體聯(lián)系模型 在概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)人員從用戶

14、需求的觀點(diǎn)出發(fā)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行建模，產(chǎn)生一個(gè)獨(dú)立于計(jì)算機(jī)硬件和DBMS的概念模型。概念模型是現(xiàn)實(shí)世界到信息世界的第一級(jí)抽象，也是設(shè)計(jì)人員與用戶交流的工具之一，因此要求概念模型簡(jiǎn)單、清晰、易于理解，同時(shí)還應(yīng)具備較強(qiáng)的語(yǔ)義表達(dá)能力，可以直接表達(dá)用戶的各種需求，并易于向數(shù)據(jù)模型的轉(zhuǎn)換。概念模型的表示方法有很多，目前常用的是：用實(shí)體-聯(lián)系方法（Entity Relationship Approach）來表示概念模型。 213.2實(shí)體聯(lián)系模型 321 E-R方法 實(shí)體-聯(lián)系方法是用E-R圖來描述現(xiàn)實(shí)世界的概念模型，E-R圖是實(shí)體-聯(lián)系圖（Entity Relationship Diagram）的簡(jiǎn)稱，它是19

15、76年由PPChen提出的一種常用的概念模型設(shè)計(jì)工具。用E-R方法建立的概念模型也稱為E-R模型。PPChen Welcome to the home page of Dr. Peter Chen （陳品山）at Louisiana State University 。 http:/chen/. 223.2實(shí)體聯(lián)系模型1E-R圖的基本組成E-R圖是用圖形化的方法直觀地描述概念模型，它使用不同的圖形分別表示實(shí)體型、屬性和聯(lián)系。用矩形表示實(shí)體型（或?qū)嶓w集），在數(shù)據(jù)庫(kù)中實(shí)體往往指的是某類事務(wù)的集合，即實(shí)體集；用橢圓表示屬性；用菱形表示聯(lián)系；并在各在圖形框內(nèi)寫上相應(yīng)的名字，如圖3-5所示。所以E-R圖

16、的基本組成是實(shí)體型、屬性和聯(lián)系。學(xué)生 選課姓名233.2實(shí)體聯(lián)系模型 實(shí)體是現(xiàn)實(shí)世界中可區(qū)別于其他對(duì)象的“事件”或“物體”。 屬性是實(shí)體集中每一個(gè)實(shí)體所具有的性質(zhì)，它是對(duì)實(shí)體特征的描述。例如，在學(xué)生實(shí)體集中，每一名學(xué)生（實(shí)體）都具有學(xué)號(hào)、姓名、性別、專業(yè)名稱、入學(xué)年月、籍貫等特征，則稱這些特征為學(xué)生實(shí)體集的屬性。243.2實(shí)體聯(lián)系模型 2E-R圖 用線段（無(wú)向邊）將實(shí)體型與屬性或?qū)嶓w型與聯(lián)系或聯(lián)系與屬性連接起來，并在線段旁標(biāo)注聯(lián)系的類型，由此而形成E-R圖。 253.2實(shí)體聯(lián)系模型322 屬性和聯(lián)系概念的擴(kuò)展1屬性第一章中介紹的是最簡(jiǎn)單的且只能取一個(gè)值的屬性，下面從不同的角度對(duì)屬性進(jìn)行劃分。（

17、1）簡(jiǎn)單屬性和復(fù)合屬性。根據(jù)屬性是否可以再分，將屬性分為簡(jiǎn)單屬性和復(fù)合屬性。簡(jiǎn)單屬性是指不能劃分為更小部分的屬性，例如性別屬性就是簡(jiǎn)單屬性。復(fù)合屬性是指可以再劃分為更小部分的屬性。（2）單值屬性和多值屬性 根據(jù)屬性的取值特點(diǎn)，將屬性分為單值屬性和多值屬性。單值屬性是指對(duì)一個(gè)特定實(shí)體只能有一個(gè)值的屬性，例如學(xué)號(hào)等都是單值屬性。多值屬性是指對(duì)一個(gè)特定實(shí)體可能對(duì)應(yīng)一組值的屬性 。 商品商品編碼商品名生產(chǎn)廠家生產(chǎn)日期保質(zhì)期價(jià)格圖3-9 多值屬性的表示273.2實(shí)體聯(lián)系模型 在將具有多值屬性的E-R模型轉(zhuǎn)換為邏輯模型時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)冗余，所以在實(shí)際應(yīng)用中需要將多值屬性轉(zhuǎn)換為單值屬性，以減少數(shù)據(jù)冗余。

18、轉(zhuǎn)換方法有如下兩種：方法一：增加屬性，即將多值屬性的每個(gè)取值單獨(dú)作為一個(gè)屬性，如圖3-10所示。方法二：增加實(shí)體，即增加一個(gè)新的實(shí)體集，該實(shí)體集的屬性由原實(shí)體集的主碼和相應(yīng)的多值屬性組成 。如圖3-11所示。 商品商品編碼商品名生產(chǎn)廠家生產(chǎn)日期保質(zhì)期圖3-10 多值屬性的轉(zhuǎn)換方法一進(jìn)價(jià)批發(fā)價(jià)零售價(jià)商品商品編碼商品名生產(chǎn)廠家生產(chǎn)日期保質(zhì)期進(jìn)價(jià)圖3-11 多值屬性的轉(zhuǎn)換方法二有售價(jià)商品編碼銷售類型價(jià)格日期303.2實(shí)體聯(lián)系模型 （3）派生屬性。派生屬性是指屬性的值可以從其他的相關(guān)屬性或?qū)嶓w派生出來，例如某類商品的銷售額，就可通過銷售量*單價(jià)得到，其中銷售量屬性和單價(jià)屬性稱為基屬性或存儲(chǔ)屬性，派生屬

19、性的值不存儲(chǔ)，需要時(shí)可根據(jù)某種算法推導(dǎo)出來。在E-R圖中用虛線將派生屬性與其實(shí)體相連，如圖3-12所示。 商品商品編碼商品名銷售額圖3-12 派生屬性的表示單價(jià)銷售量323.2實(shí)體聯(lián)系模型 2聯(lián)系聯(lián)系的元數(shù)是指參與聯(lián)系的實(shí)體集的數(shù)目。一元聯(lián)系二元聯(lián)系N元聯(lián)系333.2實(shí)體聯(lián)系模型 1）一元聯(lián)系 參與聯(lián)系集的實(shí)體集數(shù)目是1，稱為一元聯(lián)系，也稱遞歸聯(lián)系。一元聯(lián)系是指在同一個(gè)實(shí)體集內(nèi)部一個(gè)實(shí)體與另一個(gè)實(shí)體之間存在的聯(lián)系。例如，在職工實(shí)體集中一些人是經(jīng)理，而另一些人是職員，經(jīng)理與職員之間存在領(lǐng)導(dǎo)與被領(lǐng)導(dǎo)的聯(lián)系。343.2實(shí)體聯(lián)系模型（2）N元聯(lián)系N元聯(lián)系是指參與聯(lián)系的實(shí)體集數(shù)目為N（N2）。例如某學(xué)校

20、規(guī)定：每名教師只能講授一門課程，而每門課程可以有多名教師講授；教師講課時(shí)可指定一本教材，每本教材只供一門課程使用，則教師、課程和教材之間的聯(lián)系如圖3-14所示。類似3元聯(lián)系還有旅行社、游客和景點(diǎn)之間的聯(lián)系及供應(yīng)商、零件和項(xiàng)目之間的聯(lián)系，請(qǐng)讀者自行假設(shè)相關(guān)的約束（語(yǔ)義），并畫出相應(yīng)的E-R圖。三元聯(lián)系在E-R圖中易于表示，但在數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)時(shí)卻很麻煩，為此通常將N元聯(lián)系（N2）轉(zhuǎn)換為一組等價(jià)的二元聯(lián)系，如圖3-15所示。353.2實(shí)體聯(lián)系模型 （b）一元聯(lián)系的表示方法 （c）角色的表示方法 職工領(lǐng)導(dǎo)職工領(lǐng)導(dǎo)經(jīng)理職工363.3 E-R模型的設(shè)計(jì) 331 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法和步驟1概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)概念

21、結(jié)構(gòu)的方法有四種，它們是：（1）自頂向下方法。首先定義全局概念結(jié)構(gòu)的框架，然后逐步細(xì)化，形成各局部應(yīng)用的概念結(jié)構(gòu)。（2）自低向上方法。首先定義各局部應(yīng)用的概念結(jié)構(gòu)，然后將它們集成，得到全局概念結(jié)構(gòu)。（3）由里向外方法。首先定義最重要的核心概念結(jié)構(gòu)，然后向外擴(kuò)張，生成其他概念結(jié)構(gòu)，直至得到全局概念結(jié)構(gòu)。373.3 E-R模型的設(shè)計(jì)（4）混合方法。將自頂向下和自低向上相結(jié)合的方法，用自頂向下方法設(shè)計(jì)一個(gè)全局概念結(jié)構(gòu)的框架，以它為骨架集成由自低向上方法中設(shè)計(jì)的各局部應(yīng)用的概念結(jié)構(gòu)。 2概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在需求分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的概念模型，而概念模型一般用E-R模型表示，所以概念結(jié)構(gòu)

22、設(shè)計(jì)就是設(shè)計(jì)E-R模型。設(shè)計(jì)E-R模型采用自低向上方法，具體步驟是首先設(shè)計(jì)各局部應(yīng)用的E-R模型，然后將局部E-R模型集成為全局E-R模型，最后對(duì)全局E-R模型進(jìn)行優(yōu)化。 383.3 E-R模型的設(shè)計(jì)332 局部E-R模型的設(shè)計(jì) 根據(jù)需求分析，設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)于每一部門或每一應(yīng)用的局部E-R模型。設(shè)計(jì)時(shí)首先要確定局部應(yīng)用，然后確定各應(yīng)用中的實(shí)體集、聯(lián)系集和屬性，最后畫出E-R圖。1.確定局部應(yīng)用 一般可按照一個(gè)組織的組織機(jī)構(gòu)確定局部應(yīng)用，如學(xué)校中的教務(wù)處、學(xué)生處等；也可按照某一應(yīng)用層次確定局部應(yīng)用，如學(xué)校各項(xiàng)管理工作中的學(xué)籍管理、成績(jī)管理、課程管理等。確定好局部應(yīng)用后，就可分別對(duì)每個(gè)局部應(yīng)用設(shè)計(jì)局部E

23、-R模型。2. 確定實(shí)體集及其屬性 在設(shè)計(jì)局部E-R模型時(shí)最大的問題是如何正確劃分實(shí)體集和屬性。一般先按照實(shí)際應(yīng)用環(huán)境的結(jié)構(gòu)和被討論屬性的相關(guān)語(yǔ)義來定義實(shí)體集和屬性，然后再根據(jù)實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行必要的調(diào)整。調(diào)整的原則是：（1）實(shí)體集和描述它的屬性之間保持1：1或n：1的聯(lián)系。例如一名教師只能有一個(gè)出生日期，一種性別，一個(gè)職稱，所以教師實(shí)體和其屬性出生日期、性別和職稱就符合這個(gè)原則。但可能會(huì)出現(xiàn)實(shí)體集和屬性之間是1：n聯(lián)系，即屬性為多值屬性。例如，一名教師可能有基本工資、崗位工資、獎(jiǎng)金等多種工資，此時(shí)就需要按前面介紹過的方法進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整結(jié)果如圖3-16所示。 1n教師有工資教師編號(hào)姓名性別職稱出生日

24、期類別號(hào)基本工資獎(jiǎng)金崗位工資圖3-16 將工資屬性調(diào)整為實(shí)體集（2）作為“屬性”，不能再有需要描述的性質(zhì)，即屬性是不可分的數(shù)據(jù)項(xiàng)，不能包含其他屬性。例如教材實(shí)體集中的作者屬性，若作者不需要詳細(xì)描述，則作者可作為教材的一個(gè)屬性，若需要進(jìn)一步描述，則將作者調(diào)整為實(shí)體集，如圖3-17所示。1n教材編著作者ISBN書名出版社版次單價(jià)姓名單位電話圖3-17 將作者屬性調(diào)整為實(shí)體集編號(hào)3.3 E-R模型的設(shè)計(jì)3.確定實(shí)體集之間的聯(lián)系 4.畫出局部E-R圖 333 局部E-R模型設(shè)計(jì)案例經(jīng)調(diào)查得到某高校的組織機(jī)構(gòu)和主要業(yè)務(wù)活動(dòng)如下：該高校下設(shè)若干個(gè)學(xué)院和行政管理部門（如教務(wù)處、學(xué)生處、招生辦公室等），每個(gè)學(xué)

25、院設(shè)置若干個(gè)系，每個(gè)系有若干名教師；每個(gè)系有若干個(gè)班級(jí)，每個(gè)班級(jí)有若干名學(xué)生。3.3 E-R模型的設(shè)計(jì)新生入學(xué)后填寫的學(xué)生情況登記表報(bào)各系、院后，再上報(bào)教務(wù)處教務(wù)科，教務(wù)科將這些報(bào)表匯總后與學(xué)校招生辦公室進(jìn)行核對(duì)，準(zhǔn)確無(wú)誤后存檔以備使用。每年各個(gè)專業(yè)在制定完教學(xué)計(jì)劃后，由教學(xué)秘書交系教學(xué)辦公室進(jìn)行審核，然后上報(bào)教務(wù)科，教務(wù)處和教務(wù)科出面組織全校進(jìn)行討論，協(xié)調(diào)各專業(yè)的教學(xué)執(zhí)行計(jì)劃，最后形成年度教學(xué)執(zhí)行計(jì)劃下發(fā)各系組織落實(shí)。各系將落實(shí)后的教師任務(wù)分配表匯總再報(bào)教務(wù)科。各系教學(xué)辦公室根據(jù)教學(xué)執(zhí)行計(jì)劃、教師任務(wù)分配表和教室情況排出本系課程表，再報(bào)教務(wù)科，由教務(wù)科進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)，最后制定出全校課程表下發(fā)各

26、院、系。學(xué)校實(shí)施了學(xué)分制管理，在每學(xué)期開學(xué)以前還要進(jìn)行學(xué)生選課工作。期末考試結(jié)束后，各系將學(xué)生成績(jī)歸檔并進(jìn)行學(xué)籍處理，然后將成績(jī)及學(xué)籍處理結(jié)果報(bào)教務(wù)科審批執(zhí)行。另外教務(wù)科還要根據(jù)教師任課情況、學(xué)生情況制定各種報(bào)表上報(bào)教委、學(xué)校及各有關(guān)單位?？梢姡瑢W(xué)校的管理工作很復(fù)雜，要處理的信息也很繁雜，因此必須詳細(xì)調(diào)查各部門具體的業(yè)務(wù)規(guī)則和數(shù)據(jù)管理的需求，并將其抽象成數(shù)據(jù)模型。在此我們從系管理角度出發(fā)以學(xué)籍管理和課程管理兩個(gè)簡(jiǎn)單的局部應(yīng)用為例，設(shè)計(jì)局部E-R模型。 3.3 E-R模型的設(shè)計(jì)1確定局部應(yīng)用確定學(xué)籍管理和課程管理兩個(gè)局部應(yīng)用。2確定實(shí)體集及其屬性（1）學(xué)籍管理的業(yè)務(wù)規(guī)則每個(gè)系有多個(gè)班，每個(gè)班只屬

27、于一個(gè)系；每個(gè)班有多名學(xué)生，每名學(xué)生只屬于一個(gè)班；每個(gè)班由一名班主任負(fù)責(zé)日常管理工作，并且每名班主任只負(fù)責(zé)一個(gè)班；每個(gè)班還有多名指導(dǎo)教師，負(fù)責(zé)指導(dǎo)學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)，每名教師可指導(dǎo)多名學(xué)生，每名學(xué)生只能由一名教師指導(dǎo)。學(xué)籍管理中的實(shí)體集有：系、班級(jí)、學(xué)生、教師、班主任各實(shí)體集的屬性分別為：系（系號(hào)，系名，系主任名）班級(jí)（班號(hào)，班名）學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，性別，出生日期）教師（教師編號(hào)，姓名，職稱）班主任（班主任編號(hào)，姓名，職稱） 3.3 E-R模型的設(shè)計(jì)（2）課程管理的業(yè)務(wù)規(guī)則每個(gè)系開設(shè)了若干門課程，每門課程可以由多名教師講授，每名教師可以講授多門課程，教師在講授課程時(shí)可選擇一本教材，因?qū)嵭袑W(xué)分制，學(xué)

28、生可自由選課，一名學(xué)生可選多門課程，一門課程可由多名學(xué)生選修，學(xué)生通過考試可獲得所選課程的成績(jī)。課程管理的實(shí)體集有：系、課程、學(xué)生、教材、教師各實(shí)體集的屬性分別為：系（系號(hào)，系名，系主任名）課程（課程號(hào)，課程名，學(xué)時(shí)，開課學(xué)期）學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，性別，年齡）教師（教師編號(hào)，姓名，職稱）教材（ISBN，書名，作者，出版社，單價(jià)，版次） 3.3 E-R模型的設(shè)計(jì)（3）教師管理的業(yè)務(wù)規(guī)則每個(gè)系設(shè)置了多個(gè)教研室，每個(gè)教研室有多名教師，每名教師只屬于一個(gè)教研室。各實(shí)體集的屬性分別為：系（系號(hào)，系名，系主任名）教研室（教研室編號(hào)，教研室名，教研室主任）教師（教師編號(hào)，姓名、性別，出生日期，職稱，工資）確定

29、實(shí)體集之間的聯(lián)系根據(jù)各業(yè)務(wù)規(guī)則可確定實(shí)體集之間的聯(lián)系，比如系與班級(jí)之間是一對(duì)多聯(lián)系，班級(jí)與班主任之間是一對(duì)一聯(lián)系，其他聯(lián)系如圖3-18、3-19和3-20所示。 3.3 E-R模型的設(shè)計(jì)4畫出局部E-R圖為了簡(jiǎn)便，在后面所畫的E-R圖中均省略了屬性。（1）學(xué)籍管理的E-R圖如圖3-18所示。（2）課程管理的E-R圖如圖3-19所示。 （3）教師管理的E-R圖如圖3-20所示。 3.3 E-R模型的設(shè)計(jì)334 全局E-R模型的設(shè)計(jì)對(duì)各局部E-R模型進(jìn)行集成形成全局E-R模型，集成方法有兩種：第一種方法是將多個(gè)局部E-R模型一次集成；第二種方法是逐步集成，每次集成兩個(gè)局部E-R模型，直至完成所有局

30、部E-R模型的集成。第一種方法比較復(fù)雜，集成難度較大；第二種方法因兩兩集成，所以降低了集成的復(fù)雜度和難度。無(wú)論采用哪種集成方法，集成過程都要分如下兩步進(jìn)行：合并。解決各局部E-R模型之間的沖突問題，生成初步的全局E-R模型。優(yōu)化。消除不必要的冗余，生成最終的全局E-R模型。無(wú)有無(wú)有各局部E-R模型確定公共實(shí)體集集成兩個(gè)局部E-R模型檢查并消除沖突有沖突碼？有未集成的？進(jìn)行優(yōu)化圖3-21初步全局E-R模型的設(shè)計(jì)3.3 E-R模型的設(shè)計(jì)初步的全局E-R模型的設(shè)計(jì)過程 1確定公共實(shí)體集 2集成兩個(gè)局部E-R模型 3消除沖突 3.3 E-R模型的設(shè)計(jì)沖突主要有三種類型：屬性沖突、結(jié)構(gòu)沖突和命名沖突。（

31、1）屬性沖突屬性沖突主要體現(xiàn)在如下兩方面：屬性域沖突。即屬性值的類型、取值范圍或取值集合不同。例如，“學(xué)號(hào)”屬性，有的設(shè)計(jì)人員將其定義為“整數(shù)型”，而有的設(shè)計(jì)人員則將其定義為“字符型”。再如“工資”屬性，有的設(shè)計(jì)人員將其范圍設(shè)定為05000，而有的設(shè)計(jì)人員則其范圍設(shè)定為10005000。對(duì)“職稱”屬性，有的設(shè)計(jì)人員將其取值集合設(shè)定為“助教”，“講師”，“副教授”，“教授”，而有的設(shè)計(jì)人員則將其取值集合設(shè)定為“助教”，“講師”，“副教授”，“教授”，“實(shí)驗(yàn)員”，“高級(jí)實(shí)驗(yàn)員”，“高級(jí)工程師”。屬性取值單位沖突，例如重量，有的以公斤為單位，有的以斤為單位，還有的以克為單位。再如“學(xué)時(shí)”屬性有的以小時(shí)為單位，有的以分鐘為單位。 3.3 E-R模型的設(shè)計(jì)（2）結(jié)構(gòu)沖突結(jié)構(gòu)沖突主要體現(xiàn)在如下三方面：同一事物不同的抽象。即同一個(gè)事物在不同的應(yīng)用中進(jìn)行了