(數(shù)據(jù)庫原理)第6章E-R模型設計方法課件

數(shù)據(jù)庫原理與應用教程第6章

E-R模型的設計方法

數(shù)據(jù)庫原理與應用教程本章概論P.P.Chen于1976年首先提出了E-R（實體-聯(lián)系）模型，也稱為E-R圖。由于它提供了不受任何DBMS約束的、面向用戶的表達方法，因此在數(shù)據(jù)庫概念設計階段常被用來進行數(shù)據(jù)建模。E-R模型在第2章已經(jīng)作過簡單的介紹，本章主要介紹E-R模型的較普遍的知識和實用的方法。數(shù)據(jù)庫原理與應用教程

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6.1E-R模型的基本元素6.2屬性的基本分類6.3聯(lián)系的設計方法6.4E-R模型的擴充6.5E-R模型實例介紹本章小結(jié)習題數(shù)據(jù)庫原理與應用教程6.1E-R模型的基本元素E-R（Entity-Relationship）模型提供了表示實體型、屬性和聯(lián)系的方法，是一種用來描述現(xiàn)實世界的概念模型。它的三個基本元素分別是實體、屬性和聯(lián)系。數(shù)據(jù)庫原理與應用教程1.實體實體（Entity）是指客觀存在并且可以相互區(qū)別的事物，它可以是具體的人、事、物，也可以是抽象的概念或聯(lián)系。。由于具有相同屬性的實體擁有一些共同特征和性質(zhì)，我們使用實體名及其屬性名集合來抽象和刻畫同類實體，稱之為實體型。例如，學生（學號，姓名，出生日期，性別，系別）、商品（商品號，商品名，產(chǎn)地，價格）都是一個實體型。6.1E-R模型的基本元素數(shù)據(jù)庫原理與應用教程6.1E-R模型的基本元素同一類型的實體構(gòu)成的集合稱為實體集。例如：全體職工就是一個實體集。我們一般將實體、實體型和實體集概念統(tǒng)稱為實體。在E-R模型中提到的實體通常是指實體集。數(shù)據(jù)庫原理與應用教程6.1E-R模型的基本元素在E-R模型中，我們用矩形表示實體，內(nèi)部寫明實體的名稱（用名詞表示）。為了方便工作人員與用戶之間的交流，在需求分析階段通常使用中文表示實體名，在設計階段再根據(jù)需要轉(zhuǎn)換成相應的英文。英文實體名通常使用首字母大寫的，且具有實際意義的英文表示。數(shù)據(jù)庫原理與應用教程6.1E-R模型的基本元素2.聯(lián)系聯(lián)系（Relationship）是指不同實體之間、實體集內(nèi)實體與實體間以及組成實體的各屬性的關(guān)聯(lián)。聯(lián)系類型是指兩個實體型之間聯(lián)系的對應方式，有一對一（1：1）、一對多（1：n）和多對多（m：n）三種聯(lián)系類型。例如，在“一夫一妻”的國家里，丈夫與妻子之間具有一對一的聯(lián)系；數(shù)據(jù)庫原理與應用教程6.1E-R模型的基本元素聯(lián)系集是指同一類型的聯(lián)系構(gòu)成的集合。例如，所有丈夫與妻子的一對一聯(lián)系就是一個聯(lián)系集；我們一般將聯(lián)系、聯(lián)系類型和聯(lián)系集概念統(tǒng)稱為聯(lián)系。在E-R模型中提到的聯(lián)系通常是指聯(lián)系集。數(shù)據(jù)庫原理與應用教程6.1E-R模型的基本元素在E-R模型中，我們用菱形表示聯(lián)系，內(nèi)部寫明聯(lián)系的名稱（用動詞表示），并用無向線段分別將有關(guān)聯(lián)的實體連接起來，同時在無向線段的旁邊標明聯(lián)系的類型（1：1或1：n或m：n）。數(shù)據(jù)庫原理與應用教程6.1E-R模型的基本元素屬性（Attribute）是指實體或聯(lián)系所具有的某一特性。通常，一個實體由若干個屬性來描述，我們把能夠唯一標識實體的屬性或?qū)傩约Q為實體標識符（主碼），而一個實體只有一個實體標識符。例如，員工號、性別、年齡、部門、職位、電話等特性是員工實體的屬性，其中員工號為實體標識符；學生與課程之間的選修聯(lián)系具有成績屬性。數(shù)據(jù)庫原理與應用教程6.1E-R模型的基本元素屬性域是指屬性的可能取值范圍，也稱為屬性的值域。每個屬性都有其取值范圍，在同一實體集中，每個實體的屬性及其域是相同的，但可能取不同的值。實體屬性的一組特定值，確定了一個特定的實體。例如，在商品關(guān)系中，商品號為“0001”～“9999”的4位字符串；商品名為10位字符串；產(chǎn)地為6位字符串；價格為0～10000的整數(shù)。數(shù)據(jù)庫原理與應用教程6.1E-R模型的基本元素在E-R模型中，我們用橢圓表示屬性，內(nèi)部寫明屬性的名稱（用名詞表示），其中實體標識符加下劃線，并用無向線段將其與相應的實體連接起來。數(shù)據(jù)庫原理與應用教程教師與課程的E-R模型數(shù)據(jù)庫原理與應用教程6.2屬性的基本分類6.2.1屬性類別分類6.2.2屬性取值特點分類數(shù)據(jù)庫原理與應用教程6.2.1屬性類別分類根據(jù)屬性的類別可將屬性分為基本屬性和復合屬性。若某個屬性可由其它屬性得出，則稱為導出屬性（派生屬性）。1.基本屬性基本屬性是指不可再分的屬性。例如，零件代碼、零件名、規(guī)格、產(chǎn)地和顏色都是基本屬性數(shù)據(jù)庫原理與應用教程2.復合屬性復合屬性是指可以再進行分解的屬性，即屬性可以嵌套。例如，外國人的名字由名、中間名和姓構(gòu)成，如果用戶需要分別訪問它們，那么把名字屬性作為復合屬性。如果不需要單獨訪問它們，就可以把它們綜合起來作為基本屬性。出生日期也可作為復合屬性，由年、月和日構(gòu)成。6.2.1屬性類別分類數(shù)據(jù)庫原理與應用教程3.導出屬性導出屬性是指可由其它相互依賴的屬性推導而來的屬性。例如：學生的年齡可由其出生日期推導出來；學生的平均成績可由其所有課程的成績總和除以門數(shù)推導出來。在E-R模型中，我們用虛線的橢圓表示導出屬性。6.2.1屬性類別分類數(shù)據(jù)庫原理與應用教程1.單值屬性單值屬性是指同一實體的某個屬性只能取一個值。例如，學生的年齡只有一個值，因此年齡是一個單值屬性；學生的性別也只有一個值，它也是一個單值屬性。6.2.2屬性取值特點分類數(shù)據(jù)庫原理與應用教程2.多值屬性多值屬性是指同一實體的某個屬性可以取多個值。例如，教師的學歷可以有大學學歷、研究生學歷，因此學歷是一個多值屬性；員工的電話可以有移動電話、家庭電話和辦公電話，電話也是一個多值屬性。6.2.2屬性取值特點分類數(shù)據(jù)庫原理與應用教程①去除“電話”屬性，同時增加幾個新屬性，分別為移動電話、家庭電話和辦公電話。這樣就不存在多值屬性，皆為單值屬性。6.2.2屬性取值特點分類數(shù)據(jù)庫原理與應用教程②將“電話”由屬性變?yōu)閷嶓w，“電話”實體具有“電話性質(zhì)”和“電話號碼”，與“員工”實體之間存在1：n的“擁有”聯(lián)系。6.2.2屬性取值特點分類數(shù)據(jù)庫原理與應用教程6.2.2屬性取值特點分類3.空值空值（NULLValue）表示無意義，或值存在但沒有該信息，或不能確定值是否存在。例如，在登記某位員工的配偶信息時，可以在配偶屬性上使用NULL值填寫，含義可以有以下3種情況：①該員工還沒有結(jié)婚。②該員工已經(jīng)結(jié)婚，但配偶信息尚不清楚。③該員工是否結(jié)婚還不能確定。數(shù)據(jù)庫原理與應用教程6.3聯(lián)系的設計方法1.聯(lián)系的元數(shù)聯(lián)系的元數(shù)（度數(shù)）是指它所涉及的實體集的數(shù)目。同一實體集內(nèi)部實體之間的聯(lián)系，稱為一元聯(lián)系（遞歸聯(lián)系）；兩個不同實體集實體之間的聯(lián)系，稱為二元聯(lián)系；三個不同實體集實體之間的聯(lián)系，稱為三元聯(lián)系；以此類推。例如，零件與零件之間的“組合”聯(lián)系是一元聯(lián)系；系與教師之間的“屬于”聯(lián)系是二元聯(lián)系；項目使用供應商提供的零件之間的“供應”聯(lián)系是三元聯(lián)系。數(shù)據(jù)庫原理與應用教程2.聯(lián)系的連通詞聯(lián)系的連通詞是指聯(lián)系涉及的實體集間實體對應的方式，即聯(lián)系的類型。通常，聯(lián)系存在于兩個實體之間，二元聯(lián)系的連通詞有四種：1：1、1：N、M：N和M：1。6.3聯(lián)系的設計方法數(shù)據(jù)庫原理與應用教程一元聯(lián)系連通詞（1）若一名選手排列在其前面的選手只有一個，排列在其后面的也只有一個，則選手之間存在1：1的出場排列聯(lián)系。6.3聯(lián)系的設計方法數(shù)據(jù)庫原理與應用教程一元聯(lián)系連通詞（2）若一個職工有多名直接下級，一名職工只有一個直接上級，則職工之間存在1：n的直接領(lǐng)導聯(lián)系。6.3聯(lián)系的設計方法數(shù)據(jù)庫原理與應用教程一元聯(lián)系連通詞（3）若一種零件可以由多種零件組成，而某種零件也可以是其它零件的組成部分，則零件之間存在m：n的組合聯(lián)系。6.3聯(lián)系的設計方法數(shù)據(jù)庫原理與應用教程二元聯(lián)系連通詞（1）若一個班級有一名班主任，一名班主作管理一個班級，則班級與班主任之間存在1：1的管理聯(lián)系。6.3聯(lián)系的設計方法數(shù)據(jù)庫原理與應用教程二元聯(lián)系連通詞（2）若每個車隊可以聘請若干名司機，但每個司機只能受聘于一個車隊，則車隊與司機之間存在1：n的聘用聯(lián)系。6.3聯(lián)系的設計方法數(shù)據(jù)庫原理與應用教程二元聯(lián)系連通詞（3）若一名教師可以講授多門課程，一門課程可以被多名教師講授，則教師與課程之間存在m：n的講授聯(lián)系。6.3聯(lián)系的設計方法數(shù)據(jù)庫原理與應用教程三元聯(lián)系連通詞若每個工程可由不同的供應商供應不同的零件，每種零件可由不同的供應商供應于不同的工程，每個供應商可為不同的工程供應不同的零件，則工程、供應商與零件之間存在m：n：p的聯(lián)系。6.3聯(lián)系的設計方法數(shù)據(jù)庫原理與應用教程3.聯(lián)系的基數(shù)由于通過連通詞對實體間的聯(lián)系方式進行描述過于簡單，因此我們可以使用聯(lián)系的基數(shù)，對實體間的聯(lián)系進行更為詳細的描述。設E1、E2為兩個實體集，E1中每個實體與E2中有聯(lián)系的實體數(shù)目的最小值記作Min，最大值記作Max，則（Min，Max）表示E1的基數(shù)。6.3聯(lián)系的設計方法數(shù)據(jù)庫原理與應用教程【例】車隊與司機存在1：n的聘用聯(lián)系。每位司機必須受聘于一個車隊；每個車隊至少有一名司機，至多有15名司機。則車隊的基數(shù)為（1，15），司機的基數(shù)為（1，1）。6.3聯(lián)系的設計方法數(shù)據(jù)庫原理與應用教程【例】教師與課程之間存在m：n的講授聯(lián)系。每位教師最多可以講授4門課,也可以不講課而搞研究或擔任班主任；每門課程至少有一位教師授課，至多有10名教師授課。則教師的基數(shù)為（0，4），課程的基數(shù)為（1，10）。6.3聯(lián)系的設計方法數(shù)據(jù)庫原理與應用教程1.依賴聯(lián)系與弱實體（1）依賴聯(lián)系。在現(xiàn)實世界中，有時某些實體對于另一些實體具有很強的依賴聯(lián)系，一個實體的存在必須以另一個實體的存在為前提。例如，一個員工可以有多個電話，電話是一個多值屬性，為了消除冗余，設計員工和電話兩個實體。由此可見，電話的存在是以員工的存在為前提，于是，員工和電話是一種依賴聯(lián)系。6.4E-R模型的擴充數(shù)據(jù)庫原理與應用教程（2）弱實體。若一個實體對于另外一些實體具有很強的依賴聯(lián)系，并且該實體主碼的全部或部分通過其父實體中獲得，則稱該實體為弱實體。在E-R模型中，我們用雙矩形表示弱實體，用雙菱形表示與弱實體的聯(lián)系。6.4E-R模型的擴充數(shù)據(jù)庫原理與應用教程【例】在員工管理系統(tǒng)中，電話的存在是以員工的存在為前提，即電話對于員工具有依賴聯(lián)系，因此電話是一個弱實體。6.4E-R模型的擴充數(shù)據(jù)庫原理與應用教程2.子類與父類在現(xiàn)實世界中，實體類型之間可能存在抽象和具體的聯(lián)系。例如，在員工管理系統(tǒng)中有員工、行政人員、技術(shù)人員、程序員、工程師、開發(fā)工程師和技術(shù)工程師等實體類型，其中，員工是比行政人員和技術(shù)人員更為抽象的概念，而行政人員和技術(shù)人員是比員工更為具體的概念。在E-R模型中，我們用兩端雙線的矩形表示父類，矩形表示子類，用中間加圈的無向線段分別將父類和子類連接起來。6.4E-R模型的擴充數(shù)據(jù)庫原理與應用教程6.4E-R模型的擴充數(shù)據(jù)庫原理與應用教程某個實體類型中所有實體同時也是另一個實體類型的實體。此時，我們稱前一實體類型是后一實體類型的子類，后一實體類型稱為父類。子類具有一個很重要的性質(zhì)——繼承性。它可繼承父類上定義的全部屬性，其本身還可包含其它另外的屬性。這種繼承性是通過子類實體和父類實體具有相同的實體標識符來實現(xiàn)的。6.4E-R模型的擴充數(shù)據(jù)庫原理與應用教程

在數(shù)據(jù)庫設計中，概念設計階段的重要內(nèi)容就是采用E-R模型描述現(xiàn)實世界的數(shù)據(jù)及其聯(lián)系。6.5E-R模型實例介紹

數(shù)據(jù)庫原理與應用教程6.5E-R模型實例介紹【例6.8】以某超市連鎖有限公司業(yè)務管理系統(tǒng)為例設計其E-R模型。該公司擁有若干超市，每個超市有一名店長和若干名職工，每個職工只在一個超市工作；每個超市經(jīng)營若干件商品，每種商品可在不同的超市經(jīng)營；超市聘用職工，保存了聘期信息；職工銷售商品，記錄其每月的銷售量。（1）確定實體類型。本系統(tǒng)有3個實體：超市、職工和商品。數(shù)據(jù)庫原理與應用教程6.5E-R模型實例介紹（2）確定聯(lián)系類型。本系統(tǒng)有3個聯(lián)系：超市與職工之間的“聘用”聯(lián)系是1：n；超市與商品之間的“經(jīng)營”聯(lián)系是m：n；商品與職工之間的“銷售”聯(lián)系是m：n。（3）確定實體和聯(lián)系屬性以及實體類型的主碼?！俺小睂嶓w的屬性：店號、店名、店址、店長；主碼：店號；“職工”實體的屬性：職工號、姓名、性別；主碼：職工號；“商品”實體的屬性：商品號、商品名、產(chǎn)地、價格；主碼：商品號；“聘用”聯(lián)系的屬性：聘期；“銷售”聯(lián)系的屬性：月銷售量。數(shù)據(jù)庫原理與應用教程6.5E-R模型實例介紹關(guān)系模式如下：超市（店號，店名，店址，店長）職工（職工號，姓名，性別，店號）商品（商品號，商品名，產(chǎn)地，價格）經(jīng)營（店號，商品號）銷售（職工號，商品號）根據(jù)上述分析，相應的E-R模型如圖6.19所示。數(shù)據(jù)庫原理與應用教程6.5E-R模型實例介紹數(shù)據(jù)庫原理與應用教程本章小結(jié)1．E-R模型即實體-聯(lián)系模型直觀地提供了表示實體型、屬性和聯(lián)系的方法，常用來設計數(shù)據(jù)庫的概念模型，是數(shù)據(jù)庫概念設計階段廣泛采用的方法。2．屬性是實體或聯(lián)系所具有的某一特性。根據(jù)屬性的類別可將屬性分為基本屬性和復合屬性；根據(jù)屬性的取值特點可將屬性分為單值屬性和多值屬性。準確定位屬性的類型，可以幫助我們更好地構(gòu)建E-R模型。3．聯(lián)系是不同實體之間、實體集內(nèi)實體與實體間以及組成實體的各屬性的關(guān)聯(lián)。通過聯(lián)系的元數(shù)、聯(lián)系的連通詞和聯(lián)系的基數(shù)的內(nèi)容，描述現(xiàn)實世界中的數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)間的聯(lián)系，準確地定位聯(lián)系的類型和確定存在聯(lián)系的實體，豐富E-R模型的內(nèi)容。數(shù)據(jù)庫原理與應用教程本章小結(jié)4．E-R模型應盡量充分地滿足用戶需求，但在許多實際應用中，對于一些特殊的語義，僅使用實體、屬性和聯(lián)系建立起來的E-R模型還不完善，我們引入依賴聯(lián)系與弱實體、子類與父類的概念，以符合應用系統(tǒng)的設計要求。5．E-R模型的設計過程，基本分為三步：第一步設計實體類型，確定屬性和主碼，不必涉及聯(lián)系；第二步設計實體之間的聯(lián)系類型，確定是否有聯(lián)系的屬性；第三步寫出關(guān)系模式。數(shù)據(jù)庫原理與應用教程習題一、選擇題1、下列()不屬于E-R模型的三個基本元素。A．實體B．聯(lián)系C．屬性D．關(guān)系2、在E-R模型中，我們用()表示聯(lián)系，內(nèi)部寫明聯(lián)系的名稱，并用無向線段分別將有關(guān)聯(lián)的實體連接起來，同時在無向線段的旁邊標明聯(lián)系的類型。A．橢圓B．矩形C．菱形D．正方形3、在E-R模型中，實體標識符加()，并用無向線段將其與相應的實體連接起來。A．下劃線B．波浪線C．括號D．著重號4、()是指不可再分的屬性。A．復合屬性B．基本屬性C．多值屬性D．單值屬性5、當實體的某個屬性沒有值或未知時，應使用()。A．零值B．無值C．空值D．沒有值數(shù)據(jù)庫原理與應用教程6、同學與同學之間的“朋友”聯(lián)系是()。A．一元聯(lián)系B．二元聯(lián)系C．三元聯(lián)系D．多元聯(lián)系7、在設備管理系統(tǒng)中，實驗室是用來存放設備的，且規(guī)定一個實驗室可以存放多件設備，同一類設備只能存放在一個實驗室中，則設備與實驗室之間的聯(lián)系是()。A．一對一B．一對多C．多對一D．多對多8、在學生宿舍管理系統(tǒng)中，學生與宿舍之間存在住宿的聯(lián)系。約定每個學生只能住在一個宿舍；每個宿舍至少有2名學生，至多有6名學生，則宿舍的基數(shù)為()。A．（1，1）B．（1，6）C．（2，2）D．（2，6）習題數(shù)據(jù)庫原理與應用教程二、填空題1、E-R模型是一種用來描述現(xiàn)實世界的

。2、

是指可以再進行分解的屬性，即屬性可以嵌套。3、在E-R模型中，我們用

表示多值屬性。4、

是指它所涉及的實體集的數(shù)目。5、二元聯(lián)系的連通詞有