数据库设计与实现-高级ER.ppt

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1、2023年9月11日星期一,1,3高级E-R模型,本章主要讨论3.1弱实体3.2继承3.3聚集3.4E-R图的元素表示3.5概念模型设计过程,2023年9月11日星期一,2,数据库系统概念-E-R,3.1弱实体,背景示例：在银行系统中，希望研究：账户的交易记录与柜员之间的联系账户的交易与利息之间的联系问题：如何表示上述联系？按E-R图的原则，联系是实体与实体之间的联系不能是实体和属性之间、属性和属性之间的联系,2023年9月11日星期一,3,数据库系统概念-E-R,3.1弱实体,上述问题的表示方法：属性实体化交易记录、利息记录属性实体化之后，实体无法独立标识行号、日期都只能在一个账户内分辨多值

2、属性，缺少全局标识,2023年9月11日星期一,4,数据库系统概念-E-R,3.1弱实体,弱实体提出的背景存在一些场景，需要研究：一个实体的属性与其它实体之间的关系或者属性之间相互的关联关系E-R图中联系是实体与实体之间的联系在研究属性参与的联系时，需要进行属性实体化某些属性实体化之后，实体可以独立标识，如电话；某些属性实体化之后，实体自身无标识属性，如账户交易；属性实体化后，不能独立标识，形成弱实体弱实体定义没有足够属性标识的实体，称为弱实体反之称为强实体弱实体需要依赖属主实体而存在，不能独立存在,2023年9月11日星期一,5,数据库系统概念-E-R,3.1弱实体,引入弱实体后的E-R图：

3、有效解决了属性实体化后缺少标识问题,2023年9月11日星期一,6,数据库系统概念-E-R,3.1弱实体,弱实体没有足够属性标识的实体，称为弱实体，反之称为强实体标志性联系弱实体和属主实体之间的联系是存在依赖联系弱实体和属主实体间的存在依赖联系，称作实体的标志性联系标识性联系：多对一、全部参与，一般不命名标识性联系在E-R图中以双边框菱形表示,2023年9月11日星期一,7,数据库系统概念-E-R,3.1弱实体,分辨符弱实体在特定属主实体内的标识属性，称作分辨符在全局范围内，弱实体的标识由属主实体的主码和弱实体的分辨符共同组成分辨符在E-R图中用虚下划线表示,2023年9月11日星期一,8,数

4、据库系统概念-E-R,3.1属性实体化方法,属性实体化属性实体化后，如果有标识属性，自然成为强实体属性实体化后，如果没有标志性属性，有两种办法处理：1、将属性实体化为弱实体2、通过增加标识属性，使属性实体化为强实体练习：请画出银行账户的E-R图，通过增加标识属性，使交易记录等属性实体化为强实体请和使用弱实体的方案比较，哪种方案更好？,2023年9月11日星期一,9,数据库系统概念-E-R,3.1实体化：弱实体vs强实体,实体化为弱实体vs增加标识属性成为强实体增加标识属性实际上是进行了实现相关的设计工作。在分析阶段进行设计工作会限制设计阶段设计方案的选择。使用弱实体能更好地刻画现实语义引入弱实

5、体使E-R图元素增多、复杂性增加,2023年9月11日星期一,10,数据库系统概念-E-R,3.1弱实体vs属性,使用实体的属性，还是使用弱实体？如果不研究属性和其它属性/联系/实体之间的联系，应该使用属性如果需要研究属性和其它属性/联系/实体之间的联系，则需要将属性实体化，必要时使用弱实体,2023年9月11日星期一,11,数据库系统概念-E-R,3.1练习,请绘制医院系统住院部分的E-R图医院为住院病人建立病历。病历首页记录病人住院相关的基本信息；病历主体由住院期间每次诊疗的记录顺序排列组成。诊疗记录由诊疗时间、诊疗情况记录组成，并要由进行当次诊疗的住院医生签字。诊疗可发出检查单、治疗医嘱

6、单，需要记录诊疗和检查单、医嘱单的关系。检查单由住院医生写明检查事项发给检查科室。检查科室执行检查，载明检查结果并由检查医生签字返回住院医生。住院医生将检查单黏贴在病历末尾。医嘱单由治疗医生/护士执行，记录执行结果并保存在执行科室备查。请画出相关数据概念模型。具体内容可以根据你对住院管理的理解进行补充和调整。,2023年9月11日星期一,12,3.2继承,实体型的层次实体型：现实世界同类事物特征和性质的抽象同一事物抽象层次的不同，形成了不同层次的实体型例如：同一个人，可以被看作是本科生、学生、person 等等思考：对一个具体系统中人的研究，应该抽象到哪个层次？本科生？学生？还是person？

7、对一个具体系统，是否可能同时关注一个事物不同层次的实体型？,2023年9月11日星期一,13,3.2继承,实体型的层次同一系统可能会同时关注一个事物不同层次的实体型例如：在学校系统中，教务方面愿意把在校人员看做教师和学生，而图书馆方面更愿意统一看作在校人员思考：如何刻画不同层次实体型之间的关系？,教师,课程,学生,上课,讲授,人员,图书,借阅,3.2继承,ISA联系E-R图使用ISA联系表示不同层次实体型之间的关系ISA联系本质是继承关系ISA联系使用标有“ISA”字样的三角形来表示,2023年9月11日星期一,14,教师,人员,ISA,学生,3.2继承,学校系统E-R图示例：仅关注教学和图书

8、管理部分请给E-R图标上属性：关注人员pid,name,age,关注学生sno,name,age,关注教师tno,name,关注bno,bname,cno,cname,2023年9月11日星期一,15,教师,课程,学生,上课,讲授,人员,图书,借阅,ISA,3.2继承,学校系统E-R图示例：思考：实体型学生还需要标明属性name,age吗？子类从父类继承了什么？ISA是联系吗？,2023年9月11日星期一,16,3.2子类从父类继承了什么?,子类继承了父类的属性父类属性被子类自动继承学生实体不再需要标明属性name、age子类继承参与父类参与的联系E-R图不考虑方法，因此不考虑方法的继承,20

9、23年9月11日星期一,17,2023年9月11日星期一,18,思考：实体型学生还需要标明属性name,age吗？子类从父类继承了什么？从这张E-R图看，使用继承的利与弊？,3.2子类从父类继承了什么?,3.2继承的约束,ISA联系的约束全部特殊化约束不相交约束,2023年9月11日星期一,19,3.2全部特殊化约束,ISA联系的子类完全性分类全部特殊化：每个父类实体均必须是一个子类实体全部特殊化是对ISA关系的约束全部特殊化约束应在E-R图上予以标明部分特殊化：允许一些父类实体不是任何子类实体部分特殊化不是对ISA关系的约束，不需要标明思考：教师、学生对在校人员的ISA关系，具有全部特殊化约

10、束吗？,2023年9月11日星期一,20,3.2不相交约束,ISA联系的相交性分类相交(重叠)同一实体可以同时属于一个父类的多个不同子类相交不是对ISA关系的约束，不需要在E-R图上标明不相交一个实体至多属于一个子类不相交是对ISA关系的约束不相交约束应在E-R图上予以标明思考：教师、学生对人员的ISA关系，具有不相交约束吗？,2023年9月11日星期一,21,2023年9月11日星期一,22,2.2练习,学校系统数据概念模型如图下所示现在需要增加在校人员的借书业务请尝试使用在校人员和教师学生的继承关系,2023年9月11日星期一,23,2.2练习,学校系统增加借书业务后的概念模型参考方案(一

11、),学生,选课,score,院系,隶属属,教师,课程,讲授属,dno,dname,tno,cno,cname,sno,隶属,人员,图书,借阅,name,bno,bname,pid,age,ISA,2023年9月11日星期一,24,2.2练习,学校系统增加借书业务后的概念模型参考方案(二),学生,选课,score,院系,隶属,教师,课程,讲授属,dno,dname,tno,cno,cname,sno,人员,图书,借阅,name,bno,bname,pid,age,ISA,2.2练习,学校系统增加借书业务后的概念模型请比较方案一、二的优缺点应该选择哪个方案？选择的依据是什么？练习：请给出不使用继承

12、的概念模型对比使用继承和不使用继承的概念模型，各有什么优缺点？,2023年9月11日星期一,25,2.2练习,学校系统增加借书业务后的概念模型参考方案(三)，不使用继承,2023年9月11日星期一,26,学生,选课,score,age,院系,隶属,教师,课程,讲授属,dno,dname,tno,name,cno,cname,pid,age,sno,name,pid,隶属,图书,借阅,bno,bname,借阅,2023年9月11日星期一,27,数据库系统概念-E-R,3.3聚集,背景示例：请用E-R图表示如下关系客户和项目之间存在着订购关系某些订购需要第三方(银行)提供担保思考：如何表示？问题本

13、质，担保的是“订购”联系实体和联系之间不能建联系,2023年9月11日星期一,28,数据库系统概念-E-R,3.3聚集,聚集可以将联系和参与联系的实体聚集为高层实体高层实体可以和其它实体产生联系例如：客户、项目及订购联系聚集成的高层实体，可以和银行之间建立担保联系思考：如果不使用聚集，如何用E-R图表示？,2023年9月11日星期一,29,数据库系统概念-E-R,3.3聚集,不使用聚集，E-R图的两种表示方案思考：这两种方案比较优缺点如何？那种方案更好？使用聚集和不使用聚集相比，优缺点如何？,2023年9月11日星期一,30,数据库系统概念-E-R,图2：属性表示方法汇总示例,角色,3.4E-

14、R图元素符号总结,E-R图的主要符号、表示方法总结,birthday,age,学生,sno,name,relative,pid,name,relation,city,street,addr,telno,postal_code,E,R,R,ISA,3.5,R,R,图1：E-R图的主要符号,2023年9月11日星期一,31,数据库系统概念-E-R,3.4E-R图的符号体系,可选的符号E-R图有多种符号体系例如：另一种常见的基数约束表示方法具体选择哪个符号体系由项目组决定,2023年9月11日星期一,32,数据库系统概念-E-R,3.4E-R图的符号体系,比较与思考两种基数约束表示方法各有哪些优缺点

15、？你更喜欢哪一种表示方法？,2023年9月11日星期一,33,数据库系统概念-E-R,3.5概念模型设计过程,概念模型设计过程局部E-R图设计全局E-R图设计全局E-R图优化设计过程的基本原则每个过程都要在需求调研和理解基础上进行每个过程的结果都需要得到相关用户确认,2023年9月11日星期一,34,数据库系统概念-E-R,3.5局部E-R图设计,需求调研,确定局部结构范围,实体定义,联系定义,属性分配,局部E|R模式设计,全局E-R模式设计,2023年9月11日星期一,35,数据库系统概念-E-R,3.5全局E-R图设计,2023年9月11日星期一,36,数据库系统概念-E-R,3.5全局E

16、-R图设计：消除冲突,消除冲突不同E-R图对同一问题表述不一致形成冲突E-R合并需要检查并消除冲突检查和消除冲突必须在理解的基础上进行，不能机械进行常见的E-R图冲突命名冲突属性冲突结构冲突,2023年9月11日星期一,37,数据库系统概念-E-R,3.5命名冲突,命名冲突同名异义相同的名字表示的对象不同财务部：工资=月工资+奖金人力资源部：工资指不含奖金的工资异名同义同一意义的对象具有不同的名字例如：工资、社保缴费基数命名冲突消除在全局范围内使用统一和精确无二义的命名冲突消除目标：同名同义、同义同名,2023年9月11日星期一,38,数据库系统概念-E-R,3.属性冲突,属性冲突属性域的冲突

17、属性的类型、取值范围不同如成绩存在五分制、百分制、等级制属性取值单位冲突如重量单位：吨、千克、克属性冲突消除目标同一属性概念、域、单位完全相同,2023年9月11日星期一,39,数据库系统概念-E-R,3.5结构冲突,结构冲突同一对象在不同E-R图中的抽象结果不同同一实体在不同E-R图中属性组成不同同一实体在不同E-R图中抽象层次不同同一联系在不同E-R图中呈现不同的类型结构冲突消除需要对E-R图进行必要的重构,2023年9月11日星期一,40,数据库系统概念-E-R,3.5全局E-R图优化,2023年9月11日星期一,41,数据库系统概念-E-R,3.5识别继承关系,识别继承关系的主要方法概

18、括：对相关实体型根据它们共同特点，在更高层次上进行抽象；自底向上、逐步合成的过程特殊化：根据实体集某些差异特性，对实体集分组细化自顶向下、逐步求精的过程识别继承关系识别继承关系是对现实语义的进一步揭示,2023年9月11日星期一,42,数据库系统概念-E-R,3.5概念模型设计：练习,练习：请完成一个学校系统概念模型设计学校系统包括教务管理、排课管理、校园卡管理经过需求调研，完成三张局部E-R图如下所示1、请完成全局E-R图设计2、请完成全局E-R图优化,3.5练习,教务管理局部E-R图：,2023年9月11日星期一,43,3.5练习,排课管理局部E-R图：,2023年9月11日星期一,44,

19、3.5练习,校园卡管理局部E-R图：,45,2023年9月11日星期一,46,数据库系统概念-E-R,3.5练习,Step1:教务管理与排课管理合并关于班级的冲突：属性？实体？教师属性的冲突：有age？无age？关于教师联系电话的冲突：Telno？TelephoneNo？单值属性？多值属性？,2023年9月11日星期一,47,数据库系统概念-E-R,3.5练习,Step1:教务管理与排课管理合并参考方案,2023年9月11日星期一,48,数据库系统概念-E-R,3.5练习,Step2:进一步与校园卡管理合并关于人员的冲突：属性？实体？人员？老师、学生？Key：pid？tno、sno？关于院系：

20、属性？实体？和人员建立联系？还是老师学生建立联系？需要进一步调研确认,2023年9月11日星期一,49,数据库系统概念-E-R,3.5练习,Step2:进一步合并成的全局E-R图(参考图),学生,学习,score,院系,教师,课程,讲授,dno,dname,tno,cno,cname,sno,先行课,隶属,班级,上课,classname,classno,telno,隶属,校园卡,Card#,balance,消费交易,Trans#,time,amount,商家,结算单,银行帐户,充值交易,Trans#,time,amount,time,Bill#,BillEmp,sum,Store#,Storename,Acc#,Accname,关联,sex,picture,全部,全部,全部,全部,人员,ISA,name,pid,age,拥有,全部,50,数据库系统概念-E-R,3.5练习,省略属性后的全局E-R图(参考图),2023年9月11日星期一,51,数据库系统概念-E-R,3.5练习,思考，在全局E-R图中：应该描述院系和人员的联系？还是应该描述院系和老师、学生的联系？或者应该两种联系同时保留？,2023年9月11日星期一,52,数据库系统概念-E-R,3.5练习,全局E-R图优化：略请同学们自己完成,