数据库设计与实现基础ER.ppt

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1、2023年11月14日星期二,1,第2章:基础 E-R图,本章要求理解E-R图是什么掌握基本E-R图的画法本章的主要内容2.1：E-R图概览及在软件开发中的位置2.2：基础E-R图及其要素2.3：基础E-R图的几个复杂问题讨论属性详解联系的约束详解使用实体还是使用属性使用实体还是使用联系,2023年11月14日星期二,2,2.1:E-R图概览,一个E-R图示例：,2023年11月14日星期二,3,2.1:E-R图在软件开发中的位置,E-R 图的位置数据分析、描述的工具数据分析、描述以E-R 图为主需要其它文档辅助E-R图的作用帮助澄清用户数据需求分析员和用户对数据需求达成高度一致数据逻辑模型设

2、计的基础E-R图的要求和评价标准清晰、易懂 完整、精确、无二义,2.1E-R图基本概念,历史-模型：Entity-Relationship Model1976年，提出-模型，用-图来描述概念模型观点世界是由一组称作实体(entities)的基本对象和这些对象之间的联系(relationships)构成的,2023年11月14日星期二,5,2.2：基础E-R图及其要素,实体实体的概念实体的属性实体的标识联系联系的概念联系和实体的关系联系的度联系的属性二元联系的基数基础E-R练习,2023年11月14日星期二,6,实体的概念,实体：可以相互区分的事物事物：事件、物体、概念学生：甲、乙、丙课程：DB

3、、DS、SE实体集：同类型实体的集合二年级一班的学生DB,DS,SE实体型：类型的特性和性质学生、教师、课程、图书、货物订单,2023年11月14日星期二,7,实体的属性,属性来源于域，域是同类型值的集合用来刻画实体的特征,2023年11月14日星期二,8,实体的标识属性,标识属性的必要性概念上，实体互异数据库上，实体必须用属性区分、标识标识属性、码实体的标识属性，称为实体的码(Key)能唯一标识实体的属性/属性组称作超码(Superkey)其任意真子集都不能成为超码的最小超码称为候选码(Candidate Key)实体可以有多个候选码例如：sno、pid都是学生的候选码,主码,主码多候选码时

4、，选择一个候选码，作为主码一个实体集中任两个实体在主码上的取值不能相同在E-R图中，主码使用下划线表示多候选码时，一般选变化少的或习惯上的候选码作为主码主码一旦选择，整个组织有效,2023年11月14日星期二,9,院系,dno,dname,2023年11月14日星期二,10,联系的概念,联系多个实体之间的关联关系如：选课联系联系实例一个具体的多个实体间的相互关系如：(甲,DS)，(甲,OS)，(乙,DS)联系集同类型联系的集合(甲,DS)(甲,OS)(乙,DS),2023年11月14日星期二,11,联系和实体的关系,实体和联系的关系实体参与联系，扮演角色一般地，扮演的角色是明确的，不需要显式指

5、明同型实体间的联系同型实体间可以有联系称作自环联系(recursive)联系扮演的角色需要指明,2023年11月14日星期二,12,联系的度,联系的度两个实体参与的联系，称作二元联系三个实体参与的联系，称作三元联系三元以上(含三元)联系，习惯称作多元联系,2023年11月14日星期二,13,数据库系统概念-E-R,联系的属性,联系可以有属性属性是描述性属性属性是一个联系所具有的某种性质例如，选课联系可以有属性：成绩思考：下列特征，是选课联系的属性吗？选课门数选课学生的学号所选课程的编号,2023年11月14日星期二,14,数据库系统概念-E-R,联系的属性,联系属性属性是描述性属性下述内容，不

6、是联系的属性实体参与联系的数目参与联系的实体的属性(包括实体的主码),联系的属性,假设联系集R是由实体集E1,E2,En形成的。联系集的属性包括：primary(E1)primary(E2)primary(En)a1,a2,am,2023年11月14日星期二,16,二元联系的基数,多对多，m:nA中一个实体可以与B中多个实体相关联反之亦然一对多，1:mA中一个实体可以与B中多个实体相关联B中一个实体至多可与A中一个实体相关联多对一，m:1一对一，1:1A中一个实体至多可与B中一个实体相关联反之亦然不一定是完美对集 基数对联系的约束限制m:n不对联系产生约束1:m,m:1,1:1是联系的约束,二

7、元联系的基数表示方式,18,数据库系统概念-ER模型,二元联系的基数表示方式-示例,One-To-Many,One-To-One,19,数据库系统概念-ER模型,二元联系的基数表示方式-示例,Many-To-Many,Many-To-One,2023年11月14日星期二,20,数据库系统概念-E-R,联系的全部参与约束,全部参与vs部分参与如果每个实体，至少参与某联系集的一个联系中，称全部参与否则，称作部分参与全部参与是联系的一种约束部分参与不是联系的约束全部参与使用双线段表示,2023年11月14日星期二,21,数据库系统概念-E-R,联系基数的上下界约束,基数约束基本的基数约束：1:1，m

8、:1，m:n更精确的基数约束：给出上下界约束 l.h0.*等价于“多”0.1等价于“一”示例：一个学生要学3到5门课,2023年11月14日星期二,22,2.2练习一:一个简单学校系统,Step1:希望建设一个学校管理系统学校下设若干院系，开设若干课程院系有院系名称，并有院系编号作为标识课程有课程名称，同时有课程编号关注学校教师的姓名、年龄、教师编号及身份证号，并关注哪个教师能够上哪些课每个教师，均隶属于一个院系请画出E-R图,2023年11月14日星期二,23,2.2练习一:一个简单学校系统,Step1:希望建设一个学校管理系统参考E-R图(一),2023年11月14日星期二,24,2.2练

9、习一:一个简单学校系统,Step1:希望建设一个学校管理系统参考E-R图(二),参考E-R图(二)比(一)更合适对一个机构建设系统，一般不必绘制机构本身对应的实体,2023年11月14日星期二,25,2.2练习一:一个简单学校系统,Step2:在前述系统的基础上关注课程的先行课，即：要学习一门课，必须先学习哪些课程；一门课，可以有一门先行课，也可以有多门先行课，当然可以没有先行课。请画出E-R图(请在step1的E-R图基础上绘制),2023年11月14日星期二,26,2.2练习一:一个简单学校系统,Step2:在前述系统的基础上，关注先行课参考E-R图：,2023年11月14日星期二,27,

10、2.2练习一:一个简单学校系统,Step3:在前述系统的基础上，绘制E-R图：关注学生、学生隶属院系的关系以及学生选课情况即将step2的E-R图与例题E-R图合并,参考E-R图：,2023年11月14日星期二,28,2.2练习一:一个简单学校系统,Step3:增加关注学生、隶属院系、选课情况参考E-R图：,2023年11月14日星期二,29,2.2练习一:一个简单学校系统,Step4:在前述系统的基础上增加关注班级情况，即：学生分作若干班级，一个学生属于一个班级，一个班级属于一个院系，一个班级有多名学生。请画出E-R图(请在step3的E-R图基础上修改绘制),2023年11月14日星期二,

11、30,2.2练习一:一个简单学校系统,Step4:在前述系统的基础上，关注班级情况参考E-R图(一),2023年11月14日星期二,31,2.2练习一:一个简单学校系统,Step4:在前述系统的基础上，关注班级情况参考E-R图(二),2023年11月14日星期二,32,2.2练习一:一个简单学校系统,Step5:在前述系统的基础上关注班主任情况：每个班级有一名教师任班主任请画出E-R图(请在step4的E-R图基础上修改绘制),2023年11月14日星期二,33,2.2练习一:一个简单学校系统,Step5:在前述系统的基础上，关注班主任参考E-R图：,2.2练习一:一个简单学校系统,Step6

12、:在前述系统的基础上关注学生之间的管理关系，即学生中有班长和普通学生请画出E-R图(请在step5的E-R图基础上修改绘制),2.2练习一:一个简单学校系统,Step6:在前述系统的基础上，关注学生之间的管理关系参考E-R图：,2023年11月14日星期二,36,2.2练习二,一个工厂需要管理下列信息：工厂有许多职工，每个职工有职工号、姓名、年龄、性别；工厂内有多个车间，每个车间有车间号、车间地址和电话，一个车间有一名车间主任，多名职工，一个职工不能同时属于多个车间；一个车间生产多种产品，产品有产品号和价格一个产品由多种零件组成，一种零件也可以参与装配多种产品；产品与零件均存入仓库中；一个工厂

13、有多个仓库，仓库有仓库号、仓库地址和电话；每个仓库有一名仓库主任进行管理，同时可以有多名职工担任仓库保管。请画出该系统的E-R图,2.2练习二,2.2练习三,一个网上书店需要管理下列信息：网上书店的的主营业务是图书销售，每本书由唯一的ISBN编号标识，其余的信息包括书名、出版年份和价格；每本书有一个或者多个作者，每个作者也可以撰写多本书，作者由作者的URL标识，其余的信息包括作者的姓名和住址；每本书都由一个出版社出版，一个出版社可以出版很多书籍，出版社有唯一的URL标识，其余信息包括出版社名称、地址和电话；网上书店拥有多个仓库，每个仓库存储大量图书，仓库由仓库编号唯一标识，其余的信息包括仓库地

14、址和电话网上书店拥有自己的客户，每个客户用电子邮件进行唯一标识，其余的信息包括姓名、住址和电话。客户在网上书店购物时，需要使用购物车，一个客户只能拥有一个活动的购物车，用于存放挑选好的多本书籍，购物车由购物车编号唯一标识请画出网上书店的ER图,2.2练习三,2023年11月14日星期二,40,2.3基础E-R图的若干问题研究,本节主要讨论：属性详解多元联系使用实体？还是使用属性？还是使用联系？,2023年11月14日星期二,41,属性详解,属性分类简单属性vs复合属性单值属性vs多值属性基属性vs派生属性,简单属性vs复合属性,简单属性(Sample Attribute)不可再分的属性如学号、

15、年龄、性别 复合属性(Composite Attribute)可以划分为更小的属性可以把相关属性聚集起来，使模型更清晰如：addr=city+street+postal_code复合属性的表示,2023年11月14日星期二,42,简单属性vs复合属性,复合属性可以嵌套如：addr=city+street+postal_code street=street_name+street_number思考：下列属性是简单属性，还是复合属性？姓名=姓+名电话号码=区号+本地号码,2023年11月14日星期二,43,简单属性vs复合属性,简单属性vs复合属性多数情况下，界限并不清晰需要看应用环境关注的内容分

16、析：姓名=姓+名如果不关注姓和名的区分，是简单属性如果只关注姓和名，不关注姓名组合含义，还可以看做两个简单属姓和名，而不要复合属性姓名,2023年11月14日星期二,44,单值属性vs多值属性,单值属性(Single-valued Attribute)每一个特定的实体在该属性上的取值唯一如学生的学号、姓名、出生日期等多值属性(Multi-valued Attribute)某个特定的实体在该属性上的有多个取值如学生实体集中的phone-number属性多值属性的表示双椭圆,2023年11月14日星期二,45,基属性vs派生属性,派生(Derived)属性与基(Base)属性可以从其他属性推出来的

17、属性称为派生属性否则，称为基属性，或存储属性如年龄可以从出生日期推出，称age派生属性数据库中，可以只存基属性值，派生属性用到时再从基属性中计算出来；也可以基属性和派生属性均保存在数据库，以冗余换取效率派生属性的表示虚椭圆,2023年11月14日星期二,46,属性的表示,属性在E-R图中表示方法总结复合属性多值属性派生属性,2023年11月14日星期二,47,2023年11月14日星期二,48,数据库系统概念-E-R,练习：请分析论文实体的属性,工作流应用研究甲(1)乙(1，2)丙(2)(1山东大学计算机学院 2山东省计算中心)摘 要(摘要部分)关键字：工作流，流程管理，应用分类号：TP391

18、1 引言(正文部分)参考文献1E.J Ellman,Resear on,Computer Aided Design,2005.102,2023年11月14日星期二,49,数据库系统概念-E-R,属性在E-R图中的表示方法,一个E-R图示例：图中，只标出了一个实体的部分属性思考：如果标出全部属性，E-R图如何？,2023年11月14日星期二,50,数据库系统概念-E-R,属性在E-R图中的表示方法,示例：一个实际E-R方案E-R图中，不标明属性属性使用表格另行描述(见下页),2023年11月14日星期二,51,数据库系统概念-E-R,属性在E-R图中的表示方法,需求条目字典是需求说明书的重要组成

19、部分属性在条目字典中表述，作为对E-R的补充需求条目字典示例：,属性在E-R图中的表示方法,属性在E-R图中的表示方法E-R图中直接表示属性E-R中省略属性，属性另行使用表格表示直接表示vs使用表格表示E-R直接表示属性,语义清晰,但图复杂省略属性，可以使E-R更好地突出逻辑模型的骨架，适用于全局E-R图或复杂E-R图在简单的局部E-R图中，可以直接在E-R中表示关键属性，帮助理解数据语义,2023年11月14日星期二,52,练习：属性在E-R图中的表示,对下面E-R图请画出省略属性E-R图，并给出表示属性的表格体会两种E-R图的优劣,2023年11月14日星期二,53,多元联系,联系的度(元

20、)参加联系的实体的数目，称作联系的度(元)两个实体参与的联系，称作二元联系三个实体参与的联系，称作三元联系三元以上(含三元)联系，习惯称作多元联系多元联系多个实体间的联系一个联系涉及多个实体 思考：多元联系能有属性吗？,2023年11月14日星期二,54,多元联系：练习,请绘制排课系统的E-R图排课系统的业务，以自己理解为准排课要出两种课表，分别供教师和学生使用,2023年11月14日星期二,55,多元联系：练习（续）,2023年11月14日星期二,56,学生用课程表示例：,多元联系：练习,排课系统参考答案(一)注：忽略了实体的属性,2023年11月14日星期二,57,多元联系：练习,排课系统

21、参考答案(二)注：忽略了实体的属性,2023年11月14日星期二,58,多元联系：练习,排课系统参考答案(三)注：忽略了实体的属性,2023年11月14日星期二,59,多元联系：参考答案分析,排课系统参考答案分析几种方案均可以接受各有利弊，哪个更好？请体会分析的过程实际分析过程中，用户不会专门陈述数据的关系，然后我们去画E-R图；很多时候需要分析用户的表单、报表等文件，理解含义，认知数据关系，然后使用E-R图进行表述,2023年11月14日星期二,60,多元联系的基数约束,多元联系中多对一的含义对n个实体集E1,E2,En 之间的联系R,若对于 E1,Ei-1,Ei+1,En，分别给定实体e1

22、,ei-1,ei+1,en 时，至多有一个实体ei Ei与之相联系，则称R是从E1,Ei-1,Ei+1,en到Ei的多对一联系在E-R图中，使用指向Ei的箭头表示,2023年11月14日星期二,61,多元联系的基数约束,示例一个班的一门课只能有一个老师讲授,2023年11月14日星期二,62,多元联系的基数约束,思考：下图表示的基数约束语义是什么？,2023年11月14日星期二,63,多元联系的基数约束,上图表示的基数约束是：(class,course)teacher(teacher,class)course,2023年11月14日星期二,64,三元联系 vs 二元联系,思考：三元联系能被多个

23、二元联系代替吗？高元联系能被多个低元联系代替吗？,三元联系 vs 二元联系,分析示例：,三元联系 vs 二元联系,二元 Vs 多元多元转换为二元新构建一个实体集E，若R有属性，则将其赋予E，为E添加一个标识属性作为主码，构造三个新联系集RA,RB,RC，对每个(ai,bi,ci)R，在E中创建一个新实体ei，然后在RA,RB,RC中分别加入联系(ei,ai),(ei,bi),(ei,ci),三元联系 vs 二元联系,高元联系vs低元联系,三元联系 vs 二元联系三元联系不能被多个二元联系代替高元联系vs低元联系高元联系不能被多个低元联系代替三元(高元)联系的判定方法基本方法按照语义判定辅助方法

24、试着用多个二元联系表示能被多个二元联系表示，则不是三元联系能用多个低元联系表示，则不是高元联系,三元联系 vs 二元联系,练习：请用E-R表述孩子和父母的关系思考：如何看待孩子和父母的联系？是三元联系还是两个二元联系？,2023年11月14日星期二,70,三元联系 vs 二元联系,孩子和父母是两个二元联系一句话中涉及三个实体并不一定是三元联系孩子和父母之间的关系不是三元联系,2023年11月14日星期二,71,父亲,母亲,孩子,父子,母子,2023年11月14日星期二,72,实体vs属性vs联系,实体vs属性vs联系E-R中应当使用实体？还是属性？或者应该使用联系？很多时候并不清晰本节分别讨论

25、：使用实体还是使用属性？使用实体还是使用联系？使用联系还是使用属性？,实体vs属性,使用实体还是使用属性？很多情况下，实体和属性都可以接受；能用属性，一般不用实体，可以简化E-R图用属性不足以清晰表述时，要用实体 使用属性：使用实体：,73,实体vs属性,重新研究排课系统的几种方案，思考：教室应该用实体还是属性？上课节次该用实体还是属性？,74,实体vs属性,排课系统的几种方案，哪个更好？答案并不明确，需要看关注的内容教室应该用实体，还是用属性？如果关注教室的条件、能容纳的学生数量等信息，教室需要用实体表示如果不关注上述信息，教室可以是实体，也可以是属性，此时使用属性，E-R会略微简洁、易懂上

26、课节次该用实体，还是属性？一般意义下，用实体的必要性不是太强，用属性表示更合适一些如果需要以节次为核心研究某些议题，也许节次用实体表示会显得更好,75,实体vs属性,练习：请在如下描述学校数据关系的E-R图中，增加排课信息，即增加关注哪个老师给哪个班级上哪门课；为简单起见，可以省略属性表示,2023年11月14日星期二,76,实体vs联系,使用实体还是使用联系？很多情况下，实体和联系都可以接受；此时能用联系不用实体，以图简化E-R；使用联系：使用实体：用联系不足以清晰表述时，要用实体,77,实体vs联系,练习对排课系统，假设E-R图如下所示：如果上课联系，被看作是上课条目实体，试给出相应的E-

27、R图，并对比说明二图的优缺点,2023年11月14日星期二,78,实体vs联系,排课系统中，上课看作实体，相应的E-R图(参考答案)思考：实体上课条目有哪些属性？,2023年11月14日星期二,79,实体vs联系,请分析：对上述课表中，2008-3、4班同时上课，在上述两张E-R图中，分别是如何表示的？哪个更清晰？综合分析两图的优缺点,2023年11月14日星期二,80,实体vs联系,练习：对如下E-R图，请把上课联系，替换成上课条目实体，给出结果E-R图试述两张E-R图的优缺点,2023年11月14日星期二,81,联系 vs属性,请绘制E-R，表示商店和职工的关系：连锁店有许多商店，一个商店

28、可以多名职工，其中一位职工任经理有几种表示方法？试分析各方法的妥与不妥、优与劣,82,联系 vs属性,商店与职工关系示例E-R图(一)请分析，该E-R图是否妥当？,2023年11月14日星期二,83,联系 vs属性,商店与职工关系示例图(一)存在错误：不能使用职工的主码，作为商店的属性，来表示商店和职工两个实体之间的经理联系实体间关系的表示两实体之间的关联关系要使用联系表示不可以将一个实体的主码作为另一个实体的属性，以表示两个实体间的关系,2023年11月14日星期二,84,联系 vs属性,商店与职工关系示例E-R图(二)请分析该E-R图是否妥当,2023年11月14日星期二,85,联系 vs

29、属性,商店与职工关系示例E-R图(三)请分析该E-R图是否妥当,2023年11月14日星期二,86,联系 vs属性,商店与职工关系示例图(一)违背了E-R图的基本原则，不能接受示例图(二)、(三)都是可以接受的示例E-R图(二)、(三)各有优缺点图三相对简洁图三没有能表示出商店只能有一个经理的约束，表示的约束不完整；但没有表示出来的约束可以在需求条目字典中予以补充，因此，图三依然是可以接受的图(二)、(三)都可以接受，相对来说，图二更理想,2023年11月14日星期二,87,联系 vs属性,实体间关系的表示两实体之间的关联关系要使用联系表示不可以将一个实体的主码作为另一个实体的属性，以表示两个实体间的关系,88,属性的位置,属性是实体的属性？还是联系的属性？对多元联系：一般是显然的不容易混淆对二元多对多联系：一般是显然的不容易混淆对二元多对一联系：不容易区分不影响最终设计结果，没有必要执意区分,classroom,89,