數(shù)據(jù)庫設計與實現(xiàn)-基礎ER.pptVIP

2019年7月1日星期一,1,第2章:基礎 E-R圖,本章要求 理解E-R圖是什么 掌握基本E-R圖的畫法 本章的主要內容 2.1：E-R圖概覽及在軟件開發(fā)中的位置 2.2：基礎E-R圖及其要素 2.3：基礎E-R圖的幾個復雜問題討論 屬性詳解 聯(lián)系的約束詳解 使用實體還是使用屬性 使用實體還是使用聯(lián)系,2019年7月1日星期一,2,2.1:E-R圖概覽,一個E-R圖示例：,2019年7月1日星期一,3,2.1:E-R圖在軟件開發(fā)中的位置,E-R 圖的位置 數(shù)據(jù)分析、描述的工具 數(shù)據(jù)分析、描述以E-R 圖為主 需要其它文檔輔助 E-R圖的作用 幫助澄清用戶數(shù)據(jù)需求 分析員和用戶對數(shù)據(jù)需求達成高度一致 數(shù)據(jù)邏輯模型設計的基礎 E-R圖的要求和評價標準 清晰、易懂 完整、精確、無二義,2.1E-R圖基本概念,歷史 -模型：Entity-Relationship Model 1976年，P.P.S.Chen提出-模型，用-圖來描述概念模型 觀點 世界是由一組稱作實體(entities)的基本對象和這些對象之間的聯(lián)系(relationships)構成的,2019年7月1日星期一,5,2.2：基礎E-R圖及其要素,2.2.1實體 實體的概念 實體的屬性 實體的標識 2.2.2聯(lián)系 聯(lián)系的概念 聯(lián)系和實體的關系 聯(lián)系的度 聯(lián)系的屬性 二元聯(lián)系的基數(shù) 基礎E-R練習,2019年7月1日星期一,6,2.2.1實體的概念,實體： 可以相互區(qū)分的事物 事物：事件、物體、概念 學生：甲、乙、丙 課程：DB、DS、SE 實體集：同類型實體的集合 二年級一班的學生 DB,DS,SE 實體型：類型的特性和性質 學生、教師、課程、圖書、貨物訂單,2019年7月1日星期一,7,2.2.1實體的屬性,屬性 來源于域，域是同類型值的集合 用來刻畫實體的特征,2019年7月1日星期一,8,2.2.1實體的標識屬性,標識屬性的必要性 概念上，實體互異 數(shù)據(jù)庫上，實體必須用屬性區(qū)分、標識 標識屬性、碼 實體的標識屬性，稱為實體的碼(Key) 能唯一標識實體的屬性/屬性組稱作超碼(Superkey) 其任意真子集都不能成為超碼的最小超碼稱為候選碼(Candidate Key) 實體可以有多個候選碼 例如：sno、pid都是學生的候選碼,2.2.1主碼,主碼 多候選碼時，選擇一個候選碼，作為主碼 一個實體集中任兩個實體在主碼上的取值不能相同 在E-R圖中，主碼使用下劃線表示 多候選碼時，一般選變化少的或習慣上的候選碼作為主碼 主碼一旦選擇，整個組織有效,2019年7月1日星期一,9,院系,dno,dname,2019年7月1日星期一,10,2.2.2聯(lián)系的概念,聯(lián)系 多個實體之間的關聯(lián)關系 如：選課聯(lián)系 聯(lián)系實例 一個具體的多個實體間的相互關系 如：(甲,DS)，(甲,OS)，(乙,DS) 聯(lián)系集 同類型聯(lián)系的集合 (甲,DS)(甲,OS)(乙,DS),2019年7月1日星期一,11,2.2.2聯(lián)系和實體的關系,實體和聯(lián)系的關系 實體參與聯(lián)系，扮演角色 一般地，扮演的角色是明確的，不需要顯式指明 同型實體間的聯(lián)系 同型實體間可以有聯(lián)系 稱作自環(huán)聯(lián)系(recursive) 聯(lián)系扮演的角色需要指明,2019年7月1日星期一,12,2.2.2聯(lián)系的度,聯(lián)系的度 兩個實體參與的聯(lián)系，稱作二元聯(lián)系 三個實體參與的聯(lián)系，稱作三元聯(lián)系 三元以上(含三元)聯(lián)系，習慣稱作多元聯(lián)系,2019年7月1日星期一,13,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概念-E-R,6.2.2聯(lián)系的屬性,聯(lián)系可以有屬性 屬性是描述性屬性 屬性是一個聯(lián)系所具有的某種性質 例如，選課聯(lián)系可以有屬性：成績 思考：下列特征，是選課聯(lián)系的屬性嗎？ 選課門數(shù) 選課學生的學號 所選課程的編號,2019年7月1日星期一,14,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概念-E-R,2.2.2聯(lián)系的屬性,聯(lián)系屬性 屬性是描述性屬性 下述內容，不是聯(lián)系的屬性 實體參與聯(lián)系的數(shù)目 參與聯(lián)系的實體的屬性(包括實體的主碼),2.2.2聯(lián)系的屬性,假設聯(lián)系集R是由實體集E1,E2,En形成的。聯(lián)系集的屬性包括：primary(E1) primary(E2) primary(En) a1,a2,am,2019年7月1日星期一,16,2.2.2二元聯(lián)系的基數(shù),多對多，m:n A中一個實體可以與B中多個實體相關聯(lián) 反之亦然 一對多，1:m A中一個實體可以與B中多個實體相關聯(lián) B中一個實體至多可與A中一個實體相關聯(lián) 多對一，m:1 一對一，1:1 A中一個實體至多可與B中一個實體相關聯(lián) 反之亦然 不一定是完美對集 基數(shù)對聯(lián)系的約束限制 m:n不對聯(lián)系產(chǎn)生約束 1:m,m:1,1:1是聯(lián)系的約束,2.2.2二元聯(lián)系的基數(shù)表示方式,18,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概念-ER模型,2.2.2二元聯(lián)系的基數(shù)表示方式-示例,One-To-Many,One-To- One,19,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概念-ER模型,2.2.2二元聯(lián)系的基數(shù)表示方式-示例,Many-To-Many,Many-To-One,2019年7月1日星期一,20,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概念-E-R,2.2.2聯(lián)系的全部參與約束,全部參與vs部分參與 如果每個實體，至少參與某聯(lián)系集的一個聯(lián)系中，稱全部參與 否則，稱作部分參與 全部參與是聯(lián)系的一種約束 部分參與不是聯(lián)系的約束 全部參與使用雙線段表示,2019年7月1日星期一,21,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概念-E-R,2.2.2聯(lián)系基數(shù)的上下界約束,基數(shù)約束 基本的基數(shù)約束： 1:1，m:1，m:n 更精確的基數(shù)約束： 給出上下界約束 lh 0*等價于“多” 01等價于“一” 示例： 一個學生要學3到5門課,2019年7月1日星期一,22,2.2練習一:一個簡單學校系統(tǒng),Step1:希望建設一個學校管理系統(tǒng) 學校下設若干院系，開設若干課程 院系有院系名稱，并有院系編號作為標識 課程有課程名稱，同時有課程編號 關注學校教師的姓名、年齡、教師編號及身份證號，并關注哪個教師能夠上哪些課 每個教師，均隸屬于一個院系 請畫出E-R圖,2019年7月1日星期一,23,2.2練習一:一個簡單學校系統(tǒng),Step1:希望建設一個學校管理系統(tǒng) 參考E-R圖(一),2019年7月1日星期一,24,2.2練習一:一個簡單學校系統(tǒng),Step1:希望建設一個學校管理系統(tǒng) 參考E-R圖(二),參考E-R圖(二)比(一)更合適 對一個機構建設系統(tǒng)，一般不必繪制機構本身對應的實體,2019年7月1日星期一,25,2.2練習一:一個簡單學校系統(tǒng),Step2:在前述系統(tǒng)的基礎上 關注課程的先行課，即：要學習一門課，必須先學習哪些課程； 一門課，可以有一門先行課，也可以有多門先行課，當然可以沒有先行課。 請畫出E-R圖 (請在step1的E-R圖基礎上繪制),2019年7月1日星期一,26,2.2練習一:一個簡單學校系統(tǒng),Step2:在前述系統(tǒng)的基礎上，關注先行課 參考E-R圖：,2019年7月1日星期一,27,2.2練習一:一個簡單學校系統(tǒng),Step3:在前述系統(tǒng)的基礎上，繪制E-R圖： 關注學生、學生隸屬院系的關系以及學生選課情況 即將step2的E-R圖與例題E-R圖合并,參考E-R圖：,2019年7月1日星期一,28,2.2練習一:一個簡單學校系統(tǒng),Step3:增加關注學生、隸屬院系、選課情況 參考E-R圖：,2019年7月1日星期一,29,2.2練習一:一個簡單學校系統(tǒng),Step4:在前述系統(tǒng)的基礎上 增加關注班級情況，即：學生分作若干班級，一個學生屬于一個班級，一個班級屬于一個院系，一個班級有多名學生。 請畫出E-R圖 (請在step3的E-R圖基礎上修改繪制),2019年7月1日星期一,30,2.2練習一:一個簡單學校系統(tǒng),Step4:在前述系統(tǒng)的基礎上，關注班級情況 參考E-R圖(一),2019年7月1日星期一,31,2.2練習一:一個簡單學校系統(tǒng),Step4:在前述系統(tǒng)的基礎上，關注班級情況 參考E-R圖(二),2019年7月1日星期一,32,2.2練習一:一個簡單學校系統(tǒng),Step5:在前述系統(tǒng)的基礎上 關注班主任情況：每個班級有一名教師任班主任 請畫出E-R圖 (請在step4的E-R圖基礎上修改繪制),2019年7月1日星期一,33,2.2練習一:一個簡單學校系統(tǒng),Step5:在前述系統(tǒng)的基礎上，關注班主任 參考E-R圖：,2.2練習一:一個簡單學校系統(tǒng),Step6:在前述系統(tǒng)的基礎上 關注學生之間的管理關系，即學生中有班長和普通學生 請畫出E-R圖 (請在step5的E-R圖基礎上修改繪制),2.2練習一:一個簡單學校系統(tǒng),Step6:在前述系統(tǒng)的基礎上，關注學生之間的管理關系 參考E-R圖：,2019年7月1日星期一,36,2.2練習二,一個工廠需要管理下列信息： 工廠有許多職工，每個職工有職工號、姓名、年齡、性別； 工廠內有多個車間，每個車間有車間號、車間地址和電話，一個車間有一名車間主任，多名職工，一個職工不能同時屬于多個車間； 一個車間生產(chǎn)多種產(chǎn)品，產(chǎn)品有產(chǎn)品號和價格 一個產(chǎn)品由多種零件組成，一種零件也可以參與裝配多種產(chǎn)品； 產(chǎn)品與零件均存入倉庫中； 一個工廠有多個倉庫，倉庫有倉庫號、倉庫地址和電話；每個倉庫有一名倉庫主任進行管理，同時可以有多名職工擔任倉庫保管。 請畫出該系統(tǒng)的E-R圖,2.2練習二,2.2練習三,一個網(wǎng)上書店需要管理下列信息： 網(wǎng)上書店的的主營業(yè)務是圖書銷售，每本書由唯一的ISBN編號標識，其余的信息包括書名、出版年份和價格； 每本書有一個或者多個作者，每個作者也可以撰寫多本書，作者由作者的URL標識，其余的信息包括作者的姓名和住址； 每本書都由一個出版社出版，一個出版社可以出版很多書籍，出版社有唯一的URL標識，其余信息包括出版社名稱、地址和電話； 網(wǎng)上書店擁有多個倉庫，每個倉庫存儲大量圖書，倉庫由倉庫編號唯一標識，其余的信息包括倉庫地址和電話 網(wǎng)上書店擁有自己的客戶，每個客戶用電子郵件進行唯一標識，其余的信息包括姓名、住址和電話。 客戶在網(wǎng)上書店購物時，需要使用購物車，一個客戶只能擁有一個活動的購物車，用于存放挑選好的多本書籍，購物車由購物車編號唯一標識 請畫出網(wǎng)上書店的ER圖,2.2練習三,2019年7月1日星期一,40,2.3基礎E-R圖的若干問題研究,本節(jié)主要討論： 2.3.1屬性詳解 2.3.2多元聯(lián)系 2.3.3使用實體？還是使用屬性？還是使用聯(lián)系？,2019年7月1日星期一,41,2.3.1屬性詳解,屬性分類 簡單屬性vs復合屬性 單值屬性vs多值屬性 基屬性vs派生屬性,2.3.1簡單屬性vs復合屬性,簡單屬性 (Sample Attribute) 不可再分的屬性 如學號、年齡、性別 復合屬性(Composite Attribute) 可以劃分為更小的屬性 可以把相關屬性聚集起來，使模型更清晰 如： addr=city+street+postal_code 復合屬性的表示,2019年7月1日星期一,42,2.3.1簡單屬性vs復合屬性,復合屬性可以嵌套 如： addr=city+street+postal_code street=street_name+street_number 思考： 下列屬性是簡單屬性，還是復合屬性？ 姓名=姓+名 電話號碼=區(qū)號+本地號碼,2019年7月1日星期一,43,2.3.1簡單屬性vs復合屬性,簡單屬性vs復合屬性 多數(shù)情況下，界限并不清晰 需要看應用環(huán)境關注的內容 分析：姓名=姓+名 如果不關注姓和名的區(qū)分，是簡單屬性 如果只關注姓和名，不關注姓名組合含義，還可以看做兩個簡單屬姓和名，而不要復合屬性姓名,2019年7月1日星期一,44,2.3.1單值屬性vs多值屬性,單值屬性(Single-valued Attribute) 每一個特定的實體在該屬性上的取值唯一 如學生的學號、姓名、出生日期等 多值屬性(Multi-valued Attribute) 某個特定的實體在該屬性上的有多個取值 如學生實體集中的phone-number屬性 多值屬性的表示 雙橢圓,2019年7月1日星期一,45,2.3.1基屬性vs派生屬性,派生(Derived)屬性與基(Base)屬性 可以從其他屬性推出來的屬性稱為派生屬性 否則，稱為基屬性，或存儲屬性 如年齡可以從出生日期推出，稱age派生屬性 數(shù)據(jù)庫中，可以只存基屬性值，派生屬性用到時再從基屬性中計算出來；也可以基屬性和派生屬性均保存在數(shù)據(jù)庫，以冗余換取效率 派生屬性的表示 虛橢圓,2019年7月1日星期一,46,2.3.1屬性的表示,屬性在E-R圖中表示方法總結 復合屬性 多值屬性 派生屬性,2019年7月1日星期一,47,2019年7月1日星期一,48,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概念-E-R,練習：請分析論文實體的屬性,工作流應用研究 甲(1) 乙(1，2) 丙(2) (1山東大學計算機學院 2山東省計算中心) 摘 要 (摘要部分) 關鍵字：工作流，流程管理，應用 分類號：TP391 1 引言 (正文部分) 參考文獻 1E.J Ellman,Resear on ,Computer Aided Design,2005.10 2 ,2019年7月1日星期一,49,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概念-E-R,2.3.1屬性在E-R圖中的表示方法,一個E-R圖示例： 圖中，只標出了一個實體的部分屬性 思考：如果標出全部屬性，E-R圖如何？,2019年7月1日星期一,50,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概念-E-R,2.3.1屬性在E-R圖中的表示方法,示例：一個實際E-R方案 E-R圖中，不標明屬性 屬性使用表格另行描述(見下頁),2019年7月1日星期一,51,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概念-E-R,2.3.1屬性在E-R圖中的表示方法,需求條目字典是需求說明書的重要組成部分 屬性在條目字典中表述，作為對E-R的補充 需求條目字典示例：,2.3.1屬性在E-R圖中的表示方法,屬性在E-R圖中的表示方法 E-R圖中直接表示屬性 E-R中省略屬性，屬性另行使用表格表示 直接表示vs使用表格表示 E-R直接表示屬性,語義清晰,但圖復雜 省略屬性，可以使E-R更好地突出邏輯模型的骨架，適用于全局E-R圖或復雜E-R圖 在簡單的局部E-R圖中，可以直接在E-R中表示關鍵屬性，幫助理解數(shù)據(jù)語義,2019年7月1日星期一,52,練習：屬性在E-R圖中的表示,對下面E-R圖 請畫出省略屬性E-R圖，并給出表示屬性的表格 體會兩種E-R圖的優(yōu)劣,2019年7月1日星期一,53,2.3.2多元聯(lián)系,聯(lián)系的度(元) 參加聯(lián)系的實體的數(shù)目，稱作聯(lián)系的度(元) 兩個實體參與的聯(lián)系，稱作二元聯(lián)系 三個實體參與的聯(lián)系，稱作三元聯(lián)系 三元以上(含三元)聯(lián)系，習慣稱作多元聯(lián)系 多元聯(lián)系 多個實體間的聯(lián)系 一個聯(lián)系涉及多個實體 思考：多元聯(lián)系能有屬性嗎？,2019年7月1日星期一,54,2.3.2多元聯(lián)系：練習,請繪制排課系統(tǒng)的E-R圖 排課系統(tǒng)的業(yè)務，以自己理解為準 排課要出兩種課表，分別供教師和學生使用,2019年7月1日星期一,55,2.3.2多元聯(lián)系：練習（續(xù)）,2019年7月1日星期一,56,學生用課程表示例：,2.3.2多元聯(lián)系：練習,排課系統(tǒng) 參考答案(一) 注：忽略了實體的屬性,2019年7月1日星期一,57,2.3.2多元聯(lián)系：練習,排課系統(tǒng) 參考答案(二) 注：忽略了實體的屬性,2019年7月1日星期一,58,2.3.2多元聯(lián)系：練習,排課系統(tǒng) 參考答案(三) 注：忽略了實體的屬性,2019年7月1日星期一,59,2.3.2多元聯(lián)系：參考答案分析,排課系統(tǒng)參考答案分析 幾種方案均可以接受 各有利弊，哪個更好？ 請體會分析的過程 實際分析過程中，用戶不會專門陳述數(shù)據(jù)的關系，然后我們去畫E-R圖；很多時候需要分析用戶的表單、報表等文件，理解含義，認知數(shù)據(jù)關系，然后使用E-R圖進行表述,2019年7月1日星期一,60,2.3.2多元聯(lián)系的基數(shù)約束,多元聯(lián)系中多對一的含義 對n個實體集E1 , E2 , , En 之間的聯(lián)系R,若對于 E1 , , Ei-1, Ei+1 , , En ，分別給定實體e1 , , ei-1 , ei+1 , , en 時，至多有一個實體ei Ei與之相聯(lián)系，則稱R是從E1 , , Ei-1 , Ei+1 , , en到Ei的多對一聯(lián)系 在E-R圖中，使用指向Ei的箭頭表示,2019年7月1日星期一,61,2.3.2多元聯(lián)系的基數(shù)約束,示例 一個班的一門課只能有一個老師講授,2019年7月1日星期一,62,2.3.2多元聯(lián)系的基數(shù)約束,思考： 下圖表示的基數(shù)約束語義是什么？,2019年7月1日星期一,63,2.3.2多元聯(lián)系的基數(shù)約束,上圖表示的基數(shù)約束是： (class,course) teacher (teacher,class)course,2019年7月1日星期一,64,2.3.2三元聯(lián)系 vs 二元聯(lián)系,思考： 三元聯(lián)系能被多個二元聯(lián)系代替嗎？ 高元聯(lián)系能被多個低元聯(lián)系代替嗎？,2.3.2三元聯(lián)系 vs 二元聯(lián)系,分析示例：,2.3.2三元聯(lián)系 vs 二元聯(lián)系,二元 Vs 多元 多元轉換為二元 新構建一個實體集E，若R有屬性，則將其賦予E，為E添加一個標識屬性作為主碼，構造三個新聯(lián)系集RA , RB , RC ，對每個( ai , bi , ci )R，在E中創(chuàng)建一個新實體ei ，然后在RA , RB , RC中分別加入聯(lián)系(ei , ai ),(ei , bi ),(ei , ci ),2.3.2三元聯(lián)系 vs 二元聯(lián)系,2.3.2高元聯(lián)系vs低元聯(lián)系,三元聯(lián)系 vs 二元聯(lián)系 三元聯(lián)系不能被多個二元聯(lián)系代替 高元聯(lián)系vs低元聯(lián)系 高元聯(lián)系不能被多個低元聯(lián)系代替 三元(高元)聯(lián)系的判定方法 基本方法 按照語義判定 輔助方法 試著用多個二元聯(lián)系表示 能被多個二元聯(lián)系表示，則不是三元聯(lián)系 能用多個低元聯(lián)系表示，則不是高元聯(lián)系,2.3.2三元聯(lián)系 vs 二元聯(lián)系,練習： 請用E-R表述孩子和父母的關系 思考： 如何看待孩子和父母的聯(lián)系？ 是三元聯(lián)系還是兩個二元聯(lián)系？,2019年7月1日星期一,70,2.3.2三元聯(lián)系 vs 二元聯(lián)系,孩子和父母是兩個二元聯(lián)系 一句話中涉及三個實體并不一定是三元聯(lián)系 孩子和父母之間的關系不是三元聯(lián)系,2019年7月1日星期一,71,父親,母親,孩子,父子,母子,2019年7月1日星期一,72,2.3.3實體vs屬性vs聯(lián)系,實體vs屬性vs聯(lián)系 E-R中應當使用實體？還是屬性？或者應該使用聯(lián)系？ 很多時候并不清晰 本節(jié)分別討論： 使用實體還是使用屬性？ 使用實體還是使用聯(lián)系？ 使用聯(lián)系還是使用屬性？,2.3.3.1實體vs屬性,使用實體還是使用屬性？ 很多情況下，實體和屬性都可以接受； 能用屬性，一般不用實體，可以簡化E-R圖 用屬性不足以清晰表述時，要用實體 使用屬性： 使用實體：,73,2.3.3.1實體vs屬性,重新研究排課系統(tǒng)的幾種方案，思考： 教室應該用實體還是屬性？ 上課節(jié)次該用實體還是屬性？,74,2.3.3.1實體vs屬性,排課系統(tǒng)的幾種方案，哪個更好？ 答案并不明確，需要看關注的內容 教室應該用實體，還是用屬性？ 如果關注教室的條件、能容納的學生數(shù)量等信息，教室需要用實體表示 如果不關注上述信息，教室可以是實體，也可以是屬性，此時使用屬性，E-R會略微簡潔、易懂 上課節(jié)次該用實體，還是屬性？ 一般意義下，用實體的必要性不是太強，用屬性表示更合適一些 如果需要以節(jié)次為核心研究某些議題，也許節(jié)次用實體表示會顯得更好,75,2.3.3.1實體vs屬性,練習： 請在如下描述學校數(shù)據(jù)關系的E-R圖中，增加排課信息，即增加關注哪個老師給哪個班級上哪門課； 為簡單起見，可以省略屬性表示,2019年7月1日星期一,76,2.3.3.2實體vs聯(lián)系,使用實體還是使用聯(lián)系？ 很多情況下，實體和聯(lián)系都可以接受； 此時能用聯(lián)系不用實體，以圖簡化E-R； 使用聯(lián)系： 使用實體： 用聯(lián)系不足以清晰表述時，要用實體,77,2.3.3.2實體vs聯(lián)系,練習 對排課系統(tǒng)，假設E-R圖如下所示： 如果上課聯(lián)系，被看作是上課條目實體，試給出相應的E-R圖，并對比說明二圖的優(yōu)缺點,2019年7月1日星期一,78,2.3.3.2實體vs聯(lián)系,排課系統(tǒng)中，上課看作實體，相應的E-R圖 (參考答案) 思考：實體上課條目有哪些屬性？,2019年7月1日星期一,79,2.3.3.2實體vs聯(lián)系,請分析： 對上述課表中，2008-3、4班同時上課，在上述兩張E-R圖中，分別是如何表示的？ 哪個更