数据库 第4章数据库概念模型

1、信软学院王雁东1 数据库原理及应用 了解数据库项目开发的基本步骤 理解数据模型的功能和作用 了解E-R模型的主要组成部分 学习构建E-R模型图 2 数据库原理及应用一、数据库开发的基本步骤一、数据库开发的基本步骤4.1 数据库开发基本过程概念数据概念数据模型模型物理数据物理数据模型模型数据库现实世界抽取转化创建数据库需求分析数据库设计数据库实现数据库开发步骤3 数据库原理及应用二、各阶段主要活动二、各阶段主要活动1. 需求分析阶段w 获取数据表单、报表、查询、业务规则、数据更新说明w 分析数据项特征、数据类型、数据取值约束w 描述数据关系、数据处理要求w 创建数据概念模型2. 系统设计阶段w

2、数据库结构设计（数据库系统结构、数据逻辑模型、数据物理模型）w 数据库表、视图、查询设计w 数据库表关联设计w 数据库表约束设计w 数据库表索引设计4 数据库原理及应用3. 数据库实现w 数据库模型物理实现w 数据库数据上线w 数据库系统测试5 数据库原理及应用三、数据库建模三、数据库建模1. 什么是数据建模 对现实世界中存在的数据对象及其关系进行分析、发掘、描述，并给出其数据关系结构的过程。2. 数据库建模层次 概念数据模型用户能直接理解的数据对象及其业务联系 逻辑数据模型系统数据对象的逻辑表示、逻辑联系 物理数据模型系统数据对象的物理存贮结构及物理联系 6 数据库原理及应用一、实体关系模型

3、一、实体关系模型4.2 实体-关系模型概念数据模型的理论基础是实体-关系模型（E-R模型），它最早是由P. Chen于1976年提出。此后不断有人对它进行改进，使它现成为比较流行的数据建模方法，并被集成到许多CASE工具中，用于创建数据库的概念数据模型。P. Chen (陈品山)7 数据库原理及应用二、实体二、实体-关系模型的元素关系模型的元素在E-R模型中，主要包括实体、属性、标识符和关系等元素。1. 实体实体(Entity)是指问题域中存在的人、事、物、地点等客观存在的具体事物以及抽象的概念。即用户希望跟踪的数据对象，如客户、交易、产品、订单等。实体集是指同类实体的集合。如商品（ITEM）

4、实体集。可乐、牙膏、铅笔等是商品实体集的实例。8 数据库原理及应用9 数据库原理及应用2. 属性属性是指描述实体特征的数据项。每个实体都具有1个或多个属性。学号学号姓名姓名身份证号身份证号性别性别专业专业学生学生属性属性10 数据库原理及应用3. 标识符标识符是指标识不同实体实例的属性。标识符可以是1个或多个属性。学号学号姓名姓名身份证号身份证号性别性别专业专业学生学生标识符标识符学号学号课程课程平时成绩平时成绩期末成绩期末成绩实践成绩实践成绩总成绩总成绩成绩表成绩表标识符标识符标识符与主键的区别是标识符是一个逻辑概念，标识符不一定唯一。11 数据库原理及应用4. 关系关系(Relations

5、hip)是指实体之间的关联，如“学生”与“成绩”的联系、“孩子”与“父亲”、“母亲”的联系等。关系中实体集的数目称为关系度数。学生学生成绩成绩学业评估学业评估父亲父亲母亲母亲孩子孩子血缘血缘二元关系三元关系12 数据库原理及应用两个实体之间可能具有如下3种二元关系之一：w 1对1（1:1）w 1对多（1:N）w 多对多（M:N）学生学生学生证学生证身份标记身份标记班班学生学生拥有拥有教师教师学生学生教学教学111NNMa)1对对1关系关系b)1对多关系对多关系c)多对多关系多对多关系13 数据库原理及应用上述实体之间的关系反映了一个给定实体有多少实例与另一实体实例存在的数量对应关系，通常采用术

6、语基数（Cardinality）。学生学生学生证学生证身份标记身份标记班班学生学生拥有拥有教师教师学生学生教学教学111NNM最小基数最小基数最大基数最大基数14 数据库原理及应用在实体之间除了需要反映了数量对应关系，有时还需要反映关系实体参与的必要性，即可选（optional）或强制（mandatory）。强制强制可选可选学生学生学生证学生证身份标记身份标记班班学生学生拥有拥有导师导师学生学生指导指导15 数据库原理及应用一、实体关系图不同版本一、实体关系图不同版本4.3 实体-关系图实体-关系模型图（E-R模型）有如下几个不同版本。Crows feet(鸟足)模型16 数据库原理及应用cl

7、assic模型17 数据库原理及应用IDEF1X模型18 数据库原理及应用UML模型19 数据库原理及应用二、数据库建模通常使用符号二、数据库建模通常使用符号1对多的两个版本E-R模型传统版本E-R模型鸟足版本20 数据库原理及应用多对多的两个版本E-R模型传统版本E-R模型鸟足版本21 数据库原理及应用Crowfeet的符号22 数据库原理及应用关系的示例23 数据库原理及应用三、主流数据库建模工具三、主流数据库建模工具PowerDesignerPowerDsigner是一种面向软件分析与设计的CASE工具，它基于传统数据库E-R建模、UML建模、业务流程建模、XML等理论，提供软件需求模型

8、、业务流程模型、概念数据模型、逻辑数据模型、物理数据模型、面向对象模型、自定义模型的开发支持。概念数据模型24 数据库原理及应用世界最著名的两大CASE 工具Rational Rose 和PowerDesigner PowerDesigner 作者王晓昀是一位中国人，在法国SDP 软件公司工作时，由于苦觅一个好用的 CASE 工具未果，自己开发了AMC*Designor。 1995年SDP 被Powersoft 公司收购，同年Powersoft 被Sybase 收购，2010年SAP收购SybaseRose 是从UML 面向对象建模，而后再向数据库建模发展。PowerDesigner 先是一个

9、纯粹的数据库建模工具，后来才向面向对象建模，业务逻辑建模及需求分析建模发展25 数据库原理及应用PowerDesigner 产品发展26 数据库原理及应用PowerDsigner的数据建模工具特点：具有良好的性价比支持目前30多种流行的数据库管理系统（如Oracle、SYBASE、SQLServer、DB2、DBF等）支持目前多种客户端开发工具（如PB、VB、VC、Delphi等）满足大、中、小型数据库建模的需求27 数据库原理及应用概概念念数数据模型据模型Conceptual Data Model (CDM)从用户角度所建模的系统数据对象及其关系，它帮助用户分析信息系统的数据结构关系。逻辑逻

10、辑数数据模型据模型Logic Data Mode(LDM)从系统分析员角度所建模的系统数据对象逻辑结构关系，它帮助开发人员分析信息系统的逻辑数据结构。物理物理数数据模型据模型Physical Data Model (PDM) 从系统设计人员角度所建模的系统数据物理存储及结构关系，它针对设计者具体定义信息系统的数据库表结构。PowerDesigner可建立的数据模型可建立的数据模型28 数据库原理及应用软件开发阶段与数据模型的关系CDMPDM实体关系图ERD系统数据概念模型需求分析阶段数据库设计图系统数据物理模型系统设计阶段LDM关系模型图系统数据逻辑模型29 数据库原理及应用PowerDesi

11、gner数据建模:概念级或逻辑级，CDM和LDM代表数据逻辑关系，不考虑在数据库上的物理实现。物理级，PDM指定了物理实现的具体细节，这些细节包括：目标RDBMS的特征、性能和可用性等。CDMSQLServerPDMORACLEPDMSybasePDMSQLServerORACLESybase概念逻辑级数据模型物理级数据模型LDM30 数据库原理及应用概念数据模型建模案例1:指导获得对应学生学号姓名总学分导师导师号导师姓名课程成绩成绩课程说明课程号课程名称课程学分学绩管理31 数据库原理及应用四、弱实体四、弱实体实体类型可分为：w 弱实体w 强实体弱实体是指只有依赖其它实体才可以存在于数据库中

12、的实体。贷款还款贷款贷款号贷款金额还款还款号还款日期还款金额强实体强实体弱实体弱实体强实体是指非弱实体。32 数据库原理及应用指导获得对应学生学号姓名总学分导师导师号导师姓名课程成绩成绩课程说明课程号课程名称课程学分下面哪个是弱实体? 哪个是强实体?33 数据库原理及应用标识符(ID)依赖实体强实体弱实体五、五、ID依赖实体依赖实体34 数据库原理及应用w 只有在创建了强实体的实例后,才能添加标识符依赖实体的实例。w 在删除强实体前,必须同时删除所有标识符依赖实体的实例。说明:35 数据库原理及应用六、非六、非ID依赖的弱实体依赖的弱实体非标识符(ID)依赖弱实体36 数据库原理及应用问题问题

13、: 分别说明分别说明ORDER、ASSIGNMENT、PRESCRIPTION实实体类型体类型非标识符(ID)依赖弱实体标识符(ID)依赖弱实体强实体37 数据库原理及应用七、子类实体七、子类实体子类型实体38 数据库原理及应用继承关系实体之间存在分类关系和继承关系。在概念数据模型设计中，我们统称为继承关系。继承关系的一端是具有普遍性的实体集，为父实体集，另一端连接的是具体特殊的一个或多个实体集，为子实体集。39 数据库原理及应用在继承关系中，还可以分为互斥性继承关系和非互斥性继承关系。在互斥性继承联系中，父实体的一个实例只能属于某个一个子实体。例如，“帐户”父实体下的“个人账户”与“公司账户

14、”两个子实体之间的联系是互斥的互斥继承40 数据库原理及应用在非互斥性继承关系中，父实体的一个实例可以属于多个子实体。非互斥继承41 数据库原理及应用完整继承除了互斥和非互斥的分类外，继承关系还可以分为完整继承和非完整继承。如果父实体实例必须属于子实体中的某一个，则称为完整继承关系；否则是非完整继承关系，也称为标准继承关系。42 数据库原理及应用非完整互斥继承“学生”实体有“本科生”和“研究生”两个子实体，每个“学生”实体的实例可以是“本科生”或“研究生”，且不可能同时是二者。但是除了本科生和研究生外还有自考和网络教育学生，因此该继承关系是非完整互斥继承关系43 数据库原理及应用继承关系的图形

15、符号44 数据库原理及应用八、递归关系八、递归关系递归关系示例45 数据库原理及应用一、一、Heather Sweeney 设计公司需求设计公司需求4.4 E-R模型设计示例w Heather Sweeney 是一个室内装潢设计公司老板，其公司除了设计业务外，还在住宅、厨房用品及商店场所开设系列培训课程。w 收入主要来源销售有关厨房装修书籍、录像商品以及提供设计咨询。w 需要通过数据库来跟踪客户，发布商品推荐与咨询服务。46 数据库原理及应用二、从培训课客户列表提取实体二、从培训课客户列表提取实体47 数据库原理及应用第1版本ER图48 数据库原理及应用第2版本ER图49 数据库原理及应用第3

16、版本ER图50 数据库原理及应用三、从客户信函模版补充实体三、从客户信函模版补充实体客户信函51 数据库原理及应用含有CONTACT实体的第1版本ER图52 数据库原理及应用含有CONTACT实体的第2版本ER图53 数据库原理及应用含有CONTACT实体的第3版本ER图54 数据库原理及应用四、从销售发货单补充实体四、从销售发货单补充实体销售发货单55 数据库原理及应用含有INVOICE实体的第4版本ER图56 数据库原理及应用含有INVOICE实体的第5版本ER图57 数据库原理及应用含有INVOICE实体的第6版本ER图58 数据库原理及应用五、实体属性说明五、实体属性说明SEMINAR

17、实体59 数据库原理及应用CUSTOMER实体60 数据库原理及应用CONTACT实体61 数据库原理及应用INVOICE实体62 数据库原理及应用LINE_ITEM实体63 数据库原理及应用PRODUCT实体64 数据库原理及应用4.5 Power Designer项目实践本节将使用Power Designer建模工具设计一个具体信息系统的概念数据模型，从中掌握概念数据模型的设计方法。通过对图书借阅管理业务的基本数据需求进行分析，使用Power Designer设计工具创建图书借阅管理系统的概念数据模型，描述系统的数据需求，为设计数据库提供依据。65 数据库原理及应用PowerDesigner建模建模步骤步骤u使用PowerDesigner建模工具，创建基本概念数据模型lib.cdm文件。u针对图书借阅业务进行需求分析，进行数据实体抽取，并在lib.cdm中定义数据实体及其属性。u在lib.cdm模型中，定义图书借阅数据实体之间的联系，完成图书借阅概念数据模型图设计。u针对图书借阅概念数据模型的关系进行规范化处理