数据库设计与实现基础ER图的课件

1、114 八月 20221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214 八月 202222.1:E-R图概览一个E-R图示例：仓库存放供应商零件生产项目供应职工管理属参与属领导属领导员工314 八月 202232.1: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

2、度一致数据逻辑模型设计的基础E-R图的要求和评价标准清晰、易懂 完整、精确、无二义转换、设计理解、表达现实世界概念模型：E-R逻辑模型： DBSchema42.1E-R图基本概念历史-模型：Entity-Relationship Model1976年，P.P.S.Chen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2022/8/1452.2：基础E-R图及其要素2.2.1实体实体的概念实体的属性实体的标识2.2.2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2022

3、/8/1462.2.1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、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2022/8/1472.2.1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院系dnodname课程cnocname学生agesnonamepid2022/8/1482.2.1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(Super

4、key)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都是学生的候选码学生agesnonamepid2022/8/1492.2.1主码主码多候选码时，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，整个组织有效院系dnodname课程cnocname学生agesnonamepid2022/8/14102.2.2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

5、)，(甲,OS)，(乙,DS)联系集同类型联系的集合(甲,DS)(甲,OS)(乙,DS)甲乙丙丁DBDSOS2022/8/14112.2.2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仓库存放供应商零件生产项目供应职工管理参与领导属领导员工2022/8/14122.2.2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，习惯称作多元联系仓库存放供应商零件生产项目供应职工管理参与领导属领导员工2022

6、/8/14136.2.2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8580甲乙丙丁DBDSOS学生课程学习属snonamecnocnamescore2022/8/14142.2.2联系的属性联系属性属性是描述性属性下述内容，不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)8580甲乙丙丁DBDSOS学生课程学习属snonamecnocnamescore152.2.2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：pri

7、mary(E1) primary(E2) primary(En) a1,a2,am2022/8/14162.2.2二元联系的基数 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是联系的约束课程学习学生院系隶属院长领导172.2.2二元联系的基数表示方式多方实体集单方实体集联系R从A到B是一对一或多对一ABR联系R从A到B是多对多或一对多ABR

8、182.2.2二元联系的基数表示方式-示例One-To-ManyOne-To- One192.2.2二元联系的基数表示方式-示例Many-To-ManyMany-To-One2022/8/14202.2.2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作者编著图书出版社出版2022/8/14212.2.2联系基数的上下界约束基数约束基本的基数约束：1:1，m: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

9、到5门课l.hABR3.5学生课程学习2022/8/14222.2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2022/8/14232.2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)age院系隶属属教师课程讲授属dnodnametnonamecnocnamepid学校隶属隶属开设2022/8/14242.2练习一:一个简单学校系统Step1

10、:希望建设一个学校管理系统参考E-R图(二)age院系隶属属教师课程讲授属dnodnametnonamecnocnamepid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2022/8/14252.2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)2022/8/14262.2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：age院系隶属属教师课程讲授

11、属dnodnametnonamecnocnamepid先行课2022/8/14272.2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age院系隶属属学生课程学习属dnodnamesnonamecnocnametimescorepid参考E-R图：2022/8/14282.2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：隶属属学生学习属scoreage院系隶属属教师课程讲授属dnodnametnonamecnocnamepidagesnonamepi

12、d先行课2022/8/14292.2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)2022/8/14302.2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)隶属属学生学习属scoreage院系隶属属教师课程讲授属dnodnametnonamecnocnamepidagesnonamepid先行课班级classnameclassno隶属属隶属属2022/8/14312.2练习一:一个简单学校

13、系统Step4:在前述系统的基础上，关注班级情况参考E-R图(二)学生学习属scoreage院系隶属属教师课程讲授属dnodnametnonamecnocnamepidagesnonamepid先行课班级classnameclassno隶属属隶属属2022/8/14322.2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)2022/8/14332.2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：班主任属学生学习属scoreage院系隶属属教师课程讲授属dno

14、dnametnonamecnocnamepidagesnonamepid先行课班级classnameclassno隶属属隶属属342.2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，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)352.2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：班主任属学生学习属scoreage院系隶属属教师课程讲授属dnodnametnonamecnocnamepidagesnonamepid先行课班级classnameclassno隶属属隶属属管理2022/

15、8/14362.2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372.2练习二382.2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

16、，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392.

17、2练习三4014 八月 2022402.3基础E-R图的若干问题研究本节主要讨论：2.3.1属性详解2.3.2多元联系2.3.3使用实体？还是使用属性？还是使用联系？4114 八月 2022412.3.1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birthdayage学生snonamerelativepidnamerelationcitystreetaddrtelnopostal_code422.3.1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、年龄、性别 复合属性(Composite Attribute)可以划分为更

18、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14 八月 202242学生snonamecitystreetaddrpostal_code432.3.1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14 八月 202243学生snonamecitystreetaddrpostal_codestreet_namestreet_num

19、ber442.3.1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14 八月 202244452.3.1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14 八月 202

20、245birthday学生snonametelno462.3.1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14 八月 202246birthdayage学生snoname472.3.1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14 八月 202247birthdayage学生snonamerelativepidn

21、amerelationcitystreetaddrtelnopostal_code4814 八月 202248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：TP3911 引言 (正文部分)参考文献1E.J Ellman,Resear on ,Computer Aided Design,2005.102 4914 八月 202249数据库系统概念-E-R2.3.1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

22、出全部属性，E-R图如何？仓库存放供应商零件生产项目供应职工管理属参与属领导属领导员工birthdayageEnonamerelativepidnamerelationcitystreetaddrtelno5014 八月 202250数据库系统概念-E-R2.3.1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)仓库存放供应商零件生产项目供应职工管理属参与属领导属领导员工5114 八月 202251数据库系统概念-E-R2.3.1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部分属性在条目字典中表述，作为对E-R的补充需求条目

23、字典示例：条目类别条目名称条目内容实体职工Eno,name,birethday, telno*,Addr(city,street),Relative(pid,relation,name)*实体项目Id,name,实体仓库实体联系供应Quantity,price联系参与约束约束职工的年龄要介于18到60岁之间522.3.1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，

24、可以直接在E-R中表示关键属性，帮助理解数据语义14 八月 20225253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14 八月 202253班主任属学生学习属scoreage院系隶属属教师课程讲授属dnodnametnonamecnocnamepidsnonamepid先行课班级classnameclassno隶属属隶属属birthdayagerelativepidnamerelationcitystreetaddrtelnopostal_code542.3.2多元联系联系的度(元)参加联系的实体的数目，称作联系的度(元)两个

25、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？14 八月 202254供应商零件项目供应552.3.2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14 八月 202255山东大学2010-2011学年第二学期教师用本科课程表教师姓名：甲课程名称班级学分教室上课时间周一周二周三周四周五数据库系统概论2008-3班2008-4班51区2081212软件工程2008.1班35区30756上课时间：上午8:00 下午

26、2:00(国庆节后，下午上课时间改为1:30)562.3.2多元联系：练习（续）山东大学软件学院2010级工程硕士第二学期课程表 适用班级：脱产班（全日制班）序号课程名称学分课时教室任课 教师上课时间（节次）备注一二三四五1数据库设计345区308甲1-42软件需求分析345区308乙1-43商务智能245区308丙5-814 八月 202256学生用课程表示例：572.3.2多元联系：练习排课系统参考答案(一)注：忽略了实体的属性14 八月 202257教师课程班级上课classroomtime582.3.2多元联系：练习排课系统参考答案(二)注：忽略了实体的属性14 八月 202258教师

27、课程班级上课time教室592.3.2多元联系：练习排课系统参考答案(三)注：忽略了实体的属性14 八月 202259教师课程班级上课教室上课节次602.3.2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14 八月 202260612.3.2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

28、 ，分别给定实体e1 , , 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14 八月 202261622.3.2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14 八月 202262教师课程班级上课632.3.2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？14 八月 202263教师课程班级上课642.3.2多元联系的基数约束上图表示的基数约束是：(class,course) teacher(teacher,class)cours

29、e14 八月 202264教师课程班级上课652.3.2三元联系 vs 二元联系思考：三元联系能被多个二元联系代替吗？高元联系能被多个低元联系代替吗？教师课程班级上课662.3.2三元联系 vs 二元联系分析示例：上课（T-S-C）教师班级课程甲1DB甲2DS乙1DS乙2DB教师课程T-C班级上课S-TS-CS-TS-CT-C教师班级班级课程教师课程甲11DB甲DB甲22DS甲DS乙11DS乙DS乙22DB乙DB672.3.2三元联系 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

30、 ，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 )BCARBCARAERBRC682.3.2三元联系 vs 二元联系ABC123427483EA112434EB122238EC132733692.3.2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

31、元联系702.3.2三元联系 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？14 八月 202270712.3.2三元联系 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14 八月 202271父亲母亲孩子父子母子7214 八月 2022722.3.3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：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？732.3.3.1实体vs属性使用实

32、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：学生电话拥有snonameTelno学生snonameTelno73742.3.3.1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？教师课程班级上课classroomtime教师课程班级上课time教室教师课程班级上课教室上课节次74752.3.3.1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

33、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75762.3.3.1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14 八月 202276班主任属学生学习属院系隶属属教师课程讲授属先行课班级隶属属隶属属班主任属学生学习属院系隶属属教师课程讲授属先行课班级隶属属隶属属上课772.3.3.2实体vs联系使用实体还是使用

34、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，要用实体学生课程学习属score学生修课记录课程idscore77782.3.3.2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-R图，并对比说明二图的优缺点14 八月 202278教师课程班级上课792.3.3.2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？14 八月 202279教师课程班级上课条目802.3.3.2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14 八月 202280山东大学2010-2011学年第二学期教师用本科课程表教师姓名：甲课程名称班级学分教室上课时间周一周二周三周四周五数据库系统概论200