数据库概论-第二章 实体联系模型

数据库概论第二章实体联系模型数据库概论课堂规则Open—开放的心态、积极参与、勇敢发问

Close—封闭的环境，不要受外界的干扰，请将手机关机或静音数据库设计过程基本概念映射的基数扩展ER特性弱实体、特化、聚集ER模型设计要点概念数据库设计过程E-R模型向关系模式的转换数据库设计过程需求分析概念数据库设计逻辑数据库设计确定存储哪些数据，建立哪些应用，常用的操作及对象有哪些等对需求分析所得到数据的更高层的抽象描述将概念模型所描述的数据映射为某个特定的DBMS模式数据ER模型UML物理数据库设计数据库设计过程概念阶段发掘实体及其联系发掘业务规则逻辑阶段规范化设计实现阶段选择数据类型、定义表、约束、触发器物理阶段索引、磁盘组织数据库设计过程层次名称关系理论关系概念/逻辑实体实现行集实现表物理文件层次名称概念/逻辑属性实现列物理字段层次名称关系理论元组概念/逻辑实例实现行物理记录表术语列术语行术语ER模型基本概念我创建了该公司，我在公司工作了好多年了，这是我第一次真正地理解工作的各个部分是如何结合成为一个整体的ER：最佳信息模型切记：把ER设计作为数据库设计的第一步切忌：跳过ER，把关系当作早市的菜篮子ER模型基本概念历史Ｅ-Ｒ模型：Entity-RelationshipModel1976年，P.P.S.Chen提出Ｅ-Ｒ模型，用Ｅ-Ｒ图来描述概念模型ER眼中的世界世界是由一组称作实体的基本对象和这些对象之间的联系构成的Totheworld,youmaybeonepersonTooneperson,youmaybetheworld从你一滴眼泪，我看到你心中全部的海洋ER模型中的实体实体(Entity)客观存在并可相互区分的事物叫实体如学生张三、工人李四、计算机系、数据库概论属性(Attribute)实体所具有的某一特性一个实体可以由若干个属性来刻画例如，学生可由学号、姓名、年龄、系等组成域(Domain)属性的取值范围性别的域为(男、女),月份的域为１到１２的整数实体型vs实体集实体型(EntityType)实体型=实体名+属性名集合学生(学号、姓名、年龄、性别、系、年级)实体(值)是实体型的一个特例如(9808100，王平，21，男，计算机系，2)是一个实体实体集(EntitySet)同型实体的集合称为实体集如全体学生ER模型中的联系联系(Relationship)：实体之间的相互关联如学生与老师间的授课联系，学生与老师间的导师联系，学生与学生间有班长联系联系也可以有属性如学生与课程之间有选课联系，每个选课联系都有一个成绩作为其属性参与联系的实体集的个数称为联系的元（Degree）如学生选修课程是二元联系，供应商向工程供应零件则是三元联系一元联系：递归联系联系是发生在实体集之间的还是实体型之间的？亚里士多德之辩谬篇你有一条狗

它是有儿女的

所以它是一个父亲

它是你的

所以它是你的父亲你有一只钢笔它是蓝色的所以它是一只蓝色的钢笔它是你的所以你有一只蓝色的钢笔实体的码(Key)能唯一标识实体的属性或属性组称作超码超码的任意超集也是超码其任意真子集都不能成为超码的最小超码称为候选码从所有候选码中选定一个用来区别同一实体集中的不同实体，称作主码一个实体集中任意两个实体在主码上的取值不能相同如学号是学生实体的码通讯录(姓名，邮编，地址，电话，Email，MP)小试牛刀ABC123234145326有哪些超码？有哪些候选码？码颂如何确定联系的码?学生课程s1c1s2c1s3c2s2c3学生教师s1t1s2t1s3t2s4t3学生和老师之间的“导师”联系学生和课程之间的“选修”联系码在E-R图中的表示实体集属性中作为主码的一部分的属性用下划线来标明学生课程选修姓名学号系别课程名先修课学分Ifyoudon’tleaveme,Iwillbyyoursideuntilthelifeend码蚁开会替代码除去主码之外的候选码，VP&BT自然码一个与行中属性有逻辑联系的候选码，它是实体的“真正的”属性。如姓名、院系名代理码人工码。只起唯一标识作用的序列号，ssn智能码经过编码的标识符。XJV102329392000123身份证，千年虫基本Ｅ-Ｒ图要点例：学生选修课程学生课程选修姓名学号系别课程名先修课学分成绩用矩形表示实体集，在框内写上实体名用椭圆表示实体的属性用无向边把实体与其属性连接起来用菱形表示实体间的联系将参与联系的实体用线段连接联系的数量牝骊牡黄学生班长学生学生班长扑朔迷离学生选修课程学生参加项目扑朔迷离学生选修课程参加项目ER图的连通性意味着什么？蜘蛛精：万水千山总关情院系机构蒸烛夜莹习近平入主中南海陈立军讲授数据库参与（Participation）实体集之间的关联称为参与，即实体参与联系如王军选修“数据库基础”，表示实体“王军”与“数据库基础”参与了联系“选修”如果实体集E中的每个实体都参与到联系集R中的至少一个联系，则称E全部参与R如果实体集E中只有部分实体参与到联系集R的联系中，则称E部分参与R如“职工”与“部门”之间的“经理”联系，职工实体集部分参与，而部门实体集完全参与参与在E-R图中的表示“职工”部分参与联系“经理”“部门”完全参与联系“经理”用双线连接联系与完全参与的实体职工部门管理姓名职工号工种部门号部门名地址识别联系的参与度有何作用？存在依赖（ExistenceDependency）如果实体x的存在依赖于实体y的存在，则称x存在依赖于yy称作支配实体，x称作从属实体如果y被删除，则x也要被删除考虑分期付款的例子，对每一个“贷款”实体，有若干个“还款”实体与之关联，“还款”实体存在依赖于“贷款”实体全部参与vs存在依赖设ARB，若A存在依赖于B，则A全部参与联系R存在依赖必是完全参与角色（Role）vs脚色实体在联系中的作用称为实体的角色对于递归联系，为区别各实体参与联系的方式，需要显式指明其角色如学生与学生间的班长关系，职工与职工之间的经理关系，课程之间的先修关系“虽说不济，却也放屁添风”“Everylittlehelps，”astheoldladysaid，whenshepissedinthesea。“老妪小遗于大海中，自语曰：‘不无小补!’”角色在E-R图中的表示当需要显式区分角色时，在连接菱形和矩形的线上加上说明性标注以区别不同的角色职员领导上级下属属性的类型简单属性

不可再分的属性如学号、年龄、性别

复合（Composite）属性可以划分为更小的属性把相关属性聚集起来以反映更高层次的概念，可以使模型更清晰如电话号码=区号+本地号码出生日=年+月+日1NFVs嵌套关系学生姓名电话号码年龄区号本地号码学生姓名年龄区号本地号码属性的类型单值属性每一个特定的实体在该属性上的取值唯一如学生的学号，年龄、性别、系别等多值属性某个特定的实体在该属性上的有多于一个的取值如学生（学号，所选课程，联系电话）

学号所选课程联系电话001数学1234001物理1234001数学5678001物理5678多值依赖属性的类型派生（Derived）属性与基属性可以从其他相关的属性或实体派生出来的属性值学生(学号，姓名，绩点)，选课(学号，课程号，成绩)，则绩点可由学生所选课程的成绩计算得来。称绩点为派生属性，成绩为基属性，或存储属性数据库中，一般只存基属性值，而派生属性只存其定义或依赖关系，用时再从基属性中计算出来基本表VS视图属性在E-R图中的表示多值属性用双椭圆表示学生姓名选修课程学生姓名平均成绩系别派生属性用虚椭圆表示NULL属性null表示“无意义”，当实体在某个属性上没有值时设为null

如通讯录(姓名，email，电话，MP)，若某人没有email地址，则在email属性上取值为nullnull表示“值未知”，即值存在，但目前没有获得该信息如职工(姓名，部门，工种，身份证)，如果目前不知道职工身份证号码，则设身份证值为null三值逻辑：true,false,unkown实体完整性：主码取值不能为null联系的种类实体之间的联系的数量，即一个实体通过一个联系集能与另一实体集相关联的实体的数目可以有一对一的(1:1)，一对多的(1:m)，多对多的(m:n)几种情况联系种类在E-R图中的表示用箭头或线段来表示联系的种类多方实体集单方实体集每个A只与一个B发生联系ABR每个B可以与多个A发生联系联系种类在E-R图中的表示尊重多样文明寻求和谐发展多方实体集单方实体集一个B可以参与到多个联系中ABR一个A只能参与到一个联系中联系种类在E-R图中的表示道生一、一生二…

从混沌到混乱多方实体集单方实体集ABRm1二元联系的种类设有两个实体集E1，E2

一对一

E1中的一个实体与E2中至多一个实体相联系，并且

E2中的一个实体与E1中至多一个实体相联系注：一对一不是一一对应职工部门管理二元联系的种类一对多

E1中的一个实体与E2中n(n≥0)个实体相联系，并且E2中的一个实体与E1中至多一个实体相联系教师学生班主任二元联系的种类多对多

E1中的一个实体与E2中n(n≥0)个实体相联系，并且E2中的一个实体与E1中m(m≥0)一个实体相联系学生课程选修一元联系的种类一个实体集内的递归联系一对一eiE，至多存在一个ejE与之相联系(j≠i)一对多多对多职工领导上级属下职工配偶丈夫妻子构成零件母零件子零件多元联系每个职工只有一个工种抑或每个职工在每个部门只有一个工种职工部门工作工种职工部门工作工种职工部门工作工种分配多元联系中最多允许出现一个箭头(学生，评估报告)老师？抑或(学生，评估报告，项目)老师？学生老师指导项目评估报告联系的势势表达了一个实体出现在联系中的次数教师课程教授(0,2)(1,4)学生课程选修(4,6)(10,50)区分强制性和可选性联系复合实体学生课程选修学生课程选修复合实体：一个M:N联系分解成两个1:M学号课程号成绩了解即可，过时了设计实例考虑一个学校数据库，它要存储以下信息：教师：教工号、教工名、职称；项目：项目号、项目名称、起始年份、资助额；学生：学号、学生名、年龄、学位。一个教工可以负责多个项目；每个项目只能有一个负责人；一个老师可以参与多个项目；一个学生只能参与一个项目；一个项目可以有多个学生和老师参与。设计实例教师项目学生教工参与学生参与m11n负责mn由业务单据生成ER模型由业务单据生成ER模型卖家订单生成亲购买宝贝拥有物流配送地址配送方式物流公司弱实体集特化概化聚集扩展E-R表达如何对贷款与还款之间的联系建模？贷款（贷款号，金额），对应多个还款（还款号，还款日期，金额）每个“贷款”的各个“还款”不同，但不同“贷款”之间的“还款”却可能相同贷款号贷款金额还款号还款日期还款金额D12345000199.10.123000D12345000299.11.121000D12345000399.12.121000D56787000199.10.123000D56787000299.11.122000D56787000399.12.122000大道自然：把还款作为普通实体贷款隶属还款号贷款号还款日期还款贷款金额还款金额问题：还款的所有属性都不能作为主码张冠李戴：把贷款号借给还款实体问题：贷款号冗余贷款隶属还款号贷款号还款金额贷款号还款贷款金额还款金额白云生处：把还款作为多值属性贷款还款号贷款号还款金额贷款金额还款日期问题：还款概念消失了还款会和帐户发生支付联系账户支付柳暗花明：把还款作为复合属性贷款贷款号贷款金额还款还款号还款金额还款日期帐户支付问题：还款作为复合属性，不能和帐户发生联系前度刘郎：人生若只如初见贷款隶属还款号贷款号还款日期还款贷款金额还款金额帐户支付比翼连枝当日愿还款贷款隶属还款号贷款号还款金额贷款金额帐户支付弱实体集（WeakEntitySet）如果一个实体集的所有属性都不足以形成主码，则称这样的实体集为弱实体集弱实体集与其拥有者之间的联系称作标识性联系(identifyingrelationship)弱实体集与强实体集之间是一对多的联系弱实体集的分辨符（Discriminator)弱实体集中用于区别依赖于某个特定强实体集的属性集合称作分辨符也称作部分码（partialkey)如“还款”中的还款号弱实体集的主码由该弱实体集所存在依赖的强实体集的主码和该弱实体集的分辨符组成如“还款”主码＝贷款号＋还款号弱实体集在Ｅ-R图中的表示弱实体集以双边框的矩形表示标识性联系以双边框的菱形表示从联系集用双线（全部参与）连接弱实体集，用箭头（一对多联系）指向强实体集弱实体集的分辨符用下划虚线标明弱实体集的更多示例Email=用户名+主机名 如ljchen@ Logins（passwd文件）实体集记录本机用户名及其口令，用户名在不同主机上可以相同 Logins是一个弱实体集LoginsHostBelongtoUser_idaddresspasswordIPname弱实体集与存在依赖的关系弱实体集必然存在依赖于强实体集（StrongEntitySet)存在依赖并不总会导致一个弱实体集，从属实体集可以有自己的主码

如实体集信用卡（信用卡号，客户帐号，金额），它存在依赖于客户帐号实体集，但信用卡有自己的主码信用卡号何时引入弱实体集？作为层次结构的一部分 实体集的一些多值、复合属性可以抽取出来作为弱实体集如果弱实体集不但参与和强实体集之间的标识性联系，而且参与和其它实体集的联系，或者弱实体集本身含有很多属性，则将其表述为弱实体集LoginsHost@用户名名称引入弱实体后的订单ER图卖家订单生成亲购买宝贝拥有配送方式送达配送地址物流公司配送属于特化自顶向下、逐步求精的数据库设计过程实体集中某些子集具有区别于该实体集内其它实体的特性，可以根据这些差异特性对实体集进行分组，这一分组的过程称作特化细化：父类==>子类子类＝特例＝更小的实体集＝更多的属性一个银行帐号可以有存款帐号、贷款帐号学生可以有研究生、本科生特化在E-R图中的表示特化用标记为ISA的三角形来表示ISA=“isａ”，表示高层实体和低层实体之间的“父类－子类”联系本科生研究生学生ISA硕士ISA博士姓名学号DissertationPapers军训特化使得联系的对象更精确本科生研究生学生ISA论文发表学生论文发表特化使得联系的种类更精确学生项目参加本科生研究生学生ISA项目参加参加概化自底向上、逐步合成的数据库设计过程各个实体集根据共有的性质，合成一个较高层的实体集。概化是一个高层实体集与若干个低层实体集之间的包含关系泛化：子类==>父类概化Vs特化概化与特化是个互逆的过程，在E-R图中的表示方法是相同的特化强调同一实体集内不同实体之间的差异，概化强调不同实体集之间的相似性反映了数据库设计的不同方法概化中的属性继承高层实体集的属性被低层实体集自动继承低层实体集特有的性质仅适用于某个特定的低层实体集 如“Dissertation”只适用于“研究生”实体集层次结构（Hierarchy）实体集作为低层实体集只能参与到一个ISA联系中格结构（Lattice）低层实体集可以参与到多个ISA联系中 如“博士”算参加工作，会继承“职工”的属性概化中的属性继承本科生研究生学生ISA硕士ISA博士姓名学号DissertationPapers军训职工姓名工龄ISA

“博士”继承了“研究生”与“职工”的所有属性。如果“研究生”与“职工”有相同名称的属性，如“姓名”，可以在“博士”中用“研究生.姓名”，“职工.姓名”区别开来。成员身份：同一个概化中，一个高层实体是否可以属于多个不同低层实体集不相交的(Disjoint)成员身份一个实体至多属于一个低层实体集如一个学生只能参加一个项目组有重叠的(Overlapping)成员身份同一实体可同时属于同一概化的多个低层实体集如一个老师可以参加多个项目组概化中的成员身份设计矛盾律：不可两可吾盾之坚，物莫能陷也吾矛之利，於物无不陷也全部性约束：确定高层实体集中的一个实体是否必须属于某个概化的至少一个低层实体集全部的(Total)每个高层实体必须属于一个低层实体集如学生必须属于“本科生”或“研究生”的一种部分的(Partial)允许一些高层实体不属于任何低层实体集如学生可以不属于任何项目组概化中的全部性约束设计排中律：不可两不可概化中的约束设计本科生研究生学生ISA流浪天使山鹰社学生ISA不相交的全部的重叠的部分的地球一小时某些联系之间存在重叠实例：职工参加项目，并在此过程中可能使用机器如何表达联系之间的联系？职工号项目号机器号工时e1j1m13e1j1m23e1j2m34e2j1m15e3j2null4e4j2null4e5j2null6e6j2null5贻笑方家：蹩脚的三元联系职工项目参加并使用姓名工种名称类型机器名型号工时机器问题：作为三元联系，有些职工并不和机器发生联系削足适履：分解为两个二元联系职工号机器号e1m1e1m2e1m3e2m1职工号项目号工时e1j13e1j24e2j15e3j24e4j24e5j26e6j25职工项目参加姓名工种名称类型机器名型号工时使用机器问题：e1在j1项目中使用什么机器？一个看上去的三元联系实则是两个动作序列聚集是一种抽象，通过它联系被抽象为高层实体集实体集A与B以及它们的联系可被看成实体集，然后与另一实体集C发生联系聚集：结婚生子ABR1R2C聚集职工项目参加姓名工种名称类型机器名型号工时使用机器聚集职工号项目号工时e1j13e1j24e2j15e3j24e4j24e5j26e6j25职工号项目号机器号e1j1m1e1j1m2e1j2m3e2j1m1“参加”联系“使用”联系ER符号汇览ER符号汇览ER符号汇览E-R模型设计中的选择问题实体Vs属性实体Vs联系二元Vs多元聚集vs三元选择恐惧症（强迫症拖延症完美癖）你的目标是什么？选项利弊是什么？实体Vs属性实体有多方面性质，属性没有项目名称城市项目名称城市名称酒店北京公寓北京项目名称城市名称面积人口酒店北京30001400公寓北京30001400城市无属性城市有属性名称城市面积人口项目实体Vs属性项目城市位于名称名称面积人口项目名称城市名称酒店北京公寓北京城市名称面积人口北京30001400实体Vs联系实体与联系：静态与动态教师课程讲授姓名名称单纯表示“教师”实体与“课程”实体之间的行为联系教师名课程名T1C1T2C1实体Vs联系教师课程讲授姓名名称学期地点人数弊端若多个老师开同一门课，则每个老师与该课程的联系都需重复记录很多相同的信息教师名课程名起始时间地点人数学期T1C19.1R11412006.秋T2C110.1R11412006.秋T1C111.1R11412006.秋起始时间实体Vs联系教师名课程名学期起始时间T1C106.秋9.1T2C106.秋10.1T3C106.秋11.1课程名学期地点人数C106.秋R114120开课地点人数教师课程姓名名称学期讲授起始时间注册二元Vs多元多元转换为二元:

新构建一个标识实体集E，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ei，然后在RA,RB,RC中分别加入联系(ei,ai),(ei,bi),(ei,ci)BCARBCARAERBRC无实际意义二元Vs多元缺点浪费存储空间语义不清晰，难于体现参与联系的各方ABC123427483EA112434EB122238EC132733能否用实体之间的二元联系替换三元联系？二元Vs多元BCARBCAR1R2R3ABC123427483AB124248BC232783AC134743(4,2,3)

ABC?有损：供应商S向工程J提供零件PS提供P，J需要P，J向S购买联系的属性：供货数量放在哪里？聚集vs三元 一个项目由多个部门资助，一个部门资助多个项目，每个资助协议由一个或多个雇员监督项目部门资督雇员聚集vs三元 资助有起始时间，监督有截止时间项目部门资督雇员截至时间起始时间聚集vs三元项目部门资助雇员监督起始时间截至时间聚集替代三元：多重联系叠加需求分析结果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模式设计概念数据库设计过程局部E-R模式确定公共实体类型合并两个局部E-R模式检查并消除冲突全局E|R模式设计还有未合并的局部模式？全局E-R模式优化无有概念数据库设计过程合并实体类型消除冗余属性消除冗余联系全局E|R模式优化全局E-R模式逻辑数据库设计概念数据库设计过程全局ER设计中的消除冲突属性冲突属性域的冲突：属性的类型、取值范围不同 如不同学校的学号编码方式不同属性取值单位冲突 如重量分别采用磅、千克命名冲突同名异义：不同意义的对象具有相同的名字 蔺相如，司马相如，名相如，实不相如 魏无忌，长孙无忌，彼无忌，此亦无忌异名同义：同一意义的对象具有不同的名字全局ER设计中的消除冲突结构冲突同一对象在不同应用中的抽象不同 如职工在某应用中是实体，在另一应用中则抽象为属性同一实体在不同E-R图中属性组成不同 如有的职工实体有email，而有的职工实体没有实体之间的联系在不同E-R图中呈现不同的类型 如联系种类不同，参与联系的实体不同E-R模型向关系模式的转换实体复合属性多值属性联系弱实体概括聚集实体向关系模式的转换实体

关系属性关系的属性学生姓名学号系别学生姓名学号系别复合属性向关系模式的转换将每个组合属性作为复合属性所在实体的属性学生姓名学号年月出生日期日学生学号姓名年月日多值属性向关系模式的转换多值属性新的关系+所在实体的码学生姓名学号所选课程学生学号姓名学生选课学号课程号一对多联系向关系模式的转换将单方参与实体的码作为多方参与实体的属性教师学生导师教工号姓名t1张鸣t2李明t3王名教工号学生号t1s1t2s2t2s3t2s4学生号姓名s1赵凯s2王爽s3刘烨s4俞越一对多联系向关系模式的转换学生学生号学生名系号导师教工号教师教工号教工名教工号姓名指导学生号t1张鸣s1t2李明s2t2李明s3t2李明s4t3王名学生号姓名导师教工号s1赵凯t1s2王爽t2s3刘烨t2s4俞越t2×一对多联系向关系模式的转换职工领导领导属下职工职工号职工名工资领导职工号多对多联系向关系模式的转换学生课程选修学生学生号学生名课程课程号课程名选修学生号课程号将联系定义为新的关系，属性为参与双方的码多对多联系向关系模式的转换构成零件母零件子零件零件零件号零件名构成母零件号子零件号一对一联系向关系模式的转换若联系双方均部分参与，则将联系定义为一个新的关系，属性为参与双方的码职工配偶丈夫妻子配偶丈夫职工号妻子职工号e2e3职工号配偶号e1nulle2e3e3e2e4null一对一联系向关系模式的转换若联系一方全部参与，则将联系另一方的码作为全部参与一方的属性职工部门管理部门部门号部门名管理职工号职工职工号职工名弱实体向关系模式的转换弱实体集所对应的关系的码由弱实体集本身的分辩符再加上所依赖的强实体集的码

产品公司制造产品名地址价格公司名联系电话产品产品名价格公司名公司公司名地址联系电话弱实体向关系模式的转换RSABCadbecfC(c,f)B(b,c,e)A(a,d,b,c)概括向关系模式的转换高层实体集和低层实体集分别转为表，低层实体集所对应的关系包括高层实体集的码研究生学号论文本科生研究生学生ISA硕士ISA博士姓名学号DissertationPapers军训学生学号姓名本科生学号军训概括向关系模式的转换本科生研究生学生ISA硕士ISA博士姓名学号DissertationPapers军训研究生学号姓名论文本科生学号姓名军训如果概括是不相交并且是全部的，即一个高层实体最多并且只能属于一个低层实体集，则可以不为高层实体集建立关系，低层实体集所对应的关系包括上层实体集的的所有属性聚集向关系模式的转换实体集A与B以及它们的联系R被看成实体集C，C与另一实体集D构成联系S，则S所对应的关系的码由R和D的码构成职工项目参加姓名工种项目名称类型机器名型号工时使用机器聚集向关系模式的转换项目项目名称类型职工职工姓名工种参加职工姓名项目名称工时机器机器名型号使用职工姓名项目名称机器名逆向工程：关系模式向ER的转换 已知有如下关系模式： R1(a1,a2,a3)，R2(a3,a4)，R3(a5,a6)，R4(a3,a5,a7)，其中带下划线的属性标识为所在关系模式的主码。 试画出合适的E-R图，使得可以将该E-R图转换为上述关系模式。UMLUML:UnifiedModelingLanguageUML图谱系用例图（usecasediagrams）：用户和系统的交互顺序图（sequencediagram）：用例中活动者与系统其它模块之间交互的时间顺序图状态图（statediagram）：系统中不同对象的行为行为图（activitydiagram）：说明行为是如何协同的协作图（collaborationdiagram）：描述组成一个复杂系统的不同对象之间的交互（即，消息交换）UMLUMLoverlappingdisjointUML示例PERSONNameSSN<