数据库设计与实现-高级ER.ppt

* 1 3高级E-R模型 l本章主要讨论 3.1弱实体 3.2继承 3.3聚集 3.4E-R图的元素表示 3.5概念模型设计过程 * 2 数据库系统概念-E-R 3.1弱实体 l背景示例：在银行系统中，希望研究： 账户的交易记录与柜员之间的联系 账户的交易与利息之间的联系 l问题：如何表示上述联系？ 按E-R图的原则，联系是实体与实体之间的联系 不能是实体和属性之间、属性和属性之间的联系 账户 accno AccName Transaction date dealnum LineNo date accrual AccrualRec 银行职员 EnoEName * 3 数据库系统概念-E-R 3.1弱实体 l上述问题的表示方法： 属性实体化 交易记录、利息记录属性实体化之后，实体无法独立 标识 行号、日期都只能在一个账户内分辨多值属性，缺少 全局标识 账户 accno AccName Transaction date dealnum LineNo date accrual AccrualRec 银行职员 EnoEName * 4 数据库系统概念-E-R 3.1弱实体 l弱实体提出的背景 存在一些场景，需要研究： l一个实体的属性与其它实体之间的关系 l或者属性之间相互的关联关系 E-R图中联系是实体与实体之间的联系 在研究属性参与的联系时，需要进行属性实体化 l某些属性实体化之后，实体可以独立标识，如电话； l某些属性实体化之后，实体自身无标识属性，如账户交易； 属性实体化后，不能独立标识，形成弱实体 l弱实体定义 没有足够属性标识的实体，称为弱实体 反之称为强实体 弱实体需要依赖属主实体而存在，不能独立存在 * 5 数据库系统概念-E-R 3.1弱实体 l引入弱实体后的E-R图： 有效解决了属性实体化后缺少标识问题 账户 accno AccName datedealnumLineNo date accrual 银行职员 EnoEName 交易记录 操作 计息 利息记录 * 6 数据库系统概念-E-R 3.1弱实体 l弱实体 没有足够属性标识的实体，称为弱实体， 反之称为强实体 l标志性联系 弱实体和属主实体之间的联系是存在依赖联系 弱实体和属主实体间的存在依赖联系，称作实体的标 志性联系 标识性联系：多对一、全部参与，一般不命名 标识性联系在E-R图中以双边框菱形表示 账户 accno AccName date dealnum LineNo 交易记录 * 7 数据库系统概念-E-R 3.1弱实体 l分辨符 弱实体在特定属主实体内的标识属性，称作 分辨符 在全局范围内，弱实体的标识由属主实体的 主码和弱实体的分辨符共同组成 分辨符在E-R图中用虚下划线表示 账户 accno AccName date dealnum LineNo 交易记录 * 8 数据库系统概念-E-R 3.1属性实体化方法 l属性实体化 属性实体化后，如果有标识属性，自然成为强实体 属性实体化后，如果没有标志性属性，有两种办法处 理： l1、将属性实体化为弱实体 l2、通过增加标识属性，使属性实体化为强实体 l练习： 请画出银行账户的E-R图，通过增加标识属性，使交 易记录等属性实体化为强实体 请和使用弱实体的方案比较，哪种方案更好？ * 9 数据库系统概念-E-R 3.1实体化：弱实体vs强实体 l实体化为弱实体vs增加标识属性成为强实体 增加标识属性实际上是进行了实现相关的设 计工作。在分析阶段进行设计工作会限制设 计阶段设计方案的选择。 使用弱实体能更好地刻画现实语义 引入弱实体使E-R图元素增多、复杂性增加 * 10 数据库系统概念-E-R 3.1弱实体vs属性 l使用实体的属性，还是使用弱实体？ 如果不研究属性和其它属性/联系/实体之间的 联系， 应该使用属性 如果需要研究属性和其它属性/联系/实体之间 的联系， 则需要将属性实体化，必要时使用 弱实体 * 11 数据库系统概念-E-R 3.1练习 l请绘制医院系统住院部分的E-R图 医院为住院病人建立病历。病历首页记录病人住院相关的基本 信息；病历主体由住院期间每次诊疗的记录顺序排列组成。 诊疗记录由诊疗时间、诊疗情况记录组成，并要由进行当次诊 疗的住院医生签字。诊疗可发出检查单、治疗医嘱单，需要记 录诊疗和检查单、医嘱单的关系。 检查单由住院医生写明检查事项发给检查科室。检查科室执行 检查，载明检查结果并由检查医生签字返回住院医生。住院医 生将检查单黏贴在病历末尾。 医嘱单由治疗医生/护士执行，记录执行结果并保存在执行科 室备查。 请画出相关数据概念模型。具体内容可以根据你对住院管理的 理解进行补充和调整。 * 12 3.2继承 l实体型的层次 实体型：现实世界同类事物特征和性质的抽象 同一事物抽象层次的不同，形成了不同层次的实体型 例如：同一个人，可以被看作是本科生、学生、 person 等等 l思考： 对一个具体系统中人的研究，应该抽象到哪个层次？ 本科生？学生？还是person？ 对一个具体系统，是否可能同时关注一个事物不同层 次的实体型？ * 13 3.2继承 l实体型的层次 同一系统可能会同时关注一个事物不同层次的实体型 例如：在学校系统中，教务方面愿意把在校人员看做 教师和学生，而图书馆方面更愿意统一看作在校人员 l思考： 如何刻画不同层次实体型之间的关系？ 教师课程 学生 上课 讲授 人员 图书 借阅 3.2继承 lISA联系 E-R图使用ISA联系表示不同层次实体型之间的关系 ISA联系本质是继承关系 ISA联系使用标有“ISA”字样的三角形来表示 * 14 教师 人员 ISA 学生 3.2继承 l学校系统E-R图示例： 仅关注教学和图书管理部分 请给E-R图标上属性：关注人员pid, name, age, 关注学生sno,name,age,关注教师tno, name,关注bno,bname,cno, cname * 15 教师课程 学生 上课 讲授 人员 图书 借阅 ISA 3.2继承 l学校系统E-R图示例： l思考： 实体型学生还需要标明属性name,age吗？ 子类从父类继承了什么？ ISA是联系吗？ * 16 教师课程 学生 上课 讲授 人员 图书 借阅 ISA tno name cno cname bno bname pid age sno 3.2子类从父类继承了什么? l子类继承了父类的属性 父类属性被子类自动继承 学生实体不再需要标明属性name、age l子类继承参与父类参与的联系 lE-R图不考虑方法，因此不考虑方法的继承 * 17 教师课程 学生 上课 讲授 人员 图书 借阅 ISA tno name cno cname bno bname pid age sno * 18 思考： 实体型学生还需要标明属性name,age 吗？ 子类从父类继承了什么？ 从这张E-R图看，使用继承的利与弊？ 3.2子类从父类继承了什么? 3.2继承的约束 lISA联系的约束 全部特殊化约束 不相交约束 * 19 3.2全部特殊化约束 lISA联系的子类完全性分类 全部特殊化： l每个父类实体均必须是一个子类实体 l全部特殊化是对ISA关系的约束 l全部特殊化约束应在E-R图上予以标明 部分特殊化： l允许一些父类实体不是任何子类实体 l部分特殊化不是对ISA关系的约束，不需要标明 l思考： 教师、学生对在校人员的ISA关系，具有全部特殊化 约束吗？ * 20 存款账户 账户 ISA 贷款账户 全 部 3.2不相交约束 lISA联系的相交性分类 相交(重叠) l同一实体可以同时属于一个父类的多个不同子类 l相交不是对ISA关系的约束，不需要在E-R图上标明 不相交 l一个实体至多属于一个子类 l不相交是对ISA关系的约束 l不相交约束应在E-R图上予以标明 l思考： 教师、学生对人员的ISA关系，具有不相交约束吗？ * 21 文章 科研成果 ISA 项目 不相交 * 22 2.2练习 l学校系统数据概念模型如图下所示 现在需要增加在校人员的借书业务 请尝试使用在校人员和教师学生的继承关系 学生 选课 score age 院系 隶属 属 教师 课程 讲授 属 dnodname tnoname cnocname pid age sno name pid 隶属 属 * 23 2.2练习 l学校系统增加借书业务后的概念模型 参考方案(一) 学生 选课 score 院系 隶属 属 教师 课程 讲授 属 dno dname tno cnocname sno 隶属 人员 图书 借阅 name bno bname pid age ISA * 24 2.2练习 l学校系统增加借书业务后的概念模型 参考方案(二) 学生 选课 score 院系 隶属 教师 课程 讲授 属 dno dname tno cnocname sno 人员 图书 借阅 name bno bname pid age ISA 2.2练习 l学校系统增加借书业务后的概念模型 请比较方案一、二的优缺点 应该选择哪个方案？选择的依据是什么？ l练习： 请给出不使用继承的概念模型 对比使用继承和不使用继承的概念模型，各 有什么优缺点？ * 25 2.2练习 l学校系统增加借书业务后的概念模型 参考方案(三)，不使用继承 * 26 学生 选课 score age 院系 隶属 教师 课程 讲授 属 dnodname tno name cnocname pid age sno name pid 隶属 图书 借阅 bno bname 借阅 * 27 数据库系统概念-E-R 3.3聚集 l背景示例：请用E-R图表示如下关系 客户和项目之间存在着订购关系 某些订购需要第三方(银行)提供担保 l思考：如何表示？ 问题本质，担保的是“订购”联系 实体和联系之间不能建联系 客户项目 订购 银行 担保 * 28 数据库系统概念-E-R 3.3聚集 l聚集 可以将联系和参与联系的实体聚集为高层实体 高层实体可以和其它实体产生联系 例如：客户、项目及订购联系聚集成的高层实体， 可以和银行之间建立担保联系 l思考：如果不使用聚集，如何用E-R图表示？ 客户项目 订购 银行 担保 * 29 数据库系统概念-E-R 3.3聚集 l不使用聚集，E-R图的两种表示方案 l思考： 这两种方案比较优缺点如何？那种方案更好？ 使用聚集和不使用聚集相比，优缺点如何？ 担 保 全部全部 客户项目 银行 担保 客户项目 订购 银行 订购 订购合约 关 于 隶 属 方案一：联系实体化方案二：看作两种不同的订购 * 30 数据库系统概念-E-R 图2：属性表示方法汇总示例 角色 3.4E-R图元素符号总结 lE-R图的主要符号、表示方法总结 birthday age 学生 snoname relative pidnamerelation city street addr telno postal_code E R R 弱实体 IS A 35 R R 图1：E-R图的主要符号 * 31 数据库系统概念-E-R 3.4E-R图的符号体系 l可选的符号 E-R图有多种符号体系 例如：另一种常见的基数约束表示方法 l具体选择哪个符号体系由项目组决定 课程 学习 学生院系 隶属 院长 管理 mn1m11 * 32 数据库系统概念-E-R 3.4E-R图的符号体系 l比较与思考 两种基数约束表示方法各有哪些优缺点？ 你更喜欢哪一种表示方法？ 课程 学习 学生院系 隶属 院长 管理 mn1m11 课程 学习 学生院系 隶属 院长 管理 * 33 数据库系统概念-E-R 3.5概念模型设计过程 l概念模型设计过程 局部E-R图设计 全局E-R图设计 全局E-R图优化 l设计过程的基本原则 每个过程都要在需求调研和理解基础上进行 每个过程的结果都需要得到相关用户确认 * 34 数据库系统概念-E-R 3.5局部E-R图设计 需求调研 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 * 35 数据库系统概念-E-R 3.5全局E-R图设计 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 * 36 数据库系统概念-E-R 3.5全局E-R图设计：消除冲突 l消除冲突 不同E-R图对同一问题表述不一致形成冲突 E-R合并需要检查并消除冲突 检查和消除冲突必须在理解的基础上进行， 不能机械进行 l常见的E-R图冲突 命名冲突 属性冲突 结构冲突 * 37 数据库系统概念-E-R 3.5命名冲突 l命名冲突 同名异义 l相同的名字表示的对象不同 l财务部：工资=月工资+奖金 l人力资源部：工资指不含奖金的工资 异名同义 l同一意义的对象具有不同的名字 l例如：工资、社保缴费基数 l命名冲突消除 在全局范围内使用统一和精确无二义的命名 冲突消除目标：同名同义、同义同名 * 38 数据库系统概念-E-R 3.属性冲突 l属性冲突 属性域的冲突 l属性的类型、取值范围不同 l如成绩存在五分制、百分制、等级制 属性取值单位冲突 l如重量单位：吨、千克、克 l属性冲突消除目标 同一属性概念、域、单位完全相同 * 39 数据库系统概念-E-R 3.5结构冲突 l结构冲突 同一对象在不同E-R图中的抽象结果不同 同一实体在不同E-R图中属性组成不同 同一实体在不同E-R图中抽象层次不同 同一联系在不同E-R图中呈现不同的类型 l结构冲突消除 需要对E-R图进行必要的重构 * 40 数据库系统概念-E-R 3.5全局E-R图优化 识别继承关系 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 * 41 数据库系统概念-E-R 3.5识别继承关系 l识别继承关系的主要方法 概括： l对相关实体型根据它们共同特点，在更高层次上 进行抽象； l自底向上、逐步合成的过程 特殊化： l根据实体集某些差异特性，对实体集分组细化 l自顶向下、逐步求精的过程 l识别继承关系 识别继承关系是对现实语义的进一步揭示 * 42 数据库系统概念-E-R 3.5概念模型设计：练习 l练习：请完成一个学校系统概念模型设计 学校系统包括教务管理、排课管理、校园卡管 理 经过需求调研，完成三张局部E-R图如下所示 1、请完成全局E-R图设计 2、请完成全局E-R图优化 3.5练习 l教务管理局部E-R图： * 43 学生 学习 score age 院系 隶属 教师 课程 讲授 dnodname tno name cnocname sno name 先行课 隶属 age classname TelephoneNo 3.5练习 l排课管理局部E-R图： * 44 教师课程 班级 上课 讲授 tno name cno cname classname classno telno 3.5练习 l校园卡管理局部E-R图： 45 校园卡 pid name Card#balance 消费交易 Trans# time amount 商家 结算单 银行帐户 充值交易 Trans# time amount time Bill# BillEmp sum Store#Storename Acc# Accname 关联 sex picture identity 全部 全部 全部 全部 deptname * 46 数据库系统概念-E-R 3.5练习 lStep1:教务管理与排课管理合并 关于班级的冲突： l属性？实体？ 教师属性的冲突： l有age ？无age？ 关于教师联系电话的冲突： lTelno ？ TelephoneNo ？ l单值属性？多值属性？ * 47 数据库系统概念-E-R 3.5练习 lStep1:教务管理与排课管理合并 参考方案 学生 学习 score age 院系 隶属 教师 课程 讲授 dnodname tno name cnocname sno name 先行课 隶属 age 班级