第4讲 概念结构设计阶段-数据建模

ERD－实体（Entity）
• 1、实体的概念
–实体描述的常见类别有人、地点、对象、事件、概念 等。
–例如： • 人：客户、学生、雇员 • 地点：商店、房间、地区
• 对象：图书、机器、产品
• 事件：注册、选课、销售
在图形表示法中，通常 使用能够表达其含义的 名词来作为实体的名称
• 概念：账号、课程、权限
• 1、关系的概念
–实体并不是孤立存在的，它们之间互相交互，互相影 响，共同支持业务任务的完成。
–关系就是存在于一个或多个实体之间的自然业务联系。
–关系表达的不是实体物理上的联系（如车和车轮）， 而是逻辑上的链接（如整体部分关系）。
–所有关系隐含的都是双向的，意味着它可以从两个方 向上解释。 –在关系的命名上，通常使用动词，表达关系中实体的 相互作用。
ERD－实体（Entity）
• 3、进程实体（容易被忽视的实体）
–在实践中，除了静态的事物和抽象的概念之外，行为 和事件也是常见的实体类型。
–数据建模中对行为和事件的建模是为了了解它们在某 些时刻的快照或者它们的运行环境信息，而不是它们 所体现出来的功能和达成的结果。 –例如
• 在普通商店的管理系统中，如果发生了一个销售行为，系统会 需要记录下时间、地点、参与人员等行为发生时的环境信息， 此时就需要将销售行为建模为实体。
学生 选择 课程
ERD－关系
• 2、关系的度
–关系的度是指参与关系的实体数量，是度量关系复杂 度的一个指标。
• 只有一个实体参与的关系存在于实体的不同实例之间，称为一 元关系，又称为递归关系。 • 存在于两个实体之间的关系是最常见的关系，称为二元关系。 • 存在于N（N>2）个实体之间的关系被统称为N元关系。
ERD－关系
• 3、关系的基数 – 一个实体在关系中的最大基数是指：对关系中任意的其他实例，该实 体可能参与关系的最大数量。
概述
• 因为数据模型的内容是问题域和解系统所共享的知识模型， 所以可以使用问题域中的语言来解释它，也可以使用解系 统的语言来解释它，还可以使用介于问题域和解系统之间 的中立语言来解释它。这样就产生了三种常见的数据模型 表现： • 概念数据模型 • 物理数据模型 • 逻辑数据模型
概述
• 概念数据模型
• 过程模型的数据说明所描述的则是系统或者手工对客观事 物的影响和操作方式。相比之下，数据的定义、结构和关 系等特性更能说明共享知识模型，所以也更加稳定和更加 重要。
概述
• 数据建模技术能够弥补过程建模在数据说明方面的缺陷， 它描述数据的定义、结构和关系等特性。 • 数据建模建立的模型称为数据模型，是问题域和解系统共 享的知识集合，通常能够反映企业业务的核心知识。 • 数据模型说明了问题域和解系统共享事物、对共享事物和 描述和共享事物之间的关系
–一个实体可能有多个键。如对实体“学生”，可以用 “学号”作为键来唯一标识某个具体的学生，也可以 使用“身份证号”作为键来唯一地标识这个学生。这 些键都被称为候选键。
ERD－属性
• 3、标识符
–虽然所有的候选键都能被用来标识实例，但人们通常 会从多个候选键中选择和使用固定的某一个键来进行 实例的标识，这个被选中的候选键被称为主键，没有 被选做主键的候选键被称为替代键。
雇员 （a） 学生 选择 （b） 课程 项目 管理 雇员
在…工作Байду номын сангаас
时间
（c）
ERD－关系
• 3、关系的基数
–衡量关系复杂度的另一个指标是关系的基数。
–关系的基数又被称为关系的约束。 –一个实体在关系中的基数定义了在关系中其他实体实 例确定的情况下，该实体实例可能参与关系的数量。 –因为在实体参与关系时，对其他实体的不同实例可能 会有不同的参与实例数量，也即基数是变化的，难以 确定。所以为了描述关系的基数，基数被分为最大基 数（键约束）和最小基数（参与约束）。
ERD－属性
• 4、属性的类型
–存储属性和导出属性
• 实体实例大多数属性的值都需要从现实中获取的， 但也有些属性的值可以由其他属性的值计算得出的。 前者称为存储属性，后者称为导出属性。 • 如，一个Student的年龄Age可以通过出生日期DOB 计算得出，所以Age属性是导出属性。
ERD－关系
– 例如，共享事物“学生”在逻辑数据模型下的描述可 能为“学生＝（学号，标识符）+（姓名，4位汉字）+ （出生日期，日期） ……}”。
概述
• 在需求工程中，数据建模建立的是概念数据模型和逻辑数 据模型，不涉及物理数据模型。
概念数据模型（仅仅是概念）
规划
演化的数据模型
概念数据模型（概念+属性） 逻辑数据模型
数据库系统设计
需求分析阶段－数据建模 /
概述
• 过程建模以数据在系统中的产生和使用为重点，以进行数 据转换的过程为核心，建立层次结构的过程模型来描述系 统，它同时描述了系统的行为和数据。但是在数据说明方 面，过程模型更多的是侧重数据产生与使用的时间、地点 和方式，而没有描述的数据的定义、结构和关系等特性 • 数据的定义、结构和关系等特性描述的是问题域内事物的 客观存在状况。
Sell
Product
ERD－实体（Entity）
• 2、概念实体和逻辑实体
• 逻辑实体是对概念实体的细化，拥有完整的特征描 述。在ERD建模中，实体一词所指的通常就是逻辑实 体。
Number Number Order Date Quantity Customer Name Price Sell Product Name
概述
• 逻辑数据模型
– 因为概念数据模型和物理数据模型存在较大的差异， 所以在构建解系统时，开发人员要想将概念模型转换 成物理数据模型是存在困难的。逻辑数据模型就是为 了缓解这个困难而使用一种中立语言进行的数据模型 的描述。这种中立语言的使用更加倾向于用户的概念 和词汇，同时使用更加倾向于解系统语言的表达方式。
• 在通常属性是实体的简单特征，在描述实例时会取 一个简单的值，称为简单属性 • 但是也有属性是实体的复杂特征，需要使用多个数 据组合起来才能描述实例的实例，称为组合属性。 • 如，一个Student的Name属性需要使用First Name 的值和Last Name的值组合起来才能描述一个具体的 Student，所以Name属性是组合属性
– 因为没有标准的表示法，在实践中常常会混合使用各种表示法。
各种表示法一览
ERD－实体（Entity）
• 1、实体的概念
–作为数据模型的描述手段，ERD首先要描述会在系统中 出现的事物。
–实体就是ERD用来描述事物的元素，是需要在系统中收 集和存储的现实事物的类别描述。
以一个简单的教室为例，教室里面的墙 壁、地面、讲台、黑板、桌椅板凳都是事物。 但是人们在理解这些事物时，并不是完全的 一一列举这些事物，而是下意识地对这些事 物进行分类，并掌握类别的特征。例如，人 们会一个“桌子”的类别概念来描述教室内 的所有桌子，并且给予“桌子”概念一些具 体的特征。这里的每个桌子都被称为一个实 例，对归类后的实例集合进行的类别描述称 为实体。 Name:Sandra Dee ID:205-7123 DOB：Jan 17,1962 实例 Student ID Name DOB 实体
维护
分析
实现
物理数据模型
设计
规范化的逻辑数据模型
不同数据模型在软件生命周期中的应用
实体联系图－ERD
• 实体联系图起源于Peter Chen 1976年提出的实体联系建 模方法，它使用实体、属性和关系三个基本的构建单位来 描述数据模型。
– 在发展过程中，实体联系图经过了多次的扩展，发展出了很多分 支。这些分支虽然在实体联系模型的内容上大同小异，但是在图 示上却大不相同，所以它没有标准的表示法。 – ERD最常见的表示法是Perter Chen表示法和James Martin表示 法。
ERD－属性
• 4、属性的类型
–单值属性和多值属性
Last First Age Name Student First Email Year DOB StudentNo
Street
City
PC Address
Program
一个实体Student的属性描述
ERD－属性
• 4、属性的类型
–简单属性和组合属性
ERD－实体（Entity）
• 2、概念实体和逻辑实体
–ERD中的实体主要以两种形式出现：概念实体和逻辑实 体，这两种形式分别具有不同的作用。
• 概念实体是一种抽象概念，不考虑概念背后的物理 存在，所以通常不包含与之相关联的甚特征（即属 性）。
• 概念实体最常用于项目的计划阶段，帮助人们就大 的概念进行交流。在开发中，这些概念实体表达的大 的概念会在分析阶段得到进一步的分析。几乎不存在 关于什么可以成为概念实体的规则。如果它有助于描 述问题，并且可以为其提供一个描述性的定义，通常 就可以将其作为一个概念实体。 • 在概念级，细节被屏蔽掉了 Order
替代键
候选键
身份证号
姓名 出生日期
学号
学生
主键
ERD－属性
• 4、属性的类型
–根据取值情况的不同，可以将属性分为下面的几种类 型：
• 单值属性和多值属性 • 简单属性和组合属性 • 存储属性和导出属性
ERD－属性
• 4、属性的类型
–单值属性和多值属性
• 在描述实体的实例时，大多数的属性都只有一个值， 称为单值属性。但也有些特殊的属性可能会取多个 值，称为多值属性。 • 如，一个Student的实例可能会有多个email，所以 “email”属性就可能会有多个值，就是多值属性。
Time
Boolean Binary
时间
布尔