第一章第四节 数据仓库模型设计讲解

第一章 数据仓库原理
1.4 数据仓库模型设计
1.4.3 数据仓库的概念模型设计
数据仓库的概念模型设计可以采用两种方法： E-R模型和面向对象的分析方法。 一、E-R模型 E-R图描述的是主题以及主题之间的联系。用 E-R模型进行概念模型设计的过程如图：
对主题的选择进行调整
任务和 环境评估
需求的收 集和分析
3、关联
在面向对象方法中，除了包容和继承关系之外， 类之间的其他关系都归入关联关系。因为类的动作 反映的是类对自身或者其他类的作用，而关联关系 是指类间的作用与反作用，所以关联关系可以通过 类的动作来体现。
教师
教/学
学生
第一章 数据仓库原理
1.4 数据仓库模型设计
1.4.3 数据仓库的概念模型设计 二、面向对象的分析方法
在面向对象的方法中，类之间存在三种关系： 继承、包容和关联。
1、继承
交通工具
汽车
火车
轮船
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1.4 数据仓库模型设计
1.4.3 数据仓库的概念模型设计 二、面向对象的分析方法 2、包容
学校
教师
学生
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1.4 数据仓库模型设计
1.4.3 数据仓库的概念模型设计 二、面向对象的分析方法
主题选取， 确定主题间关系
主题内 容描述
E-R图
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1.4 数据仓库模型设计
1.4.3 数据仓库的概念模型设计 （1）任务和环境的评估 （2）需求的收集和分析 （3）主题的选取，确定主题间关系 主题选取的原则：
1）优先实施管理者目前最迫切需求、最关心的主题。 2）优先选择能够在较短时间内发生效益的决策主题。 3）推后实施业务逻辑准备不充分的主题。 4）推后考虑实现技术难度大、可实现性较低、投资风 险大的主题。
客观世界
主观世界
关系模型
物理实现 的细节
概念模型
逻辑模型
物理模型
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1.4 数据仓库模型设计 1.4.2 数据仓库设计的三级数据模型
五、高级模型、中级模型和低级模型
高级模型：即数据概念模型，用E-R图表示。 低级模型：即物理数据模型。 中级模型：称为数据项（dis-data item set）。
描述类属性、动作
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1.4.3 数据仓库的概念模型设计 二、面向对象的分析方法
类常用的图形表示方法是类表。
类名 类的属性集合 类的动作集合
汽车
属性： 颜色 类型 ……
动作： 行驶（）
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1.4.3 数据仓库的概念模型设计 二、面向对象的分析方法
例：中医数据仓库选择出三个类：药物类、方剂类、病症 类，其中药物类可以派生出治感冒的药物、治脾胃的药物 和治肠炎的药物三个子类，各类之间的关系如图：
方剂
药物
病症
治感冒的药物
治脾胃的药物
治肠炎的药物
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1.4 数据仓库模型设计
1.4.4 数据仓库的逻辑模型设计
进行逻辑模型设计所要完成的主要工作有： （1）系统数据量的估算 （2）数据粒度的选择 （3）确定数据分割策略 （4）增加时间字段 （5）去除纯操作型数据 （6）进行合理的表划分 （7）定义关系模式 （8）增加导出字段 （9）定义记录系统
1.4.3 数据仓库的概念模型设计
二、面向对象的分析方法 采用面向对象方法进行概念模型设计时，E-
R模型中的实体转化为面向对象系统中的类，E-R 模型中实体的属性对应面向对象系统中类的属性， E-R模型中实体间的关系表现为面向对象系统中 类间的关系。
对类的选择进行调整
环境评估 需求分析
选择类
确定类间关系
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1.4.2 数据仓库设计的三级数据模型
二、逻辑模型
目前数据仓库一般建立在关系数据库基础之 上。因此，在数据仓库的设计中采用的逻辑模型 就是关系模型，无论是主题还是主题之间的联系， 都用关系来表示。逻辑模型描述了数据仓库的主 题的逻辑实现，对于关系数据库来说，即每个主 题所对应的关系表的关系模式的定义。它能直接 反映出业务部门的需求，同时对系统的物理实施 有着重要的指导作用。
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1.4 数据仓库模型设计
1.4.2 数据仓库设计的三级数据模型 五、高级模型、中级模型和低级模型
dis是E-R图的细分。E-R图的每一个主题都 与一个dis相对应。
dis
中级模型
dis
主题1 主题2
E-R图 高级模型
dis
中级模型
dis
主题3
主题4
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1.4.3 数据仓库的概念模型设计
日期
供应商号
供应商固 有信息
商品固 有信息
商品库 存信息
商品销 售信息
商品采 购信息
供应商 品信息
供应商
供应 日期
客户号
商品 购买 客户
日期
商品号
客户购 物信息
客户固 有信息
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1.4.3 数据仓库的概念模型设计
第一章 数据仓库原理
1.4 数据仓库模型设计
1.4.1 数据仓库模型设计方法概述 1.4.2 数据仓库设计的三级模型 1.4.3 数据仓库的概念模型 1.4.4 数据仓库的逻辑模型 1.4.5 数据仓库的物理模型 1.4.6 数据装载接口设计
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1.4 数据仓库模型设计
1.4.1 数据仓库模型设计方法概述
1.4 数据仓库模型设计
1.4.3 数据仓库的概念模型设计
例1：假设有商品、客户和供应商三个主题。 商品有如下属性组：商品固有信息 商品库存信息 商品销售信息 商品采购信心 客户有如下属性组：客户固有信息 客户购物信息 供应商有如下属性组：供应商固有信息 供应商品信息 则可得到如下E-R图：
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数据仓库系统的设计与数据库系统设计的区别
数据库系统设计 数据仓库系统设计
面向的数据类型
面向应用
面向分析
应用需求
比较明确
不太明确
系统设计目标 数据来源
事务处理的并发性、 保证数据的四个特征
安全性、高效性
和全局一致性
业务操作员的输入
业务系统
系统设计的方法
需求驱动
数据驱动
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1.4 数据仓库模型设计 1.4.1 数据仓库模型设计方法概述
第一章 数据仓库原理
1.4 数据仓库模型设计
1.4.4 数据仓库的逻辑模型设计 一、系统数据量估算
数据仓库数据量级的一个简单估算方法是： 设在概念模型中出现的表个数为N(这些表中 应当不包括不会放进数据仓库的表)，对于每个 表i(0<i<=N)计算表的大小Si和表的主关键字大小 Ki，然后估计每张表i在单位时间内最大记录数 Lmax和最少记录数Lmin。则数据仓库的粗略数据 量在如下范围：
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1.4 数据仓库模型设计
1.4.4 数据仓库的逻辑模型设计 一、系统数据量估算
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1.4.3 数据仓库的概念模型设计
主题的描述
主题名 公共码键
属性组
药物 方剂 病症
药物ID 方剂ID 病症ID
药物基本信息：药物ID、药名、味性、归经、功效、 主治和禁忌等
药物相关信息：药物ID、产地、采集、保存、炮制等
方剂基本信息：方剂ID、方剂名、煎服方式、文献等 方剂药物信息：方剂ID、药物ID、剂量等 方剂适宜病症：方剂ID、病症ID等
1）数据模型是整个系统建设过程的导航图。 2）有利于数据的整合。 3）通过数据模型的建立，可以排除数据描述的不一 致性。 4）由于数据模型对现有的信息以及信息之间的关系 从逻辑层进行了全面的描述，当未来业务发生变化或系统 需求发生变化时，可以很容易地实现系统扩展。
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1.4 数据仓库模型设计
1.4 数据仓库模型设计
1.4.2 数据仓库设计的三级数据模型
五、高级模型、中级模型和低级模型
2）基本数据组 基本数据组包含了本主题中固定的、基本
不变的属性。 3）二级数据组
是本主题中有时会发生变化的数据，其稳 定性低于基本数据组。 4）类型数据组
是本主题中经常改变的数据，其稳定性最 低。
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1.4.2 数据仓库设计的三级数据模型 5）可以消除数据仓库中的冗余数据。
数据仓库建模是数据仓库构建工作正式开 始的第一步，正确而完备的数据模型是用户业 务需求的体现，是数据仓库项目成功与否最重 要的技术因素。目前较为流行的数据仓库设计 模型是概念模型、逻辑模型和物理模型三级数 据模型。
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1.4.2 数据仓库设计的三级数据模型 五、高级模型、中级模型和低级模型
每个dis中的数据分为4个组别：基本数据组、 二级数据组、连接数据组和类型数据组。
1）连接数据组 主要用于本主题与其他主题之间的联系，体 现E-R图中主题之间的关系。一般情况下，连接 数据组往往是一个主题的公共码键。
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病症基本信息：病症ID、病症名、临床表现、病机等
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1.4.3
病症基本 信息
病症
数据仓库的概念模型设计 药物
药物基本 信息
药物ID
病症ID
方
源自文库
症
处方
药物相关
方
信息
药
方剂ID
方剂药物 信息
方剂适宜 病症
方剂基本 信息
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1.4 数据仓库模型设计
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1.4 数据仓库模型设计
1.4.3 数据仓库的概念模型设计
通过概念模型设计，可以确定数据仓库的主要主 题及相互关系。
进行概念模型设计所要完成的工作有： 1）界定系统边界，即进行任务和环境评估、需 求收集和分析，了解用户迫切需要解决的问题及解决 这些问题所需要的信息，要对现有数据库中的内容有 一个完整而清晰的认识。 2）确定主要的主题域及其内容，即要确定系统 所包含的主题域，然后对每一个主题域的公共码键、 主题域之间的联系、充分代表主题的属性组进行较为 明确的描述。
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1.4 数据仓库模型设计
1.4.3 数据仓库的概念模型设计
（4）主题内容描述 描述的内容包括： 1）主题的公共码键。 2）主题之间的联系。 3）充分代表主题的属性组。
（5）E-R图 长方形——表示主题 椭圆形——表示主题的属性组 菱形——表示主题之间的联系
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1.4.2 数据仓库设计的三级数据模型 类型数据组
五、高级模型、中级模型和低级模型
例： 基本数据组
商品ID
连接数据组
二级数据组
客户ID 姓名 性别
身份证号码
住址 文化程度
电话 E-mail
交易ID 商品金额 电器 购买时间
交易ID 商品金额
购买时间
床上 用品
交易ID 商品金额 食品 购买时间
数据仓库系统的设计可以分为数据仓库模 型设计和数据装载接口的设计两大部分，其中 数据仓库模型设计又包括概念模型设计、逻辑 模型设计和物理模型设计三个部分。
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1.4.2 数据仓库设计的三级数据模型
数据模型是数据仓库建设的基础，一个完整、 灵活、稳定的数据模型对于数据仓库项目的成功 起着如下重要的作用：
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1.4 数据仓库模型设计
1.4.2 数据仓库设计的三级数据模型 三、物理模型
物理模型是逻辑模型在数据仓库中的实现，
如数据存储结构、数据索引策略、数据的存储策
略以及存储分配优化等。
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1.4.2 数据仓库设计的三级数据模型 四、三种模型之间的关系
例2、中医药方剂是中医治疗疾病的重要手段，方剂 中蕴涵着中医博大、精深的理论。为了揭示蕴涵在 方剂中的应用规律和内部的有机联系，推动传统医 学的发展，加快新药产品的开发，要建立中医方剂 数据仓库。
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1.4.3 数据仓库的概念模型设计
方剂中的信息可以分为两个部分：一部分是药物 的配比，即需要哪几味中药，每种药材各需要多少； 另一部分则是其主治的病症，这两部分信息被方剂有 机地联系在一起。药物的配比是由药理决定的，而病 症的规则又是与病因和发展的机理密切联系，要分析 方剂，就不可能不研究这两方面的信息。因此可以确 定主要的主题为方剂、药物、病症，所需的数据为方 剂数据、药物数据、病症数据。
1.4 数据仓库模型设计
1.4.2 数据仓库设计的三级数据模型 一、概念模型
概念模型描述的是从客观世界到主观认识的 映射，它是用于我们为一定的目标设计系统、收 集信息而服务的一个概念性工具。在进行系统设 计时，我们首先要将现实世界抽象为概念模型， 然后再用计算机世界的模型和语言对客观世界中 的具体问题进行描述。