数据库概念设计步骤及实例

数据库概念设计

概念设计的目标是产生反映企业组织信息需求的数据库概念结构，即概念模式。

概念模式是独立于数据库逻辑结构，独立于支持数据库的DBMS,不依赖于计算机系统的。

5.4.1 概念设计的必要性

考核要求：达到“识记”层次

知识点：概念设计的好处

（1）将概念设计从设计过程中独立开来的好处；

（2）概念模式在数据库的各级模式中的位置。

5.4.2 概念模型

考核要求：达到“识记”层次

知识点：概念模型的概念及其要求

概念模型：可以看成是现实世界到机器世界的一个过渡的中间层次。在设计数据库系统时，要把现实世界的事物通过认识和抽象转换为信息世界的概念模型，再把概念模型转换为机器世界的数据模型。

对概念模型的要求，主要有以下要点：

有丰富的语义表达能力，能表达用户的各种需求；

简洁、明晰、独立于机器、容易理解；

易于变动；

易于向各种数据模型转换。

.4.3 概念设计的主要步骤

考核要求：达到“识记”层次

知识点：概念设计的主要步骤

分三步完成：

(1)进行数据抽象，设计局部概念模式；

(2)将局部概念模式综合成全局概念模式；

(3)评审

5.4.4 数据抽象

考核要求：达到“识记”层次

知识点：聚集和概括的理解

数据抽象的两种形式：聚集和概括

聚集：其数学意义就是笛卡尔积的概念，通过聚集，形成对象之间的一个联系对象。

比如有以下对象:"学号，姓名，性别，出生年月，身高，..."，通过聚集可以得到一个联系对象"学生基本情况"。聚集表示的是“是...的一部分”（is_part_of）的关系，如“姓名”是"学生基本情况"的一部分

概括：是从一类其他对象形成一个对象。比如，有梅花、月季、兰花等对象，通过概括或以得到一个对象"花"。概括表示的是“是...一种”（is_a）的关系，如“兰花”是一种“花”。

5.4.5 基本ER模型的扩展

考核要求：达到“识记”层次

知识点：两个重要结论

ER(实体联系)模型是对现实世界的一种抽象，它的主要成份是实体、联系和属性。但是在现实世界中还有一些特殊的语义。需要扩展ER模型的概念才能更好地模拟现实世界。

依赖联系：在现实世界中，有些实体对一另一些实体有很强的依赖关系，即一个实体的存在必须以另一实体的存在为前提。前者就称为"弱实体"，如在人事管理系统中，职工子女的信息就是以职工的存在为前提的，子女实体是弱实体，子女与职工的联系是一种依赖联系。在ER图中用双线框表示弱实体。用箭头表示依赖联系。

子类：在现实中，存在某个实体类型中所有实体同时也是另一实体类型中的实体，此时，我们称前一实体类型为者的子类，后一实体类型称为超类。子类有一个很重要的性质继承性。在ER图中，超类用两端双线框表示，并用加圈的线与子类相连。

5.4.6 ER模型的操作

考核要求：达到“领会”层次

知识点：ER模型的操作

ER模型在数据库概念设计过程中经常需要进行变换，包括实体类型、联系类型和属性的分裂、合并和增删等。

（1）实体类型的分裂：一个实体类型根据需要分裂成若干个实体类型，包括垂直分割、水平分割。（2）实体类型的合并：实体类型分裂的逆过程，包括垂直合并、水平合并。

（3）联系类型的分裂:一个联系类型可分裂成几个新联系类型

（4）联系类型的合并：联系类型分裂的逆过程

Notice:

(1)在垂直分割时，键必须在分裂后的每个实体类型中出现。

(2)在联系类型合并时，所合并的联系类型必须是定义在相同的实体类型中。

5.4.7 采用ER方法的数据库概念设计

考核要求：达到“领会”层次

知识点：采用ER方法进行数据库概念设计

采用ER方法进行数据库概念设计分成三步进行：

(1)设计局部ER模式

确定局部结构范围；实体定义；联系定义；属性分配

(2)设计全局ER模式

确定公共实体类型；局部ER模型的合并；消除冲突

(3)全局ER模式进行优化

实体类型的合并；冗余属性的消除；冗余联系的消除

数据库概念设计实例

根据对系统所做的分析、系统设计，规划出本系统中使用的数据库实体。下面将介绍几个关键实体的E-R图。

水电管理系统最重要的一个问题就是水电表信息的录入，因此需要规划水电费信息实体。该实体包括楼号、房间号、电表本月读数、电表上月读数、水表本月读数、水表上月读数、抄表日期等属性。

图1：水电表信息实体E-R图

为了记录水电费缴费情况，特规划出收费登记管理信息实体。该实体包括楼号、房间号、电表上月读数、电表本月读数、每度价格、用电金额、水表上月读数、水表本月读数、每吨价格、用水金额等实体。收费登记实体的E-R图如下图2所示。

图2：收费登记管理信息实体

为了方便查询，特意规划了收费查询信息实体，其实体包括楼号、房间号、抄表时间、电表上月读数、电表本月读数、每度价格、用电金额、水表上月读数、水表本月读数、每吨价格、用水金额等实体。其E-R图如上图相同。

为了方便系统的管理，还规划了系统权限设置实体，其中包括操作员的删除、数据录入、数据查询、系统设置、系统维护、辅助功能等实体。其E-R图如下图3所示。

图3：权限设置信息实体