数据库建模ER模型PPT学习教案.pptx

会计学1数据库建模数据库建模ER模型模型(mxng)第一页，共88页。目目目目 录录录录4.6数据库设计过程数据库设计过程 4.1E-R模型基本概念及表示模型基本概念及表示4.2约束约束4.3数据库概念设计实例数据库概念设计实例大学选课系统大学选课系统4.7E-R建模问题建模问题4.8逻辑设计逻辑设计E-R模型转化为关系模型模型转化为关系模型第1页/共88页第二页，共88页。数据库设计数据库设计(shj)过程概述过程概述数据库设计即是数据建模过程。数据库设计即是数据建模过程。数据模型就是对现实数据模型就是对现实(xinsh)世界的模拟。世界的模拟。通通过过数数据据模模型型可可以以对对现现实实(xinsh)世世界界的的数数据据特特征征进进行行抽象抽象 根据数据抽象的不同级别，将数据模型划分为根据数据抽象的不同级别，将数据模型划分为3类：类：概念模型：概念层次的数据模型，也称为信息模型概念模型：概念层次的数据模型，也称为信息模型逻辑模型：用于描述数据库数据的整体逻辑结构逻辑模型：用于描述数据库数据的整体逻辑结构 物理模型：用来描述数据的物理存储结构和存取方法物理模型：用来描述数据的物理存储结构和存取方法 概念模型信息世界图1-6 现实世界中客观对象的抽象过程现实世界认识抽象DBMS支持的逻辑模型DBMS支持的物理模型逻辑机器世界物理机器世界第2页/共88页第三页，共88页。数据库设计过程数据库设计过程(guchng)概述概述需求分析需求分析物理设计物理设计 概念设计概念设计 逻辑设计逻辑设计 模式求精模式求精 应用与安全设计应用与安全设计 第3页/共88页第四页，共88页。需求需求(xqi)分析分析 n n整个数据库设计过程的基础，也是最困难和耗时的一步。n n目标：了解和分析系统将要提供的功能及未来(wili)数据库用户的数据需求，包括：n n功能需求n n存储的数据n n第4页/共88页第五页，共88页。n n数据使用业务数据使用业务(yw)(yw)规则规则n n数据联系及约束数据联系及约束n n性能需求性能需求n n方法：数据库设计者同应用领域的专方法：数据库设计者同应用领域的专家和用户进行深入沟通和交流。家和用户进行深入沟通和交流。n n结果：形成用户的需求规格说明书。结果：形成用户的需求规格说明书。需求需求(xqi)分析分析 第5页/共88页第六页，共88页。概念设计概念设计 n n概念设计是根据需求分析中得到的信息，运用适当概念设计是根据需求分析中得到的信息，运用适当的工具将这些需求转化为数据库的概念模型。的工具将这些需求转化为数据库的概念模型。n nE-RE-R模型是模型是Peter ChenPeter Chen于于19761976年提出的一种语义模型。年提出的一种语义模型。该模型是基于该模型是基于(jy)(jy)对现实世界的这样一种认识：对现实世界的这样一种认识：世界由一组称作实体的基本对象及这些对象间的联世界由一组称作实体的基本对象及这些对象间的联系组成。由于它能将现实世界中概念的含义和相互系组成。由于它能将现实世界中概念的含义和相互关联映射到数据库概念模型，因此许多数据库设计关联映射到数据库概念模型，因此许多数据库设计工具都利用了工具都利用了E-RE-R模型的概念。模型的概念。第6页/共88页第七页，共88页。n n本章基于E-R模型进行数据库概念设计，其目的是通过实体、联系(linx)、属性等概念和工具精确地描述系统的数据需求、数据联系(linx)及约束规则。n n结果：E-R图（实体、联系(linx)及属性）概念设计概念设计 第7页/共88页第八页，共88页。逻辑设计逻辑设计 n n本步骤是将数据库的概念设计转化为所选择的数据库管理系统支持的逻辑数据模型(mxng)，即数据库模式。n n常见逻辑模型(mxng)n n层次，网状，关系数据库（本书重点讨论）n n面向对象n nXML第8页/共88页第九页，共88页。物理物理(wl)设计设计 n考虑数据库要支持的负载和应用需求考虑数据库要支持的负载和应用需求(xqi)，为逻辑数据库选取一个最适合现实应用的物，为逻辑数据库选取一个最适合现实应用的物理结构，包括理结构，包括:n数据库文件组织格式数据库文件组织格式n内部存储结构内部存储结构n建立索引建立索引n表的聚集表的聚集n 第9页/共88页第十页，共88页。模式模式(msh)求精求精n n模式求精的任务是分析并发现逻辑模式存在的问题，并进模式求精的任务是分析并发现逻辑模式存在的问题，并进行改进和优化。行改进和优化。n n需求需求(xqi)(xqi)分析与概念设计是根据主观认识进行的，但模分析与概念设计是根据主观认识进行的，但模式求精则是基于关系理论对相关逻辑模式进行优化。式求精则是基于关系理论对相关逻辑模式进行优化。第10页/共88页第十一页，共88页。应用应用(yngyng)与安全设计与安全设计 一个数据库系统必须一个数据库系统必须(bx)指出指出哪些用户可以访问数据库？哪些用户可以访问数据库？他们通过哪些存储过程访问数据库？他们通过哪些存储过程访问数据库？每个用户在每个过程中扮演什么样的角色？每个用户在每个过程中扮演什么样的角色？对于每个角色，他们能够存取数据库的哪些部分和对于每个角色，他们能够存取数据库的哪些部分和不能存取哪些部分？不能存取哪些部分？完整完整(wnzhng)(wnzhng)的数据库设计是不可能一蹴而就的，的数据库设计是不可能一蹴而就的，它往往是上述它往往是上述6 6个步骤的不断反复的过程个步骤的不断反复的过程!第11页/共88页第十二页，共88页。需求分析需求分析物理设计物理设计 概念设计概念设计 逻辑设计逻辑设计 模式求精模式求精 应用与安全设计应用与安全设计 本章内容本章内容第五章第七章第九章 第12页/共88页第十三页，共88页。目目目目 录录录录4.6数据库设计过程数据库设计过程 4.1E-R模型基本概念及表示模型基本概念及表示4.2约束约束4.3数据库概念设计实例数据库概念设计实例大学选课系统大学选课系统4.7E-R建模问题建模问题4.8逻辑设计逻辑设计E-R模型转化为关系模型模型转化为关系模型第13页/共88页第十四页，共88页。实体实体(sht)与实体与实体(sht)集集 n n实体是客观世界中可区别于其他事物的实体是客观世界中可区别于其他事物的“事物事物”或或“对象对象”。n n实体特征：实体特征：n n独立存在。独立存在。n n可区别于其它实体。可区别于其它实体。n n实体可以是有形的、实在的事物，如一名教师、一本书等；实体可以是有形的、实在的事物，如一名教师、一本书等；n n也可以是抽象的、概念上的事物，如一门课程、一个专业，以及一也可以是抽象的、概念上的事物，如一门课程、一个专业，以及一次订货、借书、选课、存款或取款等业务产生的单据。次订货、借书、选课、存款或取款等业务产生的单据。n n但是，二者都应是组织或机构但是，二者都应是组织或机构(jgu)“(jgu)“感兴趣感兴趣”的事物。的事物。n n实体集是具有相同类型及相同性质实体集是具有相同类型及相同性质(或属性或属性)的实体组成的集合的实体组成的集合第14页/共88页第十五页，共88页。属属 性性 n n属性是实体集中每个实体都具有的特征描述。属性是实体集中每个实体都具有的特征描述。n n一实体集中所有实体都具有相同的属性。一实体集中所有实体都具有相同的属性。n n例如，学生实体集中的每个实体都具有：例如，学生实体集中的每个实体都具有：学号、姓名、学号、姓名、性别、出生日期、年龄性别、出生日期、年龄(ninlng)(ninlng)、所学专业、电话号、所学专业、电话号码、家庭住址、所在班级等属性。码、家庭住址、所在班级等属性。n n对每个属性来说，一个实体都拥有自己的属性值。对每个属性来说，一个实体都拥有自己的属性值。n n每个属性所允许的取值范围或集合称为该属性的域。每个属性所允许的取值范围或集合称为该属性的域。第15页/共88页第十六页，共88页。图图4-1 学生实体学生实体(sht)集的属性域及学生李小勇的属性值集的属性域及学生李小勇的属性值 属性名属性名属性类别属性类别域及约束域及约束实例实例 学号学号主码主码char(10)，10位数字组成位数字组成，其中第其中第1位数字代表学位数字代表学生类别，如：生类别，如：1-本科生，本科生，2-硕士研究生，硕士研究生，3-博士研究博士研究生，生，4-独立学院本科生，独立学院本科生，5-专科生；接下来专科生；接下来4位数字代位数字代表入学年份；最后表入学年份；最后5位数字为序号。不允许取空值位数字为序号。不允许取空值 1201100258 姓名姓名 varchar(20)，不允许取空值，不允许取空值 李小勇李小勇 性别性别 char(2)，取值范围：，取值范围：男男,女女 男男 出生日期出生日期 datetime，取值范围：，取值范围：1900-01-01当前当前 1992-09-09 年龄年龄 派生属性派生属性 smallint，取值范围：，取值范围：1080 19 所学专业所学专业 varchar(30)计算机科学与技术计算机科学与技术 电话号码电话号码 多值属性多值属性 varchar(13)，每个电话号码由数字字符加，每个电话号码由数字字符加连字符连字符-组成组成 027-87009999 家庭地址家庭地址 复合属性复合属性 varchar(60)湖北省武汉市中山湖北省武汉市中山路路56号号 所在班级所在班级 char(8)，前，前4位数字代表年级位数字代表年级 20110803第16页/共88页第十七页，共88页。属性属性(shxng)分类分类n n简单属性和复合属性 n n简单属性是指不能再分为更小部分的属性。n n复合属性是指可以进一步划分为更小部分的属性。n n学生实体集的家庭住址(zhzh)可以进一步设计成包括省份、城市、街道等成分的属性。第17页/共88页第十八页，共88页。属性属性(shxng)分类分类n n单值属性和多值属性单值属性和多值属性 n n如果某属性对一个特定如果某属性对一个特定(tdng)(tdng)实体任何时候都只能有单独的一个值，则称该属性为单值属实体任何时候都只能有单独的一个值，则称该属性为单值属性，否则为多值属性。性，否则为多值属性。n n学号为单值属性。学号为单值属性。n n由于一个学生可能有由于一个学生可能有0 0个、个、1 1个或多个电话号码个或多个电话号码(如实验室电话、宿舍电话、移动电话等如实验室电话、宿舍电话、移动电话等)，因，因此学生实体集的电话号码为多值属性。此学生实体集的电话号码为多值属性。第18页/共88页第十九页，共88页。属性属性(shxng)分类分类n n派生属性派生属性 n n派生属性的值可以从其它相关属性或实体派生属性的值可以从其它相关属性或实体(集集)派生出来。派生出来。n n一个学生的年龄属性的值，可以由该学生的出生日期属性一个学生的年龄属性的值，可以由该学生的出生日期属性的值和当前日期计算得到。的值和当前日期计算得到。n n学生实体集的已修学分学生实体集的已修学分(表示该学生所选修表示该学生所选修(xu(xu nxi)nxi)课程课程的学分合计的学分合计)属性的值，它可以通过统计该学生所选修属性的值，它可以通过统计该学生所选修(xu(xu nxi)nxi)所有课程实体的学分之和来获得。所有课程实体的学分之和来获得。第19页/共88页第二十页，共88页。属性属性(shxng)分类分类n n空值空值(NULL)(NULL)n n当实体在某个属性上没有当实体在某个属性上没有(mi y(mi y u)u)值时可使用值时可使用NULLNULL值，表值，表示属性的值是未知的或不存在。示属性的值是未知的或不存在。n n不知道某学生的专业不知道某学生的专业(所学专业的值未知所学专业的值未知)或该学生还没有或该学生还没有(mi y(mi y u)u)分配专业分配专业(所学专业的值不存在所学专业的值不存在)，则该学生所学专，则该学生所学专业的值为业的值为NULLNULL。n n某学生的出生日期为某学生的出生日期为NULLNULL，则认为该值是缺失的，则认为该值是缺失的(即值未知即值未知)。第20页/共88页第二十一页，共88页。实体集及属性实体集及属性(shxng)的的E-R图表示图表示n n在在E-RE-R图中，实体集和属性分别表示如下：图中，实体集和属性分别表示如下：n n实体集实体集矩阵矩阵(j(j zhn)zhn)n n属性属性椭圆椭圆n n多值属性多值属性双椭圆双椭圆n n派生属性派生属性虚线椭圆虚线椭圆n n属性与实体之间属性与实体之间连线连线 第21页/共88页第二十二页，共88页。图图4-2 学生学生(xu sheng)实体集实体集 E-R图表示图表示图图4-3 课程实体课程实体(sht)集集 E-R图图表示表示家庭住址省份城市街道学生学生电话号码学号学号姓名性别出生日期年龄所在班级所学专业课程课程课程名称课程号课程号学分课时数先修课程号第22页/共88页第二十三页，共88页。多值属性多值属性(shxng)的的变换变换n n将多值属性转换将多值属性转换(zhu(zhu nhun)nhun)为多个单值属性进行建模。例如，可为多个单值属性进行建模。例如，可将多值属性电话号码建模为移动电话、宿舍电话、实验室电话、将多值属性电话号码建模为移动电话、宿舍电话、实验室电话、家庭电话家庭电话4 4个单值属性，如图个单值属性，如图4-44-4所示。所示。第23页/共88页第二十四页，共88页。学生学生家庭住址省份城市街道移动电话宿舍电话实验室电话家庭电话学号学号姓名性别出生日期年龄所在班级所学专业图图4-4 学生学生实体集中的实体集中的多值属性多值属性转换为多个转换为多个单值属性单值属性表示表示 第24页/共88页第二十五页，共88页。联系联系(linx)与联系与联系(linx)集集 n联系联系(relationship)是指多个实体间的相互关联，例如学是指多个实体间的相互关联，例如学生李小勇选修了数据库系统原理课程。生李小勇选修了数据库系统原理课程。n联系集是同类联系的集合。联系集是同类联系的集合。n形式化地说，联系集是形式化地说，联系集是n(n2)个实体集上的数学个实体集上的数学(shxu)关系。关系。nE-R图用菱形表示联系图用菱形表示联系(集集)。联系可具有自身的描述属性。联系可具有自身的描述属性。学生学生课程课程选课选课成绩第25页/共88页第二十六页，共88页。多联系与联系中的多联系与联系中的实体实体(sht)角色角色 n n多联系：在相同的实体集上可能存在多个不同的联系集。多联系：在相同的实体集上可能存在多个不同的联系集。如教师与学生如教师与学生(xu sheng)(xu sheng)实体集之间同时存在授课、指导实体集之间同时存在授课、指导联系集。联系集。n n角色：实体在联系中的作用。如课程实体集中的角色：实体在联系中的作用。如课程实体集中的2 2门课程门课程实体实体C1C1、C2C2之间存在先修要求联系，其中之间存在先修要求联系，其中C1C1、C2C2扮演不扮演不同的角色，同的角色，C1C1代表主课程，代表主课程，C2C2代表先修课程，分别表示代表先修课程，分别表示实体所扮演的角色。实体所扮演的角色。教师教师学生学生授课授课指导指导课程课程先修要求先修要求主课程主课程先修课程先修课程第26页/共88页第二十七页，共88页。目目目目 录录录录4.6数据库设计过程数据库设计过程 4.1E-R模型基本概念及表示模型基本概念及表示4.2约束约束4.3数据库概念设计实例数据库概念设计实例大学选课系统大学选课系统4.7E-R建模问题建模问题4.8逻辑设计逻辑设计E-R模型转化为关系模型模型转化为关系模型第27页/共88页第二十八页，共88页。约约 束束n nE-R模型的约束主要有：n n 映射约束 n n 码约束 n n 依赖约束(不作要求(yoqi)n n 参与约束(不作要求(yoqi)第28页/共88页第二十九页，共88页。映射映射(yngsh)约束约束（实体联系）（实体联系）n n映射基数n n实体集中的一个实体通过一个联系集能同时与另一个实体集相联系的实体数目。n n在二元联系中，共有(n yu)4种映射基数：n n1:1（一对一）n n1:m（一对多）n nm:1（多对一）n nm:n（多对多）第29页/共88页第三十页，共88页。一对一联系一对一联系(linx)(linx)（1 1：1 1）实体集实体集A A中的每一个中的每一个(y)(y)实体，若实体集实体，若实体集B B中至多只有一个中至多只有一个(y)(y)实体与之联系，反之实体与之联系，反之亦然，则称实体集亦然，则称实体集A A与与B B是一对一的联系，记作是一对一的联系，记作1:11:1。第30页/共88页第三十一页，共88页。一对一对(y du)(y du)多联系（多联系（1 1：n n）实体集实体集A A中一个实体可以同中一个实体可以同B B中任意数目中任意数目(可可以为以为0)0)的实体相联系的实体相联系(linx)(linx)，而，而B B中一个实体中一个实体至多至多(允许不允许不)同同A A中一个实体相联系中一个实体相联系(linx)(linx)。第31页/共88页第三十二页，共88页。多对多联系多对多联系(linx)(linx)（m m：n n）n实体实体(sht)(sht)集集A A中的每一个实体中的每一个实体(sht)(sht)，若，若实体实体(sht)(sht)集集B B中有中有n(n=0)n(n=0)个实体个实体(sht)(sht)与之联系，反之，实体与之联系，反之，实体(sht)(sht)集集B B中的每一中的每一个实体个实体(sht)(sht)，实体，实体(sht)(sht)集集A A中有中有m(m=0)m(m=0)个实体个实体(sht)(sht)与之联系，则称实体与之联系，则称实体(sht)(sht)集集A A与与B B是多对多联系，记作是多对多联系，记作n:mn:m。第32页/共88页第三十三页，共88页。例如(lr)：篮球比赛中球队球队(qi du)与场上队长之间具有一对一的与场上队长之间具有一对一的联系；联系；队长与队员之间具有一对多的联系；队长与队员之间具有一对多的联系；队员与裁判之间为多对多的联系。队员与裁判之间为多对多的联系。第33页/共88页第三十四页，共88页。n在在E-R图中，为了反映联系集的映射基数，采用图中，为了反映联系集的映射基数，采用“”表表示指向参与联系集中的示指向参与联系集中的“一一”方实体方实体(sht)集，线段集，线段“”表示参与联系集中的表示参与联系集中的“多多”方实体方实体(sht)集。集。映射基数映射基数(jsh)的表的表示示销货单销货单开发票开发票发票发票(a)一对一联系集一对一联系集开发票开发票班级班级包含包含学生学生(b)一对多联系集一对多联系集包含包含课程课程归属归属学院学院(c)多对一联系集多对一联系集归属归属学院学院聘用聘用教师教师聘用日期第34页/共88页第三十五页，共88页。码约束与联系码约束与联系(linx)集的属性集的属性安置安置 n n实体集的码 n n超码(super key)若一超码的任意真子集都不能成为超码，则称该最小超码为候选码(candidate key)。n n给定一组属性集，可能存在(cnzi)多个候选码。n n假设学生实体集中不存在(cnzi)同名的学生，则学号和姓名都可以用来唯一区分学生，因此它们都可以作为学生实体集的候选码。n n学号和姓名的组合是候选码吗？第35页/共88页第三十六页，共88页。码约束与联系码约束与联系(linx)集的属性集的属性安置安置 n n候选码和超码是实体集客观存在的特性，它们表示实体集中任意两候选码和超码是实体集客观存在的特性，它们表示实体集中任意两个实体不允许在码属性上有相同的值。个实体不允许在码属性上有相同的值。n n主码是被数据库设计者主观选中、用来主码是被数据库设计者主观选中、用来(yn(yn li)li)区分同一实体集中区分同一实体集中不同实体的候选码。不同实体的候选码。第36页/共88页第三十七页，共88页。码约束与联系码约束与联系(linx)集的属性安置集的属性安置 n n当一实体集存在当一实体集存在(cnzi)(cnzi)多个候选码时，主码选择原则：多个候选码时，主码选择原则：n n选择属性长度最短的候选码；选择属性长度最短的候选码；n n选择包含单个属性的码，而不是复合候选码；选择包含单个属性的码，而不是复合候选码；n n选择在数据库系统生命周期内属性值最少变化的候选码；选择在数据库系统生命周期内属性值最少变化的候选码；n n选择在数据库系统生命周期内更可能包含唯一值的候选码。选择在数据库系统生命周期内更可能包含唯一值的候选码。第37页/共88页第三十八页，共88页。码约束与联系集的属性码约束与联系集的属性(shxng)安置安置 每一个联系集，也要求必须存在候选码，并选择其中的一个候每一个联系集，也要求必须存在候选码，并选择其中的一个候选码作为选码作为(zuwi)(zuwi)主码，用于唯一标识该联系集中的一个联系。主码，用于唯一标识该联系集中的一个联系。联系集的码联系集的码 假设假设R R是一个涉及实体集是一个涉及实体集E1E1，E2E2，EnEn的联系集，的联系集，PK(Ei)PK(Ei)代代表构成实体集表构成实体集EiEi的主码属性的集合，而的主码属性的集合，而(e1,e2,e3,en)(e1,e2,e3,en)是是R R的的一个联系，那么一个联系，那么PK(E1)PK(E1)PK(E2)PK(E2)PK(En)PK(En)构成联系集的构成联系集的一个超码。一个超码。第38页/共88页第三十九页，共88页。码约束与联系码约束与联系(linx)集的属性集的属性安置安置 n n二元联系集的主码选择，依赖于联系集的映射基数二元联系集的主码选择，依赖于联系集的映射基数n n一对一：主码可以使用参与联系集中的任何一方实一对一：主码可以使用参与联系集中的任何一方实体体(sht(sht)集的主码；集的主码；n n一对多一对多(多对一多对一)：主码由：主码由“多多”的一方实体的一方实体(sht(sht)集的主码组成；集的主码组成；n n多对多：主码由参与联系集中所有实体多对多：主码由参与联系集中所有实体(sht(sht)集的集的主码组成。主码组成。第39页/共88页第四十页，共88页。码约束码约束(yush)与联系集的属性与联系集的属性安置安置 n n联系集的属性安置联系集的属性安置 n n一对一联系集的属性：可安置于任一边的实体集上；一对一联系集的属性：可安置于任一边的实体集上；n n一对多联系集的属性：可安置于联系集上，也可安置一对多联系集的属性：可安置于联系集上，也可安置在多的那一边的实体集上；在多的那一边的实体集上；n n多对多联系集的属性：它是描述多对多联系集的属性：它是描述(mio sh)(mio sh)相关联实相关联实体集间的交互性语义，因此，联系属性只能安置于联体集间的交互性语义，因此，联系属性只能安置于联系集上，不能放到相关联的实体集上去。系集上，不能放到相关联的实体集上去。第40页/共88页第四十一页，共88页。目目 录录4.6数据库设计过程数据库设计过程 4.1E-R模型基本概念及表示模型基本概念及表示4.2约束约束4.3数据库概念设计实例数据库概念设计实例大学选课系统大学选课系统4.7E-R建模问题建模问题4.8逻辑设计逻辑设计E-R模型转化为关系模型模型转化为关系模型第41页/共88页第四十二页，共88页。E-R建模的基本建模的基本(jbn)原则原则n n忠实性n n设计应忠实于应用需求，这是首要的也是最重要的原则。即实体集、属性、联系集都应当反映现实世界及根据所了解的现实世界去建模。n n例如(lr)，教师与开课班之间的联系集任教，是一对多还是多对多的联系集？如果规定一个开课班可能安排多名教师共同任教，则任教就是多对多联系集，联系属性为任教角色 (如“主讲”、“指导实验”、“辅导”等)。教师教师任教任教教师教师任教任教(a)一对多一对多的的任教任教联系集联系集(b)多对多多对多的的任教任教联系集联系集任教角色开课班开课班开课班开课班第42页/共88页第四十三页，共88页。E-R建模的基本建模的基本(jbn)原则原则n忠实性忠实性n设计设计(shj)应忠实于应用需求，这是首要的也是最应忠实于应用需求，这是首要的也是最重要的原则。即实体集、属性、联系集都应当反映重要的原则。即实体集、属性、联系集都应当反映现实世界及根据所了解的现实世界去建模。现实世界及根据所了解的现实世界去建模。n简单性简单性n除非有绝对需要，否则不要在设计除非有绝对需要，否则不要在设计(shj)中增加更中增加更多成分；多成分；n只需要对数据库使用者所关心、感兴趣的属性建模只需要对数据库使用者所关心、感兴趣的属性建模。n避免冗余避免冗余 n原则：一个对象只存放在一个地方原则：一个对象只存放在一个地方第43页/共88页第四十四页，共88页。选择实体选择实体(sht)集还集还是属性是属性 n n通常满足下述两条规则，均可作为属性对待：通常满足下述两条规则，均可作为属性对待：n n作为属性，不能再具有要描述的性质；作为属性，不能再具有要描述的性质；n n属性不能和其它实体相联系。属性不能和其它实体相联系。n n如，开课班弱实体集中的上课地点，如果除了教室编号之外，还如，开课班弱实体集中的上课地点，如果除了教室编号之外，还需要描述更多信息，如所在教学楼、电话号码、教室类型需要描述更多信息，如所在教学楼、电话号码、教室类型(lixng)(lixng)、教室容量等，则需将属性上课地点转化为实体集教室，以实现教教室容量等，则需将属性上课地点转化为实体集教室，以实现教室管理功能。室管理功能。课程课程排课排课开课班开课班开课班号开课班号年份学期教室教室排时间排时间教室教室教室编号教室编号所在教学楼电话号码教室类型教室容量上课时间第44页/共88页第四十五页，共88页。选择实体选择实体(sht)集还集还是属性是属性n n选择实体集还是属性(shxng)常犯两个错误：n n将一实体集的主码作为另一实体集的属性(shxng)，而不是使用联系；n n将相关实体集的主码属性(shxng)作为联系集的属性(shxng)。因为联系集已隐含了实体集的主码属性(shxng)。第45页/共88页第四十六页，共88页。选择实体选择实体(sht)集还集还是联系集是联系集 n n一事物是描述为实体集还是联系集并没有一个绝对的一事物是描述为实体集还是联系集并没有一个绝对的标准。标准。n n通常原则：通常原则：n n实体对应于现实世界中实际存在的事物，是名词。实体对应于现实世界中实际存在的事物，是名词。n n如学生、教师和课程是名词，可作为实体集建模。如学生、教师和课程是名词，可作为实体集建模。n n联系对应的概念一般为一种动作，即描述实体间的一联系对应的概念一般为一种动作，即描述实体间的一种行为。种行为。n n如选课、授课是动词如选课、授课是动词(dngc)(dngc)，因此作为联系集建模。，因此作为联系集建模。第46页/共88页第四十七页，共88页。E-R模型模型(mxng)总结总结n n数据库设计过程n nE-R模型n n实体、属性与实体集（复合、多值属性）n n联系、联系属性与联系集、主码n n映射基数（1:1、1:n、m:1、m:n联系）n nE-R模型设计原则n n忠实性、简单(jindn)性、避免冗余n n选择实体集还是属性？n n选择实体集还是联系集？需求分析需求分析物理设计物理设计 概念设计概念设计 逻辑设计逻辑设计 模式求精模式求精 应用与安全设计应用与安全设计 第47页/共88页第四十八页，共88页。目目目目 录录录录4.6数据库设计过程数据库设计过程 4.1E-R模型基本概念及表示模型基本概念及表示4.2约束约束4.3概念设计实例概念设计实例大学选课系统大学选课系统4.7E-R建模问题建模问题4.8逻辑设计逻辑设计E-R模型转化为关系模型模型转化为关系模型第48页/共88页第四十九页，共88页。概念设计任务概念设计任务(rn wu)n n概念设计(即E-R模型设计)主要是根据需求(xqi)分析规格说明书完成如下任务：n n定义实体集及属性，实体集的主码，用E-R图及数据字典描述被建模的实体集；n n定义联系集及属性，联系集的主码，联系的映射基数及参与约束，实体的角色，并用E-R图描述被建模的联系集；第49页/共88页第五十页，共88页。概念设计任务概念设计任务(rn wu)n nE-R图三要素：实体集、属性和联系集。n n用长方形表示实体n n椭圆形表示属性，并用(bn yn)无向边把实体与其属性连接起来n n菱形表示实体间的联系n n联系的种类：n n 1：1、1：n、n：1或m：nn n “”表示指向参与联系集中的“一”方实体集，线段“”表示参与联系集中的“多”方实体集。第50页/共88页第五十一页，共88页。大学大学(dxu)选课管理选课管理系统需求分析系统需求分析 n n系统需求分析n n系统目标及边界n n功能需求分析 n n数据(shj)需求及业务规则分析n n数据(shj)约束分析第51页/共88页第五十二页，共88页。大学大学(dxu)选课管理选课管理系统的目标及边界系统的目标及边界 本系统面向全体师生，对排课(每门课程开几个教学班？谁来任教(rn jio)？上课时间与教室安排)、选修及成绩进行集中管理，以实现排课、选课及成绩管理的科学化、系统化和自动化，最大限度地为老师和学生提供方便和提高管理效率。第52页/共88页第五十三页，共88页。大学选课管理系统的功大学选课管理系统的功能需求能需求(xqi)分析分析n n学院学院(xuyun)(xuyun)基本信息管理：学院基本信息管理：学院(xuyun)(xuyun)基本信息录入、基本信息录入、维护与查询维护与查询n n班级基本信息管理：班级基本信息录入、维护与查询班级基本信息管理：班级基本信息录入、维护与查询n n学生基本信息管理：学生基本信息录入、维护与查询学生基本信息管理：学生基本信息录入、维护与查询n n教师基本信息管理：教师基本信息录入、维护与查询教师基本信息管理：教师基本信息录入、维护与查询n n课程基本信息管理：课程基本信息录入、维护与查询课程基本信息管理：课程基本信息录入、维护与查询n n教室基本信息管理：教室基本信息录入、维护与查询教室基本信息管理：教室基本信息录入、维护与查询第53页/共88页第五十四页，共88页。大学选课管理系统的功大学选课管理系统的功能需求能需求(xqi)分析分析n n排课管理：根据开课计划实现(shxin)自动或半自动的排课n n学生选课：提供选课、退选和改选功能n n课表查询：提供不同人员以不同方式查询选课信息n n成绩管理：学生考试成绩录入、修改及查询第54页/共88页第五十五页，共88页。数据需求及业务规则数据需求及业务规则(guz)分析分析 n n学院（学院编号、学院名称、学院地址）学院（学院编号、学院名称、学院地址）n n教师（教师编号、教师姓名、职称、学位）教师（教师编号、教师姓名、职称、学位）n n班级班级(bnj)(bnj)（班级（班级(bnj)(bnj)编号、班级编号、班级(bnj)(bnj)名称、年级、名称、年级、班级班级(bnj)(bnj)人数）人数）n n班级班级(bnj)(bnj)人数为派生属性，它的值可通过统计学生实体集人数为派生属性，它的值可通过统计学生实体集中属于该班学生的人数而得到中属于该班学生的人数而得到 n n学生（学号、姓名、性别、出生日期、家庭住址、电话号码）学生（学号、姓名、性别、出生日期、家庭住址、电话号码）n n电话号码可能有多个，如宿舍电话、实验室电话、移动电话等电话号码可能有多个，如宿舍电话、实验室电话、移动电话等多值属性；多值属性；第55页/共88页第五十六页，共88页。数据数据(shj)需求及业需求及业务规则分析务规则分析 n n家庭住址由省份、城市、街道组成家庭住址由省份、城市、街道组成复合属性；复合属性；n n年龄可由生日推算出来年龄可由生日推算出来派生属性，不作为存储派生属性，不作为存储(cn ch)(cn ch)属性属性n n学生可进一步分本科生和研究生两类，本科生需记录个人兴趣，学生可进一步分本科生和研究生两类，本科生需记录个人兴趣，研究生需记录研究方向研究生需记录研究方向n n一个班级有多名学生，但一个学生只能属于某一个班级一个班级有多名学生，但一个学生只能属于某一个班级n n一个教师可以指导多名研究生，但一个研究生只能安排一名指导一个教师可以指导多名研究生，但一个研究生只能安排一名指导教师教师第56页/共88页第五十七页，共88页。数据需求及业务规则数据需求及业务规则(guz)分析分析 n n课程（课程号、课程名称、课时、学分）课程（课程号、课程名称、课时、学分）n n一个学院可管理多门课程，但一门课程只能归属一个学院一个学院可管理多门课程，但一门课程只能归属一个学院n n课程之间需设置先修要求，一门主课程至多可以指定课程之间需设置先修要求，一门主课程至多可以指定(zhdng)(zhdng)一门先修课程，但一门先修课程可对应于多门主课一门先修课程，但一门先修课程可对应于多门主课程程 第57页/共88页第五十八页，共88页。数据需求数据需求(xqi)及业务规则分及业务规则分析析 n n开课班（开课班号、年份、学期）开课班（开课班号、年份、学期）n n一个开课班可安排多名教师一个开课班可安排多名教师(jiosh)(jiosh)任教，需明确教师任教，需明确教师(jiosh)(jiosh)任教开课任教开课班的任教角色；一名教师班的任教角色；一名教师(jiosh)(jiosh)也可同时任教多个开课班也可同时任教多个开课班n n一个开课班被多名学生选修，每个学生可选修多个开课班一个开课班被多名学生选修，每个学生可选修多个开课班n n一个学生同一学期不能选修同一门课程的同一个开课班多次；也不能选一个学生同一学期不能选修同一门课程的同一个开课班多次；也不能选修同一门课程的多个不同开课班修同一门课程的多个不同开课班第58页/共88页第五十九页，共88页。数据需求及业务规则数据需求及业务规则(guz)分析分析n n教室（教室编号、所在教学楼、电话号码、教室类型、教教室（教室编号、所在教学楼、电话号码、教室类型、教室容量）室容量）n n一个教室可安排多个开课班，一个开课班可安排多个时间一个教室可安排多个开课班，一个开课班可安排多个时间和教室上课和教室上课(shng k)(shng k)，且每次上课，且每次上课(shng k)(shng k)可能安排可能安排在相同或不同的教室在相同或不同的教室n n一个教室在同一时间段不允许安排多个开课班上课一个教室在同一时间段不允许安排多个开课班上课(shng(shng k)k)n n （同一任课教师的同一门课程的多个开课班除外：合班）（同一任课教师的同一门课程的多个开课班除外：合班）第59页/共88页第六十页，共88页。数据需求数据需求(xqi)及业务规则分及业务规则分析析n n一个学生在同一时间段不允许选修多个开课班 （重修课程是否除外(chwi)？）n n同一名教师不允许在同一时间段安排多个不同课程的开课班或非合班上课的相同课程的开课班n n教师在所任教的开课班考试结束后，需在规定的时间内将所任教学生的成绩录入系统，并要求记录登分日期第60页/共88页第六十一页，共88页。主要主要(zhyo)业务的业务的局部建模局部建模n n主要实体主要实体(sht(sht)集有：学院、班级、学生、教师、课程、集有：学院、班级、学生、教师、课程、教室教室n n观察观察n n学生选修某学期的某门课程，只能从该学期该课程实际开学生选修某学期的某门课程