概念模型ER图及概念模型转化成关系模型.ppt
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1、第二讲:概念模型ER图及概念模型转化成关系模型l概念模型和实体关系图l概念模型转化成逻辑模型lPowerDesigner建立概念模型CDMl概念数据模型CDM转化成物理数据模型PDMl建立数据库一、概念模型和实体关系图l把用户需求抽象为概念模型即为概念结构设计。l概念模型除了要求能反映客观世界并且易于理解外,还要求其易于向数据模型(如关系模型)转化。l概念模型独立于具体的数据库系统,是整个数据库设计的基础。1.概念模型l概念模型的用途u概念模型用于信息世界的建模概念模型用于信息世界的建模u是是现实世界到机器世界的一个中世界到机器世界的一个中间层次次u是数据是数据库设计的有力工具的有力工具u数据
2、数据库设计人人员和用和用户之之间进行交流的行交流的语言言l对概念模型的基本要求u较强的的语义表表达达能能力力,能能够方方便便、直直接接地地表表达达应用用中中的各种的各种语义知知识u简单、清晰、易于用、清晰、易于用户理解理解。2.信息世界中的基本概念 (1)实体(Entity)客客观存在并可相互区存在并可相互区别的事物称的事物称为实体。体。可以是具体的人、事、物或抽象的概念可以是具体的人、事、物或抽象的概念。(2)属性(Attribute)实体所具有的某一特性称体所具有的某一特性称为属性。属性。一个一个实体可以由若干个属性来刻画。体可以由若干个属性来刻画。(3)码(Key)唯一唯一标识实体的属性
3、集称体的属性集称为码。信息世界中的基本概念(续)(4)域(Domain)属性的取属性的取值范范围称称为该属性的域属性的域。(5)实体型(Entity Type)用用实体名及其属性名集合来抽象和刻画体名及其属性名集合来抽象和刻画同同类实体称体称为实体型体型(6)实体集(Entity Set)同型同型实体的集合称体的集合称为实体集体集信息世界中的基本概念(续)(7)联系(Relationship)现实世界中事物内部以及事物之世界中事物内部以及事物之间的的联系在信息世界系在信息世界中反映中反映为实体内部的体内部的联系和系和实体之体之间的的联系系实体型间联系 两个两个实体型体型 一一对一一联系(系(1
4、:11:1)三个三个实体型体型 一一对多多联系(系(1:n1:n)一个一个实体型体型 多多对多多联系(系(m:nm:n)两个实体型间的联系实体型体型1联系名系名实体型体型2111:1联系系实体型体型1联系名系名实体型体型2mnm:n联系系实体型体型1联系名系名实体型体型21n1:n联系系An Introduction to Database System两个实体型间的联系 l一对一联系 u如如果果对于于实体体集集A A中中的的每每一一个个实体体,实体体集集B B中中至至多多有有一一个个实体体与与之之联系系,反反之之亦亦然然,则称称实体体集集A A与与实体体集集B B具具有有一一对一一联系系。记
5、为1:11:1。u 实例班班级与班与班长之之间的的联系:系:一个班一个班级只有一个正班只有一个正班长一个班一个班长只在一个班中任只在一个班中任职两个实体型间的联系(续)l一对多联系u如如果果对于于实体体集集A A中中的的每每一一个个实体体,实体体集集B B中中有有n n个个实体体(n0n0)与与之之联系系,反反之之,对于于实体体集集B B中中的的每每一一个个实体体,实体体集集A A中中至至多多只只有有一一个个实体体与与之之联系,系,则称称实体集体集A A与与实体集体集B B有一有一对多多联系系 记为1:n1:nu实例班班级与学生之与学生之间的的联系:系:一个班一个班级中有若干名学生,中有若干名
6、学生,每个学生只在一个班每个学生只在一个班级中学中学习两个实体型间的联系(续)l多对多联系(m:n)u如如果果对于于实体体集集A A中中的的每每一一个个实体体,实体体集集B B中中有有n n个个实体体(n0n0)与与之之联系系,反反之之,对于于实体体集集B B中中的的每每一一个个实体体,实体体集集A A中中也也有有mm个个实体体(m0m0)与与之之联系系,则称称实体体集集A A与与实体体B B具具有有多多对多多联系系。记为m:nm:nu实例课程与学生之程与学生之间的的联系:系:一一门课程同程同时有若干个学生有若干个学生选修修一个学生可以同一个学生可以同时选修多修多门课程程3.概念模型的表示方法
7、ER图l实体型u用矩形表示,矩形框内写明实体名。学生学生教教师E-R图(续)l属性u用椭圆形表示,并用无向边将其与相应的实体连接起来学生学生学号学号年年龄性性别姓名姓名An Introduction to Database SystemE-R图(续)l联系u联系本身:用菱形表示,菱形框内写明用菱形表示,菱形框内写明联系名,并用无系名,并用无向向边分分别与有关与有关实体体连接起来,同接起来,同时在无向在无向边旁旁标上上联系系的的类型(型(1:11:1、1:n1:n或或m:nm:n)u联系的属性:联系本身也是一种系本身也是一种实体型,也可以有属性。体型,也可以有属性。如果一个如果一个联系具有属性,
8、系具有属性,则这些属性也要用无向些属性也要用无向边与与该联系系连接起来接起来 An Introduction to Database System联系的表示方法实体型体型1联系名系名实体型体型2111:1联系系实体型体型1联系名系名实体型体型2mnm:n联系系实体型体型1联系名系名实体型体型21n1:n联系系联系的表示方法(续)实体型体型1联系名系名mn同一同一实体型内部的体型内部的m:n联系系实体型体型1联系名系名实体型体型21m多个多个实体型体型间的的1:n联系系实体型体型3n联系的表示方法示例班班级班班级-班班长班班长111:1联系系课程程选修修学生学生mnm:n联系系班班级组成成学生学
9、生1n1:n联系系联系的表示方法示例(续)职工工领导1n同一同一实体型内部的体型内部的1:n联系系课程程讲授授教教师1m多个多个实体型体型间的的1:n联系系参考参考书n联系属性的表示方法课程程选修修学生学生mn成成绩An Introduction to Database SystemE-R图实例:学生课程班级学生卡学号姓名选课办卡属于课程号课程名学分卡号余额班号辅导员mn11n1成绩二、概念模型转化成逻辑模型将E-R图转换为关系模型实际是将实体集、属性以及联系转换为相应的关系模式。1.实体集的转换规则:概念模型中的一个实体集转换为关系模型中的一个关系,实体的属性就是关系的属性,实体的码就是关系
10、的码,关系的结构是关系模式。2.实体集间联系的转换规则l以下举例基于以下的E-R图学生课程班级学生卡学号姓名选课办卡属于课程号课程名学分卡号余额班号辅导员mn11n1成绩1)1:1联系的转换方法l一个1:1联系可以转换为一个独立的关系,也可以与任意一端实体集所对应的关系合并。l如学生与学生卡关系的处理可以有三种,一种把学生卡的卡号作为学生关系(表)的一个属性(字段);第二种方法是把学生编号作为学生卡关系(表)的一个属性(字段);第三种方法为是单独建立一个关系(表),属性(字段)为学生号和学生卡卡号。An Introduction to Database System2)1:n联系的转换方法l实
11、体间的1:n联系可以有两种转换方法:一种方法是将联系转换成一个独立的关系;另一种方法是在n端实体集中增加新属性,新属性由联系对应的1端实体集的码和联系自身的属性构成,新增属性后原关系的码不变。l如学生与班级为1:n的关系,一种方法是单独建立一个关系(表),属性(字段)为学生号和班级代码;第二种方法为在学生的关系(表)中增加班级编号属性(字段)。An Introduction to Database System3)m:n联系的转换方法l在向关系模型转换时,一个m:n联系转换为一个关系,两个多对多实体的码组成关系的码或码的一部分,多对多关系本身可以包含属性。l如学生与课程的关系为m:n的关系,可
12、以用一个独立的关系(表)表示,其属性(字段)为学生编号,课程编号和成绩,前两者是码且是外码。最后上述概念模型转成的逻辑模型为:学生(*学号,姓名,班号)学生卡(*卡号,余额,学号)班级(*班号,辅导员)课程(*课程号,课程名,学分)学生-课程(*学号,*课程号,成绩)*表示为码,下划线表示为外码三、PowerDesigner设计数据库的过程一)E-R图学生课程班级校园卡学号姓名选课持有属于编号名称学分卡号余额班号班名mn11n1成绩班长11二)概念数据模型CDM使用Powerdesigner描述E-R图(TeachingCDM):三)生成的物理模型根据CDM生成的物理模型PDM图(Teachi
13、ngPDM):生成物理模型的警告 l学生和课程之间的多对多关系生成物理模型时会有一个index inclusion的警告l原因是外码和主码生成pdm时会自动建立index,生成的学生课程关系中,学号和课程同是为主码和外码,所以重复建立了以下索引:学号,课程号,学号课程号。四)生成的DDL语句(部分)lPDM包含了选择的DBMS的DDL语句:create table Students(stdid char(6)not null,classid char(6)not null,name title null,constraint PK_STUDENTS primary key (stdid)alt
14、er table Students add constraint FK_STUDENTS_STDBELONG_CLASSES foreign key(classid)references classes(classid)四、PowerDesigner的概念数据模型(Conceptual Data Model)PD对概念数据模型定义主要的内容:l设计数据库过程通常开始于概念级,在此级不需要考虑实际物理实现的细节。l一个概念数据模型CDM代表了一个数据库的整体逻辑结构,它独立于任何软件或数据存储结构。1、基本概念l目标:使用PowerDesigner建立概念数据模型l新建:选菜单New,然后选Co
15、nceptual Data Model(概念模型),在Browse窗口的根WorkSpace下产生一个概念模型的结点,使用弹出菜单更名为“TeachingCDM”。在该结点下已自动加入一个Diagram。l在概念模型中加入实体等元素:右击概念模型TeachingCDM,选择New/Entity或其他菜单。l设置元素的特性:右击元素,选择菜单Properties将出现特性设置的对话框,不同类型的元素由不同的页框组成。l元素的Name用于图中显示,所以一般取中文,而Code用于生成物理模型的对象名(如表名、列名等),一般取英文字母。A、实体(Entity)实体特性窗口中主要包含下列页框:lGene
16、ral:设置实体(Entity)的编码(Code)、名称(Name)和发生的行数(Number)lAttributes(属性):设置实体的属性lIdentifiers:设置实体的标识(对应物理模型中码和唯一性约束)实体属性(Attributes)和数据项(Data Items)l实体属性:在实体的特性窗口的Attributes页框中设置实体的属性l属性设置内容:包括Code、Name、Comment、Data type、Length、Domain和Standard Checks(Maximum、Minimum和Default)等l数据项Data Item:在Entity中加入的所有属性将被自动
17、加入在Data Items结点下作为数据项进行集中管理。也可以直接在Data Items下增加数据项,实体属性通过使用相同的Code引用该数据项定义。l属性和数据项关系:实体的属性可以看作是Data Items下数据项的组合;Data Items是所有实体属性的集合数据项机制的意义l相同数据项目定义一次,节省了工作量l保证不同实体相同属性的定义一致性l保证相同性质的列名一致性u后两条通常先定义数据项,然后在实体中引用该数据项u前两条通过域也能实现u相同含义不同定义的属性code名不要同名(如进价和售价等)l属性的Code值:u缺省情况下为Data Items的唯一性标识,不同实体相同Code属
18、性被认为对应的是一个数据项定义。u是以后生成建表SQL语句的列名。l属性的M、P和D:uM=Mandatory(强制):选中表示属性非空,P=Primary Identifier:选中为主标识。uD=Displayed:选中在图中显示该属性,否则不显示。Attribute Properties列约束l设置:双击某一属性,进入属性特性设置框,其中standard Checks页框中包含了下列常用设置:最大、最小、缺省值、格式以及所有合法值l生成的物理模型中建表SQL语句示例:age int null default 18constraint CKC_AGE_ENTITY_1 check(age
19、is null or(age between 16 and 20 and age in(17,18,19,20,16),行约束:进货价格必须小于销售价格l在概念模型中新建一个Business Rules,在Expresion/Server中输入“进货价格=销售价格”(Client中只在文档中反应,而不会对物理模型产生影响)l在实体的Properties中的Rules页框点击Add Objects,选择上面建立的rule。l在生成的物理模型的建表的SQL语句中出现:constraint CKT_ENTITY_1 check(agelength)选作实体主码数据项的排它性l若一个数据项作为一个实体
20、的主码,就不能再作为其他实体的属性。基于的理由是Powerdesigner假设与某一实体主码同名的属性必是外码,而外码是在生成物理模型时根据实体间关系自动生成,在概念模型中无需设置。引出的Code的取名(即表列名)问题:l被选作主码属性的code不能被其他实体使用u所有实体主码属性的Code取值必须不同名。如实体一般均有编号,并且通常为主码,为此我们必须在编号前加上前缀,如StdId。u任一实体主码属性的Code值不能再被其他实体的属性使用lCode数据项定义,同时Code列名,所以生成的物理模型中相同的列名必须具有相同的定义。u在商场管理信息系统中,很多单据都有数量属性,若这些数量属性具有相
21、同的长度和精度要求,则Code可相同,反之,则Code不能同名,如必须取名为OrderQty、SaleQty等。突破限制的方法:l如在上述Code不能同名情况下,要求生成的物理模型列名一定要同名,可在生成的物理模型时打开选项:Convert Names into Codes,即把Name作为列名。但一般不建议这样做。l选择菜单Tools/Model Options,对Model设置中的Data Item中关闭Unique Code选项。(注意:进入Model Options对话框内容根据当前Diagram是概念模型还是物理模型而不同)判定实体属性合适的准则:l在概念模型中,不要试图使用属性来反
22、映两个实体的关系,这本身就包含了实现方法,而实现方法应该由物理模型完成。l辅导员不应该作为班级的属性,而应该通过班级和辅导员的关系来反映。l学号不应该作为校园卡的属性,而应该通过学生和校园卡的关系来反映校园卡和学号的对应关系。l课程和学生的关系Association即“选课”中不应该包括教师属性,而应该通过课程、学生和教师三者之间的Association来反映学生所选课和教师关系。实体标识(Identifier)l定义:实体的属性或属性组合,在非空情况下其值唯一地标识一个实体(可以为空)lPrimary Identifier:一个实体可有多个Identifier,但只能指定一个为Primary
23、 Identifier,一定非空。l设置方法:在实体Propertise窗口的Identifier中设置,双击某个Identifier设置其对应属性。l生成物理模型:Primary Identifier对应属性即为主码,其他Identifier对应属性被定义为Unique约束。Primary Identifier设置:l在实体的Properties窗口的Attributes中指定一个实体的某些属性为Primary Identifier后,该实体将自动产生一个Identifier_1,其对应属性即为所有指定为Primary Identifier的属性。l去除属性的Primary Identifi
24、er标志,并不会自动删除Identifier_1,但对应属性被自动删除;反之,删除Identifier_1或去除对应属性或去除Primary Identifier标志,则实体所有属性自动去除Primary Identifier标志。域(Domain)l定义域,即属性的取值类型和范围。l所有实体属性的Domain可取已定义的域,其Data type将被该域取值类型和范围所取代。l例:定义一个名称域title,则学生姓名和课程名称的Domain取title。l域定义保证了具有相同取值类型和范围的属性域的一致性,一旦域需要修改,不必再逐个对实体属性进行修改,而只要对定义的域作一次修改。图(Diagr
25、am)l以图形化的方式显示概念模型,一个概念模型下至少有一个Diagram,自动显示概念模型下的实体等元素。l打开Palette窗口:右击工具栏,在弹出式菜单中打开Palette选项。l在Palette窗口中包含了图形化方式显示的概念模型中的元素,可选中需要的元素加入Diagram中。关系lPowerdesigner提供了两种方法建立实体之间关系。lRelationships:为ER模型表示法lAssociations:为Merise表示法,Merise为信息系统设计和开发方法,类似UML。l在一个概念数据模型中,可以只使用relationship或只使用Association,也可以两者同时
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