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第四章 数据库概念模型,了解数据库项目开发的基本步骤 理解数据模型的功能和作用 了解E-R模型的主要组成部分 学习构建E-R模型图,【学习目标】,一、数据库开发的基本步骤,4.1 数据库开发基本过程,概念数据模型,物理数据模型,数据库,现实世界,抽取,转化,创建,数据库需求分析,数据库设计,数据库实现,数据库开发步骤,二、各阶段主要活动,1.需求分析阶段,获取数据表单、报表、查询、业务规则、数据更新说明 分析数据项特征、数据类型、数据取值约束 描述数据关系、数据处理要求 创建数据概念模型,2.系统设计阶段,数据库结构设计（数据库系统结构、数据逻辑模型、数据物理模型）数据库表、视图、查询设计 数据库表关联设计 数据库表约束设计 数据库表索引设计,3.数据库实现,数据库模型物理实现 数据库数据上线 数据库系统测试,三、数据库建模,1.什么是数据建模,对现实世界中存在的数据对象及其关系进行分析、发掘、描述，并给出其数据关系结构的过程。,2.数据库建模层次,概念数据模型用户能直接理解的数据对象及其业务联系 逻辑数据模型系统数据对象的逻辑表示、逻辑联系 物理数据模型系统数据对象的物理存贮结构及物理联系,一、实体关系模型,4.2 实体-关系模型,概念数据模型的理论基础是实体-关系模型（E-R模型），它最早是由P.Chen于1976年提出。此后不断有人对它进行改进，使它现成为比较流行的数据建模方法，并被集成到许多CASE工具中，用于创建数据库的概念数据模型。,P.Chen(陈品山),二、实体-关系模型的元素,在E-R模型中，主要包括实体、属性、标识符和关系等元素。,1.实体,实体(Entity)是指问题域中存在的人、事、物、地点等客观存在的具体事物以及抽象的概念。即用户希望跟踪的数据对象，如客户、交易、产品、订单等。,实体集是指同类实体的集合。如商品（ITEM）实体集。可乐、牙膏、铅笔等是商品实体集的实例。,2.属性,属性是指描述实体特征的数据项。每个实体都具有1个或多个属性。,学号姓名身份证号性别专业,学生,属性,3.标识符,标识符是指标识不同实体实例的属性。标识符可以是1个或多个属性。,学号姓名身份证号性别专业,学生,标识符,学号课程平时成绩期末成绩实践成绩总成绩,成绩表,标识符,标识符与主键的区别是标识符是一个逻辑概念，标识符不一定唯一。,4.关系,关系(Relationship)是指实体之间的关联，如“学生”与“成绩”的联系、“孩子”与“父亲”、“母亲”的联系等。关系中实体集的数目称为关系度数。,二元关系,三元关系,两个实体之间可能具有如下3种二元关系之一：1对1（1:1）1对多（1:N）多对多（M:N）,上述实体之间的关系反映了一个给定实体有多少实例与另一实体实例存在的数量对应关系，通常采用术语基数（Cardinality）。,最小基数,最大基数,在实体之间除了需要反映了数量对应关系，有时还需要反映关系实体参与的必要性，即可选（optional）或强制（mandatory）。,强制,可选,一、实体关系图不同版本,4.3 实体-关系图,实体-关系模型图（E-R模型）有如下几个不同版本。,Crows feet(鸟足)模型,classic模型,IDEF1X模型,UML模型,二、数据库建模通常使用符号,1对多的两个版本,E-R模型传统版本,E-R模型鸟足版本,多对多的两个版本,E-R模型传统版本,E-R模型鸟足版本,Crowfeet的符号,关系的示例,三、主流数据库建模工具PowerDesigner,PowerDsigner是一种面向软件分析与设计的CASE工具，它基于传统数据库E-R建模、UML建模、业务流程建模、XML等理论，提供软件需求模型、业务流程模型、概念数据模型、逻辑数据模型、物理数据模型、面向对象模型、自定义模型的开发支持。,概念数据模型,世界最著名的两大CASE工具Rational Rose和PowerDesigner,PowerDesigner 作者王晓昀是一位中国人，在法国SDP软件公司工作时，由于苦觅一个好用的CASE工具未果，自己开发了AMC*Designor。1995年SDP被Powersoft公司收购，同年Powersoft 被Sybase收购，2010年SAP收购Sybase,Rose是从UML面向对象建模，而后再向数据库建模发展。PowerDesigner先是一个纯粹的数据库建模工具，后来才向面向对象建模，业务逻辑建模及需求分析建模发展,PowerDesigner 产品发展,PowerDsigner的数据建模工具特点：具有良好的性价比支持目前30多种流行的数据库管理系统（如Oracle、SYBASE、SQLServer、DB2、DBF等）支持目前多种客户端开发工具（如PB、VB、VC、Delphi等）满足大、中、小型数据库建模的需求,PowerDesigner可建立的数据模型,软件开发阶段与数据模型的关系,CDM,PDM,实体关系图ERD系统数据概念模型,需求分析阶段,数据库设计图系统数据物理模型,系统设计阶段,LDM,关系模型图系统数据逻辑模型,PowerDesigner数据建模:概念级或逻辑级，CDM和LDM代表数据逻辑关系，不考虑在数据库上的物理实现。物理级，PDM指定了物理实现的具体细节，这些细节包括：目标RDBMS的特征、性能和可用性等。,概念数据模型建模案例1:,学绩管理,四、弱实体,实体类型可分为：弱实体 强实体,弱实体是指只有依赖其它实体才可以存在于数据库中的实体。,强实体,弱实体,强实体是指非弱实体。,下面哪个是弱实体?哪个是强实体?,标识符(ID)依赖实体,强实体,弱实体,五、ID依赖实体,只有在创建了强实体的实例后,才能添加标识符依赖实体的实例。在删除强实体前,必须同时删除所有标识符依赖实体的实例。,说明:,六、非ID依赖的弱实体,非标识符(ID)依赖弱实体,问题:分别说明ORDER、ASSIGNMENT、PRESCRIPTION实体类型,非标识符(ID)依赖弱实体,标识符(ID)依赖弱实体,强实体,七、子类实体,子类型实体,继承关系,实体之间存在分类关系和继承关系。在概念数据模型设计中，我们统称为继承关系。继承关系的一端是具有普遍性的实体集，为父实体集，另一端连接的是具体特殊的一个或多个实体集，为子实体集。,在继承关系中，还可以分为互斥性继承关系和非互斥性继承关系。在互斥性继承联系中，父实体的一个实例只能属于某个一个子实体。例如，“帐户”父实体下的“个人账户”与“公司账户”两个子实体之间的联系是互斥的,互斥继承,在非互斥性继承关系中，父实体的一个实例可以属于多个子实体。,非互斥继承,完整继承,除了互斥和非互斥的分类外，继承关系还可以分为完整继承和非完整继承。如果父实体实例必须属于子实体中的某一个，则称为完整继承关系；否则是非完整继承关系，也称为标准继承关系。,非完整互斥继承,“学生”实体有“本科生”和“研究生”两个子实体，每个“学生”实体的实例可以是“本科生”或“研究生”，且不可能同时是二者。但是除了本科生和研究生外还有自考和网络教育学生，因此该继承关系是非完整互斥继承关系,继承关系的图形符号,八、递归关系,递归关系示例,一、Heather Sweeney 设计公司需求,4.4 E-R模型设计示例,Heather Sweeney 是一个室内装潢设计公司老板，其公司除了设计业务外，还在住宅、厨房用品及商店场所开设系列培训课程。收入主要来源销售有关厨房装修书籍、录像商品以及提供设计咨询。需要通过数据库来跟踪客户，发布商品推荐与咨询服务。,二、从培训课客户列表提取实体,第1版本ER图,第2版本ER图,第3版本ER图,三、从客户信函模版补充实体,客户信函,含有CONTACT实体的第1版本ER图,含有CONTACT实体的第2版本ER图,含有CONTACT实体的第3版本ER图,四、从销售发货单补充实体,销售发货单,含有INVOICE实体的第4版本ER图,含有INVOICE实体的第5版本ER图,含有INVOICE实体的第6版本ER图,五、实体属性说明,SEMINAR实体,CUSTOMER实体,CONTACT实体,INVOICE实体,LINE_ITEM实体,PRODUCT实体,4.5 Power Designer项目实践,本节将使用Power Designer建模工具设计一个具体信息系统的概念数据模型，从中掌握概念数据模型的设计方法。,通过对图书借阅管理业务的基本数据需求进行分析，使用Power Designer设计工具创建图书借阅管理系统的概念数据模型，描述系统的数据需求，为设计数据库提供依据。,PowerDesigner建模步骤,使用PowerDesigner建模工具，创建基本概念数据模型lib.cdm文件。针对图书借阅业务进行需求分析，进行数据实体抽取，并在lib.cdm中定义数据实体及其属性。在lib.cdm模型中，定义图书借阅数据实体之间的联系，完成图书借阅概念数据模型图设计。针对图书借阅概念数据模型的关系进行规范化处理。针对图书借阅概念数据模型进行设计验证，完成基本设计验证。,创建概念数据模型,创建实体,建立实体间关系,添加新的实体,图书借阅管理概念数据模型,模型验证,本章小结,数据库系统开发三个阶段 数据模型、数据库设计方案、业务规则 实体-关系模型 弱实体、强实体、子实体 实体属性定义,本章小结,什么是数据库模型。关系的基数。二元关系的三种基本类型。继承关系。数据库建模的方法、策略和工具。,