【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 念模式 (a) 自頂向下的設(shè)計(jì)方法 概念模式 需求 (c) 逐步擴(kuò)張的設(shè)計(jì)方法 核心需求 需求 核心概念結(jié)構(gòu) 全局概念結(jié)構(gòu) … 41 圖 自底向上方法的設(shè)計(jì)步驟 需求分析 數(shù)據(jù)抽象、 局部視圖設(shè)計(jì) 視圖集成 征求用戶意見 DFD、 DD 局部 E－ R圖 全局 E－ R圖 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 42 (1) ER方法 ? ER方法是 “ 實(shí)體 聯(lián)系方法 ” （ EntityRelationship Approach） 的簡(jiǎn)稱 。 它是描述現(xiàn)實(shí)世界概念結(jié)構(gòu)模型的有效方法 。 用 ER方法建立的概念結(jié)構(gòu)模型稱為 ER模型 ，或稱為 ER圖 。 ? ER圖基本成分包含實(shí)體型 、 屬性和聯(lián)系 。 （ 在第 1章已經(jīng)介紹過它們的基本概念 ， 這里只給出它們的表示方法 。 ） ① 實(shí)體型：用矩形框表示 ， 框內(nèi)標(biāo)注實(shí)體名稱 。 如圖 （ a） 所示 。 ② 屬性：用橢圓形框表示 ， 框內(nèi)標(biāo)注屬性名稱 。 如圖 （ b） 所示 。 ③ 聯(lián)系：指實(shí)體之間的聯(lián)系 ， 有一對(duì)一 （ 1： 1） ， 一對(duì)多 （ 1： n）或多對(duì)多 （ m ： n） 三種聯(lián)系類型 。 例如系主任領(lǐng)導(dǎo)系 ， 學(xué)生屬于某一系 ， 學(xué)生選修課程 ， 工人生產(chǎn)產(chǎn)品 ， 這里 “ 領(lǐng)導(dǎo) ” 、 “ 屬于 ” 、 “ 選修 ” 、 “ 生產(chǎn) ” 表示實(shí)體間的聯(lián)系 ， 可以作為聯(lián)系名稱 。 聯(lián)系用菱形框表示 ， 框內(nèi)標(biāo)注聯(lián)系名稱 。 如圖 （ c） 所示 。 43 ?現(xiàn)實(shí)世界的復(fù)雜性導(dǎo)致實(shí)體聯(lián)系的復(fù)雜性 。 表現(xiàn)在 ER圖上可以歸結(jié)為圖 ： ① 兩個(gè)實(shí)體之間的聯(lián)系 ， 如圖 （ a） 所示 。 ② 兩個(gè)以上實(shí)體間的聯(lián)系 ， 如圖 （ b） 所示 。 ③ 同一實(shí)體集內(nèi)部各實(shí)體之間的聯(lián)系 ， 例如一個(gè)部門內(nèi)的職工有領(lǐng)導(dǎo)與被領(lǐng)導(dǎo)的聯(lián)系 ， 即某一職工 （ 干部 ） 領(lǐng)導(dǎo)若干名職工 ，而一個(gè)職工 （ 普通員工 ） 僅被另外一個(gè)職工直接領(lǐng)導(dǎo) ， 這就構(gòu)成了實(shí)體內(nèi)部的一對(duì)多的聯(lián)系 。 如圖 （ c） 所示 。 ?需要注意的是，因?yàn)槁?lián)系本身也是一種實(shí)體型，所以聯(lián)系也可以有屬性。如果一個(gè)聯(lián)系具有屬性，則這些聯(lián)系也要用無向邊與該聯(lián)系連接起來。例如，學(xué)生選修的課程有相應(yīng)的成績。這里的 “ 成績 ” 既不是學(xué)生的屬性，也不是課程的屬性，只能是學(xué)生選修課程的聯(lián)系的屬性。圖 （ b）中 “ 供應(yīng)數(shù)量 ” 是 “ 供應(yīng) ”聯(lián)系的屬性。 44 ?ER圖的基本思想就是分別用矩形框、橢圓形框和菱形框表示實(shí)體、屬性和聯(lián)系，使用無向邊將屬性與其相應(yīng)的實(shí)體連接起來，并將聯(lián)系分別和有關(guān)實(shí)體相連接，注明聯(lián)系類型。 ?圖 ER圖的例子，只給出了實(shí)體及其 ER圖，省略了實(shí)體的屬性。 ?圖 ER圖。 45 ER圖的三種基本成份及其圖形的表示方法 學(xué)生 選修 學(xué)號(hào) (a)實(shí)體 (b)屬性 (c)聯(lián)系 46 圖 實(shí)體及其聯(lián)系圖 (a)兩個(gè)實(shí)體之間的聯(lián)系 學(xué)生 選修 成績 課程 系主任 領(lǐng)導(dǎo) 系 學(xué)生 屬于 系 1 1 n 1 系主任 n (c)實(shí)體集內(nèi)部的聯(lián)系 m 職工 領(lǐng)導(dǎo) 1 n 供應(yīng)商 供應(yīng) 數(shù)量 零件 項(xiàng)目 m n n (b)多個(gè)實(shí)體之間的聯(lián)系 47 圖 學(xué)生與課程聯(lián)系的完整的 E－ R圖 課程名 學(xué)生 學(xué)號(hào) 姓名 性別 年齡 系別 課程 課程號(hào) 學(xué)分 n 選修 成績 m 48 (2) 數(shù)據(jù)抽象 ? 在系統(tǒng)需求分析階段 ， 最后得到了多層數(shù)據(jù)流圖 、 數(shù)據(jù)字典和系統(tǒng)分析報(bào)告 。 建立局部 ER模型 ， 就是根據(jù)系統(tǒng)的具體情況 ， 在多層的數(shù)據(jù)流圖中選擇一個(gè)適當(dāng)層次的數(shù)據(jù)流圖 ， 作為設(shè)計(jì)分 ER圖的出發(fā)點(diǎn) ， 讓這組圖中毎一部分對(duì)應(yīng)一個(gè)局部應(yīng)用 。 在前面選好的某一層次的數(shù)據(jù)流圖中 ， 每個(gè)局部應(yīng)用都對(duì)應(yīng)了一組數(shù)據(jù)流圖 ， 局部應(yīng)用所涉及的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)字典中 。 現(xiàn)在就是要將這些數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)字典中抽取出來 ， 參照數(shù)據(jù)流圖 ， 確定每個(gè)局部應(yīng)用包含哪些實(shí)體 ， 這些實(shí)體又包含哪些屬性 ， 以及實(shí)體之間的聯(lián)系及其類型 。 ? 設(shè)計(jì)局部 ER模型的關(guān)鍵就是正確劃分實(shí)體和屬性 。實(shí)體和屬性之間在形式上并無可以明顯區(qū)分的界限 ，通常是按照現(xiàn)實(shí)世界中事物的自然劃分來定義實(shí)體和屬性 ， 將現(xiàn)實(shí)世界中的事物進(jìn)行數(shù)據(jù)抽象 ， 得到實(shí)體和屬性 。 ? 一般有兩種數(shù)據(jù)抽象：分類和聚集 。 49 ① 分類 （ Classification） ?分類定義某一類概念作為現(xiàn)實(shí)世界中一組對(duì)象的類型 ， 將一組具有某些共同特性和行為的對(duì)象抽象為一個(gè)實(shí)體 。 對(duì)象和實(shí)體之間是 “ is member of”的關(guān)系 。 ?例如 ， 在教學(xué)管理中 ， “ 趙亦 ” 是一名學(xué)生 ， 表示“ 趙亦 ” 是學(xué)生中的一員 ， 她具有學(xué)生們共同的特性和行為 。 ② 聚集 （ Aggregation） ?聚集定義某一類型的組成成份 ， 將對(duì)象類型的組成成份抽象為實(shí)體的屬性 。 組成成份與對(duì)象類型之間是 “ is part of”的關(guān)系 。 ?例如 ， 學(xué)號(hào) 、 姓名 、 性別 、 年齡 、 系別等可以抽象為學(xué)生實(shí)體的屬性 ， 其中學(xué)號(hào)是標(biāo)識(shí)學(xué)生實(shí)體的主鍵 。 50 (2) 局部 ER模型設(shè)計(jì) ? 數(shù)據(jù)抽象后得到了實(shí)體和屬性 ， 實(shí)際上實(shí)體和屬性是相對(duì)而言的 ， 往往要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行必要的調(diào)整 。在調(diào)整中要遵循兩條原則： ① 實(shí)體具有描述信息 ， 而屬性沒有 。 即屬性必須是不可分的數(shù)據(jù)項(xiàng) ， 不能再由另一些屬性組成 。 ② 屬性不能與其他實(shí)體具有聯(lián)系 ， 聯(lián)系只能發(fā)生在實(shí)體之間 。 ?例如：學(xué)生是一個(gè)實(shí)體 ， 學(xué)號(hào) 、 姓名 、 性別 、 年齡 、 系別等是學(xué)生實(shí)體的屬性 ， 系別只表示學(xué)生屬于哪個(gè)系 ， 不涉及系的具體情況 ， 換句話說 ， 沒有需要進(jìn)一步描述的特性 ， 即是不可分的數(shù)據(jù)項(xiàng) ， 則根據(jù)原則 ① 可以作為學(xué)生實(shí)體的屬性 。但如果考慮一個(gè)系的系主任 、 學(xué)生人數(shù) 、 教師人數(shù) 、 辦公地點(diǎn)等 ， 則系別應(yīng)看作一個(gè)實(shí)體 。 如圖 。 ?又如， “ 職稱 ” 為教師實(shí)體的屬性，但在涉及住房分配時(shí)，由于分房與職稱有關(guān)，即職稱與住房實(shí)體之間有聯(lián)系，則根據(jù)原則②，職稱應(yīng)作為一個(gè)實(shí)體。如圖 。 51 圖 系別作為一個(gè)屬性或?qū)嶓w 學(xué)生 學(xué)生 系別 屬于 n 1 m 姓名 性別 年齡 系別 學(xué)號(hào) 姓名 性別 年齡 系主任 學(xué)生人數(shù) 教師人數(shù) 辦公地點(diǎn) 52 圖 職稱作為一個(gè)屬性或?qū)嶓w 聘任 教師 教師 n 1 職稱 分配 住房 姓名 性別 職稱 姓名 性別 53 ? 此外 ， 我們可能會(huì)遇到這樣的情況 ， 同一數(shù)據(jù)項(xiàng) ， 可能由于環(huán)境和要求的不同 ， 有時(shí)作為屬性 ， 有時(shí)則作為實(shí)體 ， 此時(shí)必須根據(jù)實(shí)際情況而定 。 一般情況下 ，凡能作為屬性對(duì)待的 ， 應(yīng)盡量作為屬性 ， 以簡(jiǎn)化 ER圖的處理 。 ? 下面舉例說明局部 ER模型設(shè)計(jì) 。 ? 在簡(jiǎn)單的教務(wù)管理系統(tǒng)中 ， 有如下語義約束 。 ① 一個(gè)學(xué)生可選修多門課程 ， 一門課程可為多個(gè)學(xué)生選修 ， 因此學(xué)生和課程是多對(duì)多的聯(lián)系； ② 一個(gè)教師可講授多門課程 ， 一門課程可為多個(gè)教師講授 ， 因此教師和課程也是多對(duì)多的聯(lián)系； ③ 一個(gè)系可有多個(gè)教師 ， 一個(gè)教師只能屬于一個(gè)系 ， 因此系和教師是一對(duì)多的聯(lián)系 ， 同樣系和學(xué)生也是一對(duì)多的聯(lián)系 。 ? 根據(jù)上述約定，可以得到如圖 部Ｅ－Ｒ圖和如圖 －Ｒ圖。形成局部 ER模型后，應(yīng)該返回去征求用戶意見，以求改進(jìn)和完善，使之如實(shí)地反映現(xiàn)實(shí)世界。 ? ER圖的優(yōu)點(diǎn)就是易于被用戶理解，便于交流。 54 圖 學(xué)生選課局部Ｅ－Ｒ圖 m m n m １ 名稱 系 擁有 １ 學(xué)生 學(xué)號(hào) 姓名 性別 年齡 開課 課程 教師號(hào) 課程號(hào) 課程名 選修 成績 平均成績 55 圖 教師任課局部Ｅ－Ｒ圖 1 m 教師號(hào) 姓名 性別 職稱 課程號(hào) 教師 講授 課程 n 屬于 單位 單位名 電話 m 56 4． 全局 ER模型設(shè)計(jì) ?局部 ER模型設(shè)計(jì)完成之后 ， 下一步就是集成各局部 ER模型 ， 形成全局 ER模型 ， 即視圖的集成 。 視圖集成的方法有兩種： ① 多元集成法 ， 一次性將多個(gè)局部 ER圖合并為一個(gè)全局 ER圖 ， 如圖 （ a） 所示 。 ② 二元集成法 ， 首先集成兩個(gè)重要的局部視圖 ， 以后用累加的方法逐步將一個(gè)新的視圖集成進(jìn)來 ， 如圖（ b） 所示 。 在實(shí)際應(yīng)用中 ， 可以根據(jù)系統(tǒng)復(fù)雜性選擇這兩種方案 。 一般采用逐步集成的方法 ， 如果局部視圖比較簡(jiǎn)單 ， 可以采用多元集成法 。 一般情況下 ， 采用二元集成法 ， 即每次只綜合兩個(gè)視圖 ，這樣可降低難度 。 無論使用哪一種方法 ， 視圖集成均分成兩個(gè)步驟 ， 如圖 。 ① 合并 ， 消除各局部 ER圖之間的沖突 ， 生成初步 ER圖 。 ② 優(yōu)化 ， 消除不必要的冗余 ， 生成基本 ER圖 。 57 圖 局部視圖合并成全局視圖 (a) 多元集成法 局部 E－ R圖 1 … 局部 E－ R圖 2 局部 E－ R圖 n 初步 E－ R圖 基本 E－ R圖 局部 E－ R圖 1 局部 E－ R圖 2 合并 E－ R圖 12 局部 E－ R圖 3 … 初步 E－ R圖 基本 E－ R圖 (b) 二元集成法 58 圖 視圖集成 局部Ｅ－Ｒ圖 合并 （ 消 除沖 突） 修改 與重 構(gòu)（ 消 除不 必要的冗余 ） 集成視圖 基本Ｅ－Ｒ圖 初步Ｅ－Ｒ圖 分析 規(guī)范化理論 59 (1) 合并局部 ER圖 ， 生成初步 ER圖 ? 這個(gè)步驟將所有的局部 ER圖綜合成全局概念結(jié)構(gòu) 。 ? 全局概念結(jié)構(gòu)它不僅要支持所有的局部 ER模型 ， 而且必須合理地表示一個(gè)完整 、 一致的數(shù)據(jù)庫概念結(jié)構(gòu) 。 ? 由于各個(gè)局部應(yīng)用不同 ， 通常由不同的設(shè)計(jì)人員進(jìn)行局部 ER圖設(shè)計(jì) ， 因此 ， 各局部 ER圖不可避免地會(huì)有許多不一致的的地方 ， 我們稱之為 沖突 。 ? 合并局部 ER圖時(shí)并不能簡(jiǎn)單地將各個(gè) ER圖畫到一起 ，而必須消除各個(gè)局部 ER圖中的不一致 ， 使合并后的全局概念結(jié)構(gòu)不僅支持所有的局部 ER模型 ， 而且必須是一個(gè)能為全系統(tǒng)中所有用戶共同理解和接受的完整的概念模型 。 ? 合并局部 ER圖的關(guān)鍵就是合理消除各局部 ER圖中的沖突 。 60 ?ER圖中的沖突有三種：屬性沖突 、 命名沖突和結(jié)構(gòu)沖突 。 ① 屬性沖突 ?屬性沖突又分為屬性值域沖突和屬性的取值單位沖突 。 ， 即屬性值的類型 、 取值范圍或取值集合不同 。 比如學(xué)號(hào) ， 有些部門將其定義為數(shù)值型 ， 而有些部門將其定義為字符型 。 又如年齡 ， 有的可能用出生年月表示 ， 有的則用整數(shù)表示 。 。 比如零件的重量 ， 有的以公斤為單位 ， 有的以斤為單位 ， 有的則以克為單位 。 ?屬性沖突屬于用戶業(yè)務(wù)上的約定 ， 必須與用戶協(xié)商后解決 。 61 ② 命名沖突 ? 命名不一致可能發(fā)生在實(shí)體名 、 屬性名或聯(lián)系名之間 ，其中屬性的命名沖突更為常見 。 ? 一般表現(xiàn)為同名異義或異名同義 （ 實(shí)體 、 屬性 、 聯(lián)系名 ） 。 ， 即同一名字的對(duì)象在不同的部門中具有不同的意義 。 比如 ， “ 單位 ” 在某些部門表示為人員所在的部門 ， 而在某些部門可能表示物品的重量 、 長度等屬性 。 ， 即同一意義的對(duì)象在不同的部門中具有不同的名稱 。 比如 ， 對(duì)于 “ 房間 ” 這個(gè)名稱 ， 在教務(wù)管理部門中對(duì)應(yīng)著為教室 ， 而在后勤管理部門對(duì)應(yīng)為學(xué)生宿舍 。 ? 命名沖突的解決方法同屬性沖突 ， 需要與各部門協(xié)商 、討論后加以解決 。 62 ③ 結(jié)構(gòu)沖突 ， 可能為實(shí)體 ，也可能為屬性 。 例如 ， 教師的職稱在某一局部應(yīng)用中被當(dāng)作實(shí)體 ， 而在另一局部應(yīng)用中被當(dāng)作屬性 。 這類沖突在解決時(shí) ， 就是使同一對(duì)象在不同應(yīng)用中具有相同的抽象 ， 或把實(shí)體轉(zhuǎn)換為屬性 ， 或把屬性轉(zhuǎn)換為實(shí)體 。 但都要符合 。 ， 可能是屬性個(gè)數(shù)或?qū)傩源涡虿煌?。 解決辦法是 ， 合并后實(shí)體的屬性組成為各局部 ER圖中的同名實(shí)體屬性的并集 ，