• 数据库系统实现学习笔记二(数据库关系建模)--by穆晨


    前言

            ER建模环节完成后,需求就被描述成了ER图。之后,便可根据这个ER图设计相应的关系表了。

            但从ER图到具体关系表的建立还需要经过两个步骤:

    1. 逻辑模型设计:将ER图映射为逻辑意义上的关系表,不涉及到表中字段数据类型,索引信息,触发器等细节信息。
    2. 物理模型设计:将ER图映射为物理意义上的关系表

            本文将详细介绍ER模型到逻辑关系表的映射是如何完成的。


    基本概念

            1. 关系(relation)

            关系就是在数据库中存在的,包含行和列的一张表。也常被称为关系表,或者表。注意只有在确保不会引起混乱的时候使用最后一种称呼,因为关系表和一般意义上的表有很大区别。

            2. 列(column)

            列就是字面意义上表的列。但是它也有时被称作属性,或者域。

            3. 行(row)

            行就是字面意义上表的行。但是它也有时被称作元组,或者记录。

            4. 关系表 VS 一般的表

            关系表有以下几个基本约束:

                    a. 一个列只能有一个名称,列的名称不能相同。

                    b. 不能出现完全一样的行,即重复数据。

                    c. 表中每个值都必须为单值。

                    d. 同一列中的所有值都必须属于同一个域。

                    e. 行/列顺序无关

            5. 主码(primary key)

            每个关系必须要有一个主码(即主键,可含多列),用来唯一标识表中各行记录。

            6. 实体完整性约束(entity integrity constraint)

            指所有主码数据必须非空。

            6. 外码(foreign key)

            外码(外键)是某关系中的一列,而这一列恰恰又是另一个关系的主码。

            7. 参照完整性约束(reference integrity constraints)

            外码取值要么为空,要么为其参照关系中的主码取值。


    ER模型到关系表的映射

            1. 将常规实体映射为关系

            对常规实体来说,每个常规属性对应到关系表中的一列,而某单值且唯一的列则映射为主码,标记下划线。

            如下实体:

            将映射为关系:


            2. 将具有复合属性的实体映射为关系

            这类映射中,复合属性的各子属性会映射到的新的关系中,但是复合属性名本身不会。

            如下实体:

            将映射为关系:

            虽然关系中没有出现符合属性名了,但数据库上层的前端应用可能会利用到复合属性名。也就是ER图在各个阶段都有可能用到,不是说映射为关系后就没啥事了。


            3. 将具有唯一复合属性的实体映射为关系

            这类映射中,将会形成一个复合主码,其成员为复合属性的各子属性。

            如下实体:

            将映射为关系:


            4. 将具有可选属性的实体映射为关系

            这类映射中,需要将可选属性对应的列标记一个(O)。

            如下实体:

            将映射为关系:


            5. 一对多(1:M)联系的映射

            这类映射的规则为:在由1:M联系中属于M侧的实体所映射得到的关系中设置一个外码,这个外码对应于由1侧的实体映射得到的关系中的主码。

            如下ER模型:

            将映射为关系:

            注意,外码命名不一定要和它对应的主码一致,应根据实际情况决定。


            6. 多对多(M:N)联系映射

            这类映射的规则为:除了具有多对多联系的两个实体之外,联系本身也需要映射为关系。联系对应的关系中将有两个外码,分别对应两个实体的主码,同时这两个外码构成新关系的主码。

            比如下面这个ER模型:

            将映射为关系:


            7. 一对一(1:1)联系的映射

            这类映射和1:M的很相似。原则上外键设在任何一个实体的关系中都OK,但如果一对一联系中的基数约束是强制单个和可选单个这种类型,则最好将外键设置在可选多的一侧。因为这样可以保证关系中不会出现太多空值。

            比如下面这个ER模型:

            将映射为关系:


            8. 将具有若干候选码的实体映射为关系

            这类映射中,主码依然标记划线,而非主码唯一属性则标记(U)。

            如下实体:

            将映射为关系:


            9. 将具有多值属性的实体映射为关系

            这类映射中,需要为多值属性创建一个新的关系。新的关系中包含一个外码,对应到主实体的主码。同时属性值和外码构成新的关系的复合主码。

            如下实体:

            将映射为关系:


            10. 将具有派生属性的实体映射为关系

            派生属性不需要做什么特别处理,那是前端的事情,哈哈。


            11. 一对多(1:M)一元联系的映射

            这类映射的规则为:实体映射得到的关系中包含一个外码,对应到关系自身的主码。

            如下ER模型:

            将映射为关系:

            需要注意的是,该映射中外键名和主键名是不同的,以区分它和主码。事实上关系中也不允许出现名称相同的两列。


            12. 多对多(M:N)一元联系的映射

            这类映射的规则为:除了实体本身需要映射为关系之外,多对多联系需要映射为另一个关系。新的关系中将有两个外码,它们均对应到实体主码。且这两个外码又组合为新关系的复合主码。

            如下ER模型:

            将映射为关系:

            这里同样要注意外键名要避免和主键名重复。


            13. 一对一(1:1)一元联系的映射

            和上面第11条讲的一对多的一元联系映射规则完全相同,此处不再举例说明。


            14. 将弱实体映射为关系

            弱实体映射和常规一对多联系映射一样需要在弱实体(M侧实体)中建立一个对应到属主实体(1侧实体)的外码。然而区别是弱实体中的主码是弱实体自身的部分码+外码构成的复合主码,而后者的主码仅是M侧实体自己的主码。

            如下ER模型:

            将映射为关系:

            当然,如果联系是一对一,则弱实体的主码就是那个对应到其属主实体的外码而没有部分码了。

            如下ER模型:

            将映射为关系:


            15. 将关联实体映射为关系

            关联实体本身就是联系,因此它的映射规则和联系是一样的。联系的映射在前文已经完成讲解,此处不再累述了。


            16. 三元联系的映射

            这类映射和多对多联系的映射比较相似。如下ER模型:

            可映射为:

            这里提示下,三元联系的情况,联系肯定是多对多对多的。因为如果这三元中有一个为一,那么三元联系就应转成两个二元的一对多联系。


    概念模型 VS 逻辑模型

            概念模型和逻辑模型的区别:

            首先概念模型建模和ER建模,需求可视化表达的是一个意思。

      数据开发人员绘制ER图,并和项目各方人员协同需求,达成一致。由于这部分的工作涉及到的人员开发能力比较薄弱,甚至不懂开发,因此ER图必须清晰明了,不能涉及到过多的技术细节。在ER图绘制完毕之后,才开始将它映射为关系表。这个映射的过程,就叫做逻辑模型建模或者关系建模。

            有人会说,ER图不是可以直接映射到关系吗,而且已经有了相应的映射工具了,为什么还要绘制ER图多此一举呢?针对这个问题前文已经回答了。ER图是拿出去和别人谈需求的,要求各方人员都能看得懂。而关系表设计到了过多实现细节,比如:要给多对多联系/多值属性等多建一张表,要设置外码,各种复合主码等。这些东西不应该在谈需求的时候出现,它们应当对非开发人员透明。而且ER图中每个属性只会出现一次,减少了蕴含的信息量,是更好的交流和文档化工具。

            还有,ER模型所蕴含的信息,也没有全部被逻辑模型包含。比如联系的自定义基数约束,比如实体的复合属性,派生属性,用户的自定义约束等等。因此ER模型在整个开发流程(如物理模型建模,甚至前端开发中是都会用到的,不能认为ER模型转换到逻辑模型后就可以扔一边了。

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