7种数据建模的方法.doc

1. Entity Relationship Model - ER模型 - 实体关系模型1976年Peter Chen首次提出了Entity Relationship Modeling（实体关系建模）概念，并发明了陈氏表示法Peter Chens Notation，因此ER模型也可以叫做Chens Model（陈氏模型）。下面是一个ER模型（ERD - ER diagram - Entity Relationship diagram）示例：图：ER模型 - Peter Chens Notation图：ER模型 - Peter Chens Model，实际上这是一个EER - Enhanced Entity-Relationship Model，扩展ER模型Entity 实体：使用方框表示Attribute 属性：使用圆或椭圆表示。实体和实体关系都可以拥有属性，例如图中的Order-Line关系拥有3个属性Relationship 关联关系：使用菱形表示，菱形中写上关联关系的名字ER模型中关联关系也可以拥有属性，在多对多关联关系中不需要使用额外中间关联实体来表示，关联关系本身就可以作为这个中间实体。另外ER模型的关联关系不限于2个实体之间，可以在多个实体间使用一个关联关系Unique Identifier 唯一标识陈氏表示法没有很好的解决唯一标识问题，仅使用一种简单的标记方法，下图表示Party的ID作为Purchase Order唯一标识一员的情况，关联关系名称改为E，朝依赖实体方使用一个箭头，依赖实体使用一个额外的方框括起来图：ER模型中唯一标识的表示方法图：ER模型中唯一标识的表示方法Sub-type 子类型最初的陈氏表示法中不包含子类型概念，后来Robert Brown和Mat Flavin添加了子类型表示法，这种ER模型称为扩展ER模型。上图ER模型中有一个子类型例子，超类Party派生出子类Organization和 PersonConstraints between relationships 关联关系的约束最初的陈氏表示法中关联关系的每一端只使用一个数字表示，比如一对多的关联关系，在一端使用1，另一端实体上使用n表示，这对关联关系约束不充分。上图的 ER模型在关联关系每一端使用2个数字表示，这与Crows Foot表示法以及UML中的optionality（可选项）、cardinality（关联基数）有些类似又有较大的区别，详细说明如下：上图中一个Purchase Order必须关联一个Party，必须关联一个或多个Order Line，每个Order Line要么是一个Product要么是一个Service Purchase Order右边的(1,)1表示一个Purchase Order有且必须有一个Party Party左边的(0,)n表示一个Party可以拥有多个Purchase Order，也可以没有 Purchase Order左边的(1,)n表示Purchase Order必须有一个或多个Order Line Order Line右边的(1,)1表示每个Order Lien必须属于一个Purchase Order Order Line下面的(1,)1和菱形符号一起表示每个Order Line要么是一个Product要么是一个Service Product和Service上面的(0,)n表示Product和Service可以属于0个或多个Order Line Event和Event Category的关联关系稍特殊（实际中这种 n:1 的关系不多见），他不是一个普通的多对一关系。Event可以关联一个Event Category也可以不关联，而Event Category则必须关联一个或多个EventOrder-Line和Product、Service之间是一个exclusive or约束（异或、互斥约束，disjunctive mandatory约束）关系，使用超类和子类一样的表示法来表示。因为exclusive or的语义本身已经已经表明Order Line必须是Product或者Service其中之一，因此上图中Order Line右边和下面的(1,)1是多余的EER - Enhanced Entity-Relationship Model 扩展ER模型上面已经有些内容不属于最初的陈氏表示法，是后来其他人扩展的。陈氏表示法出现的早也存在一些不足，因此存在一些扩展以弥补缺陷，不同文档中使用的ER图也不尽相同，例如下图是wiki上的一个示例ER模型图：Wiki上的ER模型示例图：Wiki上的ER模型示例属性带下划线表示主键属性；关联关系连接线为两条线的表示最少一个，或多个（用于n的一端）；实体和关联关系使用两个框的，可能是上面讲到的唯一标识表示法，也可能是最少一个，或多个表示法的一部分（这一点有待确认）。还有一些，例如属性与实体间用两条线连接的表示该属性为多值属性（上图中Region实体的Foliage属性）。图中的部分解释如下： 1 Account has n(at least one) Character, Account的AcctName属性将成为Has的唯一标识的一员; 1 Region contains n(at least one) Character, Region的RegionName属性将成为Character的唯一标识的一员;2. Information Engineering - IE模型Information Engineering采用Crows Foot表示法（也有叫做James Martin表示法的），中文翻译中对使用了Crows Foot表示法的模型也有笼统的称做鸭掌模型的（关联关系的关联基数中采用到了一个鸭掌形的三叉线来表示）。他由Clive Finkelstein发明，与James Martin一起推广，后来两人各自做了些修正形成两份版本前面示例模型的Information Engineering表示如下：图：Information Engineering - IE模型 - Crows Foot Model - 鸭掌模型图：Information Engineering - IE模型 注意IE模型与ER模型的区别。Purchase Order与Party是多对一 n:1 的关联关系，在ER模型中n被放置在了Party的左边，而IE模型中n被放置在了Purchase Order的右边。两种表示法的形式（相当于语法）不一样，但语义是一致的。这一点也只有ER模型是特殊的，其他模型表示法中都与IE 模型一致Entity & Attribute：实体属性并不出现在IE模型中，而是单独使用另外的文档记录RelationshipCrows Foot的可选项optionality和关联基数cardinality 表示法：图：Crows Foot的可选项optionality和关联基数cardinality 表示法图：Crows Foot的可选项optionality和关联基数cardinality 表示法Optionality 可选项：用来表示该关联关系是可选的，还是必须的。对于可选的关联关系，通常表现为用于关联的外键字段允许为null值，或者对于使用中间关联关系表的情况下可以不出现关联数据，而必须的关联关系则不允许外键为null或者必须存在关联数据Cardinality 关联基数：用来表示关联实体的数量上限，为1、n等图中右边部分表示的意义如下：1个A必须关联到1个或多个B，一个B可以关联0个或1个A关联的约束如图所示，Product和Service通过一个圆连接到Order Line。如果是实心圆则表示Product和Service是exclusive or；如果是空心圆则表示Product和Service是inclusive or（相容的，conjunctive），表示可以是其中之一或者多个在上面IE模型图中，Order Line右侧是Finkelstein的一个特殊符号，表示一个Purchase Order初始时有0或n个Order Line，但最终必须有1或n个Order LineMartin以动词命名关联关系，只命名一个方向（遵循从左到右、从上往下的方式），而Finkelstein不对关联关系命名Sub-type：图中Party子类的表示方法由Martin采用，Finkelstein则对每个子类使用单独的实体，使用ISA关联关系（关联关系名称为ISA，也有采用类似UML继承的三角形符合，在关联线上使用一个三角形的）表示其为子类3. Richard Barkers Notation这个表示法最早是英国咨询公司CACI发明，经过了Richard Barker的推广，后来Richard Barker去了Oracle，开发了相关的建模工具，因此也叫做Oracle表示法（Oracles Notation）示例模型的Barker表示法如下：Richard Barkers Model图：Richard Barker模型Entity & Attribute：实体试用圆角的方框表示，属性出现在实体框中。可选属性（允许null）前面带一个空心圆，必须的属性（不允许null）前面带一个实心圆，唯一标识属性前面带一个#符号（因为制图工具原因，有时可选属性前面不使用任何符号，必须属性前使用一个点）Relationship：Barker表示法中可选项通过半边连接线的虚实线表示，表示法如下图所示。上面的模型中Purchase Order必须关联到一个Party，所以关联线在Party一侧的那一半是实线表示；而Party可以关联到0或多个Purchase Order，所以关联线在Purchase Order一侧的那一半是虚线表示图：Richard Barkers Notation图：Richard Barkers Notation关联基数为n时采用一个三叉线，线条末端没有符号时表示关联基数为1另外Barker表示法中有一个表示aggregation、composition的特殊符号，例如示例模型中的Purchase Order和Order Line的关系，在Order Line右侧的三叉线边上添加一个竖线，注意与Crows Foot表示法之间的区别Sub-type：Barker表示法中子类型显示在父类型的实体框中Constraint：Barker表示法仅支持exclusive or约束，如示例模型中所示，用一条弧线划过2个关联关系4. IDEF1X模型IDEF1X是美国联邦政府广泛使用的一种模型，前面示例模型的IDEF1X等效模型如下：图：IDEF1X模型图：IDEF1X模型Entity & Attribute：实体使用方框和圆角框表示，独立实体（Independent entities，主键不包含其他实体主键值）使用方框，非独立实体（dependent entities，主键包含其他实体主键值）使用圆角框。属性出现在实体框中，主键用线隔开Relationship：外键不是使用关联线表示，必须在实体属性中明确的标注外键属性如果关联关系一方的唯一标识将作为另一方唯一标识的一部分（即identifying relationship），关联线使用实线，否则（即non-identifying relationship）使用虚线不同于IE模型，IDEF1X中可选项和关联基数是分开表示的，关联线的一端表示关联基数，另一端表示可选项图：IDEF1X Cardinality 关联基数图示图：IDEF1X Cardinality 关联基数图示如IDEF1X示例模型中，关联基数的图示都是出现在关联关系的左端或者上面，可选项出现在右端或者下面。对于可选的关联关系（即类似外键允许为null 值的情况），在可选项一端使用一个菱形，例如示例模型中Event Category左边的菱形；对于必须的关联关系（即外键必须为有效的实体标识值的情况），则在可选项一端直接将关联线与实体连接。对于多对多的情况，两端均使用关联基数符号，可选项问题在模型中通过其他文档标注关联关系的名称有几种表示方法。默认情况下遵循从左至右从上至下的顺序，关联关系从左至右的名称放在关联线上方，从右至左的名称放在关联线下方。也可以使用一个反斜杠将两个方向的名称分开，从左至右从上至下的在反斜杠前面，否则在后面Sub-type & ConstraintIDEF1X中的子类和关联约束分别如示例模型中所示。另外一点，示例模型中的子类和关联约束图例中，小圆圈下面都是使用2条横线，这表示模型中已经列举了所有的子类和约束情况，如果模型只是部分列举子类和约束情况，则使用1条横线Domain：IDEF1X中定义了domain，domain即数据类型的定义，比如数据类型、取值范围等各种需要运用到属性值上的约束详尽的IDEF1X规范参考IDEF1X标准：Integration Definition for Information ModelingEXPRESS-G表示法EXPRESS-G是一个ISO标准ISO 10303-11。示例模型的EXPRESS-G表示法如下（省略了Event、Event Category部分）：图：EXPRESS-G表示法图：EXPRESS-G表示法Entity & Attribute：实体使用方框表示，实体名称出现在方框中属性通过空心圆结束的线条连接到属性值类型，属性名称出现在线条上。可选属性使用虚线条连接，必须属性使用实现连接属性值类型使用右边多一条竖线的方框表示，ISO规范中确定的简单数据类型（String, Binary, Logical, Boolean, Number, Integer, Real等）均使用上图中所示的实体框表示。扩展或者自定义的数据类型使用虚线框表示，例如上图示例中order_date属性的DATE类型。枚举类型的表示方法如下图：图：EXPRESS-G的枚举表示方法图：EXPRESS-G的枚举表示方法Relationship：使用空心圆结束的线条连接关联实体关联关系的名称出现在关联线上，朝空心圆一端的方向为正向，相反则为反向，反向的关联关系名称前面使用(INV)表示关联基数紧随关联名称之后，第一个字符可以是S、B、L、A，分别表示Set、Bag、List、Array，后面中括号的内容即为关联基数，问号表示多个。默认情况下（没有明确标注）关联基数都为1:1，因此上图中出现1:1的地方都可以省略前面提到过的exclusive or约束，EXPRESS-G中使用Select（可选类型）表示，如上图中的order_line_itemSub-type：如上图中Party、Person、Organization所示，连接线使用粗线条ORM - Object-Role Modeling下面是ORM2的部分表示法基本元素下面是ORM模型几个基本元素图示：图：ORM模型基本元素图：ORM模型基本元素唯一性约束表示法ORM中唯一性约束是在相应角色上使用带箭头的线条表示，线条在哪些角色上，则这些角色的组合必须唯一，例如下图：图：ORM模型唯一性约束表示法图：ORM模型唯一性约束表示法图中Person is of Gender的关系中，Person必须唯一，因此这是一个n:1的关系。同样Person was born in Country是1:n，Person speaks Language是n:m，Pers