第7-3章第二阶段概念结构设计

应用要求1应用要求2应用要求n概念模式逻辑模式内模式外模式1外模式2外模式n综合转换映象映象数据库设计需求分析的结果（数据流程图与数据字典）难以一下子转化为关系模型，需要经过概念数据模型过渡。概念数据模型按用户的观点对数据建模，用于数据库设计。它是数据库设计 和用户之间交流的语言。主要特点如下：能真实充分地反映现实世界，包括事物和事物之间的联系，是对现实世界的一个真实模型。易于理解，可以用它和不熟悉计算机的用户交换意见。易于更改。易于向关系数据模型转化。描述概念数据模型的有力工具是实体－联系图（E-R图）。1

概念数据模型概念模型举例：实体型：矩形属性：椭圆联系：菱形课程学生选修nm班级属于n1学号学院专业班号成绩课号课名学时1

概念数据模型概念数据模型中的主要概念实体实体即客观存在、并可相互区别的事物，可以是人、事、物等，如：一个学生、一门课、一本书等。属性属性即实体具有的某一特性。一个实体可以由若干属性来刻画。如：学生实体可由学号、

、

、（02057001，等属性组成：，男，19）码唯一标识实体的一个属性或属性集合。例如：学生的学号可以标识学生实体，故“学号”为码。实体集同类实体的集合。如全体学生构成学生实体集，全部课程构成课程实体集。1

概念数据模型5)

域即属性的取值范围。如““”属性的域为（男、女）”属性的域为（1~

100）实体型刻画同类实体所具有的特征和性质的框架。表示：实体名（属性1，属性2，……）

如

：

学生（学号、

、

、

）联系主要指不同实体集之间的联系。1

概念数据模型注意：不管哪种联系，都是根据客观现实确定的，而不是人为加上去的。—.两个实体集之间的联系1.

两个实体集之间的一对一联系（1：1）对实体集A中的每个实体，实体集B中至多有一个（也可以没有）实体与之联系，反之亦然。班级实体集班长实体集班长班级1负责12

实体集之间的联系2.

两个实体集之间的一对多联系（1：n）对于实体集A中的每个实体，实体集B中有n个实体（n>=0）与之联系，反之，对于实体集B中的每个实体，实体集A中至多有一个实体与之联系。一对一联系是一对多联系的特例。班级实体集学生实体集学生班级1包含n2

实体集之间的联系3.

两个实体集之间的多对多联系（m:n）对于实体集A中的每个实体，实体集B中有n个实体（n>=0）与之联系，反之，对于实体集B中的每个实体，实体集A中也有m个实体（m>=0）与之联系。一对多联系是多对多联系的特例。学生实体集课程实体集课程学生n选修m2

实体集之间的联系二.

三个实体集之间的联系例：某公司物资采购管理处：为全公司各项目采购物资。每个供应商可为多个项目供应多种物品。

每个项目可使用多个供应商供应的物品。每种物品可由不同的供应商供给。（注意：在超市中，一种物品只由一个供应商供给）项目供应商p物品nm供应2

实体集之间的联系三.单个实体集间的联系职工零配件安装1

nn

m2

实体集之间的联系例1：学生管理系统的E-R

图如下：课程学生选修nm班级属于n1学号学院专业班号成绩课号课名学时3

概念模型实例学生管理概念数据结构的简化表示：先列出实体及属性，在画出实体之间的联系。学生（学号，

，

，

）班级（班号，专业，院系）课程（课号，课名，学时）课程学生选修nm班级属于n1成绩3

概念模型实例第一步：应用数据抽象方法，确定实体、实体集、属性等。所谓抽象是对实际的人、物、事和概念进行人为处理，抽取所关心的共同特征，忽略非本质的细节，并把这些特征用各种概念精确地加以描述。三种常见的抽象：1)

分类2)3)

概括4

概念结构设计数据抽象1：分类首先明确各实体的含义，确定实体、实体集以及实体集的名称。它抽象了对象值和型之间的“

is member

of

”的语义。如：“学生”类型，“课程”类型，“班级”类型等。学生“

is

member

of

”……5

概念结构设计数据抽象2：定义某一类型的组成成分，即属性。它抽象了对象类型和成分之间“ispartof”的语义。学生学号班号is

part

of实体型属

性5

概念结构设计集联系，它抽象了类型之间的“is

subset

of”数据抽象3：概括定义类型之间的一的语义。概括有一个很重要的的性质：继承性。子类继承超类上定义的所有抽象。这样，本科生、

就继承了学生类型的属性。子类也可以增加自己的特殊属性。学生issubset

of超类子类本科生5

概念结构设计第二步：确定实体集之间的联系以及联系的类型。5

概念结构设计实际中，有些问题中的部分实体与属性不容易区分。此时，可按照下面原则处理。实体与属性的划分原则：能作为属性对待的，尽量作为属性对待。但实体与属性在形式上没有明确界限。划分的准则为：作为属性，不能再具有需要描述的性质。即属性必须是不可再分的数据项。属性不能与其它实体有联系。只有实体之间才有联系。5

概念结构设计班级例：在学生成绩管理中，“学院”是作为“属性”还是“实体”？（1）如果仅需说明班级属于哪个学院，则作为“属性”看待。班号 学院

….班号学院…信管01会02电子01经管经管自动化5

概念结构设计2）如果还需对每一个“学院”做进一步说明，则将其作为实体。例如，如果还需说明各学院的 、地址等，就应将其作为实体：班号学院…信管01

经管会02

经管电子01

自动化班级学院属于n1班号学院名学院

….地址学院名地址经管

62660208

金花教5楼自动化

82312366

曲江教11楼5

概念结构设计6

复杂数据库系统的设计步骤数据流图的特点是综合性强、抽象。当涉及的内容比较多时，数据流程图会很复杂。此时，可采用“由粗到细，逐层细化”的方法，绘制多幅，形成一个具有层次结构的图的系列。第一层（1

幅）第二层（n

幅）第三层（m

幅）需求分析阶段：自顶向下，从粗到细，形成一系列分层次的数据流程图。（参见书p214实例）需求分析（自顶向下）需求1.1需求n.2需求1.2需求n.1需求1需求n需求分流程图1分流程图n6

复杂数据库系统的设计步骤概念结构设计一般采用自底向上方法。这种方法在设计时分两步：首先：针对子需求，设计局部应用的概念结构。然后：集成局部概念结构，得到全局的概念结构。子需求全局概念模式概念模式5概念模式6概念模式1概念模式2概念模式3概念模式4子需求子需求子需求6

复杂数据库系统的设计步骤将所有的分E--R图综 一个系统的总E--R

图。分两个阶段进行：第一阶段:

合并。 解决各E--R图之间的 ，将各分E—R图合并。一般使用逐步合并的方法。第二阶段：对初步E--R图进行修改和重构，消除不必要的冗余，生成基本的E--R图．6

复杂数据库系统的设计步骤（一）合并分E--R图，生成初步E--R图由于面向的问题不同，设计 不同，分E--R图之间可能会有

。

可能分为三类1.

属性指属性值的类型、取值范围、取值集合以及取值单位的不同。如： 。有的用整数表示，有的用出生日期表示。如：医院的药品的规格、单位。药库、门诊药房、住院部药房就互不相同．6

复杂数据库系统的设计步骤２．命名可发生在实体、联系或属性上有同名异义、或异义同名等现象。３．结构同一对象，有的E--R图中当作属性处理，而有的当作实体处理，或同一实体包括的属性个数不同．或者实体间的联系在不同的分E--R图中的类型不同。6

复杂数据库系统的设计步骤（二）消除不必要的冗余，设计基本E--R图冗余的数据：可由基本数据导出的数据。冗余的联系：可由其它联系导出的联系。6

复杂数据库系统的设计步骤以设计

馆借阅管理数据库为例：第1步：确定实体、实体集、属性、实体型、码：读者借书证号单位类别读者类别类别名最多借阅数量最长借阅时间候选码：借书证号候选码：类别名7

实例：馆借阅管理数据库概念模型设计注意：1)在确定一个实体集的属性时，与其它实体集相关联的属性可以不标出。标出也可以。2）实体集的码不容易确定时，可以先用“ ”之类的“通用属性”标出。等到逻辑设计阶段再处理。学生学号家庭成员学号关系码：学号码：（学号，

）说明：一个家庭成员作为一个实体。7

实例：馆借阅管理数据库概念模型设计书种索引号标准书号书名作者时间价格开本词书条码号索引号阅览室状态候选码：索引号标准书号候选码：条码号7

实例：馆借阅管理数据库概念模型设计阅览室名称位置负责人候选码：名称7

实例：馆借阅管理数据库概念模型设计第2步：确定实体之间的联系：读者读者类别属于n1书种书借阅属于n1mnn属于1阅览室借书时间还书时间说明：“借阅”联系考虑了一个时间段。而不是某一个时刻。7

实例：馆借阅管理数据库概念模型设计例2：某厂物资管理系统的概念模型（1）仓库（仓库号，面积，

）物资（物资号，名称，规格，单价，描述）职工（职工号，

，

，

）物资仓库1n职工工作n1库存量1

n存放规则：一个仓库可存放多种物资。一种物资只能在某个仓库中存放。7

实例：物资管理数据库概念模型设计例2：某厂物资管理系统的概念模型（2）仓库（仓库号，面积，

）物资（物资号，名称，规格，单价，描述）职工（职工号，

，

，

）物资仓库nm职工工作n1库存量1

n存放规则：一个仓库可存放多种物资。一种物资可以在多个仓库中存放。7

实例：物资管理数据库概念模型设计例2：某厂物资管理系统的概念模型（3）仓库（仓库号，面积，

）物资（物资号，名称，规格，单价，描述）供应商（供应商号，职工（职工号，

，，地址，

，帐号），

）物资仓库nm职工工作n1库存量供应供应量供应商1n1

n说明：物资按供应商分类。不同供应