数据库原理与应用课件第10章数据抽象与建模

第十章数据抽象与建模10.1数据抽象10.2数据建模10.3使用实体-联系模型的设计原则与方法10.4本章小结110.1数据抽象10.1.1数据抽象概述10.1.2数据库系统中数据抽象的级别210.1.1数据抽象概述

数据抽象是对现实世界的一种抽象。数据抽象过程首先从实际的人、物、事和概念中抽取所关心的共同特性，然后忽略非本质的细节，把这些特性用各种概念精确地加以描述，最后这些概念组成了某种模型。

一般有三种常用的抽象方法：分类、聚集和概括。310.1.2数据库系统中数据抽象的级别

数据库系统由复杂的数据结构组成，为了简化用户与数据库的交互，就会向用户隐藏内部不相关的细节。这种向用户隐藏不相关细节的过程实际就是数据库系统的数据抽象。数据库系统的数据抽象有三个级别：物理级别、逻辑级别和视图级别。

物理级别是最低级别的数据抽象，它描述了数据实际存储在数据库中的方式。可以在此级别获取复杂的数据结构详细信息。逻辑级别是数据抽象体系结构的中间级别，它描述了数据库中存储的数据。视图级别是最高级别的数据抽象，它描述了用户与数据库系统的交互。410.2数据建模10.2.1数据建模概述10.2.2实体—联系模型的基本组成10.2.3实体—联系模型的应用510.2.1数据建模概述

数据建模指的是对现实世界各类数据的抽象组织，确定数据库需管辖的范围、数据的组织形式等直至转化成现实的数据库。数据建模定义的不只是数据元素，也包括它们的结构和之间的关系。

数据建模过程中的主要活动包括：确定数据及其相关过程、定义数据、确保数据的完整性、定义操作过程和选择数据存储技术。

数据建模大致分为三个阶段：概念建模阶段，逻辑建模阶段和物理建模阶段610.2.2实体-联系模型的基本组成

在数据抽象与建模的过程中，最重要的是抽象出概念数据模型（ConceptualDataModel）。概念数据模型简称概念模型，是面向数据库用户的现实世界的模型，主要用来描述世界的概念化结构，它使数据库的设计人员在设计的初始阶段，摆脱计算机系统及数据库管理系统的具体技术问题，集中精力分析数据以及数据之间的联系等。

概念数据模型只描述信息的特征和强调语义，而不涉及信息在计算机中的表示，是现实世界到信息世界的第一层抽象。最常用的概念数据模型是实体–联系模型（EntityRelationshipModel）。7基本概念1.实体与实体集2.属性与联系810.2.3实体-联系模型的应用1.E-R图表示方法

在E-R图中，有矩形框、菱形框、椭圆形框和直线四种符号9【例10-1】仅以专业、课程、学生和教师为实体，设计反映一所大学的教务信息管理情况的E-R图。1010.3使用实体—联系模型的设计原则与方法10.3.1局部实体—联系图设计10.3.2全局实体—联系图设计11E-R图的设计的基本原则是尽量减小实体，能作为属性时就不要作为实体。同时“属性”不能再具有需要描述的性质，“属性”必须是不可分割的数据项，不能包括其他属性。“属性”不能与其他实体具有联系。在E-R图中所有的联系必须是实体间的联系，而不能有属性与实体之间的联系。

根据以上E-R图设计的基本原则，在设计E-R图时，一般使用“先局部后全局”的方法，主要有三个基本步骤：第一步，选择局部应用；第二步，逐一设计分E-R图；第三步，调整综合。1210.3.1局部实体-联系图设计

根据数据流图（DFD）选择适当的层次作为设计分E-R图的出发点，让该层数据流图中的每一部分都对应一个局部应用。选择好局部应用之后，就要对每个局部应用逐一设计分E-R图。设计分E-R图就是要将数据从数据字典中抽取出来，参照数据流图，标定局部应用中的实体、实体的属性、实体的主码，确定实体之间的联系及其类型。1310.3.2全局实体-联系图设计

各子系统的分E-R图设计好以后，下一步就是要将所有的分E-R图集成一个系统的总E-R图。一般说来，分E-R图的合成有两种方法：第一种方法是多个分E-R图一次集成；第二种方法是逐步集成，用累加的方式一次集成两个分E-R图。

无论采用哪种方式，每次集成分E-R图时都需要两个主要步骤。14

第一步，将各分E-R图合并起来生成初步E-R图。合并时注意解决各分E-R图之间的冲突。分E-R图之间的冲突主要包括：属性冲突、属性取值单位冲突和命名冲突三种。（1）属性冲突主要有两种情况：属性域冲突和属性取值单位冲突。

（2）冲突主要有两种情况：同名异义冲突和异名同义冲突。

（3）结构冲突主要有三种情况：同一对象在不同的应用中具有不同的抽象、同一实体在不同分E-R图中的属性组成不一致和实体之间的联系在不同的分E-R图中呈现不同的类型。15第二步，消除不必要的冗余，生成基本E-R图。

在初步E-R图中可能存在冗余的数据和实体间冗余的联系。所谓冗余数据是指可由基本数据导出的数据。

所谓冗余的联系是可由其他联系导出的联系。冗余的存在容易破坏数据库的完整性，给数据库维护增加困难，应当加以消除。消除了冗余的初步E-R图就称为基本E-R图。

常见的消除冗余方法有分析方法和规范化理论方法16【例10-2】将反映“学生选修课程”和“教师讲授课程”的两个局部E-R图综合为一个E-R图，如图10.3所示。1710.4本章小结

本章重点介绍了数据抽象与建模的基本概念