[人工智能]【数据库系统原理】第四章 数据库建模 E/R模型及其设计规则、约束

第四章 数据库建模

4.1 E/R 模型

E-R 模型中的主要元素及其概念

1. 实体 Entity：客观存在并可相互区别的事物。可以是具体的人、事、物或抽象的概念。
2. 实体集 Entity Set（矩形）：相似实体的集合。
3. 属性 Attribute（椭圆）：实体集中的实体具有的某一特性。可以用多个属性来表示一个实体。
4. 联系 Relationship（菱形）：现实世界中，表示事物内部或事物之间的联系；信息世界中，表示实体集内部或实体集之间的联系。

联系的种类

• 多对一联系

  如果 E 中的任一实体可以通过 R 与 F 中的至多一个实体联系，则 R 是从 E 到 F 的多对一联系。

• 一对一联系

  • 如果 R 既是从 E 到 F 的多对一联系，又是从 F 到 E 的多对一联系，则 R 是一对一联系。

  • 当 R 是一对一联系时，F 中的每一个实体最多可以和 E 中的一个实体相联系。

  • 一对一联系也可能会为空

  

• 多对多联系

  • 定义：如果 R 既不是从 E 到 F 的多对一联系，也不是从 F 到 E 的多对一联系，则 R 是多对多联系。

  • 对定义的理解：

    1. 多对一联系是多对多联系的特殊情况，一对一联系是多对一联系的特殊情况。
    2. 适用于的多对一的任何有用特性，也同样适用于一对一联系；但对多对多关系可能不成立。

    如图：
    

  ---

• E-R 图中的箭头表示“最多一个”，若 E 到 F 是多对一关系，则 E -> F。

  • 例：一对一关系
    

多路联系

• 定义：两个以上实体集之间的联系，由菱形到它设计的每个实体集的连线表示。

• 多路联系中的箭头

  多路联系中的关系同时发生在两方以上。

  多路联系中，箭头指向的实体集是其他 (n - 1) 个实体集的函数。

  表明该实体集是其他 (n - 1) 个实体集共同唯一决定的结果。

联系中的角色 role

如果在一个联系中，同一个实体集出现两次或多次，则为该实体集与联系间的每一条连线命名，称为角色。

联系的属性

联系的属性，可以通过创建一个实体集，将联系的属性转移到该实体集，并在该实体集和联系之间增加相应的连线。

如图：

多路联系到二元联系的转换 P79

• 连接(connecting)实体集：它的实体是多路联系的联系集的元组。

• 针对组成连接实体集的每一个实体集，从连接实体集中引入多对一联系。

  P79，将原来的 Contracts 联系转换为一个实体集，对其中的每一个对应的实体集，添加一个多对一的联系。

  如图：

• 如果一个实体集扮演多个角色，则每一个角色就是一个联系。

E-R 图中的子类 subclass

• 定义：子类指实体集中的某些实体，它是原实体集的特例，具有特殊性，比原实体集具有更多的属性。

• 表示：A isa B（A 是 B 的子类联系，在 E-R 图中是一个三角形，顶角朝向父类）
  

• 每一个 isa 联系都是一对一的。

4.2 E-R 模型的设计规则

• 忠实性：所设计的实体集、属性和联系必须要能够反映应用需求背景中的实际情况。

• 避免冗余：同一件事在模型中多次出现。

  • 造成存储空间的浪费，需要更多的同步处理机制来保持数据的一致性。
  • 存在危险：① 数据冗余； ② 更新异常的可能。

• 简单性考虑：用尽可能少的元素来描述模型，必要时再逐个补充。

• 联系的选择：联系也可能产生冗余。

  • 如果一个联系可以从其他的联系中导出，则应被舍弃。

• 选择正确的元素种类：实体集或者属性

  • 属性比实体集或联系更容易实现，但不是所有情况都适用。

    ---

  • 属性集替代实体集 E 的三个条件

    1. 所有与 E 有关的联系必须有指向 E 的箭头。（E 必须是多对一联系的一方）
    2. 若 E 有多个属性，则必须没有属性依赖于其他属性（E 的唯一键是它所有的属性）
    3. 没有联系包含 E 多次。

  • 满足以上三个条件的实体集 E 转换为属性的方法：

    • 如果从实体集 F 到 E 有多对一联系 R，那么删除 R 并把 E 的属性作为 F 的属性，当属性名发生冲突时，进行重命名。
    • 如果有多路联系 R 的箭头指向 E，把 E 的属性作为 R 的属性，并删除从 R 到 E 的弧。

    例：
    
    →

    ---

  • 连接实体集：用实体集代替多路联系

4.3 E-R 模型中的约束

常见的约束

• 键约束：属性/属性集，每个实体的键取值唯一；
• 引用完整性约束：引用值必须先存在；
• 其他约束：联系的度、域约束、自定义约束等。

E-R 模型中的键

• 定义：实体集 E 的一个属性或属性集。对于E的任意两个不同实体，他们在键上的取值不完全相同（但允许部分相同）

• 对定义的理解：

  • 每个实体集必须有一个键，若实体集有多个键，则选择一个作为主键；
  • 在 isa 层次中，要求**根实体集（父类）**的键所需的所有属性，并且每个实体集的键都可在父类中找到它的组成部分。

• 一个实体集键的属性用下划线标出，对于多个键的情况，只标出主键的属性。

  如图，

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