数据库第七章第三次课.pptVIP

DataBase Design 第3节 概念结构设计 7.3.1 概念结构设计的必要性 在需求分析阶段，设计人员充分调查并描述了用户的需求，但这些需求只是现实世界的具体要求，应把这些需求抽象为信息世界的结构，才能更好地实现用户的需求。 概念设计就是将需求分析得到的用户需求抽象为信息结构，即概念模型。 在早期的数据库设计中，概念设计并不是一个独立的设计阶段。 当时的设计方式是在需求分析之后，接着就进行逻辑设计。这样设计人员在进行逻辑设计时，考虑的因素太多，既要考虑用户的信息，又要考虑具体DBMS的限制，使得设计过程复杂化，难以控制。 为了改善这种状况，P.P.S.chen设计了基于E-R模型的数据库设计方法: 即在需求分析和逻辑设计之间增加了一个概念设计阶段。 在这个阶段，设计人员仅从用户角度看待数据及处理要求和约束，产生一个反映用户观点的概念模型，然后再把概念模型转换成逻辑模型。这样做有三个好处： (1) 从逻辑设计中分离出概念设计以后，各阶段的任务相对单一化，设计复杂程度大大降低，便于组织管理。 (2) 概念模型不受特定的DBMS的限制，也独立于存储安排和效率方面的考虑，因而比逻辑模型更为稳定。 (3) 概念模型不含具体的DBMS所附加的技术细节，更容易为用户所理解，因而更有可能准确反映用户的信息需求。 设计概念模型的过程称为概念设计。概念模型在数据库的各级模型中的地位如图所示。 图 数据库各级模型的形成 7.3.2 概念模型的特点 概念模型作为概念设计的表达工具，为数据库提供一个说明性结构，是设计数据库逻辑结构即逻辑模型的基础。因此，概念模型必须具备以下特点： (1) 语义表达能力丰富。概念模型能表达用户的各种需求，充分反映现实世界，包括事物和事物之间的联系、用户对数据的处理要求，它是现实世界的一个真实模型。 (2) 易于交流和理解。概念模型是DBA、应用开发人员和用户之间的主要界面，因此，概念模型要表达自然、直观和容易理解，以便和不熟悉计算机的用户交换意见，用户的积极参与是保证数据库设计和成功的关键。 (3) 易于修改和扩充。概念模型要能灵活地加以改变，以反映用户需求和现实环境的变化。 (4) 易于向各种数据模型转换。概念模型独立于特定的DBMS，因而更加稳定，能方便地向关系模型、网状模型或层次模型等各种数据模型转换。 人们提出了许多概念模型，其中最著名、最实用的一种是E-R模型，它将现实世界的信息结构统一用属性、实体以及它们之间的联系来描述。 1．概念结构设计的方法 设计概念结构的E-R模型可采用四种方法: (1) 自顶向下。先定义全局概念结构E-R模型的框架，再逐步细化。如图（a）所示。 (2) 自底向上。先定义各局部应用的概念结构E-R模型，然后将它们集成，得到全局概念结构E-R模型。如图（b）所示。 (3) 逐步扩张。先定义最重要的核心概念E-R模型，然后向外扩充，以滚雪球的方式逐步生成其他概念结构E-R模型。如图（c）所示。 (4) 混合策略。该方法采用自顶向下和自底向上相结合的方法，先自顶向下定义全局框架，再以它为骨架集成自底向上方法中设计的各个局部概念结构。 其中最常用的方法是自底向上。即自顶向下地进行需求分析，再自底向上地设计概念结构。 2．概念结构设计的步骤 自底向上的设计方法可分为两步，如图所示： (1) 进行数据抽象，设计局部E-R模型，即设计用户视图。 (2) 集成各局部E-R模型，形成全局E-R模型，即视图的集成。 3．数据抽象与局部E-R模型设计 概念结构是对现实世界的一种抽象。 所谓抽象是对实际的人、物、事和概念进行人为处理，它抽取人们关心的共同特性，忽略非本质的细节，并把这些特性用各种概念精确地加以描述，这些概念组成了某种模型。 概念结构设计首先要根据需求分析得到的结果（数据流图、数据字典等）对现实世界进行抽象，设计各个局部E-R模型。 (1) E-R方法 E-R方法是“实体-联系方法”（Entity-Relationship Approach）的简称。 它是描述现实世界概念结构模型的有效方法。 用E-R方法建立的概念结构模型称为E-R模型，或称为E-R图。 E-R图基本成分包含实体型、属性和联系。（在第1章已经介绍过它们的基本概念，这里只给出它们的表示方法。） ①实体型：用矩形框表示，框内标注实体名称。如图（a）所示。 ②属性：用椭圆形框表示，框内标注属性名称。如图（b）所示。 ③联系：指实体之间的联系，有一对一（1：1），一对多（1：n）或多对多（m ：n）三种联系类型。例如系主任领导系，学生属于某一系，学生选修课程，工人生产产品，这里“领导”、“属于”、“选修”、“生产”表示实体间的联系，可以作为联系名称。联系用菱形框表示，框内标注联系名称。如图（c）所示。