基本知识

基本的ER模型包含三类元素:实体、关系、属性。

E-R图样例_数据库

实体(Entities):实体是首要的数据对象,常用于表示一个人、地方、某样事物或某个事件。一个特定的实体被称为实体实例(entity instance或entity occurrence)。实体用长方形框表示,实体的名称标识在框内。一般名称单词的首字母大写。

  关系(Relationships):关系表示一个或多个实体之间的联系。关系依赖于实体,一般没有物理概念上的存在。关系最常用来表示实体之间,一对一,一对多,多对多的对应。关系的构图是一个菱形,关系的名称一般为动词。关系的端点联系着角色(role)。一般情况下角色名可以省略,因为实体名和关系名已经能清楚的反应角色的概念,但有些情况下我们需标出角色名来避免歧义。

  属性(Attributes):属性为实体提供详细的描述信息。一个特定实体的某个属性被称为属性值。Employee实体的属性可能有:emp-id, emp-name, emp-address, phone-no……。属性一般以椭圆形表示,并与描述的实体连接。属性可被分为两类:标识符(identifiers),描述符(descriptors)。Identifiers可以唯一标识实体的一个实例(key),可以由多个属性组成。ER图中通过在属性名下加上下划线来标识。多值属性(multivalued attributes)用两条线与实体连接,eg:hobbies属性(一个人可能有多个hobby,如reading,movies…)。复合属性(Complex attributes)本身还有其它属性。

  辨别强实体与弱实体:强实体内部有唯一的标识符。弱实体(weak entities)的标识符来自于一个或多个其它强实体。弱实体用双线长方形框表示,依赖于强实体而存在。

关系

 关系在ER模型中扮演了非常重要的角色。通过ER图可以描述实体间关系的度、连通数、存在性信息。我们一一来解释这些概念。首先我们来看一下关系在ER图中的各种语义。

E-R图样例_二元关系_02

关系的度(Degree of a Relationship)

表示关系所关联的实体数量。二元关系与三元关系的度分别为2和3,以此可以类推至n元。二元关系是最常见的关系。

一个Employee与另一个Employee之间的领导关系称为二元回归关系。如图2中所示,Employee实体通过关系manages与自身连接。由于Employee在这一关系中扮演两个角色,故标出了角色名(manager和subordinate)。

三元关系联系三个实体。当二元关系无法准确描述关联的语义时,就需要使用三元关系。我们来看下面这个例子,下图(1)能反映出一个Employee在某个Project中使用了什么Skill。下图(2)只能看出Employee有什么Skill,参与了哪些Project,但无法知道在某个Project中使用的特定Skill。

E-R图样例_数据库_03

三元关系蕴含的语义

需要注意的是有些情况下会错误的定义三元关系。这些三元关系可分解为2个或3个二元关系,来达到化简与语义的纯净。以后的博文中会进一步详细讨论三元关系。

一个实体可以参与到任意多个关系中。每个关系可以联系任意多个元(实体),而且两个实体之间也能有任意多个二元关系。

 

 关系的连通数(Connectivity of a Relationship)

表示关系所关联的实例数量的约束。

连通数的值可以是“一”或“多”。“一”这一端,在ER图中通过在实体与关系间标记“1”表示。“多”一端标记“N”表示。如图2中关系连通数部分,“一”对“一”:Department is managed by Employee;“一”对“多”:Department has Employees;“多”对“多”:Employee may work on many Projects and each Project may have many Employees。

有些情况下最大连通数是确定的,可以用数值代替N。如:田径队队员有12人。

 关系的属性

关系也能有属性。如下图4所示,某员工参与某项目的起始日期,某员工在某项目中被分配的任务只有放在关系works-on上才有意义。

E-R图样例_角色名_04

关系的属性

需要注意的是关系的属性一般出现在“多”对“多”的二元关系或三元关系上。一般“一”对“一”或“一”对“多”关系上不会放属性(会引起歧义)。而且这些属性可以移至一端的实体中。如下图5所示,如果部门与员工(经理)之间是“一”对“一”关系,在建模中可能把start-date作为关系is managed by的属性(表示被接管的时间),这个属性可以移至Department或Employee实体中。

E-R图样例_数据库_05

部门与经理之间的一对一管理关系

大家可以思考一下如果部门和经理之间是“多”对“多”关系,即交叉管理,那又会怎样?

 关系中实体的存在性(Existence of an Entity in a Relationship)

关系中实体的存在性可以是强制的或可选的。当关系中的某一边实体(无论是“一”或“多”端)必须总是存在,则该实体为强制的。反之,该实体为可选的。

在实体与关系之间的连接线上标识“0”来表示可选存在性。含义是最小连通数为0。

强制存在性表示最小连通数为1。在存在性不确定或不可知的情况下,默认最小连通数为1。

在ER图中最大连通数显式地标识在实体旁边。如图6所示,其蕴含的语义为一个Department有且只有一个Employee来当经理,一个Employee可能是一个Department的经理,也可能不是。

E-R图样例_标识符_06

关系中实体的存在性

 

 

 

样例参考

E-R 图为数据库概念设计中一种辅助表示方式。因为相对不是太复杂,所以不作过多说明,绘制的样例有如下:

E-R图样例_二元关系_07

 

 

E-R图样例_角色名_08E-R图样例_二元关系_09

 

 

E-R图样例_角色名_10    E-R图样例_数据库设计_11

 

实例

 画出一个数据库的实体关系图(ER图),其中的实体有公司(companies),人(people), 专业人士(professionals)。

在公司中工作的人(people)是专业人士(professionals),因此, professionals和people间是ISA(is a)的关系。 或者,我们可以说professionals是从people派生出来的。

除了people的属性,每个professional还有自己额外的属性,如:级别,工作经验等。

一个professional只能去一家公司上班(一般情况下是这样), 而一家公司可以雇佣很多的professional。因此,它们之间是多对一的关系。 “工作(work for)"关系可以有如下属性:加入公司的时间,工资等。 为什么这两个属性是关系的属性而不是professional的属性呢? 因为只有当我们将professional和companies联系起来,才会有这些属性, 或是说这些属性才有意义。

一个人可以有多个电话号码,因此电话号码是一个多值属性。

ER图如下:

E-R图样例_数据库设计_12

 

 

E-R图的绘制类型

前文中使用的ER构图方法是Peter Chen 1976年提出的。在现代数据库设计领域,还有其他多种ER模型标记法。我们来看一下另一种使用较多的标记法,“crow’s-foot”(鱼尾纹)标记法,并与前面介绍的标记法进行一个简单对比。学习每一种标记法没有意义。在你的组织中推广应用一种标记法,使其成为大家共通的“语言”。

E-R图样例_数据库_13

Chen式标记法与crow’s-foot标记法对照

 

至于E-R图之后的详细设计中设计到的范式化,可参考 ​​数据库设计Step by Step (10)——范式化​​。

 

 

 


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