数据库设计概念结构设计（概念模型、E—R模型、概念结构设计）

概念模型

将需求分析得到的用户需求抽象为信息结构（即概念模型）的过程就是概念结构设计。

特点：

1. 能真实、充分地反映现实世界，是现实世界的一个真实模型。
2. 易于理解，从而可以用它和不熟悉计算机的用户交换意见。
3. 易于更改，当应用环境和应用要求改变时，容易对概念模型修改和扩充。
4. 易于向关系、网状、层次等各种数据模型转换

E-R模型

E-R图提供了表示实体型、属性和联系的方法

实体型：用矩形表示，矩形框内写明实体名。

属性：用椭圆形表示，并用无向边将其与相应的实体型连接起来。

联系：用菱形表示，菱形框内写明联系名，并用无向边分别与有关实体型连接起来，同时在无向边旁标上联系的类型（1∶1，1∶n或m∶n）。（联系可以具有属性）。

两实体型之间的联系可以分为：

• ①一对一联系（1∶1）

如果对于实体集A中的每一个实体，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，则称实体集A与实体集B具有一对一联系，记为1∶1。

• ②一对多联系（1∶n）

如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中有n个实体（n≥0）与之联系，反之，对于实体集B中的每一个实体，实体集A中至多只有一个实体与之联系，则称实体集A与实体集B有一对多联系，记为1∶n。

• ③多对多联系（m∶n）

如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中有n个实体（n≥0）与之联系，反之，对于实体集B中的每一个实体，实体集A中也有m个实体（m≥0）与之联系，则称实体集A与实体集B具有多对多联系，记为m∶n。

    两个实体的联系示意图：

三个实体联系示意图：

单个实体型内的联系示意图：

联系的度：参与联系的实体型的数目

• 2个实体型之间的联系度为2，也称为二元联系；
• 3个实体型之间的联系度为3，称为三元联系；
• N个实体型之间的联系度为N，也称为N元联系

eg:某个工厂物资管理的概念模型。物资管理涉及的实体及属性有：

• 仓库属性有：仓库号、面积、电话号码
• 零件属性有：零件号、名称、规格、单价、描述
• 供应商属性有：供应商号、姓名、地址、电话号码、账号
• 项目属性有：项目号、预算、开工日期
• 职工属性有：职工号、姓名、年龄、职称

实体之间的联系有：

1.  一个仓库可以存放多种零件，一种零件可以存放在多个仓库中，因此仓库和零件具有多对多的联系。用库存量来表示某种零件在某个仓库中的数量。
2. 一个仓库有多个职工当仓库保管员，一个职工只能在一个仓库工作，因此仓库和职工之间是一对多的联系。
3. 职工之间具有领导与被领导关系。即仓库主任领导若干保管员，因此职工实体型中具有一对多的联系。
4. 供应商、项目和零件三者之间具有多对多的联系。即一个供应商可以供给若干项目多种零件，每个项目可以使用不同供应商供应的零件，每种零件可由不同供应商供给。

概念结构设计

为了简化E-R图的处置，现实世界的事物能作为属性对待的，尽量作为属性对待。

原则：

1. 作为属性，不能再具有需要描述的性质。属性必须是不可分的数据项，不能包含其他属性。  
2. 属性不能与其他实体具有联系，即E-R图中所表示的联系是实体之间的联系。

例子：在医院中，一个病人只能住在一个病房，病房号可以作为病人实体的一个属性；    

如果病房还要与医生实体发生联系，即一个医生负责几个病房的病人的医疗工作，则根据准则（2） 病房应作为一个实体。

分E-R图的集成

分E-R图的集成一般需要分两步  

1. 合并。解决各分E-R图之间的冲突，将分E-R图合并起来生成初步E-R图。  
2. 修改和重构。消除不必要的冗余，生成基本E-R图。

消除冲突

E-R图之间的冲突主要有三类：

• 属性冲突

属性域冲突，即属性值的类型、取值范围或取值集合不同。

• 命名冲突

1. 同名异义，即不同意义的对象在不同的局部应用中具有相同的名字。
2. 异名同义（一义多名），即同一意义的对象在不同的局部应用中具有不同的名字。

• 结构冲突

1. 同一对象在不同应用中具有不同的抽象。
2. 同一实体在不同分E-R图中所包含的属性个数和属性排列次序不完全相同。
3. 实体间的联系在不同的E-R图中为不同的类型。

消除不必要的冗余

• 所谓冗余的数据是指可由基本数据导出的数据，冗余的联系是指可由其他联系导出的联系。
• 消除冗余主要采用分析方法，即以数据字典和数据流图为依据，根据数据字典中关于数据项之间逻辑关系的说明来消除冗余。
• 并不是所有的冗余数据与冗余联系都必须加以消除，有时为了提高效率，不得不以冗余信息作为代价。