使用ER图进行数据库设计

发布时间: 2023-12-11 13:56:46 阅读量: 81 订阅数: 21
# 1. 第一章 ## 引言 ### 1.1 介绍数据库设计的重要性 在现代信息技术的发展中,数据库已经成为了各个领域中重要的数据存储和管理方式。数据库设计是构建一个高效、可靠的数据库系统的关键步骤之一。良好的数据库设计可以提高系统的性能、可维护性和可扩展性,减少数据冗余和数据一致性问题,保证数据的完整性和安全性。 ### 1.2 简述ER图在数据库设计中的作用 实体-关系(Entity-Relationship,简称ER)图是一种用于数据建模的图示工具。ER图以图形化的方式展示了不同实体之间的关系,可以帮助开发人员和数据库设计师更好地理解和描述问题域中的实体及其之间的关系。ER图在数据库设计中起到了承上启下的作用,为之后的实体的属性和关系的建立打下基础。通过ER图,可以快速捕捉需求,并提供清晰的视觉模型,以便进一步设计数据库结构。 ## 测试结果 成功输出了第一章的内容,按照Markdown格式显示。 # 2. ER图基础知识 ER图(Entity-Relationship Diagram)是一种表示实体及其关系的图形化工具,广泛应用于数据库设计中。它能够清晰地描绘出数据库中的实体、属性和实体之间的关系,帮助开发人员更好地理解数据模型。 ### 2.1 什么是ER图 ER图是一种用于表示现实世界中实体、属性和实体之间关系的工具。它通过图形符号和文本标识方法,将数据模型化为可视化的图形。ER图由三个基本元素组成:实体、属性和关系。 ### 2.2 ER图的组成部分 - 实体(Entity):在数据库中,实体是指现实世界中可区分的对象,如人、物、事件等。实体用矩形框表示,框内标有实体名。 - 属性(Attribute):属性是实体的特征,用于描述实体的某些方面。属性用椭圆形表示,与实体相连。 - 关系(Relationship):关系代表实体之间的关联和联系。关系用菱形表示,与相关实体相连。 ### 2.3 ER图的符号和表示方法 在ER图中,还有一些符号和表示方法,用于进一步描述实体、属性和关系之间的约束和特性。 - 主键(Primary Key):用下划线下加粗的属性表示实体的主键,主键用于唯一标识实体。 - 外键(Foreign Key):用虚线箭头从一个实体指向关联的实体表示外键,外键用于连接不同实体之间的关系。 - 值域(Domain):用方括号括起来的属性表示属性的取值范围。 - 多重性(Cardinality):用括号和数字表示实体和关系之间的数量关系,如一对一关系、一对多关系等。 通过合理使用这些符号和表示方法,我们可以更准确地创建和解析ER图,确保数据库设计的准确性和完整性。在接下来的章节中,我们将详细
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数据库设计的基本步骤 (1)需求分析阶段:需求收集和分析,得到数据字典和数据流图。 (2)概念结构设计阶段:对用户需求综合、归纳与抽象,形成概念模型,用 E-R 图表示。 (3)逻辑结构设计阶段:将概念结构转换为某个 DBMS 所支持的数据模型。 (4)数据库物理设计阶段:为逻辑数据模型选取一个最适合应用环境的物理结构。 (5)数据库实施阶段:建立数据库,编制与调试应用程序,组织数据入库,程序试运行。 (6)数据库运行和维护阶段:对数据库系统进行评价、调整与修改。 1 数据库设计概述 数据库设计是指对于一个给定的应用环境,构造最优的数据库模式,建立数据库及其应用系统,使之能够有效地存储数据。 数据库设计的基本步骤: 需求分析 概念结构设计 逻辑结构设计 物理结构设计 数据库的建立和测试 数据库运行和维护。 数据库各阶段设计描述 2 概念结构设计 在早期的数据库设计,在需求分析阶段后,就直接进行逻辑结构设计。由于此时既要考虑现实世界信息的联系与特征,又要满 足特定的数据库系统的约束要求,因而 对于客观世界的描述受到一定的限制。同时,由于设计时要同时考虑多方面的问题,也使设计 工作变得十分复杂。1976 年 P.P.S.Chen 提出在逻辑结构 设计之前先设计一个概念模型,并提出了数据库设计的实体--联系方法 (Entity--Relationship Approach)。这种方法不包括深的理论,但提供了一个简便、有效的方法,目前成为数据库设计中通用的工具。 有许多商业软件支持 E-R 模型,如 Sybase 公司的 PowerDesigner DataArchitect(最新版本 v9.5.1 for Windows)、微软公司 Microsoft InfoModeler (VisioModeler)等。 图 S-designer DataArchitect 5.1 设计的 E-R 模型 使用 E-R 模型来进行概念模型的设计通常分两步进行, 首先是建立局部概念模型, 然后综合局部概念模型, 成为全局概念模型。 2.1 E-R 模型基本符号 实体的表示:用长方形 联系的表示:用菱形,1:1、1:n (m:1)、(m:n) 属性的表示:用椭圆形 E-R 图具有以下几个特性: 一个联系集合可以定义在两个或两个以上的实体集合上,例如老师--学生--课程的联系集合 S-T-C,就是定义在三个实体上。 一个联系集合也可以定义在一个实体集合上,例如零件下又分有子零件,每个零件又可由 m 个子零件组成,每个子零件又可组 合成 n 个零件。 对于给定的实体集合,可以定义一个以上的联系集合,例如工程项目--工人可以定义两个联系集合,其中一个表示工程项目和 工人的联系,另一个表示工程项目和工人中的工程项目负责人的联系。前者是 n:m 的联系,后者是 1:1 的联系。 实体联系图可以表示一个实体类型对另一个实体类型的存在的依赖性,例如工人这一实体下反映其被抚养者的关系,就是依赖 关系,这种联系用箭头表示,说明抚养者这个实体的存在取决于工人中的相应的那个实体。 2.2 初步 E-R 图设计 在数据分析的基础上,就可以着手设计概念结构。设计初步 E-R 图的步骤: 先设计局部 E-R 图,也称用户视图 综合各局部 E-R 图,形成总的 E-R 图,即用户视图的集成。 在设计初步 E-R 图时,要尽量能充分地把组织中各部门对信息的要求集中起来,而不需要考虑数据的冗余问题。 局部概念模型设计是从用户的观点出发, 设计符合用户需求的概念结构。 局部概念模型设计的就是组织、 分类收集到的数据项, 确定哪些数据项作为实体,哪些数据项作为属性,哪些数据项是同一实体的属性等。确定实体与属性的原则: 能作为属性的尽量作为属性而不要划为实体; 作为属性的数据元素与所描述的实体之间的联系只能是 1:n 的联系; 作为属性的数据项不能再用其他属性加以描述,也不能与其他实体或属性发生联系。 例 1:一个机械制造厂的简单管理系统。首先按工厂技术部门和工厂供应部门设计两个局部 E-R 图。工厂技术部门关心的是产品的性 能参数,及由哪些零件组成,零件的材料和耗用量等;工厂供应部门关心的是产品的价格,使用材料的价格及库存量等。 例 1 图 局部 E-R 图 综合这两个分 E-R 图,得到初步 E-R 图。 例 1 图 初步 E-R 图 初步 E-R 图是现实世界的纯粹表示, 可能存在冗余的数据和实体间冗余的联系。 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基本联系导出的联系。 2.3 基本 E-R 图设计 初步 E-R 图由于存在冗余的信息,会破坏数据库的完整性,给数据库的管理带来麻烦,以至引起数据不一致的错误。因此,必 须消除数据上的冗余和联系上的冗余,消除冗余后

LI_李波

资深数据库专家
北理工计算机硕士,曾在一家全球领先的互联网巨头公司担任数据库工程师,负责设计、优化和维护公司核心数据库系统,在大规模数据处理和数据库系统架构设计方面颇有造诣。
专栏简介
本专栏“数据库设计”将从数据库设计的基础知识出发,引导读者逐步了解数据库设计的概念和技术,探讨常见的数据库设计模型及其应用。其中涉及关系型数据库设计中的规范化与反规范化,NoSQL数据库的特点与适用场景,以及关系型数据库与NoSQL数据库的选择比较等。通过学习使用ER图进行数据库设计、表与字段设计的最佳实践,读者将掌握数据库设计的实际操作技巧。同时,还介绍了数据库查询优化技巧与性能调优、数据完整性和约束的设计与实现、数据库备份与恢复策略以及数据迁移与升级等重要的数据库操作技巧。此外,本专栏还探讨了面向对象数据库设计、分布式数据库设计与数据一致性保证、数据仓库设计与OLAP分析、数据加密与数据库安全性保护等相关主题。最后,还介绍了数据镜像与复制技术以及数据库分片与分区等应对大规模数据管理的解决方案,以及流式数据与实时数据库设计方面的知识。通过学习本专栏,读者将全面掌握数据库设计的理论与实践,提升数据库设计能力。
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