1.5 概念模型

概念模型用于信息世界的建模，是現(xiàn)實(shí)世界到信息世界的第一層抽象，是數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員進(jìn)行數(shù)據(jù)庫設(shè)計的有力工具，也是數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員和用戶之間進(jìn)行交流的語言。

概念模型的表示方法很多，最常用的就是我們常說的實(shí)體-聯(lián)系方法（Entity-Relationship），該方法運(yùn)用E-R圖來描述現(xiàn)實(shí)世界，E-R方法也稱E-R模型。

1.5.1 實(shí)體-聯(lián)系模型

實(shí)體模型是設(shè)計數(shù)據(jù)庫的先導(dǎo)。用戶需要先列出實(shí)際問題或者客戶的要求，然后對實(shí)體及其聯(lián)系進(jìn)行模擬，建立一個正確的實(shí)體模型。

1．實(shí)體型

實(shí)體是客觀存在并可相互區(qū)別的事物。實(shí)體是實(shí)實(shí)在在的客觀存在，例如一本書、一個學(xué)生、一輛轎車等。實(shí)體本身不能被裝進(jìn)數(shù)據(jù)庫，在數(shù)據(jù)庫里出現(xiàn)的實(shí)體只能是實(shí)體的名稱或標(biāo)識符以及實(shí)體的一部分屬性。

2．屬性

屬性是實(shí)體具有的某一特性，是實(shí)體的一些外在特征。例如一本書的作者、出版社、定價、出版日期、頁碼數(shù)，一個學(xué)生的姓名、學(xué)號、年齡、系別、出生年月等。屬性的差異使我們把同一類實(shí)體的不同個體區(qū)分開來。

例如，【庫存信息】實(shí)體可以由【產(chǎn)品ID】、【產(chǎn)品編號】、【產(chǎn)品名稱】等屬性組成。

根據(jù)系統(tǒng)的需求，每個屬性都有它的數(shù)據(jù)類型和特性。特性是指定該屬性在某些情況下是否是必需的，屬性有默認(rèn)值以及屬性的取值限制等。

3．聯(lián)系

在現(xiàn)實(shí)世界中，事物內(nèi)部及事物間的聯(lián)系在信息世界里反映為實(shí)體（集）內(nèi)部及實(shí)體（集）間的聯(lián)系。例如一名學(xué)生閱讀一本書，其中“閱讀”就是一名學(xué)生與一本書之間的聯(lián)系。

例如，將【圖書編號】與借閱記錄相互聯(lián)系起來。主要表現(xiàn)在該書是否已經(jīng)被讀者借閱，是否已經(jīng)歸還。

1.5.2 實(shí)體-聯(lián)系方法

實(shí)體-聯(lián)系模型（E-R模型）是P.P.Chen于1976年提出的，它直接從現(xiàn)實(shí)世界中抽象出實(shí)體類型及實(shí)體間的聯(lián)系。用E-R圖表示數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是一種在數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程中表示數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的方法。

它的主導(dǎo)思想是使用實(shí)體（Entity）、實(shí)體的屬性（Attribution）以及實(shí)體之間的關(guān)系（Relationship）來表示數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。因此，在E-R圖中的具體表示方法為：

?實(shí)體型 用矩形表示，矩形框內(nèi)標(biāo)明實(shí)體名。

?屬性 用橢圓形表示，并用無向邊將其與實(shí)體連接起來。

?聯(lián)系 用菱形表示，菱形框內(nèi)標(biāo)明聯(lián)系名，并用無向邊連接有關(guān)實(shí)體，同時在無向邊旁標(biāo)明聯(lián)系類型。

下面我們用E-R圖來完成圖書借閱信息管理系統(tǒng)的概念模型設(shè)計。

首先，要設(shè)計圖書借閱信息管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，并不是直接設(shè)計表，而是進(jìn)行需求分析，從而得出該系統(tǒng)運(yùn)作的數(shù)據(jù)流程圖，但這部分內(nèi)容不是本書的重點(diǎn)，我們不做詳細(xì)闡述。我們從設(shè)計局部E-R圖開始進(jìn)行概念模型設(shè)計。

在原有的數(shù)據(jù)流程圖的基礎(chǔ)上設(shè)計局部E-R圖，并提取實(shí)體型。因此，可以將實(shí)體型歸納起來，大致有出版社、圖書、讀者、員工、規(guī)則等。

1．“出版社”實(shí)體型

在“出版社”實(shí)體型中，包含有“出版社號”和“名稱”實(shí)體內(nèi)容。其中“出版社號”為主鍵。

2．“讀者”實(shí)體型

在“讀者”實(shí)體型中，包含有“姓名”、“單位”、“編號”等實(shí)體內(nèi)容。其中“編號”為主鍵。

3．“圖書”實(shí)體型

在“圖書”實(shí)體型中，包含有“書號”、“書名”、“作者”等實(shí)體內(nèi)容。其中“書號”為主鍵。

4．“工作人員”實(shí)體型

在“工作人員”實(shí)體型中，包含有“編號”、“姓名”等實(shí)體內(nèi)容。其中“編號”為主鍵。

5．“規(guī)則”實(shí)體型

在“規(guī)則”實(shí)體型中，包含有“租金”、“類別”、“罰款”實(shí)體內(nèi)容。其中“類別”為主鍵。

其次，研究各實(shí)體型之間的聯(lián)系，我們發(fā)現(xiàn)各實(shí)體之間的聯(lián)系如下圖所示。

其中“借閱”和“違反”兩個聯(lián)系又有各自的屬性，其局部Ｅ-Ｒ圖如下。

通過上述的實(shí)體形態(tài)設(shè)計的E-R圖，再來研究各實(shí)體形態(tài)之間的聯(lián)系。也可以參照用戶自己設(shè)計的流程圖，來建立實(shí)體形態(tài)聯(lián)系，并完善各自之間的關(guān)系類型，如下圖所示創(chuàng)建的各實(shí)體形態(tài)聯(lián)系。

根據(jù)上述規(guī)則，結(jié)合E-R圖，我們可得出以下幾個關(guān)系定義。

讀者：｛讀者編號，單位，姓名｝

出版社：｛出版社編號，出版社名稱｝

圖書：｛書號，書名，作者，單價，出版社｝

規(guī)則：｛類別，租金，罰金｝

員工：｛編號，姓名｝

借閱：｛借閱編號，書籍編號，讀者編號，借書日期，應(yīng)還日期，工作人員｝

違規(guī)記錄：｛違規(guī)編號，讀者編號，繳款日期，金額，繳款類別｝

然后，結(jié)合前面講過的范式理論進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)系優(yōu)化，從而得出最終的表定義。

E-R模型是對現(xiàn)實(shí)世界的一種抽象，它抽取了客觀事物中人們所關(guān)心的信息，忽略了非本質(zhì)的細(xì)節(jié)，并對這些信息進(jìn)行了精確地描述。E-R圖表示的概念模型與具體的DBMS支持的數(shù)據(jù)模型相獨(dú)立，是各種數(shù)據(jù)模型的共同基礎(chǔ)，因而是抽象和描述現(xiàn)實(shí)世界的有力工具。

完成了E-R圖后，就可以將E-R圖轉(zhuǎn)換為真正的數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)。在E-R圖向數(shù)據(jù)表轉(zhuǎn)換過程中，首先需要將實(shí)體轉(zhuǎn)換為一個獨(dú)立的數(shù)據(jù)表，然后將實(shí)體的屬性轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)表中的字段，最后根據(jù)實(shí)體之間的關(guān)系建立數(shù)據(jù)表。