《数据库技术原理与应用教程（第2版）》——3.4 概念世界与概念模型

3.4 概念世界与概念模型

概念世界是一个较为抽象化的世界，它给出了数据的概念化结构。概念世界一般用概念模型表示。本书选用E-R模型表示概念世界。

E-R模型（entityrelationship model）又称实体联系模型，它于1976年由Peter Chen首先提出。它用于将现实世界的要求转化成实体、联系、属性等几个基本概念以及它们间的两种基本关系，并且用一种较为简单的图表示。这种图称为E-R图（entity-relationship diagram），该图简单明了，易于使用，因此很受欢迎。

3.4.1 E-R模型的基本概念

1.实体（entity）

实体是概念世界中的基本单位，它们是客观存在的且又能相互区别的事物，现实世界中的事物可以抽象成为实体。凡是有共性的实体可组成一个集合称为实体集（entity set）。例如，学生张三、李四是实体，而他们又均是学生，从而组成一个实体集。

2.属性（attribute）

现实世界中的事物均有一些特性，这些特性可以用属性这个概念表示。属性刻画了实体的特征，它一般由属性名、属性型和属性值组成。其中，属性名是属性标识，而属性的型与值则给出属性的类型与取值。属性的取值有一定范围，而这个范围称为属性域（domain）。一个实体往往有若干个属性，如实体张三的属性可以有姓名、性别、年龄等。

3.联系（relationship）

现实世界中事物间的关联称为联系。在概念世界中，联系反映了实体集间的一定关系，如医生与病人这两个实体集间有治疗关系，官、兵间有领导关系，旅客与列车间有乘坐关系。

（1）一个联系中实体集的个数可分为以下几种：

1）两个实体集间的联系。这是一种最为常见的联系，前面举的例子均属两个实体集间的联系。

2）多个实体集间的联系。这种联系包括三个实体集间的联系以及三个以上实体集间的联系。例如，工厂、产品、用户这三个实体集间存在着工厂提供产品为用户服务的联系。

3）一个实体集内部的联系。一个实体集内往往有若干个实体，它们间的联系称为实体集内部的联系。例如，某单位职工这个实体集内部有上下级联系，因为某人（如科长）既可以是一些人的下级（如处长），也可以是另一些人的上级（如本科室内的科员）。

（2）实体集间联系的个数可以分为以下几种：

1)实体集间单个联系：如实体集教师与学生间的教学联系。

2)实体集间多个联系：如实体集军官与士兵实体集，军官与士兵间的上下级联系，也有“老乡”间联系。

（3）实体集间的联系实际上是函数关系，这种函数关系有下面几种：（以两个实体集为例）

1)一一对应（one to one）的函数关系：这种函数关系是常见的函数关系之一，它可以记为1∶1。例如，学校与校长间具有相互的一一对应关系。

2)一多对应（one to many）或多一对应（many to one）函数关系：这两种函数关系实际上是同一种类型，它们可以记为1∶m或m∶1。例如，学生与其宿舍房间的联系是多一对应函数关系（反之则为一多对应函数关系），即多个学生对应一个房间。

3)多多对应（many to many）函数关系：这是一种较为复杂的函数关系，可记为m∶n。例如，教师与学生这两个实体集间的教学的联系是多多对应函数关系。因为一个教师可以教授多个学生，而一个学生又可以受教于多个教师。

以上四种函数关系可用图3-2表示。

3.4.2 E-R模型三个基本概念之间的联接关系

E-R模型由实体、属性、联系三个基本概念组成，这三个基本概念之间有下面两种关系。

1.实体集（联系）与属性间的联接关系

实体是概念世界中的基本单位，属性附属于实体，它本身并不构成独立单位。一个实体可以有若干个属性，实体以及它的所有属性构成了实体的一个完整描述，因此实体与属性间有一定联接关系。例如，在人事档案中，每个职工（实体）可以有编号、姓名、性别、年龄、籍贯、政治面貌等若干属性，它们组成了一个职工（实体）的完整描述。

实体有型与值之别，一个实体的所有属性组合构成了这个实体的型（如表3-1中人事档案中的实体，它的型是“编号、姓名、性别、年龄、籍贯、政治面貌”等的组合），而实体中属性值的组合（如表3-1中的“138，徐英健，女，18，浙江，团员”）则构成了这个实体的值。

相同型的实体构成实体集。实体集由实体集名、实体型和实体值三部分组成。一般来说，一个实体集名可有一个实体型与多个实体值。例如，表3-1是一个实体集，它有一个实体集名“人事档案简表”，并有一个实体型（编号、姓名、性别、年龄、籍贯及政治面貌）以及五个实体值，分别是表中的五行。

联系也可以有属性，联系和它的所有属性构成了联系的一个完整描述，因此，联系与属性间也有联接关系。例如，教师与学生两个实体集间的教学联系可附有属性“课程号”、“教室号”。

2.实体（集）与联系间的联接关系

一般而言，实体集间无法建立直接关系，它只能通过联系才能建立起联接关系。例如，教师与学生之间无法直接建立关系，只有通过“教学”联系才能建立相互之间的关系。

上面所述的两个联接关系建立的实体（集）、属性、联系三者的关系可用表3-2表示。

3.4.3 E-R模型的图示法

E-R模型可以用一种非常直观的图示形式表示，这种图称为E-R图。在E-R图中，我们分别用不同的图形表示E-R模型中的三个概念与两个联接关系。

1）实体集表示法。在E-R图中用矩形表示实体集，在矩形内写上该实体集之名。实体集学生（student）、课程（course）可用图3-3表示。

2）属性表示法。在E-R图中用椭圆形表示属性，在椭圆形内写上属性名。“学生”实体有属性学号（sno）、姓名（sn）、年龄（sa）及系别（sd），可以用图3-4表示。

3）联系表示法。在E-R图中用菱形表示联系，在菱形内写上联系名。例如，学生与课程间的“修读”联系SC可用图3-5表示。

三个基本概念间的联接关系也可用图形表示。

1）实体集（联系）与属性间的联接关系。属性依附于实体集，因此，它们之间有联接关系。在E-R图中，这种关系可用联接这两个图形间的无向线段表示（一般情况下可用直线）。例如，实体集student有属性sno（学号）、sn（学生姓名）及sa（学生年龄）；实体集course有属性cno（课程号）、cn（课程名）及pno（预修课号），图3-6表示了它们之间的联接。

属性依附于联系，它们间也有联接关系，因此也可用无向线段表示。例如，“修读”联系SC可与学生的课程成绩属性g建立联接，如图3-7所示。