-模型的基本概念

6.2.1　E-R模型的基本概念

E-R模型的基本元素是实体、联系和属性。

（1）实体

实体（Entity）是指客观存在并可相互区别的事物，通常，一个实体就是一个数据对象。如一张采购订单、一个销售分店、一件商品。

实体集（Entity Set）是指同一类实体构成的集合。如所有的商品构成一个商品实体集，所有的采购订单构成一个采购订单实体集。

（2）属性及其分类

实体的某一特性称为属性（Attribute）。如商品包括商品名称、颜色、尺码、单价等属性，采购订单包括订单号、下单日期、供应商、采购员、送货地址等属性。

在实体中，能够唯一标识实体的属性或属性集称为实体标识符，有时也称为关键码（Key）或主键（Primary Key）。商品中的商品名称、颜色和尺码3个属性组合在一起就构成商品的主键，采购订单中订单编号能唯一标识采购订单，也是主键。

属性域（Domain）是属性的可能取值范围，也称为属性的值域。如尺码的取值范围是{S，M，L，XL，XXL}。所有商品的名称构成属性“商品名称”的域。

属性根据类别和取值特点分别可分为简单属性和复合属性，单值属性和多值属性。

简单属性是不可再分割的属性。如商品颜色、商品尺码、采购日期等都是不可再分解的，属于简单属性。复合属性是可再分解为其他属性的属性。如地址信息通常包含了邮编、省、城市等信息，这种表示地址的方法是一般应用中经常用到的，然而如果应用系统中需要按城市分布作为条件进行某种统计分析时，就需要对地址信息进行分解，将城市单独作为一个属性来处理。复合属性是否需要按分解后的属性进行描述，要视应用系统的具体要求而定。

单值属性指的是同一实体的属性只能取一个值。如一张采购订单的采购日期、供应商、采购员等属性只能取一个值，属于单值属性。多值属性指同一实体的某些属性可能取多个值。如一个商品有多个不同颜色和尺码，因此，对于商品而言，颜色和尺码就是多值属性。对于采购单价，不同季节可能有所不同，也属于多值属性。

多值属性通常会产生大量的数据冗余，所以应该对多值属性进行转换。通常有两种转换方法：① 将原来的多值属性用几个新的单值属性来表示；② 将原来的多值属性用一个新的实体类型表示。

有些属性的值可从其他属性的值推导或计算出来，这类属性称为派生属性（Derived Attribute）。如采购金额可从采购数量和单价计算而得到。为了避免潜在的丢失信息，派生属性在概念模型中必须可见，在进行逻辑模型设计时再考虑派生属性的表达。

（3）联系及其分类

联系（Relationship）表示一个或多个实体之间的关联关系。如“某个采购员向某个供应商下达了某份采购订单”表示“采购员”、“供应商”、“采购订单”等实体之间有联系。

一个联系涉及的实体集个数，称为该联系的元数或度数。通常，一个实体集内部实体之间的联系，称为一元联系，也称为递归联系。两个不同实体集实体之间的联系称为二元联系。三个不同实体集实体之间的联系称为三元联系，以此类推。

递归关系是一个存在于相同实体的两个属性中的环状关系。递归关系支持数据按照层次结构存储和读取，这一特点使得递归关系非常有用。如部门与其上级部门就构成一个递归关系。

在实际应用中，二元联系最普遍。根据参与联系的实体的数目，可将两个实体集之间的二元联系分为三类：一对一联系（1∶1）、一对多联系（1∶n）、多对多联系（m∶n）。同一个实体集内的各实体之间也可以存在一对一、一对多、多对多的联系。

一对一联系：对于实体集A与实体集B，如果A中的每一个实体在B中至多有一个实体与之联系，反之亦然，则称实体集A与B具有一对一联系，记为1∶1。如一个顾客会员只有一个卡号，而一个卡号只属于一个会员，因此，会员与卡号之间就是一对一联系。又如，一个销售分店只有一个分店经理，而一个员工至多是一个分店的经理，这样分店与分店经理是一对一联系。

一对多联系：对于实体集A与实体集B，如果A中的每一个实体在B中有任意n个实体与之联系，而B中的每一个实体至多与A中的一个实体有联系，则称实体集A与B具有一对多联系，记为1∶n。一对多联系是最常见的联系，如一个供应商可以有多张订单，一张订单只对应一个供应商，因此，供应商与订单之间就是一对多联系。一个采购员可以编制多张采购订单，而一张采购订单只能由一个采购员编制，那么，采购员与采购订单之间又是一个一对多联系。

多对多联系：对于实体集A与实体集B，如果A中的每一个实体在B中有任意n个实体与之联系，而B中的每一个实体也与A中的任意m个实体有联系，则称实体集A与B具有多对多联系，记为m∶n。如一个分店可有多种商品，而一种商品又可在多个分店销售，因此，分店与商品之间构成一个多对多关系。

在数据库设计过程中，应该尽量避免多对多联系，因为多对多关系存在如下问题：具有不必要的重复数据；具有大量的冗余数据。

如图6-1所示是一对一、一对多和多对多联系的示意图。

（a）一对一联系（1∶1）

（b）一对多联系（1∶n）

（c）多对多联系（m∶n）

图6-1　二元联系的示意图

分析图6-1，我们可发现存在以下情况：① 在图（a）中，A3和B3均没有实体与之对应；② 在图（b）中，A3与B4是一一对应，A2没有实体与之对应；③ 在图（c）中，A2没有实体与之对应。这正是我们在定义上述联系时所提到的“至多”、“任意”的具体体现。为了进一步详细描述联系，接下来讨论联系的参与约束。

（4）联系的约束

实体集A和实体集B之间有二元关系，则实体A（或B）参与联系的最小（min）和最大（max）次数称为实体的参与度，记为（min..max）。

例如，一个员工最多只能担任一个部门的负责人职务，也可不担任任何职务，此时，员工的参与度为（0..1）。如果规定一个采购员最少要负责一个供应商的采购任务，最多负责3个供应商的采购任务，那么采购员的参与度为（1..3）。对于一个供应商而言，在评估初始阶段，它不提供具体的任何商品，当评估通过后，随着采购订单的不断下达，其提供的商品种类数不断增加，理论上是无上限的，因此，商品种类的参与度可记为（0..∞）。

在一个实体的参与度（min..max）中，根据min的取值不同，我们可以进一步明确实体的参与程度。如果min为0，表示只有部分实体参与联系，称为可选参与（或部分参与）。如果min＞0，表示所有的实体都参与联系，称为强制参与（或全部参与）。

例如：

■ 公司中的一个员工可以是一个部门的负责人，也可以不是，属于可选参与。

■ 采购订单中必须要有供应商和采购员，不会出现一张采购订单没有供应商或采购员的情况，因此，供应商或采购员属于强制参与。

（5）强实体和弱实体

实体之间有时有很强的依赖关系，即一个实体的存在必须以另一个实体的存在为前提。为了更准确地表达这种关系，对E-R模型作了扩展，引入了弱实体和强实体两个概念。

强实体（Strong Entity）是不依赖于另一个实体的主键的实体。弱实体（Weak Entity）是部分或全部依赖于其他一个或多个实体的主键而存在的实体。强实体与弱实体的联系只能是一对一联系（1:1）、一对多联系（1∶n）。一般来说，弱实体不存在主键，必须要通过强实体的主键来标识。

例如，供应商提供的商品是以供应商的存在为前提的，这里供应商是强实体，商品是弱实体。还有员工与员工的工作经历之间，员工是强实体，工作经历则是弱实体。

（6）超类和子类

超类（Super Class）和子类（Sub Class）的概念最早出现在面向对象技术中，将超类和子类引入E-R模型的重要原因是：① 避免多次描述相近的概念，并使E-R模型的可读性更强；② 避免在一个实体中用不同的属性来描述实体。

超类是一个实体，包含所有在实体中出现的公共属性和关系。子类是一个实体，它包含了在超类实体中出现的全部或部分具体属性和关系，同时还可以拥有比超类更多的其他属性。子类和超类之间具有继承性特点，这种继承性是通过子类实体和超类实体有相同的实体标识符实现的。

例如，公司的员工与采购员、库管员之间就是一个超类和子类的关系，员工作为超类有“工号”、“姓名”、“性别”、“出生日期”等属性，而采购员、库管员作为子类在继承了员工属性的基础上，又有各自不同的其他属性，采购员有“供应商”和“商品”等采购权限属性，库管员有“仓库名称”和“仓位名称”等仓库属性。