数据库关系表示与实现全解析

# 数据库关系表示与实现全解析 ## 1. 关系表示方法概述 在确定了实体和关系之后，接下来的问题就是如何表示它们。常见的方法有数据库层次结构、简单网络、复杂网络、实体 - 关系模型和对象 - 关系模型。前三种是传统方法，如今已逐渐被后两种更受认可的方法所取代。下面我们重点介绍后两种方法。 ## 2. 实体 - 关系模型 ### 2.1 实体 - 关系图（ERD） 实体 - 关系图（ERD 或 E - R 图）是解决数据库表示问题的常用方法。构建 ERD 有两种广泛使用的约定：乌鸦脚符号（Crow’s Foot notation）和陈氏符号（Chen notation）。 ### 2.2 ERD 示例与解读 以基于乌鸦脚符号的部分制造环境 ERD 为例，图中有 17 个实体和 18 个连接它们的关系。这些实体包括 Customer、PurchaseInvoice、Supplier 等。每个关系都有一个名称，命名规则取决于所使用的符号约定。例如，使用乌鸦脚符号时，从左到右阅读，名称放在关系线上方；从右到左阅读，名称放在关系线下方。 以下是一些关系的解读示例： - Employee belongs to Department - Supplier sends PurchaseInvoice(s) - PurchaseInvoice contains InventoryItem(s) - Employee assigned to Project(s) ### 2.3 陈氏符号的 ERD 陈氏符号的 ERD 与乌鸦脚符号的 ERD 传达相同的信息，但在表示上有所不同。陈氏符号以其创始人 Peter Chen 命名，在学术界也广泛使用。在一些情况下，为避免图表过于杂乱，会放宽在每个关系的菱形中写入关系名称的约定。 ### 2.4 ERD 中属性的处理 在大型复杂数据库中，尝试在 ERD 中包含实体的属性是不切实际的，除非使用计算机辅助软件工程（CASE）工具进行数据库建模和设计。 ### 2.5 多元关系的分解 在很多情况下，ERD 只显示二元关系。所有度数大于 2 的关系都可以分解为一组二元关系。例如，一个三元关系可以分解为三个二元关系。 ## 3. 对象 - 关系模型 ### 3.1 基本概念 在面向对象的环境中，与 E - R 图相对应的是对象 - 关系图（ORD 或 O - R 图）。其概念与 ERD 相似，但有一些区别： - 在面向对象范式中，对象类型取代了关系模型中的实体（类型）。 - 表示对象类型的符号与实体符号相似，但有两个扩展区域，分别用于对象类型的属性和操作。 - 首选的绘图约定是统一建模语言（UML）符号。 - 根据面向对象开发工具的不同，可能会有关于关系基数（更准确地说是多重性）的额外符号。 ## 4. 传统模型总结 ### 4.1 数据库树 数据库树（层次结构）是在 E - R 模型引入之前使用的传统方法，在 RAMIS 系统中成功应用。它是实体和 1:M 关系的集合，满足以下条件： - 根节点没有父节点 - 每个后续节点有一个单一的父节点 ### 4.2 数据库网络 数据库网络方法也是一种传统方法，包括简单数据库网络和复杂数据库网络。简单数据库网络中，任何成员可以有多个不同实体的父节点；复杂数据库网络中至少有一个 M:M 关系，可以通过将所有 M:M 关系替换为 M:1 关系将其简化为简单网络。 ## 5. 关系的多重性 ### 5.1 多重性的含义 在 ERD（或 ORD）上通常会标明每个关系的多重性（也称为基数），即一个实体（或对象类型）的一个实例可以与另一个实体（或对象类型）的多少个实例相关联。 ### 5.2 多重性的表示方法 - 陈氏符号：在每个实体（或对象类型）旁边放置两个数字 [x,y]，第一个数字（x）表示最小参与度，第二个数字（y）表示最大参与度。 - 乌鸦脚符号的扩展：使用一个开放圆圈表示参与度为零，一个竖线（|）表示参与度为 1，乌鸦脚表示参与度为多个。常见的组合有：双竖线（||）表示参与度为一个且仅一个；开放圆圈后跟乌鸦脚表示参与度为零或多个；竖线后跟乌鸦脚表示参与度为一个或多个。 以下是多重性表示方法的对比表格： | 表示方法 | 最小参与度 | 最大参与度 | 示例 | | --- | --- | --- | --- | | 陈氏符号 | [x,y] 中的 x | [x,y] 中的 y | [1,3] | | 乌鸦脚扩展 | 开放圆圈或竖线 | 乌鸦脚 | 开放圆圈 + 乌鸦脚 | ## 6. 关系的实现 ### 6.1 实现策略概述 假设采用 E - R 模型，可以按照以下准则实现关系： | 关系类型 | 推荐实现策略 | | --- | --- | | 1:M | 将一个实体的主键存储为另一个实体的外键（外键必须在“多”的一侧） | | M:M | 引入一个第三个相交关系，原关系/实体与相