数据库设计：概念模型与关系设计解析

# 数据库设计：概念模型与关系设计解析 ## 1. 概念数据模型基础 ### 1.1 内涵与实例 内涵或模式是数据库的逻辑模型，由实体集表示。实例描述并约束其所允许包含的元组结构，同样由实体集表示，是数据库的一种模型。对元组的数据操作只有在遵循受影响关系的明确内涵时才被允许。 ### 1.2 图书馆管理系统案例 #### 1.2.1 系统需求概述 该系统用于管理作者和借阅者的信息，并跟踪书籍的借阅情况。借阅者信息包括姓名、地址、电子邮件和电话；作者信息包括姓名、地址和电子邮件。新的书籍、作者和客户信息会被录入系统。当客户借阅书籍时，系统会记录借阅日期、计算可借阅天数以及应归还日期。若借阅者逾期归还书籍，需根据逾期天数支付罚款。 #### 1.2.2 概念模型开发步骤 - **步骤 1：识别实体** - 仔细审查需求规格说明书，突出所有遇到的名词，创建包含所有名词（包括重复项）的列表，后续剔除不相关的名词。在本案例中，识别出的名词有：books、authors、name、address、e - mail、loaner、client、borrowers、name、address、e - mail、phone、loan date、return date、loan days、fine。 - 虽然每个名词都可能是实体集，但有些可能是属性。通过识别依赖关系来确定实体集，例如，name、address 和 e - mail 依赖于 authors；name、address、e - mail 和 phone 依赖于 borrowers。 - 最终确定的实体集有：LIBRARY、BOOK、AUTHOR、BORROWER、CLIENT 和 LOANER。 | No. | Entity set | | --- | --- | | 1 | LIBRARY | | 2 | BOOKS | | 3 | AUTHORS | | 4 | BORROWERS | | 5 | CLIENTS | | 6 | LOANERS | - **步骤 2：移除重复实体** - 业务用户在编写需求时，常出现同一事物的不同表述。需确保识别出的实体集确实是独立的。在本案例中，borrowers、loaners 和 clients 是同义词，选择保留 borrowers。 - 不将系统本身作为实体集，因为是为图书馆系统建模，所以不应有 library 实体集。 - 确定实体集的类型（强或弱）：实体集的存在依赖于另一个实体集则为弱实体集；若其存在独立，则为强实体集。此步骤的结果如下： | No. | Entity set | Type | | --- | --- | --- | | 1 | BOOK | Strong | | 2 | AUTHOR | Strong | | 3 | BORROWER | Strong | - **步骤 3：列出每个实体集的属性** - 确认实体集的必要性，判断某些是否为其他实体集的属性。例如，phone 是实体集还是 AUTHOR 实体集的属性。 - 与客户沟通，确定每个实体集可能需要的其他属性。最初识别的属性如下： - **BORROWER 实体集** | Attribute name | Type | Domain | Optional | | --- | --- | --- | --- | | BORROWER_ID | Unique identifier | Text | No | | NAME | Composite attribute | Text | No | | EMAIL | Single valued attribute | Text | Yes | | PHONE | Multi - valued attribute | Text | Yes | | ADDRESS | Composite attribute | Text | Yes | | BOOK_ID | Single valued attribute | Text | No | | LOAN_DATE | Single valued attribute | Text | No | | DUE_DATE | Derived attribute | Text | No | | RETURN_DATE | Derived attribute | Text | No | - **AUTHOR 实体集** | Attribute name | Type | Domain | Optional | | --- | --- | --- | --- | | AUTHOR_ID | Unique identifier | Text | No | | NAME | Composite attribute | Text | No | | EMAIL | Single valued attribute | Text | Yes | | PHONE | Multi - valued attribute | Text | Yes | | ADDRESS | Composite attribute | Text | Yes | - **BOOK 实体集** | Attribute name | Type | Domain | Optional | | --- | --- | --- | --- | | BOOK_ID | Unique identifier | Text | No | | TITLE | Single valued attribute | Text | No | | EDITION | Single valued attribute | Numeric | Yes | | YEAR | Single valued attribute | Numeric | Yes | | PRICE | Single valued attribute | Numeric | Yes | | ISBN | Single valued attribute | Text | Yes | | PAGES | Single valued attribute | Numeric | Yes | | AISLE | Single valued attribute | Text | Yes | | DECRIPTION | Single attribute | Text | Yes | - 对属性进行分析和调整： - 对于复合属性，根据客户需求决定是否拆分。例如，若客户希望按名字或姓氏搜索，将 NAME 属性拆分为 FIRST_NAME 和 LAST_NAME。 - 遇到多值属性时，将其转换到另一个实体集。在本案例中，将 PHONE 属性从多值属性改为单值属性。 - 对于派生属性，如 DUE_DATE 可根据 LOAN_DATE 计算得出，在本案例中选择移除该属性。 - 调整后的属性如下： - **BORROWER 实体集** | Attribute name | Type | Domain | Optional | | --- | --- | --- | --- | | BORROWER_ID | Unique identifier | Text | No | | FIRST_NAME | Single valued attribute | Text | No | | LAST_NAME | Single valued attribute | Text | No | | EMAIL | Single valued attribute | Text | Yes |