概念数据模型CDM课件.ppt
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1、1第第4 4章章 概念数据模型概念数据模型(CDM)(CDM)第4章 概念数据模型(CDM)4.1 什么是概念数据模型4.2创建CDM4.3 管理CDM4.3.1 CDM模型有效性检查4.3.2 CDM模型转换4.4 本章小结习题四第第4 4章章 概念数据模型概念数据模型(CDM)(CDM)数据库设计主要是确定数据库的模型,按照规范化设计的方法,考虑数据库及其应用系统开发过程,通常将数据库设计分为6个阶段,分别为需求分析阶段、概念结构设计阶段、逻辑结构设计阶段、物理结构设计阶段、数据库实施阶段、运行和维护阶段。其中,概念结构设计阶段是整个数据库设计的关键,它从用户的观点出发对信息系统建模,最终
2、形成一个独立于具体的数据库管理系统的概念数据模型CDM。24.1 4.1 什么是概念数据模型什么是概念数据模型(续续)CDM是对现实世界的一种抽象,即把现实世界抽象为信息世界,把现实世界中客观存在的对象抽象为实体和联系,然后用一种图形化的方式直观地描述出来。CDM以实体-联系(Entity-Relationship,E-R)理论为基础,并对这一理论进行了扩充,主要用于数据库概念结构设计阶段。它独立于具体的DBMS以及计算机系统,是业务人员(用户)与分析设计人员沟通的桥梁。CDM由一组严格定义的模型元素组成,能够精确描述系统的静态特性、动态特性以及完整性约束。这些模型元素主要包括:实体、联系、数
3、据项和域等,下面详细介绍其含义。34.1 4.1 什么是概念数据模型什么是概念数据模型(续续)1.实体和属性 实体(Entity)是指现实世界中客观存在,并可相互区别的事物或事件。它既可以是具体的对象,例如一种商品、一名职工、一个部门等等,也可以是抽象的事件,例如一次谈话、一次旅游等等。实体可以是有形的,也可以是无形的;可能是具体的,也可能是抽象的;可以是有生命的,也可以是无生命的。每个实体都包括一组用来描述实体特征的属性(Attribute),例如职工实体可由职工编号、职工姓名、电话等属性描述。44.1 4.1 什么是概念数据模型什么是概念数据模型(续续)实体集(Entity Set)是具有
4、相同类型及相同属性的实体的集合。例如“进销存管理系统”所有职工实体,可定义为职工实体集。实体集中的每个实体具有相同的属性。实体型(Entity Type)是实体集中每个实体所具有的共同属性的集合。例如职工实体型可描述为:职工职工编号,职工姓名,电话。标识符(Identifier)是用于唯一标识实体集中每个实体的一个或一组属性。例如职工编号。每个实体至少包括一个标识符;如果实体中有多个标识符,则指定其中一个为主标识符,其余为候选标识符。例如职工实体如果仅有职工编号为标识符,则可指定职工编号为主标识符;如果职工姓名属性值唯一,职工姓名也可作为标识符,此时可任意指定职工编号或职工姓名为主标识符,而另
5、一个为候选标识符。54.1 4.1 什么是概念数据模型什么是概念数据模型(续续)2.联系 两个实体型之间的关系通常称为实体联系,例如仓库与商品之间的存储联系。实体之间的联系通常分为以下几种类型:(1)一对一联系(1:1)设A、B两个实体集,若实体集A中的每个实体至多同实体集B中的一个实体联系,反之亦然,则实体集A与B的联系称为一对一联系,记作“1:1”。假设:每个仓库由一名职工管理,且每名职工仅管理一个仓库。则仓库与职工之间存在“1:1”联系。如图4.1所示。注意:PowerDesigner 16 中,模型选项Notation的设置不同,对 象显示样式不同。可以通过ToolsModel Opt
6、ionsModel SettingsNotation 对其进行修改,以下CDM对象的Notation设置为“E/R+Merise”。64.1 4.1 什么是概念数据模型什么是概念数据模型(续续)图4.1“1:1”联系74.1 4.1 什么是概念数据模型什么是概念数据模型(续续)(2)一对多联系(1:n)/多对一联系(n:1)设A、B两个实体集,若实体集A中的每个实体可以同B中的任意数目的实体相联系,而B中的一个实体至多同A中的一个实体相联系,则实体集A到B的联系称为一对多联系,记作“1:n”。假设:每个仓库可以存放多种商品,但一种商品只能存放在一个仓库中,则仓库与商品之间存在“1:n”联系,如
7、图4.2所示。设A、B两个实体集,若实体集A中的每个实体至多同B中的一个实体相联系,而B中的每一个实体可以同A中的任意数目的实体相联系,则实体集A到B的联系称为多对一联系,记作“n:1”。例如:商品与仓库之间的联系为“n:1”。84.1 4.1 什么是概念数据模型什么是概念数据模型(续续)图4.2“1:n”联系/“n:1”联系94.1 4.1 什么是概念数据模型什么是概念数据模型(续续)(3)多对多联系(m:n)若实体集A中每个实体与B中任意数目的实体相联系,反之亦然,则实体集A和B的联系称为多对多联系,记作“m:n”。假设:每个供应商可以供应多种商品,每种商品可以由多个供应商供应,则供应商和
8、商品之间存在“m:n”联系。如图4.3所示。104.1 4.1 什么是概念数据模型什么是概念数据模型(续续)图4.3“m:n”联系114.1 什么是概念数据模型(续续)(4)标定与非标定联系 标定与非标定用于定义联系两端实体之间的依赖特性。标定联系 一个实体的标识符进入另一个实体并与该实体的标识符共同组成其标识符,这种联系称为标定联系。非标定联系 一个实体的标识符进入另一个实体充当非标识符则称为非标定联系。如图4.4所示,供应商、商品、职工与采购之间为标定联系;商品与仓库之间为非标定联系。124.1 4.1 什么是概念数据模型什么是概念数据模型(续续)13图图4.44.4标定联系和非标定联标定
9、联系和非标定联系系4.1 4.1 什么是概念数据模型什么是概念数据模型(续续)(5)递归联系 一个实体与自身发生联系称为递归联系,也称为自反联系。假设:每名职工由一个领导管理,一个领导管理多名职工。则职工实体存在递归的管理联系,如图4.5所示。14图图4.5 4.5 递归联系递归联系4.1 4.1 什么是概念数据模型什么是概念数据模型(6)多元联系 联系有些时候不仅仅局限于两个实体型之间,可能涉及更多的实体,从而构成多元联系。假设:供应商、商品、职工实体型之间存在如下关系:每个供应商可以供应多种商品,每种商品可由多个供应商供应。一名职工负责多种商品的采购,一种商品可由多名职工负责采购。每次采购
10、需记录商品、供应商、职工基本信息以及采购时间、价格和数量。则三个实体型之间构成了一个多元的采购关系。在PowerDesigner中创建多元联系通常是把多元联系中的联系用实体替代,同时增加替代实体与其他实体之间的二元联系,从而构成多元联系。如图4.6所示。另外,也可以使用关联建立多元联系。154.1 4.1 什么是概念数据模型什么是概念数据模型(续续)16图图4.64.6多元联系多元联系4.1 4.1 什么是概念数据模型什么是概念数据模型(续续)(7)继承联系继承也用于表达实体之间的关系,如图4.7所示。17图4.7 继承联系4.1 4.1 什么是概念数据模型什么是概念数据模型(续续)继承联系的
11、一端是具有普遍性的实体集,称为父实体集,另一端连接的是特殊的一个或多个实体集,称为子实体集。通常父类实体中包含各子类实体的公共属性,子类实体中包含特有的属性。例如:父类实体人员包含姓名、年龄、性别、电话、备注等几个属性;子类“职工”包含特有的属性:职工编号、职级;子类“客户”包含属性:客户编号、类别、地址。继承联系分为以下4种类型:互斥继承/非互斥继承和完全继承/非完全继承。其中:互斥性继承联系是指父实体中的一个实例只能在一个子实体中出现。例如:“Person”父实体下的“Man”与“Woman”两个子实体之间的联系是互斥的。非互斥性继承联系是指父实体中的一个实例可以在多个子实体中出现。例如:
12、“职工”父实体下的“干部”与“教师”子实体之间属于非互斥继承联系,教师有可能也是干部,干部有可能也是教师。184.1 4.1 什么是概念数据模型什么是概念数据模型(续续)完全继承联系是指父实体的所有实例必须是子实体之一。例如:“Person”父实体包括“Man”与“Woman”两个子实体,那么“Person”实体的每个实例必须是“Man”或者“Woman”两个子实体之一。非完全继承联系则不必满足上述约束。注意:PowerDesigner 16 中,工具箱中的继承联系 初始可能是禁用的,这是因为模型选项Notation的设置问题。可以通过ToolsModel OptionsModel Setti
13、ngsNotation 对其进行修改,。设置为“E/R+Merise”即可。194.1 4.1 什么是概念数据模型什么是概念数据模型(续续)3.数据项 数据项(Data Item)是信息存储的最小单位,它可以附加在实体上作为实体的属性。注意:模型中允许存在没有附加到任何实体上的数据项,但模型检查时会给出警告。204.1 4.1 什么是概念数据模型什么是概念数据模型4.域 域(Domain)是一组具有相同数据类型的值的集合。例如:整数、正数、0,1、“男”,“女”等等,都可以作为域。域定义后可以被多个数据项或实体属性共享。由于引用同一个域的数据项或实体属性具有相同的数据类型(Data Type)
14、、长度(Length)、精度(Precision)、检查参数(Check Parameter)、业务规则(Business Rules)和强制(Mandatory)特性等,使得不同实体中的属性标准化更容易。例如:定义性别域sex为“男”,“女”,则所有引用sex域的属性或数据项的取值就只能为“男”或者“女”;如果修改sex为“m”,“w”,则所有引用sex域的属性或数据项的取值只能为“m”,“w”。214.24.2创建创建CDMCDM CDM是通过对用户需求进行综合、归纳与抽象形成的,是独立于具体数据库管理系统的概念数据模型,是整个数据库设计的关键。创建CDM必须以需求分析结果为基础,从中提取
15、系统需要处理的数据。包括实体、联系、特殊的业务规则等等。这些是创建CDM的基础。复杂的CDM通常从系统中局部应用开始设计,所有局部应用的CDM设计结束后,将其进行合并与优化,从而形成全局CDM。224.2.1 4.2.1 创建创建CDMCDM的方法的方法(续续)建立CDM可以采用下面3种方法:新建CDM。从已有CDM生成新的CDM。通过逆向工程由PDM等模型生成CDM。234.2.24.2.2创建创建CDM(CDM(续续)创建CDM实质就是设计CDM模型元素,包括实体、属性、联系、标识符、数据项和域的设计。在具体创建CDM之前,通常需要对需求分析阶段收集到的数据采用数据抽象机制对其进行分类、聚
16、集,形成实体、实体属性以及联系等。从而为设计CDM奠定基础。CDM创建步骤如下:244.2.24.2.2创建创建CDM(CDM(续续)1.建立CDM模型 选择FileNew Model菜单项,打开新建模型窗口,在新建模型窗口中选择Conceptual Data Model,即概念数据模型CDM。在Model Name处输入模型名称,然后单击“OK”按钮,创建一个CDM模型。默认情况下新建模型将出现在PowerDesigner浏览器窗口中,同时打开用于设计选定模型对象的工具箱。CDM工具箱中特有工具选项含义如表4-1所示。254.2.24.2.2创建创建CDM(CDM(续续)序号图标英文名称含义
17、1Package包2Entity实体3Relationship联系4Inheritance继承5Association关联6Association Link关联链接7File文件26表4-1 CDM工具选项含义2.2.定义实体定义实体的方法:定义实体定义实体的方法:使用工具箱中的使用工具箱中的EntityEntity工具选项。工具选项。使用使用ModelEntitiesModelEntities菜单项。菜单项。使用鼠标右键单击正在设计的使用鼠标右键单击正在设计的CDMCDM模型,从快捷菜单中选模型,从快捷菜单中选择择NewEntityNewEntity。4.2.24.2.2创建创建CDM(CD
18、M(续续)其中第一种方法最为直观方便。具体操作过程如下:(1)选择工具箱中的Entity图标,光标形状由指针状态变为选定图标的形状。(2)在图形设计工作区适当位置单击鼠标左键放置实体。如果需要定义多个实体,只要移动光标到另一合适位置,再次单击鼠标左键即可。注意:只有光标形状为实体(Entity)图标时,才能定义实体。(3)实体放置后,通常在CDM工作区空白处单击鼠标右键,或者在工具箱中选择指针(Pointer),将光标形状恢复为指针状态,结束实体定义工作。(4)设置实体属性双击实体图形符号,打开实体属性窗口,如图4.8所示。274.2.24.2.2创建创建CDM(CDM(续续)其中,Gener
19、al选项卡用于设置实体名称、代码和注释等信息;Attributes选项卡用于设置实体包括的属性(字段)信息;Identifiers选项可用于设置实体标识符;Notes选项卡用于设置实体的描述信息;Rules选项卡用于设置与该实体相关的业务规则。28图图4.8 4.8 实体属性窗实体属性窗口口4.2.24.2.2创建创建CDM(CDM(续续)General选项卡中主要参数含义如下:Name:实体名称。Code:实体代码。Comment:注释。Number:该实体在数据库中可能存放的记录数,用来估计数据库的大小。Generate:是否生成此实体,即生成PDM时该实体是否生成一个表。Parent E
20、ntity:父实体。Keywords:关键字。关键字可用于对模型对象进行分组,或通过关键字查找模型对象。294.2.24.2.2创建创建CDM(CDM(续续)3.定义属性 属性(Attribute)用于描述实体的特性,每个实体至少应该包括一个属性。例如:仓库实体包括仓库编号、仓库面积、电话等属性。属性定义方法如下:(1)单击实体属性窗口的Attributes选项卡,打开属性定义窗口,如图4.9所示。在该窗口中输入全部属性。304.2.24.2.2创建创建CDM(CDM(续续)31图4.9 属性定义窗口4.2.24.2.2创建创建CDM(CDM(续续)Attributes选项卡各参数含义如下:N
21、ame:属性名称。Code:属性代码。Data Type:数据类型。Length:数据类型长度。Precision:数据类型精度。M(Mandatory):强制,属性值是否允许为空。P(Primary Identifier):表示是否为主标识符。D(Displayed):表示是否在实体图形符号中显示该属性。Domain:表示应用到该属性上的域。注意:属性定义窗口中显示的列可以通过Customize Columns and Filter工具 进行修改。324.2.24.2.2创建创建CDM(CDM(续续)(2)属性参数设置 在属性定义窗口中右键单击需要进行参数设置的属性行,在快捷菜单中选择Pro
22、perties,打开该属性参数设置窗口,如图4.10所示,设置“仓库面积”属性参数。33图4.10 属性参数设置窗口(General)4.2.24.2.2创建创建CDM(CDM(续续)其中,General选项卡用于设置该属性的基本信息;Standard Checks选项卡用来设置属性的标准检查性约束;Rules选项卡用来设置或显示与该属性相关的业务规则,业务规则可以是一些相关的法律、法规、业务流程、内部指南等等,用于指导和约束业务行为。另外,还可以设置描述信息以及附加检查性约束等等。标准检查性约束是一组确保属性有效的表达式。例如:性别只能为“男”或“女”。单击Standard Checks 选
23、项卡,打开标准检查性约束设置窗口,如图4.11所示。设置“仓库面积”的最小值为10,最大值为200。344.2.24.2.2创建创建CDM(CDM(续续)35图图4.11 4.11 属性的标准检查性约束设置窗口属性的标准检查性约束设置窗口4.2.24.2.2创建创建CDM(CDM(续续)标准检查性约束设置窗口中各项参数含义如下:Minimum:最小值。Maximum:最大值。Default:默认值。Format:数据显示格式,例如:9999.99。此处可以直接输入格式,也可以选择已经创建的格式对象,还可以创建新的格式对象,并且可以对格式进行属性设置。Unit:单位,如吨、米等。364.2.24
24、.2.2创建创建CDM(CDM(续续)No space:不允许空格。Cannot modify:初始化后不允许修改。Character case:字符大小写设置。可以选择:Mixed case(大小写混合形式)Lowercase(全部小写)、Uppercase(全部大写)、Sentence case(句子形式)、Title case(标题形式)。List of values:属性值列表,如果该列表中填入数值,则属性必须从列表中取值,不能取其他值。Complete:用于排出没有出现在列表中的值。374.2.24.2.2创建创建CDM(CDM(续续)4.定义联系 定义好实体和属性后,接下来定义实体
25、之间以及实体内部的联系。本节首先概要叙述联系的定义方法及参数含义,然后详细叙述每一种联系的具体定义过程。(1)联系的定义及参数设置单击工具箱中的Relationship工具选项,光标由指针形状变为该图标形状,在需要设置联系的两个实体中的一个实体图形符号上单击鼠标左键,并在保持按键的情况下将鼠标拖拽到另一个实体上,然后释放鼠标左键。这样就在两个实体之间创建了一个联系。如图4.12所示。384.2.24.2.2创建创建CDM(CDM(续续)39图图4.12 4.12 联系联系4.2.24.2.2创建创建CDM(CDM(续续)鼠标双击联系图形符号,打开联系属性设置窗口,如图4.13所示。设置“仓库”
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