【知识】实体关系图（ERD）的定义和绘制

辉哥

发布于 2022-05-13 14:13:27

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1. 摘要

您将获得关于ER图和数据库设计的基本知识和技能。你会学到ERD是什么，为什么，ERD符号，如何画ERD，等等，以及一些ERD的例子。

2.内容

2.1 ERD定义

实体 - 关系（ER）图（也称为ERD或ER模型）是Peter最初在1976年提出的经典且流行的概念数据模型。它是系统内不同实体的视觉表示以及它们如何相互关联。实体关系图广泛用于设计关系数据库。ER模式中的实体成为表，属性和转换的数据库模式。由于它们可用于可视化数据库表及其关系，因此它通常也用于数据库故障排除。

ER-Diagrams有三个基本要素：

实体是我们想要存储信息的“事物”。实体是一个人，地点，事物或事件。
属性是我们要为权利收集的数据。
关系描述了实体之间的关系。

ERD - Illustrated by Visual Paradigm

2.2 什么时候画ER图?

什么时候画erd ?虽然ER模型主要用于在概念可视化和物理数据库设计方面设计关系数据库，但是在其他情况下，ER图也可以提供帮助。下面是一些典型的用例。

2.2.1 数据库设计

——根据变化的规模，直接在DBMS中更改数据库结构可能有风险。为了避免破坏生产数据库中的数据，仔细计划更改是很重要的。ERD是一个有用的工具。通过绘制ER图来可视化数据库设计思想，您有机会识别错误和设计缺陷，并在数据库中执行更改之前进行更正。

2.2.2 数据库调试

——调试数据库问题很有挑战性，特别是当数据库包含许多表时，需要编写复杂的SQL来获取所需的信息。通过使用ERD可视化数据库模式，您可以全面了解整个数据库模式。您可以轻松地定位实体、查看它们的属性并确定它们与其他实体之间的关系。所有这些都允许您分析现有数据库并更容易地发现数据库问题。

2.2.3 数据库创建和补丁

—Visual Paradigm是一个ERD工具，它支持一个数据库生成工具，可以通过ER图的方式自动创建和补丁数据库。因此，有了这个ER图工具，ER设计就不再是一个静态的图，而是反映物理数据库结构的一面镜子。

2.2.4 帮助收集需求

——通过绘制描述系统高级业务对象的概念性ERD来确定信息系统的需求。这样的初始模型还可以演化为物理数据库模型，以帮助创建关系数据库，或帮助创建流程图和数据流模式。

2.3 ERD符号指南

ER图包含实体、属性和关系。在这一节中，我们将详细讨论ERD符号。

2.3.1 实体

ERD实体是一个系统内可定义的事物或概念，例如人/角色(例如学生)、对象(例如发票)、概念(例如概要)或事件(例如交易)(注:在ERD中，术语“实体”经常被用来代替“表”，但它们是相同的)。在确定实体时，将它们视为名词。在ER模型中，实体显示为圆角矩形，其名称位于顶部，其属性列在实体形状的主体中。下面的ERD示例显示了一个ER实体的示例。

2.3.2 实体属性

属性也称为列，是持有它的实体的属性或特征。

属性具有描述属性的名称和描述属性类型的类型，如字符串的varchar和整数的int。在为物理数据库开发绘制ERD时，务必确保使用目标RDBMS支持的类型。

下面的ER关系图示例显示了一个包含一些属性的实体。

2.3.3 主键

主键是一种特殊的实体属性，它惟一地定义了数据库表中的一条记录。换句话说，不能有两个(或多个)记录共享主键属性的相同值。下面的ERD示例显示了具有主键属性“ID”的实体“Product”，以及数据库中表记录的预览。第三条记录无效，因为另一条记录已经使用了ID 'PDT-0002'的值。

2.3.4 外键

外键也称为FK，是对表中主键的引用。它用于标识实体之间的关系。注意，外键不一定是唯一的。多条记录可以共享相同的值。下面的ER关系图示例显示了一个具有一些列的实体，其中外键用于引用另一个实体。

2.3.5 关系

两个实体之间的关系表示这两个实体以某种方式相互关联。例如，一个学生可能注册了一个课程。因此，实体学生与课程是相关的，而一种关系是连接他们之间的连接器。

2.3.6 基数

基数定义一个实体中可能出现的事件数，该实体与另一个实体中可能出现的事件数相关联。例如，一个队有很多队员。当在ERD中出现时，实体团队和玩家以一对多的关系相互连接。

在ER图中，基数表示为连接器两端的鱼尾纹。三种常见的基本关系是一对一、一对多和多对多。

2.3.6.1 一对一的基数的例子

一对一关系主要用于将一个实体一分为二，以提供简明的信息并使其更易于理解。下图显示了一对一关系的一个示例。

2.3.6.2 一对多的基数的例子

一对多关系是指两个实体X和Y之间的关系，其中X的一个实例可能链接到Y的多个实例，而Y的一个实例只链接到X的一个实例。

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2.3.6.3 多对多的基数的例子

多对多关系是指两个实体X和Y之间的关系，其中X可以链接到Y的多个实例，反之亦然。下图显示了一个多对多关系的示例。注意，在物理ERD中，多对多关系被分割为一对一对多关系。在下一节中，您将了解什么是物理ERD。

2.4 概念、逻辑和物理数据模型

ER模型通常是在三个抽象层次上绘制的:

概念ERD /概念数据模型
逻辑ERD /逻辑数据模型
物理ERD /物理数据模型

虽然ER模型的所有三个级别都包含具有属性和关系的实体，但是它们在创建的目的和目标受众方面有所不同。

2.4.1 概念数据模型

概念性的ERD对系统中应该存在的业务对象及其之间的关系进行建模。开发了一个概念模型，通过识别所涉及的业务对象来呈现系统的总体情况。它定义了哪些实体存在，而不是哪些表。例如，“多对多”表可能存在于逻辑或物理数据模型中，但在概念数据模型中，它们只是作为没有基数的关系显示。

概念数据模型示例

注意:概念性ERD支持在建模两个实体之间的“一种”关系时使用泛化，例如，三角形是一种形状。这种用法类似于UML中的泛化。注意，只有概念性的ERD支持泛化。

2.4.2 逻辑数据模型

逻辑ERD是概念ERD的详细版本。通过显式定义每个实体中的列并引入操作实体和事务实体，可以开发逻辑ER模型来丰富概念模型。虽然逻辑数据模型仍然独立于将要创建数据库的实际数据库系统，但是如果它影响设计，您仍然可以考虑这一点。

逻辑数据模型示例

2.4.3 物理数据模型

物理ERD表示关系数据库的实际设计蓝图。物理数据模型通过为每个列分配类型、长度、可空值等来详细说明逻辑数据模型。由于物理ERD表示在特定DBMS中数据应该如何结构化和关联，因此考虑实际数据库系统的约定和限制是很重要的。确保DBMS支持列类型，并且在命名实体和列时不使用保留字。

物理数据模型示例

2.5 如何绘制ER图?

如果你发现很难开始画ER图，不要担心。在这一节中，我们将为您提供一些ERD技巧。尝试按照下面的步骤来理解如何有效地绘制ER图。

确定你清楚绘制ERD的目的。您是否试图呈现涉及业务对象定义的整个系统体系结构?或者您正在开发一个为数据库创建准备好的ER模型吗?您必须清楚在适当的细节级别开发ER关系图的目的(有关更多细节，请阅读“概念、逻辑和物理数据模型”一节)
确保您清楚要建模的范围。了解建模范围可以防止在设计中包含冗余实体和关系。
绘制范围中涉及的主要实体。
通过添加列来定义实体的属性。
仔细检查ERD，检查实体和列是否足够存储系统的数据。如果没有，则考虑添加其他实体和列。通常，您可以在此步骤中标识一些事务、操作和事件实体。
考虑所有实体之间的关系，并使用适当的基数。 (e实体客户和订单之间的一对多关系)。不要担心是否存在孤儿实体。虽然不常见，但却是合法的。
应用数据库规范化技术以减少数据冗余和提高数据完整性的方式重构实体。例如，制造商的详细信息最初可能存储在Product实体下。在规范化的过程中，您可能会发现详细信息会重复记录，然后您可以将其作为单独的实体制造商进行拆分，并使用一个外键在产品和制造商之间进行链接。