系统架构设计师:数据库设计基础知识--概念结构设计

概念结构设计的目标是产生反映系统信息需求的数据库概念结构，即概念模式。概念结构是独立于支持数据库的DBMS和使用的硬件环境的。此时，设计人员从用户的角度看待数据以及数据处理的要求和约束，产生一个反映用户观点的概念模式，然后再把概念模式转换为逻辑模式。

概念结构设计最著名最常用的方法是PPS Chen于1976年提出的实体-联系方法（Entity-RelationshipApproach），简称E-R方法。它采用E-R模型将现实世界的信息结构统一由实体、属性，以及实体之间的联系来描述。使用E-R方法，对现实事物加以抽象认识，以E-R图的形式描述出来。对现实事物抽象认识的3种方法分别是分类、聚集和概括。分类（Classification）：

对现实世界的事物，按照其具有的共同特征和行为，定义一种类型。聚集（Aggregation）：定义某一类型所具有的属性。概括（Generalization）：由一种已知类型定义新的类型。通常把已知类型称为超类（Superclass），新定义的类型称为子类（Subclass）。子类是超类的一个子集，即“is subset of”，例如，研究生是学生的一个子集。

E-R图的设计要依照上述的抽象机制，对需求分析阶段所得到的数据进行分类、聚集和概括，确定实体、属性和联系。概念结构设计工作步骤包括：选择局部应用、逐一设计分E-R图和E-R 图合并。

1.选择局部应用

需求分析阶段会得到大量的数据，这些数据分散杂乱，许多数据应用于不同的处理，数据与数据之间的关联关系也较为复杂，要最终确定实体、属性和联系，就必须根据数据流图这一线索，理清数据。

数据流图是对业务处理过程从高层到底层的一级级抽象，高层抽象流图一般反映系统的概貌，对数据的引用较为笼统，而底层又可能过于细致，不能体现数据的关联关系，因此要选择适当层次的数据流图，让这一层的每一部分对应一个局部应用，实现某一项功能。从这一层入手，就能很好地设计分E-R图。

2.逐一设计分E-R图划分好各个局部应用之后，就要对每一个局部应用逐一设计分E-R图，又称为局部E-R图。

对于每一局部应用，其所用到的数据都应该收集在数据字典中了，依照该局部应用的数据流图，从数据字典中提取出数据，使用抽象机制，确定局部应用中的实体、实体的属性、实体标识符及实体间的联系和其类型。

事实上，在形成数据字典的过程中，数据结构、数据流和数据存储都是根据现实事物来确定的，因此都已经基本上对应了实体及其属性，以此为基础，加以适当调整，增加联系及其类型，就可以设计分E-R图。

3.E-R图合并

根据局部应用设计好各局部E-R图之后，就可以对各分E-R图进行合并。合并的目的在于在合并过程中解决分E-R图中相互间存在的冲突，消除在分E-R图之间存在的信息冗余，使之成为能够被全系统所有用户共同理解和接受的统一的、精炼的全局概念模型。合并的方法是将具有相同实体的两个或多个E-R图合二为一，在合成后的E-R图中把相同

实体用一个实体表示，合成后的实体的属性是所有分E-R图中该实体的属性的并集，并以此实体为中心，并入其他所有分E-R图。再把合成后的E-R图以分E-R图看待，合并剩余的分E-R

图，直至所有的E-R图全部合并，就构成一张全局E-R图。注意分E-R图进行合并时，它们之间存在的冲突主要有以下3类。

（1）属性冲突。同一属性可能会存在于不同的分E-R图中，由于设计人员不同或是出发点不同，对属性的类型、取值范围、数据单位等可能会不一致，这些属性数据将来只能以一种形式在计算机中存储，这就需要在设计阶段进行统一。

（2）命名冲突。相同意义的属性，在不同的分E-R图上有着不同的命名，或是名称相同的属性在不同的分E-R 图中代表着不同的意义，这些也需要进行统一。

（3）结构冲突。同一实体在不同的分E-R图中有不同的属性，同一对象在某一分E-R图中被抽象为实体而在另一分E-R 图中又被抽象为属性。对于这种结构冲突问题需要统一。分E-R图的合并过程中要对其进行优化，具体可以从以下几个方面实现。

（1）实体类型的合并。两个具有1：1联系或1：*联系的实体，可以予以合并，使实体个数减少，有利于减少将来数据库操作过程中的连接开销。

（2）冗余属性的消除。一般在各分E-R图中的属性是不存在冗余的，但合并后就可能出现冗余。因为合并后的E-R图中的实体继承了合并前该实体在分E-R图中的全部属性，属性间就可能存在冗余，即某一属性可以由其他属性确定。

（3）冗余联系的消除。在分E-R图合并过程中，可能会出现实体联系的环状结构，即某一实体A与另一实体B有直接联系，同时A又通过其他实体与实体B发生间接联系，通常直接联系可以通过间接联系所表达，可消除直接联系。