2023年7月27日发(作者：)

数据库设计（1）_概念结构设计⼀、数据模型以下概念在⼀些教科书中都会有讲到，⽐如：《数据库原理与应⽤》。这⾥作了⼀下总结。

1.1、概念模型，是对现实世界的抽象，数据模型，就是描述数据结构（静态特征）、数据操作（动态特征）、数据完整性（动静交互的约束）的概念的集合。⽽数据模型也是数据库管理系统（DBMS）的核⼼和基础，各种DBMS软件的实现都是基于数据模型的。

1.2、分类数据模型可分为两种：概念数据模型、结构数据模型。（1）概念数据模型，是⾯向现象世界的数据模型，它独⽴于计算机系统和DBMS；常⽤的概念模型有：E-R模型、⾯向对象模型等。但DBMS发展⾄今，主流的仍然是关系型数据库，所以⽬前对于概念模型的设计依旧是使⽤E-R模型为主。

也许哪天⾯向对象型数据库成为主流，那我们的概念模型设计就也可以采⽤⾯向对象的⽅法了。其实ER模型就是⾯向对象模型的雏形，⾯向对象模型⼀定程度上是从ER模型演变过来的。

（2）结构数据模型，是⾯向数据库的数据模型，⼜可分为逻辑数据模型（逻辑结构）、物理数据模型（物理结构）；逻辑数据模型：这是⽤户在DBMS中看到的模型。DBMS的逻辑模型先后经历了层状模型（树状模型）、⽹状模型、关系模型，以及现在发展中的⾯向对象模型，之所以关系型经久不衰，就是因为它简单的逻辑结构：表，⽆论是设计、维护都⽐较容易，尽管在处理效率上略次于前两者。⾯向对象模型虽然结构清晰、设计⽅便，但查询功能太弱，因此在DBMS中暂还没有取代关系模型的地位；

物理数据模型：是指数据在存储介质上的组织结构，它与相应的DBMS及OS相关，通常不需要⼿动去管理，⽽是通过⽤户在DBMS中指定存储的⽅式，由DBMS⾃动完成在相应OS上的存储结构。

上⾯数据模型的三种分类，也正是数据从现实世界到计算机世界的具体表⽰所要经历的过程，⽆论DBMS的发展如何，这个过程是不会改变的。

相应的，数据库设计可分为以下三步：（1）概念结构设计：利⽤概念模型对现实世界进⾏抽象；（2）逻辑结构设计：将概念模型转化为逻辑模型，也就是将对现实世界的抽象转化为计算机上DBMS的数据结构；（3）物理结构设计：定制逻辑模型中实现的数据结构在物理介质的存储结构；

⾄于数据库设计在整个软件⼯程⽣命周期中所处的位置，详见《软件⼯程 - 5、数据库设计与开发》。

⼆、概念结构设计概念结构设计的过程，就是建⽴E-R模型的过程。2.1、E-R图E-R图的组件有很多，但概括起来说，可分为以下四种：矩形：表⽰实体菱形：表⽰实体间的关系椭圆：表⽰实体的属性线段：⽤于将实体、关系相连接

对于双矩形、双菱形、双椭圆、双线段等等⼀些组件，可以不⽤去管，通常⽤以上四种组件就可以表达清楚实体及实体间的关系。

2.2、建⽴E-R模型以下过程为建⽴E-R模型的⼀般步骤，这⾥以权限管理模块为例：2.2.1、标识实体

1这是权限管理中常⽤的基于⾓⾊的访问控制（RBAC），通常有⽤户、⾓⾊这两个实体。

2.2.2、标识关系

2⽤户与⾓⾊间为多对多的互相拥有关系。

2.2.3、标识实体、关系的属性

3不仅仅是实体有属性，关系同样也有属性，这些属性在实体间建⽴关系时才会存在。有时属性太多，⽆法在图上⼀⼀列出，可以⽤表格，在后⾯的步骤中这个表格同样会⽤到，如下：实体属性性别⽤户年龄电话…

2.2.4、确定属性域属性域就是属性的取值范围。这时，可以⽤表格将属性的数据类型、数据长度、取值范围及是否可为空、简单/复合、单值/多值、是否为派⽣属性等域信息定义出来。这个过程，事实上包含了逻辑结构设计中的数据类型、NULL、CHECK、DEFAULT等信息。实体属性性别⽤户年龄电话…

2.2.5、确定键键就是可⽤于标识实体的属性，有：主键、唯⼀键、外键。实体属性⽤户编号性别⽤户年龄电话…

2.2.6、实体的特化/泛化也就是⾯向对象模型中⽗类和⼦类的概念，这是个可选的步骤。举个例⼦，⽤户中⼤部分⼈都是普通员⼯，但有⼀⼩部分是从事销售的，销售⼈员有个负责区域的属性，如果将这个属性放在⽤户实体中，如下：联系⽅式…多⼤了主键男/⼥描述键描述男/⼥多⼤了联系⽅式…数据类型及长度1字节的短整形或布尔型1字节的短整形20字节的字符型或长整形…是否可为空NONOYES描述男/⼥多⼤了联系⽅式………

4

这时我们会发现，除了销售⼈员外，其他⾮销售⼈员这个属性全都不存在，这就是特化的过程。可以另建⼀个销售⼈员的实体来泛化⽤户实体，如下：5

这样就完成了对⽤户实体的泛化，泛化的过程也就是抽出实体间公共属性的过程，但通常，除⾮特化的部分太多，才会考虑将⼀个实体抽象成两个1对1关系的实体，所有这个步骤是可选的。

2.2.7、检查模型（1）检查冗余⾸先检查实体：1对1关系的实体中有没有⾮外键的重复属性，或者就是同⼀个实体；其次检查关系：有没有通过其他关系也可以得到的重复属性；

当然有时，需要考虑时间维度，因为有些属性是有时效性的，也就是虽然是同⼀个属性，但不同的时间表⽰的却是不同的内容，这⼀点在后⾯的逻辑结构设计中会提到，这并不是真正的冗余。 （2）检查业务检查当前的E-R模型是否满⾜当前业务的场景。可以从某个实体开始，沿着当前E-R模型的各个节点去模拟业务场景。尤其需要和《需求规格说明书》去做校验。

到这⾥，也就完成了E-R模型建⽴的全过程，有时，对于⽐较复杂的E-R模型，⼀张图可能显得太过局促，可以建⽴全局、局部E-R模型图，以便于查看和分析。