數據庫絕對是軟件系統不可分割的一部分。在數據庫工程中充分利用ER關(guān)系圖，可以保證在數據庫創(chuàng )建、管理和維護中產(chǎn)生高質(zhì)量的數據庫設計。ER模型還提供了一種通信手段。
今天我們將帶你了解所有你需要知道的關(guān)于ER圖解的知識。通過(guò)閱讀ERD指南，您將獲得關(guān)于ER圖和數據庫設計的基本知識和技能。你會(huì )學(xué)到ERD是什么，為什么，ERD符號，如何畫(huà)ERD，等等，以及一些ERD的例子。
什么是ER圖?
首先，什么是實(shí)體關(guān)系圖?
實(shí)體關(guān)系圖，又稱(chēng)ERD、ER圖或ER模型，是一種用于數據庫設計的結構圖。ERD包含不同的符號和連接器，它們可視化兩個(gè)重要的信息:系統范圍內的主要實(shí)體，以及這些實(shí)體之間的相互關(guān)系。
這就是為什么它被稱(chēng)為“實(shí)體”“關(guān)系”圖!
當我們在ERD中談到實(shí)體時(shí)，我們通常指的是業(yè)務(wù)對象，例如人員/角色、有形的業(yè)務(wù)對象、無(wú)形的業(yè)務(wù)對象等?！瓣P(guān)系”是關(guān)于這些實(shí)體如何在系統中相互關(guān)聯(lián)的。
在典型的ER設計中，您可以找到描述實(shí)體、實(shí)體屬性和相互關(guān)系的符號，如圓角矩形和連接器。
什么時(shí)候畫(huà)ER圖?
什么時(shí)候畫(huà)erd ?雖然ER模型主要用于在概念可視化和物理數據庫設計方面設計關(guān)系數據庫，但是在其他情況下，ER圖也可以提供幫助。下面是一些典型的用例。
數據庫設計
——根據變化的規模，直接在DBMS中更改數據庫結構可能有風(fēng)險。為了避免破壞生產(chǎn)數據庫中的數據，仔細計劃更改是很重要的。ERD是一個(gè)有用的工具。通過(guò)繪制ER圖來(lái)可視化數據庫設計思想，您有機會(huì )識別錯誤和設計缺陷，并在數據庫中執行更改之前進(jìn)行更正。
數據庫調試
——調試數據庫問(wèn)題很有挑戰性，特別是當數據庫包含許多表時(shí)，需要編寫(xiě)復雜的SQL來(lái)獲取所需的信息。通過(guò)使用ERD可視化數據庫模式，您可以全面了解整個(gè)數據庫模式。您可以輕松地定位實(shí)體、查看它們的屬性并確定它們與其他實(shí)體之間的關(guān)系。所有這些都允許您分析現有數據庫并更容易地發(fā)現數據庫問(wèn)題。
數據庫創(chuàng )建和補丁
—Visual Paradigm是一個(gè)ERD工具，它支持一個(gè)數據庫生成工具，可以通過(guò)ER圖的方式自動(dòng)創(chuàng )建和補丁數據庫。因此，有了這個(gè)ER圖工具，ER設計就不再是一個(gè)靜態(tài)的圖，而是反映物理數據庫結構的一面鏡子。
幫助收集需求
——通過(guò)繪制描述系統高級業(yè)務(wù)對象的概念性ERD來(lái)確定信息系統的需求。這樣的初始模型還可以演化為物理數據庫模型，以幫助創(chuàng )建關(guān)系數據庫，或幫助創(chuàng )建流程圖和數據流模式。
ERD符號指南
ER圖包含實(shí)體、屬性和關(guān)系。在這一節中，我們將詳細討論ERD符號。
實(shí)體
ERD實(shí)體是一個(gè)系統內可定義的事物或概念，例如人/角色、對象、概念或事件。在確定實(shí)體時(shí)，將它們視為名詞。在ER模型中，實(shí)體顯示為圓角矩形，其名稱(chēng)位于頂部，其屬性列在實(shí)體形狀的主體中。下面的ERD示例顯示了一個(gè)ER實(shí)體的示例。
實(shí)體屬性
屬性也稱(chēng)為列，是持有它的實(shí)體的屬性或特征。
屬性具有描述屬性的名稱(chēng)和描述屬性類(lèi)型的類(lèi)型，如字符串的varchar和整數的int。在為物理數據庫開(kāi)發(fā)繪制ERD時(shí)，務(wù)必確保使用目標RDBMS支持的類(lèi)型。
下面的ER關(guān)系圖示例顯示了一個(gè)包含一些屬性的實(shí)體。
主鍵
外鍵
外鍵也稱(chēng)為FK，是對表中主鍵的引用。它用于標識實(shí)體之間的關(guān)系。注意，外鍵不一定是唯一的。多條記錄可以共享相同的值。下面的ER關(guān)系圖示例顯示了一個(gè)具有一些列的實(shí)體，其中外鍵用于引用另一個(gè)實(shí)體。
關(guān)系
兩個(gè)實(shí)體之間的關(guān)系表示這兩個(gè)實(shí)體以某種方式相互關(guān)聯(lián)。例如，一個(gè)學(xué)生可能注冊了一個(gè)課程。因此，實(shí)體學(xué)生與課程是相關(guān)的，而一種關(guān)系是連接他們之間的連接器。
基數
基數定義一個(gè)實(shí)體中可能出現的事件數，該實(shí)體與另一個(gè)實(shí)體中可能出現的事件數相關(guān)聯(lián)。例如，一個(gè)隊有很多隊員。當在ERD中出現時(shí)，實(shí)體團隊和玩家以一對多的關(guān)系相互連接。
在ER圖中，基數表示為連接器兩端的魚(yú)尾紋。三種常見(jiàn)的基本關(guān)系是一對一、一對多和多對多。
一對一的基數的例子
一對一關(guān)系主要用于將一個(gè)實(shí)體一分為二，以提供簡(jiǎn)明的信息并使其更易于理解。下圖顯示了一對一關(guān)系的一個(gè)示例。
一對多的基數的例子
一對多關(guān)系是指兩個(gè)實(shí)體X和Y之間的關(guān)系，其中X的一個(gè)實(shí)例可能鏈接到Y的多個(gè)實(shí)例，而Y的一個(gè)實(shí)例只鏈接到X的一個(gè)實(shí)例。
多對多的基數的例子
多對多關(guān)系是指兩個(gè)實(shí)體X和Y之間的關(guān)系，其中X可以鏈接到Y的多個(gè)實(shí)例，反之亦然。下圖顯示了一個(gè)多對多關(guān)系的示例。注意，在物理ERD中，多對多關(guān)系被分割為一對一對多關(guān)系。在下一節中，您將了解什么是物理ERD。
概念、邏輯和物理數據模型
ER模型通常是在三個(gè)抽象層次上繪制的:
概念ERD /概念數據模型
邏輯ERD /邏輯數據模型
物理ERD /物理數據模型
雖然ER模型的所有三個(gè)級別都包含具有屬性和關(guān)系的實(shí)體，但是它們在創(chuàng )建的目的和目標受眾方面有所不同。
一般理解的三個(gè)數據模型是業(yè)務(wù)分析師使用概念模型和邏輯模型系統中的業(yè)務(wù)對象存在,而數據庫設計師或數據庫工程師闡述了概念和邏輯ER模型生成物理模型,提出了物理數據庫結構準備創(chuàng )建數據庫。下表顯示了三種數據模型之間的差異。
概念模型vs邏輯模型vs數據模型:
ERD featuresConceptualLogicalPhysicalEntity YesYesYesRelationshipYesYesYesColumns YesYesColumn's Types OptionalYesPrimary Key YesForeign Key Yes
概念數據模型
概念性的ERD對系統中應該存在的業(yè)務(wù)對象及其之間的關(guān)系進(jìn)行建模。開(kāi)發(fā)了一個(gè)概念模型，通過(guò)識別所涉及的業(yè)務(wù)對象來(lái)呈現系統的總體情況。它定義了哪些實(shí)體存在，而不是哪些表。例如，“多對多”表可能存在于邏輯或物理數據模型中，但在概念數據模型中，它們只是作為沒(méi)有基數的關(guān)系顯示。
概念數據模型示例
注意:概念性ERD支持在建模兩個(gè)實(shí)體之間的“一種”關(guān)系時(shí)使用泛化，例如，三角形是一種形狀。這種用法類(lèi)似于UML中的泛化。注意，只有概念性的ERD支持泛化。
邏輯數據模型
邏輯ERD是概念ERD的詳細版本。通過(guò)顯式定義每個(gè)實(shí)體中的列并引入操作實(shí)體和事務(wù)實(shí)體，可以開(kāi)發(fā)邏輯ER模型來(lái)豐富概念模型。雖然邏輯數據模型仍然獨立于將要創(chuàng )建數據庫的實(shí)際數據庫系統，但是如果它影響設計，您仍然可以考慮這一點(diǎn)。
邏輯數據模型示例
物理數據模型
物理ERD表示關(guān)系數據庫的實(shí)際設計藍圖。物理數據模型通過(guò)為每個(gè)列分配類(lèi)型、長(cháng)度、可空值等來(lái)詳細說(shuō)明邏輯數據模型。由于物理ERD表示在特定DBMS中數據應該如何結構化和關(guān)聯(lián)，因此考慮實(shí)際數據庫系統的約定和限制是很重要的。確保DBMS支持列類(lèi)型，并且在命名實(shí)體和列時(shí)不使用保留字。
物理數據模型示例
如何繪制ER圖?
如果你發(fā)現很難開(kāi)始畫(huà)ER圖，不要擔心。在這一節中，我們將為您提供一些ERD技巧。嘗試按照下面的步驟來(lái)理解如何有效地繪制ER圖。
確定你清楚繪制ERD的目的。您是否試圖呈現涉及業(yè)務(wù)對象定義的整個(gè)系統體系結構?或者您正在開(kāi)發(fā)一個(gè)為數據庫創(chuàng )建準備好的ER模型嗎?您必須清楚在適當的細節級別開(kāi)發(fā)ER關(guān)系圖的目的
確保您清楚要建模的范圍。了解建模范圍可以防止在設計中包含冗余實(shí)體和關(guān)系。
繪制范圍中涉及的主要實(shí)體。
通過(guò)添加列來(lái)定義實(shí)體的屬性。
仔細檢查ERD，檢查實(shí)體和列是否足夠存儲系統的數據。如果沒(méi)有，則考慮添加其他實(shí)體和列。通常，您可以在此步驟中標識一些事務(wù)、操作和事件實(shí)體。
考慮所有實(shí)體之間的關(guān)系，并使用適當的基數。不要擔心是否存在孤兒實(shí)體。雖然不常見(jiàn)，但卻是合法的。
應用數據庫規范化技術(shù)以減少數據冗余和提高數據完整性的方式重構實(shí)體。例如，制造商的詳細信息最初可能存儲在Product實(shí)體下。在規范化的過(guò)程中，您可能會(huì )發(fā)現詳細信息會(huì )重復記錄，然后您可以將其作為單獨的實(shí)體制造商進(jìn)行拆分，并使用一個(gè)外鍵在產(chǎn)品和制造商之間進(jìn)行鏈接。
數據模型的例子
ERD例子-電影租賃系統
ERD示例-貸款系統
ERD的例子-網(wǎng)上商店
將ERD與數據流圖結合使用
在系統分析和設計中，可以繪制數據流圖來(lái)可視化系統過(guò)程中的信息流。在數據流圖中，有一個(gè)稱(chēng)為數據存儲的符號，它表示一個(gè)數據庫表，該表提供系統所需的信息。
由于物理ER關(guān)系圖提供了實(shí)際數據庫的藍圖，所以ERD中的實(shí)體與DFD中的數據存儲保持一致。您可以通過(guò)表示系統內流動(dòng)的信息結構來(lái)繪制ERD，作為對DFD的補充，或者相反，通過(guò)顯示系統在運行時(shí)將如何使用數據來(lái)繪制DFD，以補充ERD。
將ERD與BPMN業(yè)務(wù)流程圖一起使用
在業(yè)務(wù)流程映射中，可以繪制BPMN業(yè)務(wù)流程圖來(lái)可視化業(yè)務(wù)工作流。在業(yè)務(wù)流程圖中，有一個(gè)稱(chēng)為數據對象的符號，它表示流程活動(dòng)的數據輸入/輸出。
由于概念和邏輯數據模型提供了系統內業(yè)務(wù)對象的高級視圖，因此此類(lèi)erd中的實(shí)體與BPD中的數據對象是一致的。您可以通過(guò)表示業(yè)務(wù)工作流所需的數據對象的結構來(lái)繪制ERD，作為對BPD的補充，或者相反，通過(guò)顯示如何在整個(gè)業(yè)務(wù)流程中使用數據來(lái)繪制BPD，以補充ERD。
選擇ERD工具
使用ERD開(kāi)發(fā)數據模型需要時(shí)間和精力。一個(gè)有用的數據庫設計工具應該能夠減少您所花費的時(shí)間和精力。Visual Paradigm不僅為您提供了ERD工具，還提供了一組可視化建模功能，幫助您更快、更輕松地繪制圖形。它支持當今市場(chǎng)上大多數流行的關(guān)系數據庫管理系統，包括數據庫設計、數據庫生成和ERD反轉。
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