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数据库设计概念结构设计

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

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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

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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

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。