Powerdesigner資料庫建模–概念性模型

目標:

本文主要介紹PowerDesigner中概念資料模型 CDM的基本概念。

一、概念資料模型概述

資料模型是現實世界中資料特徵的抽象。資料模型應該滿足三個方面的要求：

1）能夠比較真實地類比現實世界

2）容易為人所理解

3）便於電腦實現

概念資料模型也稱資訊模型，它以實體－聯絡(Entity-RelationShip,簡稱E-R)理論為基礎，並對這一理論進行了擴充。它從使用者的觀點出發對資訊進行建模，主要用於資料庫的概念級設計。

通常人們先將現實世界抽象為概念世界，然後再將概念世界轉為機器世界。換句話說，就是先將現實世界中的客觀對象抽象為實體(Entity)和聯絡(Relationship),它並不依賴於具體的電腦系統或某個DBMS系統，這種模型就是我們所說的CDM;然後再將CDM轉換為電腦上某個DBMS所支援的資料模型，這樣的模型就是物理資料模型,即PDM。

CDM是一組嚴格定義的模型元素的集合，這些模型元素精確地描述了系統的靜態特性、動態特性以及完整性條件約束條件等，其中包括了資料結構、資料操作和完整性條件約束三部分。

1）資料結構表達為實體和屬性;

2）資料動作表達為實體中的記錄的插入、刪除、修改、查詢等操作;

3）完整性條件約束表達為資料的自身完整性條件約束（如資料類型、檢查、規則等）和資料間的參照完整性條件約束（如聯絡、繼承聯絡等）;

二、實體、屬性及標識符的定義

實體（Entity），也稱為執行個體，對應現實世界中可區別於其他對象的“事件”或“事物”。例如，學校中的每個學生，醫院中的每個手術。

每個實體都有用來描述實體特徵的一組性質，稱之為屬性，一個實體由若干個屬性來描述。如學生實體可由學號、姓名、性別、出生年月、所在系別、入學年份等屬性群組成。

實體集（Entity Set）是具體相同類型及相同性質實體的集合。例如學校所有學生的集合可定義為“學生”實體集，“學生”實體集中的每個實體均具有學號、姓名、性別、出生年月、所在系別、入學年份等性質。

實體類型（Entity Type）是實體集中每個實體所具有的共同性質的集合，例如“患者”實體類型為：患者｛門診號，姓名，性別，年齡，社會安全號碼.............｝。實體是實體類型的一個執行個體，在含義明確的情況下，實體、實體類型通常互換使用。

實體類型中的每個實體包含唯一標識它的一個或一組屬性，這些屬性稱為實體類型的標識符（Identifier），如“學號”是學生實體類型的標識符，“姓名”、“出生日期”、“信址”共同組成“公民”實體類型的標識符。

有些實體類型可以有幾組屬性充當標識符，選定其中一組屬性作為實體類型的主標識符，其他的作為次標識符。

三、實體、屬性及標識符的表達

一、建立概念資料模型

1）選擇File-->New,彈出對話方塊，選擇CDM模型（即概念資料模型）建立模型。

2）完成概念資料模型的建立。以示，對當前的工作空間進行簡單介紹。（以後再更詳細說明）

3）選擇新增的CDM模型，右擊，在彈出的菜單中選擇“Properties”屬性項，彈出對話方塊。在“General”標籤裡可以輸入所建模型的名稱、代碼、描述、建立者、版本以及預設的圖表等等資訊。在“Notes”標籤裡可以輸入相關描述及說明資訊。當然再有更多的標籤，可以點擊 "More>>"按鈕，這裡就不再進行詳細解釋。

二、建立新實體

1）在CDM的圖形視窗中，單擊工具選項版上的Entity工具，再單擊圖形視窗的空白處，在單擊的位置就出現一個實體符號。點擊Pointer工具或右擊滑鼠，釋放Entitiy工具。

2）雙擊剛建立的實體符號，開啟下列表徵圖視窗，在此視窗“General”標籤中可以輸入實體的名稱、代碼、描述等資訊。

三、添加實體屬性

1）在上述視窗的“Attribute”選項標籤上可以添加屬性，如所示。

注意：

資料項目中的“添加屬性”和“重用已有資料項目”這兩項功能與模型中Data Item的Unique code 和Allow reuse選項有關。

P列表示該屬性是否為主標識符;D列表示該屬性是否在圖形視窗中顯示;M列表示該屬性是否為強制的，即該列是否為空白值。

如果一個實體屬性為強制的，那麼， 這個屬性在每條記錄中都必須被賦值，不可為空。

2）在所示視窗中，點擊插入屬性按鈕，彈出屬性對話方塊，如所示。

注意：這裡涉及到域的概念，即一種標準的資料結構，它可應用至資料項目或實體的屬性上。在以下的教程中將另立章節詳細說明。

一、定義屬性的標準檢查約束

標準檢查約束是一組確保屬性有效運算式。在實體屬性的特性視窗，開啟的檢查選項卡。

在這個選項卡可以定義屬性的標準檢查約束，視窗中每項的參數的含義，如下

參數	說明
Minimum	屬性可接受的最小數
Maximum	屬性可接受的最大數
Default	屬性不賦值時，系統提供的預設值
Unit	單位，如公裡、噸、元
Format	屬性的資料顯示格式
Lowercase	屬性的賦值全部變為小寫字母
Uppercase	屬性的賦值全部變為大寫字母
Cannot modify	該屬性一旦賦值不能再修改
List Of Values	屬性賦值列表，除列表中的值，不能有其他的值
Label	屬性列表值的標籤

二、定義屬性的附加檢查

當Standard checks 或Rules 不能滿足檢查的要求時，可以在Additional Checks選項卡的Server子頁上，通過SQL語句中使用%MINMAX%、%LISTVAL%、%RULES%、%UPPER%、%LOWER%幾個變數來定義Standard和Rule,

%MINMAX%、%LISTVAL%、%UPPER%、%LOWER%

在Standard Check中定義的Minimum 和Maximum、List values 、uppervalues、lowervalues

%RULES%

在Rules特性視窗Expression選項卡中定義的有效性規則運算式

目標：

本文主要介紹如何定義實體的主、次標識符。

一、標識符

標識符是實體中一個或多個屬性的集合，可用來唯一標識實體中的一個執行個體。要強調的是，CDM中的標識符等價於PDM中的主鍵或候選索引鍵。

每個實體都必須至少有一個標識符。如果實體只有一個標識符，則它為實體的主標識符。如果實體有多個標識符，則其中一個被指定為主標識符，其餘的標識符就是次標識符了。

二、如果定義主、次標識符

1）選擇某個實體雙擊彈出實體的屬性對話方塊。在Identifiers選項卡上可以進行實體標識符的定義。如所示

2）選擇第一行“主標識符”，點擊屬性按鈕或雙擊第一行“主標識符”，彈出屬性對話方塊，

3）選擇"Attributes"選項卡，再點擊“Add Attributes”工具，快顯視窗，選擇某個屬性作為標識符就行了。

目標：

本文主要介紹資料項目、新增資料項目、資料項目的唯一性代碼選項和重用選項等。

一、資料項目

資料項目（Data Item）是資訊儲存的最小單位，它可以附加在實體上作為實體的屬性。

注意：模型中允許存在沒有附加至任何實體上的資料項目。

二、建立資料項目

1）使用“Model”---> Data Items 菜單，在開啟的視窗中顯示已有的資料項目的列表，點擊 “Add a Row”按鈕，建立一個新資料項目，

2）當然您可以繼續設定具體資料項目的Code、DataType、Length等等資訊。這裡就不再詳細說明了。

三、資料項目的唯一性代碼選項和重用選項

使用Tools--->Model Options->Model Settings。在Data Item組框中定義資料項目的唯一性代碼選項(Unique Code)與重用選項（Allow Reuse）。

注意：

如果選擇Unique Code複選框 ，每個資料項目在同一個命名空間有唯一的代碼，而選擇Allow reuse ，一個資料項目可以充當多個實體的屬性。

四、在實體中添加資料項目

1）雙擊一個實體符號，開啟該實體的屬性視窗。

2）單擊Attributes選項卡，開啟如所示視窗

注意：

Add a DataItem 與 Reuse a DataItem的區別在於

Add a DataItem 情況下，選擇一個已經存在的資料項目，系統會自動複製所選擇的資料項目。如果您設定了UniqueCode選項，那系統在複製過程中，新資料項目的Code會自動產生一個唯一的號碼，否則與所選擇的資料項目完全一致。

Reuse a DataItem情況下，只引用不新增，就是引用那些已經存在的資料項目，作為新實體的資料項目。

目標：本文主要介紹聯絡的定義及使用。

一、 聯絡

聯絡（Relationship）是指實體集這間或實體集內部執行個體之間的串連。

實體之間可以通過聯絡來相互關聯。與實體和實體集對應，聯絡也可以分為聯絡和聯絡集，聯絡集是實體集之間的聯絡，聯絡是實體之間的聯絡，聯絡是具有方向性的。聯絡和聯絡集在含義明確的情況之下均可稱為聯絡。

按照實體類型中執行個體之間的數量對應關係，通常可將聯絡分為4類，即一對一（ONE TO ONE）聯絡、一對多（ONE TO MANY）聯絡、多對一（MANY TO ONE）聯絡和多對多聯絡（MANY TO MANY）。

二、 建立聯絡

在CDM工具選項板中除了公用的工具外，還包括如所示的其它對象產生工具。

在圖形視窗中建立兩個實體後，單擊“實體間建立聯絡”工具，單擊一個實體，在按下滑鼠左鍵的同時把游標拖至別一個實體上並釋放滑鼠左鍵，這樣就在兩個實體間建立了聯絡，按右鍵圖形視窗，釋放Relationship工具。如所示

三、 四種基本的聯絡

即一對一（ONE TO ONE）聯絡、一對多（ONE TO MANY）聯絡、多對一（MANY TO ONE）聯絡和多對多聯絡（MANY TO MANY）。

四、 其他幾類特殊聯絡

除了4種基本的聯絡之外，實體集與實體集之間還存在標定聯絡（Identify Relationship）、非標定聯絡（Non-Identify RelationShip）和遞迴聯絡（Recursive Relationship）。

標定聯絡：

每個實體類型都有自己的標識符，如果兩個實體集之間發生聯絡，其中一個實體類型的標識符進入另一個實體類型並與該實體類型中的標識符共同組成其標識符時，這種聯絡則稱為標定聯絡，也叫依賴聯絡。反之稱為非標定聯絡，也叫非依賴聯絡。

注意：

在非標定聯絡中，一個實體集中的部分執行個體依賴於另一個執行個體集中的執行個體，在這種依賴聯絡中，每個實體必須至少有一個標識符。而在標定聯絡中，一個實體集中的全部執行個體完全依賴於另個實體集中的執行個體，在這種依賴聯絡中一個實體必須至少有一個標識符，而另一個實體卻可以沒有自己的標識符。沒有標識符的實體用它所依賴的實體的標識符作為自己的標識符。

換句話來理解，在標定聯絡中，一個實體（選課）依賴 一個實體（學生），那麼（學生）實體必須至少有一個標識符，而（選課）實體可以沒有自己的標識符，沒有標標識符的實體可以用實體（學生）的標識符作為自己的標識符。

遞迴聯絡：

遞迴聯絡是實體集內部執行個體之間的一種聯絡，通常形象地稱為自反聯絡。同一實體類型中不同實體集之間的聯絡也稱為遞迴聯絡。

例如：在“職工”實體集中存在很多的職工，這些職工之間必須存在一種領導與被領導的關係。又如“學生”實體信中的實體包含“班長”子實體集與“普通學生”子實體集，這兩個子實體集之間的聯絡就是一種遞迴聯絡。建立遞迴聯絡時，只需要單擊“實體間建立聯絡”工具從實體的一部分拖至該實體的別一個部分即可。

五、 定義聯絡的特性

在兩個實體間建立了聯絡後，雙擊聯絡線，開啟聯絡特性視窗，。

六、 定義聯絡的角色名稱

在聯絡的兩個方向上各自包含有一個群組方塊，其中的參數只對這個方向起作用，Role Name為角色名稱，描述該方向聯絡的作用，一般用一個動詞或動賓組表。

如：“學生 to 課目 ” 組框中應該填寫“擁有”，而在“課目To 學生”組框中填寫“屬於”。（在此只是舉例說明，可能有些用詞不太合理）。

七、 定義聯絡的強制性

Mandatory 表洋這個方向聯絡的強制關係。選中這個複選框，則在聯絡線上產生一個聯絡線垂直的豎線。不選擇這個複選框則表示聯絡這個方向上是可選的，在聯絡線上產生一個小圓圈。

八、 有關聯絡的基數

聯絡具有方向性，每個方向上都有一個基數。

舉例，

“系”與“學生”兩個實體之間的聯絡是一對多聯絡，換句話說“學生”和“系”之間的聯絡是多對一聯絡。而且一個學生必須屬於一個系，並且只能屬於一個系，不能屬於零個系，所以從“學生”實體至“系”實體的基數為“1,1”，從聯絡的另一方向考慮，一個系可以擁有多個學生，也可以沒有任何學生，即零個學生，所以該方向聯絡的基數就為“0,n”,