ER图,对象联系图和类图的特征与比较

ER图、对象联系图和类图的特征与比较
第一部分:简述ER图,对象联系图和类图的基本概念和特点
ER图:
ER图是用来表示实体联系模型(Entity Relationship Model)的方式,这个模型可以直接从现实世界中抽象出实体类型和实体间的联系。举个例子来说。。。
下面对上述例子做一个说明,同时给出ER图的约定表示方法。
(1) 矩形框,表示实体类型(即考虑问题的对象)
(2) 菱形框,表示联系类型(即实体间的联系)
(3) 椭圆形框,表示实体类型和联系类型的属性(对于键的属性,在属性下面划一条横线)
(4) 直线,联系类型与其涉及的实体类型之间用直线相连,用来表示他们之间的联系,在直线端部标注联系的种类(1:1,1:N,M:N)
再通过一个例子来说明用ER图表示现实世界的特点:肽链合成
1) 考虑零件和工程的关系,零件可以服务于不同的工程,一个工程也需要各种不同的零件,因此,建模的时候零件和工程是一个多对多的联系。
a) 首先确定实体类型,这个例子中,实体只有两个,就是工程和零件
b) 再确定联系类型,正如前面所述,工程和零件的关系是M:N的关系
c) 把实体类型和联系类型组合成ER图(见图1)
d) 确定实体类型和联系类型的属性。在这个例子中,project的属性有项目号J#、项目名称JNAME、项目开工日期DATE;而part的属性有零件号P#、零件名PNAME、零件颜COLOR以及零件重量WEIGHT。联系类型P_P的属性是项目需要的零件数量TOTLE。
从上面的可以看出,ER图作为对现实世界的抽象,可以很方便的表示出现实中实体以及实体间的联系,不同形状的框代表不同的概念,让读者一目了然哪些是实体,哪些是联系,哪些是属性。实体间的数量对应关系也通过连线两端的数字记号体现出来了。可以说,ER图是一种简洁的模拟现实世界的符号方法。
对象联系图:
    使用类型构造图的思想,可以把ER图扩充成为对象联系图。对象联系图可以完整地揭示数据间的联系。
    对象联系图有一下几个基本成分:
(1) 椭圆,表示对象类型(相当于ER图中的实体类型)
(2) 小圆圈,表示属性是基本数据类型(例如整型、实型、字符串型等)
(3) 椭圆之间的边,表示对象之间的嵌套或引用芯模
(4) 单箭头(->)表示属性值是单值(属性可以是基本数据类型,也可以是另一个对象
类型,即元组类型)
(5) 双箭头(->>)表示属性是多值(属性可以是基本数据类型,也可以是另一个对象类型,即关系类型)
(6) 双线箭头(=>)表示对象类型之间的超类与子类联系(从子类指向超类)
(7) 双向箭头(<――>)表示两个属性之间的联系为逆联系。
下面通过一个例子来看一看对象联系图的表示方法和特点:
    2)关于大学、教师和上课教材的一个关系模型,我们可以画出如下的对象联系图:
这里面有三个对象:学校、教师和教材,他们分别具有的属性可以分为两种,一种是基本数据类型的属性,比如University的学校编号uno、校名uname和学校所在城市city,另一种是引用类型的属性(这是ER图所不能刻画的),如University的staff、president等。实体之间的联系通过椭圆之间的边表示,由于在这个例子中联系本身没有自己的属性,所以并没有出现联系对象。
可以发现,对象联系图相对ER图来说略显复杂一些,因为它引入了引用类型的属性,但是这也使得它的表现力强于ER图,能更好地描述现实的情况。图的符号表示方面,一方面秉承了ER图简明的风格,另一方面为了满足关系表述的要求,添加了几个新的符号,比如在表现数据的概化与特化的时候,用到了“=>”符号(如图3所示)。
类图:
    基于面向对象技术UML(统一建模语言)的类图可以描述系统的静态结构,包括类和类之间的联系。类图和前面所说的ER图及对象联系图有着许多相似的地方,但是所用的术语和符号不同。下面的是ER图中术语和类图中术语的一个对照:
    类图中的基本成分是类和关联:
(1) 类被表示为由三个部分组成的方框
a) 上面部分给出了类的名称
b) 中间部分给出了该类的单个对象的属性
c) 下面部分给出了一些可以应用到这些对象的操作
(2) 关联是对类的实例之间联系的命名,相当于ER模型中的联系类型。与联系有关的内容有:
a) 关联元数(degree):与关联有关的类的个数,亦称为度数
b) 关联角(role):关联的端部,也就是与关联相连的类。角名可以重新命名,也可以默认类的名字作为角名
c) 重复度(multiplicity):就是在一个给定的联系中有多少对象参与,即关联角的重复度
下面通过和上面对象联系图一样的例子来进一步说明类图的特征:
Person
name洗衣篓
age
       
University
uno
uname
city
num_staff
菊花链逻辑
Faculty
fno
salary
num_teach
   
                    01 president    01
                  1  staff      0*
Coursetext
cname
textname
           
            11                     1…1    Teach
                                            0*
          Edit                0*
            图4  一个类图实例
同前面的实体联系图比较,同一个问题,很明显,类图和实体联系图风格大不一样,可以看到图给人的感觉更加紧凑,属性被封装在类的方框里面,同时提供了类内部的操作(如University类中的num_staff)。在类之间的联系的表现方面,用“x…y”的形式表达一个类的对象数目的取值范围(即上面所说的重复度),例如0…*就表示取值可以从0到无穷大,关联线的两端都给出这样的表示,就可以说明类之间的联系是1:N or N:1 or M:N。
用类图表达关联类:
    上面的那些关联并没有提及属性。和ER图中联系可以有属性一样,类图中关联本身也可以有属性或者自己的操作,这个时候就不能单纯地用上面的直线来表示关联了,而应该把关联模拟成“关联类”。
    举个例子来说:在ER模型中,学生与课程是一个多对多联系,其选课联系有一个属性“成绩”。我们也可以用类图来描述这样的实体和联系,如下图所示:
Registration
term
grade
checkEligibility()
ComputerAccount
acctID
wifi室内定位password
serveSpace
Student
sno
sname
age
sex
Course
cno
cname
teacher
      *                  *
                                  Issues
                            *      01
                  图5  用类图表达关联类
图中,学生Student和课程Course表示成两个类,Student和Course之间的关联Registration因为也有自己的属性term和grade以及操作checkEligibility,所以也把它表示成一个类,这就是“关联类”,用虚线与关联类相连。
用类图表达概化/特化
    假设职员有三种:计时制职员、月薪制职员和顾问,他们的共享特征在Employee超类中,自己的特有特征存储在相应的子类中,我们用类图来表示这样的联系,可以得到下面的一张图:
Employee
empName
empNo
address
Consultant
contractNo
billingRate
  Emp                  emp          emp            {disjoint,imcomplete}
  Type                  type              type
   
HourlyEmp
hourlyRate
SalariedEmp
annualSalary
stockOption
                     
                      图6  用类图表达概化/特化
用类图表达聚合   
    聚合表达了成分对象和聚合对象之间的“is part of”的联系。在类图中聚合的一端用空的菱形表示。给出下面一个例子:
    下图表示大学的聚合结构,University由AdminnistrativeUnit和School聚合而成。在building和room之间联系的一端处的菱形不是空心的,它表示一种较强形式的聚合,称为“复合”,复合中,一部分对象只属于一个整体对象,与整体对象共存亡。
University
AdminstrativeUnit
School
Building
Department
Room
1..*
1..*
1
*
Consists of
1 Housed in  1
1
20..*
part of耐老化测试
                 
                                                       
                  图 7  用类图表达聚合
第二部分:比较3种图的优点和缺点,给出自己认为比较好的一种表示方法
    在数据库技术中,概念建模走了一条“ER图->对象联系图->类图”的发展历程。
    作为ER图,它有连个明显的优点:一是接近于人的思维,容易被人所理解;二是与计算机无关,用户容易接受。ER图很好地表述了现实世界中的实体和实体间的联系,它能够将实体的静态属性明确地表示出来,另一方面又可以将实体间联系的动态属性表示出来,并且通过连接实体和联系的直线两端的联系种类(即1:N,N:1,M:N)来表述实体间联系的维度。

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