Power Desginer系列【01】

近期在做一个业务系统的分析和数据模型设计，工作这几年也做过好几个项目的数据库模型的设计，期间也算是积累了一定的经验吧，这次有机会就写写我的数据库模型设计过程与方法。

在 数据库设计中，设计的目标就是要建立E-R图（实体-关系图），在PowerDesigner中就是要建立概念模型或者逻辑模型。既然是实体-关系图，所 以整个建模的核心就是围绕建立“实体”对象和找到实体之间的“关系”。实体分为两部分：标识（主键）和属性。标识是实体的一个或多个属性的组合，用于唯一 的表标识出实体中的每一个数据。在确认一个实体的过程中，首先就是要确认实体的主键，只要找到了实体的主键，那么剩下的就是实体的属性。

1.确认核心实体

在 建模过程中，首先需要对业务进行分析，知道我们的模型要表示怎么样的一个事情，从而确定我们模型的核心实体，找到了核心实体和其主键，那么剩下的工作就是 以核心实体为中心进行实体关联的扩展和实体属性的抽象。一个数据库模型中一般会有1~2个实体作为整个模型的核心实体，核心实体一般都是一个名词，在整个 业务过程中作为主语和宾语。所以总的来说，我们用一个主谓宾的句子来描述我们这个模型，那么基本就可以肯定，这句话中的主语和宾语就是核心实体，而通常谓 语也是一个很核心的对象，该对象可能会产生一个实体来表示，也可能只是一个关联（Association）。通常数据库中数据量最大的表就是谓语对应的 表。

以上说法可能比较抽象，用一两个简单的例子来说明。假设我们需要设计一个学生选课系统的数据库模型，那么首先就是要分析，我们这个 系统是做什么的，记录什么的？“学生选课”！虽然只有4个字，但是已经完整的表达整个系统，从这样一个主谓宾的句子中，我们可以得出，整个模型的核心是 “学生”（主语）和“课程安排”（宾语），谓词“选”表名了两个实体之间的核心关系。确定了核心的实体“学生”和“课程安排”，那么接下来就是要确定实体 的主键和属性。“学生”实体的主键很容易确定，只要找到能够唯一标识每个学生的一个字段即可，所以我们可以使用“学号”来作为学生实体的主键，一个学校中 每个学生的学号肯定是唯一的。“课程安排”这个实体的主键并没有那么明显的属性能够表示，对于无法找到明显的实体属性作为主键的情况下，我们需要创建一个 专门的标识列（ID）用来标识实体中的每个实例。在数据库中最常见的ID就是自增列。这里我们可以设计“课程安排ID”作为课程实体的主键，每在数据库中 增加一门课程，系统会自动为该课程分配一个自增的唯一整数来标识。

再 比如一个要设计一个电子商务系统的数据库模型，首先一句话总结该系统就是“用户在网上购买商品”，所以这个系统的核心实体就是“用户”和“商品”。用户实 体的主键是什么？用户的登录名是唯一的、邮箱是唯一的，都可以作为该实体的主键。但是在真实的电子商务系统中很少使用登录名或邮箱来作为主键，因为其中一 个很重要的原因是登录名和邮箱都太长，而且长度不确定，所以在数据库中一般会设计一个自增的“用户ID”来作为用户的主键。商品实体的主键可以用商品的条 形码来作为主键，确实可以这么做，但是同样的原因，条形码太长了，所以一般会用一个Int型的自增列“商品ID”作为商品的主键。

2.确认相关实体

在找到了核心实体后，接下来就是以核心实体为中心，找到相关的实体。相关实体一般来说就是和核心实体存在直接联系的实体，当然也有些相关实体是要经过另一个相关实体与核心实体关联。相关实体一般情况下都是名词。

以选课系统为例，与学生相关的实体是什么？班级、专业方向、院系等，与课程安排相关的实体是什么？课程、课程的详细安排、安排的教师等，所以我们可以将这些要关联到的实体都建立。

再看看前面说到的电子商务平台，核心实体是用户和商品，围绕用户，我们需要建立用户的“订单”（包括订单的明细）、用户的“代金券”等实体，围绕商品，我们需要建立商品的分类，商品的供应商等相关实体。于是我们的电子商务数据库模型变为：

这一步并没有完成，一个实体可以没有属性，但是却不能没有主键，所以需要给所有相关实体添加主键，我们可以以简短的可以唯一标识实体的属性来作为主键，也可以使用自增的ID作为主键，在数据库中出于性能、快捷等方面的考虑，大部分实体都是以ID作为主键。

3.确认关联和关系

关联（Association）也是一种实体间的连接，在Merise模型方法学理论中，Association是一种用于连接分别代表明确定义的对象的不同实体，这种连接仅仅通过另一个实体不能很明确地表达，而通过“事件（Event）”连接来表示。

也就是说，实体和实体之间存在着关系（多对多），但是这种关系还存在其他的属性，这些属性如果如果作为一个明确的实体的实体来表示又不是很合适，所以就使用了Association来表达，这种关系之间一般是一个“事件”虚实体，也就是说是一个动词对应的实体。

以选课系统为例，“选课”这个动词就是需要用关联来表示，一个学生可以选择多个课程安排，一个课程安排会有多个学生来选，所以学生和课程安排之间是多对多的关系，但是学生选课时还需要记录学生的时间、选课是否成功等信息，所以需要使用关联来表示选课这个动作。

前面说到的多对多是实体之间的一种关系，两个实体之间存在4种关系：一对一、一对多、多对一和多对多。根据核心实体和相关实体之间的关系建立实体之间的关系，于是我们的选课系统数据库模型如图所示：

对 于一个电子商务系统，分析其中的实体之间的关系，也可以得到类似的关系图。要表示用户对商品的收藏，也就用户和商品两个实体直接的直接关系，一个用户可以 收藏多件商品，一个商品可以被多个用户收藏，所以用户和商品之间是多对多的关系。另外，商品分类和自身是一个一对多的关系，因为分类存在大分类和小分类， 是一种层级关系，一个父级分类下面有多个小分类，一个小分类只会有一个父级分类，所以分类自身一对多。

4.确认属性

前 面几步工作时最重要最核心的工作，接下来的工作就是要完善模型。首先需要的就是要将实体的属性补齐，实体的属性可以根据日常生活常识、用户提交的表单、用 户需求调研等来确定。比如学生表，根据常识我们知道，学生会具有姓名、性别、生日等属性；课程会具有课程名、学分等属性；课程的详细安排会安排具体的时 间、上课的地点等属性……在实际的企业应用中，大部分实体的属性时不可能通过常识来得到的，必须进行需求的调研，结合业务上的需求和实际中的表单、数据流 等找到实体的属性。比如对于供应商这个实体，我们只知道供应商有编号，有名字，还有其他什么属性就必须得调研了。调研时我们知道企业新增加一个供应商时会 填写一个新增供应商表，那么我们就可以拿到该表，更加表单的内容来设计供应商实体的属性。

5.范式化

在 前面设计选课系统的数据模型时，对于选课的详细信息实体，会存在上课的时间、上课的地点等属性，但是仔细一考虑，这些属性如果直接放在该实体中，必然会形 成数据重复，导致数据维护困难，不符合3范式的设计原则，所以应该将这些属性提出，作为单独的实体，于是，我们的选课系统的数据库模型就变为如图所示：

再说下电子商务系统的模型，里面最重要的一个实体“商品”会包含很多属性，比如大小、颜色、重量、卖价……，这其中，大小、颜色本身也可以作为实体抽取出来，以便于进行维护，所以我们的电子商务系统的模型便为：

 

6.细节调整

现 在整个模型已经基本上完成了，但是仍然有几个地方需要进一步的确认和调整：属性的数据类型和实体之间的关系。现在数据库模型中，所有的属性的数据类型都是 Undefined，需要根据系统要求、业务需求和调研来确定每个属性的数据类型。但一般来说还是具有一定的规则可循：

• 自增ID用Integer型，如果数据量会特别特别大的话，可以使用长整型。
• 涉及到金额的用Money类型。
• 涉及字符串的确定该属性中是否有可能出现中文，如果有中文出现的，用variable multibyte，没有中文出现那就用Characters或者variable Characters。
• 如果是枚举类型的，用Byte。
• 日期和时间类型的，确定是要用日期还是用时间，或者两者都需要记录。
• 具有小数的用float类型。

按 照实际情况将模型中的每个属性的数据类型进行修改。另外就是实体之间的关系，在默认情况下，添加的实体关系是一对多的关系，另外也可能存在一对一或者多对 多的关系，除了这些关系外，另外还需要确定对应的关系实体是否是必须的。一对多中，一这部分就存在0,1 和1,1两种情况；多的部分存在0,n和1,n两种情况。最常见的情况是1,1:0,n，也就是说多的一端肯定会对应一个一的实体，而一的一端可以对应0 到多个实体。

再比如电子商务系统，确定该数据库模型中每个实体属性的数据类型，然后修改实体之间的关系，将必须存在值对应的地方修改为1,1或者1,n即可。

 

通过以上几步操作，我们可以建立完整的数据库概念模型，主要应该关注在实体的建立（核心就是要找到实体的主键）和实体关系的建立（核心就是找到实体直接是一对多还是多对多或者一对一），只要把这两点做好，那么整个模型的框架就搭建好了。