一步一步设计你的数据库之纵览高级ER模型
引言：《一步一步设计你的数据库三》中我们讨论了基本实体关系模型构件及其语义。这些概念非常重要，是今天这一讲的基础，在开始本文内容之前建议大家可以再回顾一下上一篇的内容。今天我们将讨论高级实体关系模型构件，与上一篇一起涵盖了ER模型构图的大部分内容。三元关系是今天这一讲的难点，大家可以重点关注。
泛化Generalization）：超类型与子类型
原始的ER模型已经能描述基本的数据和关系，但泛化Generalization）概念的引入能方便多个概念数据模型的集成。
泛化关系是指抽取多个实体的共同属性作为超类实体。泛化层次关系中的低层次实体——子类型，对超类实体中的属性进行继承与添加，子类型特殊化了超类型。
ER模型中的泛化与面向对象编程中的继承概念相似，但其标记法构图方式）有些差异。
下图表示员工与经理、工程师、技术员、秘书之间的泛化关系。Employee为超类实体，并包含共同属性，Manager、Engineer、Technician、Secretary都是Employee的子类实体，它们能包含自身特有的属性。
图1 Employee与Manager、Engineer、Technician、Secretary之间的泛化关系
泛化可以表达子类型的两种重要约束，重叠性约束disjointness）与完备性约束completeness）。
重叠性约束表示各个子类型之间是否是排他的。若为排他的则用字母“d”标识，否则用“o”标识o -> overlap）。图1中各子类实体概念上是排他的。
对员工、客户实体进行泛化，抽象出超类实体个人，得到如下关系图。由于部分Employee也可能是Customer，故子类实体Employee与Customer之间概念是重叠的。
图2 Individual与Employee、Customer之间的泛化关系
完备性约束表示所有子类型在当前系统中是否能完全覆盖超类型。若能完全覆盖则在超类型与圆圈之间用双线标识可以把双线理解为等号）。在图2中子类实体Employee与Customer能完全覆盖超类Individual实体。
聚合Aggregation）
聚合是与泛化抽象不同的另一种超类型与子类型间的抽象。
泛化表示“is-a”语义，聚合表示“part-of”语义。聚合中子类型与超类型间没有继承关系。
聚合关系的标记法是在圆圈中标识字母“A”来表示。
下图表示软件产品由程序与用户手册组成。
图3 Software-product与Program、User’s Guide之间的聚合关系
三元关系Ternary Relationships）
当通过二元关系无法准确描述三个实体间的联系时，我们需要使用三元关系。
三元关系中“连通数”的确定方法：
注：什么时候需要使用三元关系的实例请参看：《一步一步设计你的数据库三》中的“关系的度Degree of a Relationship）”小节。关系的“连通数”概念请参看：《一步一步设计你的数据库三》的“关系的连通数Connectivity of a Relationship）”小节。
我们来看几个三元关系的实例，注意各个图中关系的度，并理解其中的语义。
图4 技术员在项目中使用手册的关系
图4中蕴含的语义为：
用数学中的函数依赖表示图4的关系：
图5 员工被分配不同地点的项目之间的关系
图5中蕴含的语义为：
用数学中的函数依赖表示图5的关系：
图6 经理管理项目与工程师的关系
图6中蕴含的语义为：
用数学中的函数依赖表示图6的关系：
图7 员工在项目中使用技能的关系
图7中蕴含的语义为：
图7各实体之间没有函数依赖
上述4种形式的三元关系，连通数为“一”的实体数量与该三元关系反映的函数依赖语义的数目一致。
三元关系也能有属性。属性值由三个实体的键的组合唯一确定。
n元关系General n-ary Relationships）
三元关系可以扩展到n元关系，描述n个实体之间的关系。
一般而言，n元关系中每一个连通数为“一”的实体的键都会出现在一个函数依赖表达式的右侧。
对于n元关系，使用语言来表达其中的约束相对较为困难。建议使用数学形式即函数依赖FD）来表现。
n元关系的函数依赖条目数量与关系图中“一”端实体的数量相同0～n条）。
n元关系的函数依赖表达式包含n个元素，n-1个元素出现在表达式左侧，1个元素出现在右侧。
图8 n元关系图例
排他性约束Exclusion Constraint）
一般默认）情况下，多种关系之间是兼容的“或”关系，即允许任意或所有实体参与这些关系。
在某些情况下，多种关系之间是非兼容性“或”关系，即参与关系的实体只能选择其中一种关系，不能同时选择多种关系。
下图表示的语义为：一项工作任务要么被归为外部项目中，要么被归为内部项目中，不可能同时属于外部项目和内部项目。
图9 排他性约束关系图例
我们对上一篇《一步一步设计你的数据库三》与本篇的重点内容做一个总的回顾