什么是实体关系图（ERD）？转

你的名字 2021-11-09 02:16 950阅读 0赞

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数据库是软件系统中不可或缺的一个组成部分，若能在数据库工程中好好利用 ER 图，便能让您生成高质量的数据库设计，用于数据库创建，管理和维护，也为人员间的交流提供了具意义的基础。

![实体关系图（ERD）][ERD]

今天，我们将为你深入介绍 ER 图表。通过阅读本ERD指南，您将获得有关 ER 图和数据库设计的基本知识和技能。你会学到什么是 ERD，为什么要绘制 ERD，ERD 符号，如何绘制 ERD 等，以及一堆 ERD 示例。

## 什么是实体关系图（ERD）？ ##

首先，什么是实体关系图？

实体关系图也被称为 ERD、ER 图、实体联系模型、实体联系模式图或 ER 模型，是一种用于数据库设计的结构图。一幅 ERD 包含不同的符号和连接符，用于显示两个重要的資訊： 系统范围内的主要实体，以及这些实体之间的相互关系。

这也就是为什么它被称为“实体”“关系”图 （ERD）啊！

当我们谈论 ERD 中的实体时，我们经常提到诸如人员/角色（例如学生），有形商业对象（例如产品），无形商业对象（例如日志）等业务对象。“关系”則是这些实体在系统内的相互关联。

![实体关系图表达了对象间的关系][02-er-diagram-depicts-business-entities-relationships.png]

在典型的 ER 设计中，可以找到诸如圆角矩形和 (Rounded rectangle) 连接符（具有不同样式的末端）的符号来描述实体，它们的属性和相互关系。

## 何时绘制ER图？ ##

那么，我们该在什么时候绘制ER图呢？虽然ER模型大多是为展示概念和设计物理数据库而绘制的，但也有别的用途的，以下是一些典型的用例。

*  数据库设计 - 直接在数据库更改数据库结构会有风险， 为避免破坏数据库中的数据，我们得仔细规划一切变更。通过绘制 ER 图来展示数据库设计意念，您能轻松找出错误和识别设计缺陷，并在执行数据库更改之前作出修正。
 *  数据库调试 - 调试数据库问题往往具挑战性，特别是当数据库包含许多表时，你我编写复杂的SQL来获取所需的信息。通过 ERD 来展示数据库结构，您可以全面地了解整个数据库的结构。您可以轻松找到实体，查看其属性并确定与别的实体的关系，有助您更轻松地找出数据库的问题。
 *  数据库创建和修补 - 像 Visual Paradigm 这样的 ERD 软件支持数据库生成工具，可以通过ER图来自动生成和修补数据库。使用这个 ER 图工具，您的ER设计不再仅仅是一个静态图，而是一个真实反映物理数据库结构的镜像。
 *  帮助收集需求 - 您可以通过绘制 ERD 来表达系统中的高级业务对象以用于确定系统的需求。这种初始模型也可以演化为物理数据库模型，用于创建关系数据库，或为创建流程图和数据流模型提供有力的参考。

## ERD 符号指南 ##

ER 图包含实体，属性和关系。在本节中，我们将详细介绍各 ERD 符号。

### 实体 ###

ERD 实体是一个系统内可定义的事物或概念，如人/角色（例如学生），对象（例如发票），概念（例如简介）或事件（例如交易）（注：在 ERD 中，术语“实体”通常用来代替“表”，但它们是一样的）。在考慮实体时，嘗試把它们想成名词。在 ER 模型中，实体显示为圆角矩形，其名称位于上方，其属性列在实体形状的主体中。下面的 ERD 示例显示了 ER 实体的一个用例。

![实体(实体关系图)][03-an-erd-entity.png]

### 实体属性 ###

也称为列 (Row)，意思是持有它的实体的属性或特性。

一个属性有一个描述属性的名称和一个描述属性种类的类型，例如代表字符串的 varchar，整数的 int。当为物理数据库开发绘制 ERD 时，得使用目标 RDBMS 支持的类型，以確保設計和物理数据库的一致性。

下面的 ER 图示例显示了一個包含属性的实体。

![实体属性(实体关系图)][04-an-erd-entity-with-entities.png]

#### 主键 (Primary Key) ####

主键又称 PK，是一种特殊的实体属性，用于界定数据库表中的记录的独特性。一个表不能有两笔（或更多）拥有相同的主键属性值的记录，像是身份证明内的 ID 便是典型的例子，两个人即使性名相同，ID 是不会一样，若身份证明是个表，那ID 便是主键了。下面的 ERD 示例显示了拥有主键属性 “ID” 的实体 “Product”，以及数据库中表记录的预览。第三个记录是无效的，因为 ID 'PDT-0002' 的值已被另一个记录使用。

![主键(实体关系图)][05-concept-of-erd-primary-key.png]

#### 外键 (Foreign Key) ####

外键又称外来键和外部键，是对主键的引用，用于识别实体之间的关系。请注意，有别于主键，外键不必是唯一的，多个记录可以共享相同的值。下面的 ER Diagram 示例显示了一个包含一些列的实体，其中一个外键用于引用另一个实体。

![外键(实体关系图)][06-concept-of-erd-foreign-key.png]

### 关系 ###

两个实体之间的关系表示这两个实体以某种方式相互关联。例如，学生可能参加课程。实体“学生”因此与“课程”相关，而这关系则在 ER 图中以连接线表达着。

#### 基数 (Cardinality) ####

基数定义了一个实与另一个实体的关系里面，某方可能出现次数。例如，一个团队有许多球员，若把这关系呈现于 ERD 时，团队和球员之间是一对多的关系。

在 ER 图中，基数表示为连接线端的乌鸦脚。三种常见的主要关系是一对一，一对多和多对多。

##### 一对一的基数的例子 #####

一对一关系主要用于将实体分成两部分，简洁地将资讯呈现，使读者更容易理解。下图显示了一对一关系的示例。

![一对一的基数的例子][07-erd-one-to-one-relationship-example.png]

##### 一对多的基数的例子 #####

一对多关系是指两个实体 X 和 Y 之间的关系，其中 X 的一个实例可以链接到Y的许多实例，而 Y 的一个实例仅链接到 X 的一个实例。下图显示了一对多关系的一个例子。

![一对多的基数的例子][08-erd-one-to-many-example.png]

##### 多对多的基数的例子 #####

多对多关系是指两个实体 X 和 Y 之间的关系，其中 X 可以被链接到 Y 的许多实例，反之亦然。下图显示了一个多对多关系的例子。请注意，多对多关系在物理 ERD 中被分成一对一对多的关系，你会在下一节中學到什麼是物理 ERD。

![多对多的基数的例子][09-erd-many-to-many-example.png]

## 概念，逻辑和物理数据模型 ##

ER 模型通常被绘制成最多三个抽象层次上：

*  [概念 ERD / 概念数据模型][https_www.visual-paradigm.com_cn_guide_data-modeling_what-is-entity-relationship-diagram_erd-data-models-conceptual]
 *  [逻辑 ERD / 逻辑数据模型][ERD _]
 *  [物理 ERD / 物理数据模型][ERD _ 1]

虽然 ER 模型的三个层次都包含有属性和关系的实体，但它们的创建目的和目标受众都不同。

一般而言，业务分析人员使用概念和逻辑模型来展示系统中存在的业务对象 (Business Object)，而数据库设计人员或数据库工程师會為概念和逻辑ER模型加入更详细的資訊，進而生成反映物理模型结构的物理数据模型，好為创建数据库作準備。下表列出了三种数据模型之间的差异。

概念模型 vs 逻辑模型 vs 数据模型：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <th>ERD功能</th> 
   <th>概念</th> 
   <th>逻辑</th> 
   <th>物理</th> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>实体(名称)</td> 
   <td>是</td> 
   <td>是</td> 
   <td>是</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>关系</td> 
   <td>是</td> 
   <td>是</td> 
   <td>是</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>列</td> 
   <td>&nbsp;</td> 
   <td>是</td> 
   <td>是</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>列的类型</td> 
   <td>&nbsp;</td> 
   <td>随意</td> 
   <td>是</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>主键</td> 
   <td>&nbsp;</td> 
   <td>&nbsp;</td> 
   <td>是</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>外键</td> 
   <td>&nbsp;</td> 
   <td>&nbsp;</td> 
   <td>是</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 概念数据模型 ###

概念性 ERD 表达了系统中该存在的业务对象以及它们之间的关系。建立概念模型，是为了通过识别所涉及的业务对象来呈现系统的宏观图像。概念数据模型定义了哪些实体存在，而非哪些表。例如，逻辑或物理数据模型中可能存在“多对多”表，但在概念数据模型下，它们只会表示为无基数的关系。

#### 概念数据模型示例 ####

![概念数据模型][10-conceptual-data-model-example.png]

注意：概念性 ERD 支持使用泛化 (Generalization) 来表达两个实体之间的“一种”关系，例如三角形是一种形状，这个用法就像UML中的泛化一样。请注意只有概念 ERD 支持泛化。

### 逻辑数据模型 ###

逻辑 ERD 是概念 ERD 的详细版本，通过明确定义每个实体中的列并引入操作和事务实体 (Transactional Entities)来让概念模型丰富起来。虽然逻辑数据模型仍流于高层次的设计(非为特定数据库系统而绘画)，但如果会影响数据库的设计，在绘制逻辑数据模型时仍然可酌情调整。

#### 逻辑数据模型示例 ####

![逻辑数据模型][11-logical-data-model-example.png]

### 物理数据模型 ###

物理 ERD 是数据库的实际设计蓝图。物理数据模型通过为每列指定类型 (Type)，长度 (Length)，可为空 (Nullable) 等来详细阐述逻辑数据模型。由于物理 ERD 表達了如何在特定的 DBMS中构造和关联数据，因此在設計時要考虑到实际的数据库系统的需要和局限，倒如确保 DBMS 支持某列类型，并在命名实体和列中避用某些保留字 (Reserved Words)。

#### 物理数据模型示例 ####

![物理数据模型][12-physical-data-model-example.png]

## 如何绘制 ER 图？ ##

如果您发现绘制 ER 图很难，请不要担心，在本节中我们将给你一些 ERD 提示。尝试按照以下步骤以了解如何有效地绘制 ER 图吧。

1.  确保你清楚知道绘制 ERD 的目的。您是否试图呈现涉及业务对象定义的整体系统架构？或者你正在开发一个准备用于数据库创建的 ER 模型？您必须明了开发 ER 图的目的，方可使用合适的模型层次（概念/逻辑和物理）来迎合您所需 （请阅读概念，逻辑和物理数据模型部分了解更详细信息）
2.  确保你清楚模型的范围。了解建模范围可以防止在设计中包含冗余实体和关系。
3.  画出范围内的主要实体。
4.  通过添加列来定义实体的属性。
5.  仔细检查 ERD 并检查实体和列是否足以存储系统的数据。如果不是，请考虑添加其他实体和列。通常，您可以在此步骤中确定一些事务 (Transactional)，操作 (Operational) 和事件 (Event) 实体。
6.  考虑所有实体之间的关系，将它们联系起来，並寫上正確的基数（例如客户和订单之间的一对多关系）。如果有任何实体沒有被連接上，请不要担心，虽然這不常见，但它是合法的。
7.  使用数据库规范化技术 (Database Normalization)重构实体，以减少冗余数据和提高数据完整性。例如，“制造商”的資訊可能最初存储在“产品”实体下，透過规范化过程，您可能会发“制造商”的记录不断重复，您便可将其拆分为单独的“制造商”实体，并使用外键將“产品”和“制造商”連接起來。

## 数据模型的例子 ##

### ERD 示例 - 电影租赁系统 ###

![ERD 示例 - 电影租赁系统][ERD _ -]

### ERD 示例 - 贷款系统 ###

![ERD 示例 - 贷款系统][ERD _ - 1]

### ERD 示例 - 在线商店 ###

![ERD 示例 - 在线商店][ERD _ - 2]

## 使用ERD和数据流图（DFD） ##

在系统分析和设计中，可以绘制[数据流图（DFD）][DFD] 来展现系统流程中的信息流。在数据流图中，有一个名为数据储存 (Data Store)的符号，它代表一个提供系统所需信息的数据库表。

![使用 ERD 和数据流图（DFD）][ERD _DFD]

由于物理 ER 图提供了实际数据库的蓝图，因此这种 ERD 中的实体与 DFD 中的数据存储一致。您可以 ERD 作为 DFD 的补充，以表达信息的结构；或以 DFD 补充 ERD，以显示系统在运行时如何运用数据。

![ER 图数据储存模型][ER]

## 使用ERD和BPMN业务流程图（BPD） ##

在业务流程映射中 (Business Process Mapping)，可以绘制 [BPMN 业务流程图 （BPD）][BPMN _ _BPD] 以展示业务工作流程。在业务流程图中，有一个称为数据对象（Data Object）的符号，表示在流程输入/输出的数据。

![使用 ERD 和 BPMN 业务流程图（BPD][ERD _ BPMN _BPD]

由于概念和逻辑数据模型提供了系统内业务对象的高级视图，因此此类 ERD 中的实体与 BPD 中的数据对象一致。您可绘制 ERD 作为 BPD 的补充，以表示业务工作流程所需的数据对象的结构；或以 BPD 補充 ERD，以显示在整个业务流程中如何運用数据。

![BPMN 数据对象(以 ER 图表达)][BPMN _ ER]

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[ERD]: /images/20211109/bc7caf7d2db6448e973cb4aaf7963404.png
[02-er-diagram-depicts-business-entities-relationships.png]: /images/20211109/ea5d1b1c411a471cbab1e223e0ca92cb.png
[03-an-erd-entity.png]: /images/20211109/121bd9295eda434da90c44cd886a4b32.png
[04-an-erd-entity-with-entities.png]: /images/20211109/be0035a4a31d48c0be202a101490d0db.png
[05-concept-of-erd-primary-key.png]: /images/20211109/c14be251119c43748b12022837089f78.png
[06-concept-of-erd-foreign-key.png]: /images/20211109/986430c97b4f441ab5bdc349dff1e2c6.png
[07-erd-one-to-one-relationship-example.png]: /images/20211109/3dba9aa2196d4c9087b17f8b950c388b.png
[08-erd-one-to-many-example.png]: /images/20211109/2df1d2bc9d274787bc465922c718a2a4.png
[09-erd-many-to-many-example.png]: /images/20211109/5bbb29bd180f499aadfb3c4c502e8c5f.png
[ERD _]: https://www.visual-paradigm.com/cn/guide/data-modeling/what-is-entity-relationship-diagram/#erd-data-models-logical
[ERD _ 1]: https://www.visual-paradigm.com/cn/guide/data-modeling/what-is-entity-relationship-diagram/#erd-data-models-physical
[10-conceptual-data-model-example.png]: /images/20211109/7a6b06b3c0124707a5fdf5026b208587.png
[11-logical-data-model-example.png]: /images/20211109/03daffc7c1e5489ea290b4f7334e96ad.png
[12-physical-data-model-example.png]: /images/20211109/0dfccf0a1bf74d0b8162d7aa10dc3d8b.png
[ERD _ -]: /images/20211109/2af007ffab1f42daa95d9adaa35c1620.png
[ERD _ - 1]: /images/20211109/b6893d22a06f4bb38644efa9b4a12833.png
[ERD _ - 2]: /images/20211109/b8c0aa4ca1d743fca6050615e264d7c6.png
[DFD]: https://www.visual-paradigm.com/features/data-flow-diagram-tool
[ERD _DFD]: /images/20211109/6562039801e74cfcaf7155581ad57de5.png
[ER]: /images/20211109/7944fd94bac24b57a592ca2da8b95d24.png
[BPMN _ _BPD]: https://www.visual-paradigm.com/features/bpmn-diagram-and-tools
[ERD _ BPMN _BPD]: /images/20211109/475cf18bfd84401d90e8f83d7270b25e.png
[BPMN _ ER]: /images/20211109/c516da1cbed946c49242ac0bdfc1d2f3.png
[https_www.visual-paradigm.com_cn_download_community.jsp_platform_windows_arch_64bit_install_no]: https://www.visual-paradigm.com/cn/download/community.jsp?platform=windows&arch=64bit&install=no