系統分析與設計 實體關係模式 授課老師：姜子龍 Ｅ-mail：tlj2030@knjc.edu.tw

實體關係模式-講授大綱 實體關係模式與實體關係圖 實體關係圖的結構與意義 實體關係圖的表示法 繪製實體關係圖的規則與步驟 實體關係圖繪製步驟範例 實體關係圖的應用考量 參考資料

實體關係模式與實體關係圖 實體關係模式(Entity Relationship Model,ER Model)是分析資料庫資料模式中資料的表達與描述，並可藉由實體關係圖(Entity Relationship Diagram,ER Diagram)將所分析的實體關係模式繪製出來。 實體關係模式最早是由Peter Chen(陳品山)於西元1976年提出，用以表達資料實體(Entity)、資料屬性(Property,Attribute)，以及資料關係(Relationship)。最早的實體關係圖亦是由此三項基本結構(Construct)-也就是實體、屬性、關係-所構成。 陸續經由多次的增修改版，現在常用的實體關係模式與實體關係圖，與原創者基本核心相同，只有在新增的結構部分和新的代表符號部分會有不同。

實體關係模式與實體關係圖(續) 由於實體關係模式與關連式資料庫模式相關與相似之處甚多，所以實體關係模式常用來分析和設計關連式資料庫系統。 實體關係模式亦可經由轉換和對應技術，用來分析和設計階層式與網路式資料庫系統。

實體關係圖的結構與意義 實體關係模式是一項詳細的邏輯性(logical)和觀念性(conceptual)的資料表示法(data representation)，用以表達組織中所記載和儲存的資料項目。 實體關係模式是理論性定義，而實體關係圖是表達此理論的應用方法，是開發、建置及實現實體關係模式的圖形繪製工具。 實體(Entity)- 凡在使用者環境中，需要紀錄而可給予識別的主體都可以稱之為實體，如人、事(物)、時、地、方法、概念，即英文中的6W(Who,What,When,Where,How,Why)。例如：員工、公司、時間、日期、車輛、商品、買賣、帳戶。

實體關係圖的結構與意義(續) 實體又可分成實體型態(Entity Type)和實體實例(Entity Instance)。 實體型態是具有相同屬性的資料主體集合，或是實體實例的集合。 實體實例是具有實際值(value)，實際存在的一個資料主體。 例如：員工是實體型態，張三是員工中的實體實例。 通常在檔案或資料庫中所儲存的是實體實例(即資料錄)，再由其累積成檔案或資料表。 在實體關係圖中，是表示集合性的實體型態，簡稱實體，其圖形符號是一長方形，並給予一可唯一識別的名稱(Entity Name)，通常以名詞命名之。

實體關係圖的結構與意義(續) 屬性(Attribute)- 屬性是描述實體的本質(property)或特性(Characteristic)。例如學生實體中，通常會記載學號、學生姓名、性別、出生日期、地址、電話。 在實體關係圖中，屬性是以一橢圓形表示，並給予一可識別的名稱(Attribute Name)，通常以名詞命名之。 屬性又可依其組成結構或來源之不同，分成三種類別：1.簡易型屬性(simple attribute)和複合型屬性(composite attribute)；2.單值型屬性(single-value attribute)和複值型屬性(multi-value attribute)；3.儲存型屬性(stored attribute)和引申型屬性(derived attribute)。

實體關係圖的結構與意義(續) 簡易型屬性表示該屬性是一般屬性，僅含一項實體本質或特性。複合型屬性表示該屬性含有二項以上實體本質或特性。例如地址屬性含有城市名、街道名和門牌號碼等至少三項的次屬性，故屬於複合型屬性。在實體關係圖中，以階層式橢圓形符號方式表達次層或更深層的屬性。複合型屬性圖形範例如下： 地址 城市 街道 門牌號碼

實體關係圖的結構與意義(續) 單值型屬性是一般型屬性，僅含一項實體本質或特性。複值型屬性不是一般型屬性，屬性的內含值有多個，例如車輛的顏色屬性，其內含值可能是單色，或多個顏色。在實體關係圖中，以雙環的橢圓形來表示複值型屬性。複值型屬性圖形範例如下： 車輛顏色

實體關係圖的結構與意義(續) 儲存型屬性是一般型屬性，它實質存在，從源頭即輸入，不透過其他運算途徑取得。引申型屬性不是一般型屬性，它的內含值是經由運算過程或其他選取過程才產生，例如員工的出生年月日是儲存型屬性，而員工的年齡可經出生年月日推算出來，屬引申型屬性。在實體關係圖中，引申型屬性是以虛線的橢圓形來表示。引申型屬性圖形範例如下： 年齡

實體關係圖的結構與意義(續) 關係(Relatioship)- 關係是指實體間的實例在意義上有自然連接和相關的情形，而產生實體(型態)間的結合或連接(Association or Linkage)。通常這種連接和相關是一種動作。 例如員工及部門是兩個實體型態，某位員工在某部門工作，工作是兩實體型態的關係；又如學生選修某一門課，選修就是學生和課程兩個實體型態的關係。 實體間會因關係的建立，產生額外需記錄的資料，故亦會有屬性用於描述關係。 關係實例是具有實際值，實際存在的一個關係主體。關係型態是關係實例的集合。 在實體關係圖中，關係是用菱形表示，並給予一可識別的名稱(Relationship Name)，通常以動詞命名之。

實體關係圖的結構與意義(續) 關係的程度(Degree)- 關係的程度是指關係所連接之實體的數目，至少要有一個以上的實體才能形成關係。程度分為： 單位程度(Unary Degree)、雙位程度(Binary Degree)、參位程度(Ternary Degree)及N位程度(N-ary Degree)。 單位程度是指實體本身與自己有連接的關係，例如零件實體與自己有連接，可表達大零件由哪些小零件組成，產品由哪些大零件組成， 故用組成這動作來連接零件實體本身，成為單位程度的關係。圖形範例如下： 零件 組成

實體關係圖的結構與意義(續) 雙位程度是指有兩個不同實體間連接的關係，例如學生選修某一門課，選修就是學生和課程兩個實體的雙位程度關係。圖形範例如下圖。 參位程度是指三個不同實體間有連接的關係，例如供應商供應原物料給某工程，供應就是參位程度關係。 N位程度是指N個不同實體間有連接的關係。 學生 選修 課程

實體關係圖的結構與意義(續) 關係的基度(Cardinality)- 關係的基度是指所連接的實體型態中，實際相關部分的最多實例數目。就兩個有關係的實體來說，可將基度分類成：一對一(1：1)、一對多(1：M)及多對多(M：N)。 一對一基度的例子：每位員工只能申請到一個停車位，每個停車位只有一個員工可停車。 一對多基度的例子：每位教師可教多門課程，每門課程可限制只能有一位教師開課。由教師面來看是一對多，由課程面來看是一對一。 多對多基度的例子：每一種原料可由多家供應商供應，每家供應商可供應多種原料。由供應商面來看是一對多，由原料面來看也是一對多。

實體關係圖的結構與意義(續) 不要刻意去想多對一(M：1)基度。在考量關係基度時，是分析主方實體中主鍵相同的實例，最多會對應到多少筆受方實體中的實例。接下來，再置換主方與受方實體的角色，繼續分析實例的對應數目。 在實體關係圖中，是以1、M及N來表示基度。

實體關係圖的結構與意義(續) 關係的參與度(Participation)- 關係的參與度是指連接的實體彼此依存的關係，也就是指實體連接的最少實例數目。 如果甲方實體至少必須有一個實例存在，才可以使得乙方實體實例存在或被記錄，則乙方實體在此關係參與度中是全面或必要的(total or mandatory participation)。 如果乙方實體實例不需依賴甲方實體實例的存在與否，乙方實體實例都可以存在，則乙方實體在此關係參與度中是部分或選擇性的(partial or optional participation) 。 在實體關係圖中，關係參與度的表示法有多種。

實體關係圖的結構與意義(續) 弱實體(Weak Entity)- 弱實體存在於全面的關係參與度中，當實體型態需要依賴另一實體型態方能存在或被記錄時，依存的實體屬於弱實體型態。 例如員工的眷屬資料是弱實體，若員工不存在或離職，其眷屬資料即不存在或不被記錄。 相對於弱實體的一般實體，又稱為正常實體(Regular Entity)。 在實體關係圖中，是以雙線長方形來代表弱實體。圖形範例如下： 1 M 員工 撫養 眷屬

實體關係圖的結構與意義(續) 實體的參與限制(Participation Constraint)- 參與限制是指實體中的實例是否全部(total)參與連接的關係，或是局部(partial)參與連接的的關係。 在實體關係圖中，利用(min,max)表示一實體參與關係的最小可能及最大可能實例值。 (0,1)表示局部參與，且有X:1的關係基度。 　(0,n)表示局部參與，且有X:N的關係基度。 　(1,1)表示全部參與，且有X:1的關係基度。 　(1,n)表示全部參與，且有X:N的關係基度。 　　　(X表示可以為1或N)

實體關係圖的結構與意義(續) 實體的參與限制範例- 1 M 教師 輔導 學生 (0,N) (1,1) 教師 輔導 學生

實體關係圖的結構與意義(續) 候選鍵(Candicate Key)- 主鍵(Primary Key)- 外鍵(Foreign Key)- 在一實體中，由一個或多個屬性所組成的任何屬性組合，其內含值足以唯一辨識(uniquely idetify)該實體實例者，稱為候選鍵。 主鍵(Primary Key)- 主鍵是候選鍵之一，具有：唯一性、代表性、長度最短的特性。 主鍵的內容不可為NULL(即空值或沒有資料內容之意)。 在實體關係圖中，屬於主鍵之屬性通常會在其名稱下加上底線“_”，作為區別。 外鍵(Foreign Key)- 當某一實體的主鍵也是另一實體的屬性時，無論該屬性是否也是此另一實體的主鍵，皆稱該屬性為外鍵。 外鍵可作為連結用，並可藉以牽制、檢查及保護資料的完整性。

實體關係圖的表示法 實體關係圖基本圖形符號 實體名稱 一般實體 屬性名稱 複合屬性 弱實體 屬性名稱 屬性名稱 實體名稱 主鍵 關係 關係名稱 屬性 屬性名稱 連接屬性到實體或關係，連接實體到相關的關係 複值屬性 屬性名稱 屬性名稱 引申屬性

實體關係圖的表示法(續) 實體關係圖的關係表示法 1 M 一對多基度 教師 輔導 學生 1 M 全部參與和一對多基度 員工 撫養 引申屬性 眷屬 M N 多對多基度 教師 教授 課程 (0,N) (1,1) 以實體參與限制表示的一對多基度 教師 輔導 學生

實體關係圖的表示法(續) 實體關係圖的關係程度表示法 人 員工 1 M 1 1 結婚 管理 員工 車位 教師 學生 1 1 1 M 被分派 單位關係及一對一 單位關係及一對多 1 M 1 1 結婚 管理 員工 車位 教師 學生 1 1 1 M 雙位關係及一對多 雙位關係及一對一 被分派 輔導 員工 M 參位關係及多對多 產品 生產 機器 N O

繪製實體關係圖的規則與步驟 繪製實體關係圖可以依賴一套簡要的原則和規定，以提高繪製的正確性和完整性。這些原則和規定並非一成不變，可因所描述的對象做彈性的調整。但在基本的繪製方法上，有些原則和步驟是必須遵守的，以免錯用或誤表訊息。 實體關係圖繪製規則： 每一實體(型態)均應在所分析領域中重要到需加以詳細記載。(重要性不高的實體勿需納入) 若實體(型態)只有一個屬性可描述，則可以不需建成一實體，而以屬性視之。例如員工姓名、員工生日。 若實體(型態)只有一個實例，則該實體不足以成為一實體，因而不需建成一實體。如公司實體。

繪製實體關係圖的規則與步驟(續) 若關係(型態)中可以找出獨一辨識該關係的屬性，則該關係本身可轉為一般實體(型態)，將獨一辨識屬性及相關屬性放置在新建的實體中，並可新增加一關係，連接新增實體，以替代原來關係。例如客戶是一實體、訂單細目是一實體，下訂單是雙位及一對多關係。在下訂單關係中有一獨一辨識屬性訂單序號，經轉換可產生以下結果。 客戶 訂單 1 M 1 客戶 訂單細目 訂購 包含 1 M 訂購 M 訂單細目 訂單序號

繪製實體關係圖的規則與步驟(續) 若關係(型態)不與或不能與任何實體連接，則不應繪製此關係。 在決定關係的基度時，要考量相互連接的實體中，各有的最大實體實例為何？由此找出屬於哪一類的關係基度。 在決定關係的參與度時，要考量相互連接的實體中，是否一定要對方實體實例存在時，己方才存在？若是，則是具有依存對方存在的關係；若不是，則是不具有依存對方存在的關係，可自行存在。例如部門實體是自行存在的實體；而工程接案實體則依附在部門實體上。 所有實體和關係的的結合都應該是有意義的。例如員工實體和部門實體間的扶養關係，在語意上是無意義的。

繪製實體關係圖的規則與步驟(續) 所有實體及關係的名稱應該是唯一的，不可有相同名稱。 每一實體及關係都應該有主鍵，以唯一辨識實體及關係中的實例。 實體及屬性均以名詞命名，關係則以動詞命名。 使用實體關係圖來繪製整體性、觀念性的資料模式，以分析應用系統的資料需求，進一步可作為建置檔案和資料庫的參考。以下則是從需求分析的觀點，說明實體關係圖的繪製步驟： 瞭解問題，分析使用者的資料需求。可試問下列問題(1)哪些人、事、物是公司必須保存的紀錄資料？(2)哪些人、事、物的資料對公司是必要的？(3)哪些人、事、物、地、時、組織、方法，以及觀念在公司是被認同的？

繪製實體關係圖的規則與步驟(續) 畫出實體型態，以名詞命名之。 畫出關係型態，以動詞命名之。 畫出連接的關係程度。 畫出關係的基度、參與度。 畫出實體型態和關係型態的屬性，以名詞、形容詞或副詞命名之。 畫出實體型態和關係型態的主鍵。若無主鍵，可自行新增屬性作為主鍵，例如序號或流水號。在關係型態中，若基度為一對一，則其主鍵為所連接的任一實體型態的主鍵；若基度為一對多，則其主鍵為所連接之實體型態的主鍵的組合；若基度為多對多，則其主鍵為所連接之實體型態的主鍵的組合。 以上繪製步驟中，最重要的是第一步驟，瞭解問題和需求，分析要完整、正確、一致。

實體關係圖繪製步驟範例 引申屬性 眷屬 N 課程 M 教授 撫養 M 1 教師 輔導 1 學生 S_ID Name E_NO S_ID E_Name Education Birthday S_NO S_Name Sex C_NO C_Name Description E_NO C_NO Sem. S_NO Record

實體關係圖的應用考量 若實體關係圖中，實體型態或關係型態的屬性很多，無法在圖中完整表達，可將屬性敘述在資料檔或實體/關係說明表中。 所繪製的實體關係圖若內容豐富，可分別以子應用系統、重要的實體或關係作為區分，畫在不同的續頁上。

資料檔說明表範例

參考資料 諶家蘭，資料庫管理系統理論與實務(Database Management Systems:Theory and Practice)，智勝文化事業有限公司。

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