實體關聯模型（Entity-Relationship Model）

是Conceptual model（概念塑模）的一環，用來描述實體與實體之間關係的工具。

ER Model

• 實體（Entity）：是指用以描述真實世界的物件，在關聯式資料庫中為一個「資料表」
  • 實體至少擁有一個不是鍵（主鍵）的屬性
  • 一個實體可以含有多個「屬性」(Attribute)用以描述該實體，在關聯式資料庫中，以資料表的「欄位」來表示
  • 例如：學生、員工、產品等等都是屬於實體
• 關係（Relationship）：指用來表示「一個實體」與「另一個實體」關聯的方式
  • 例如：一對一關係、一對多關係、多對多關係

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實體（Entity）

定義

• a ”thing” in the real world with an independent existence
• 用來描述實際存在的事物（如:學生），也可以是邏輯抽象的概念（如:課程）
• 必須可以被識別，亦即能夠清楚分辨出兩個不同的實體(an independent existence)
• 以「名詞」的來命名，不可以是「形容詞」或「動詞」

分類

• 實體(entity)
• 弱實體(weak entity)：必須依靠其他實體才能存在，若其依靠的實體消失，則該實體的存在也沒有意義了
  • 例如：學生家長就是依附在學生實體的弱實體，若學生不存在，則家長也沒有存在的意義

圖示

Entity diagram

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屬性(Attribute)

定義

• 用來描述實體的性質（Property）（就是關聯式表格的行）
  • 例如：學生的學號、名字、班級等等

分類

• 多值屬性 vs 單值屬性
  • 多值屬性（Multivalued attributes）：屬性值不只一個時，我們稱該屬性為多值屬性
    • 例如：學生有多個專長，珠算、程式…
    • 關係圖中以「雙橢圓形」來表示
  • 單值屬性（Single-valued attribute）：非多值屬性稱為單值屬性

多值屬性 Multivalued attributes diagram

• 複合屬性 vs 簡單屬性
  • 複合屬性（Composite attributes）：屬性由數個屬性所組成時，我們稱該屬性為複合屬性
    • 例如：姓名由姓、名組成
    • 關係圖如下
  • 簡單屬性（Simple attribute）：非複合屬性則稱為簡單屬性

複合屬性 Composite attributes diagram

• 衍生屬性（Derived Attribute）
  • 它的值可以由其它屬性之值經由某種方式的計算或推論而獲得
  • 例如：年齡和星座可由生日推算出來

鍵屬性(Key attribute)

定義

• 是指該屬性的值在某個環境下具有唯一性（primary key）

圖示

Attribute diagram

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關係(Relationship)

定義

• 是指用來表達兩個實體之間所隱含的關聯性
• 使用足以說明關聯性質的「動詞」或「動詞片語」命名
  • 例如：『學生』與『系所』兩個實體型態間存在著一種關係─「就讀於」

分類

• 關聯強度 Strength
  • 強關聯（strong relationship）：a relationship where entity is existence-independent of other entities, and PK of Child doesn’t contain PK component of Parent Entity
  • 弱關聯（weak (identifying) relationship）：a relationship where Child entity is existence-dependent on parent, and PK of Child Entity contains PK component of Parent Entity，也就是說，此關聯是連結實體與弱實體
• Cardinality
  • 1:1 一對一
  • 1:N 一對多
  • M:1 多對一
  • M:N 多對多
• Participation constraints
  • 全部參與（Total participation）：every entity in the set is involved in the relationship
  • 部分參與（Partial participation）：not all entities in the set are involved in the relationship

圖示

Relationship diagram

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弱實體例子

為了區分和一般實體的關係, 我們會以雙菱形來表示實體與弱實體之間的關係, 而弱實體和關係之間以雙直線連接

Example

以上圖為例，CHAPTER 必須依靠 BOOK 才能存在，所以 CHAPTER 是一個弱實體，兩者間用雙菱形（弱關聯）來連結。CHAPTER 用雙直線（Total participation）連接關係，因為 CHAPTER 是依靠 BOOK 而存在，表示每一個 CHAPTER 必定屬於某本 BOOK。而 CHAPTER 的 primary key 由 BOOK 的 primary key（BOOK ID） 與 CHAPTER ID 組成。

如果將上圖關係轉換成表格，CHAPTER 表格會有 {TITLE, CHAPTER ID, BOOK ID} 三個欄位，而 (CHAPTER ID, BOOK ID) 合併為 primary key。

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Reference:
ER Model 實體關係圖
第4章 資料庫設計與實體關聯模型
利用實體-關係模型 (E-R Model) 規劃資料庫
Chen notation
資料庫基礎概念