文章目录

  • 4.7&4.8 统一建模语言 UML
  • UML 和 E/R 图的对应关系
  • UML 类 及其 键
  • 关联
  • 自关联
  • 关联类
  • 子类
  • 聚集和组合
  • UML 图到关系的转化
  • 类 -> 关系
  • 关联 -> 关系
  • UML 子类 -> 关系
  • 聚集 / 组合 -> 关系
  • 弱类和支持组合 -> 关系
  • 4.9&4.10 对象定义语言 ODL
  • ODL 简介
  • 类声明
  • 属性
  • 联系
  • 反向联系
  • 联系的多重性
  • ODL 中的数据类型
  • ODL 中的子类
  • ODL 中键的声明
  • ODL -> 关系
  • ODL 类 -> 关系
  • ODL 联系 -> 关系


4.7&4.8 统一建模语言 UML

Unified Modeling Language

UML 和 E/R 图的对应关系

UML

E/R 模型

类

实体集

关联

二元联系

关联类

联系的属性

子类

isa层次

聚集

多对一联系

组合

具有引用完整性的多对一

UML 类 及其 键

  • UML 类和 E/R 模型中的实体集类似。
  • 一个类框分为三部分：
  1. 顶部：类名
  2. 中间：属性
  3. 底部：方法
  • 指定主键：在每个键属性之后加上关键字 PK
  • 例：

关联

  • 定义：
    类之间的二元联系称为关联。
    （UML 中没有多路联系，一个多路联系用多个二元联系表示）
  • 关联的表示：
    在两个 UML 类之间划一条线，线的下方标注关联的名字。
  • 对象数目的约束：
    关联类中连接对象的数量有一定的约束，该约束通过在连接线的末端用一个 m..n 标签表示，表示至少 m 个、至多 n 个对象与另外一端的对象连接。
  • m..* 表示无上限
  • 0..* 表示对象的数目没有任何约束
  • 如果没有任何标签，则相当于 1..1 ，表示有且只有一个。
  • 例：
  • 引用完整性的表示

见书P102

自关联

  • 定义：
    一个关联的两端可以连接同一个类，这样的关联称为自关联(self-association)。
  • 为区分一个类在自关联中表现的不同角色，分别给关联的两端一个名字。
  • 示例：

关联类

  • 关联类对应 E/R 模型中，联系的属性
  • 关联类的表示：
    放在关联的中间，有自己的名字，其属性是它依附的关联的属性。
  • 例：

子类

  • 子类的键来自于根层次。
  • 子类中，只记录父类中没有的【额外的属性】。
  • UML 允许一个类有 4 中不同的子类：
  • 完整对局部：
    每个类C的对象是否是该子类的一个成员？
    是，子类是完整的；
    否则不完整。
  • 分离对重叠：
    一个对象能够出现在两个子类中，子类是重叠的；
    一个对象不能在两个子类中，子类是分离的。
  • 面向对象系统和 E/R 模型中子类的种类限制

特性

面向对象系统

E/R 模型

完整或局部？

都允许

都允许

分离或重叠？

分离

允许重叠

  • 子类的表示：
    用一个空三角箭头指向父类。
  • 例：

聚集和组合

  • 聚集
  • 定义：表示类与菱形端类的多对一联系；
  • 表示：
    两个类之间的一条线，末端为一个空的菱形，表示标注为 0..1
  • 组合
  • 定义：表示具有引用完整性的多对一联系；
  • 表示：两个类之间的连线，末端为一个实心的黑色菱形，表示标注为 1..1 >
  • 示例：

UML 图到关系的转化

类 -> 关系

为每个类创建一个关系，关系名为类名，关系的属性为类的属性。

关联 -> 关系
  • 总结：两个连接类的键属性 + 关联类（如果有的话) 的属性
  • 为每个关联创建一个名字为关联名的关系，关系的属性是两个连接类的键属性；
  • 如果有关联类附在联系上，则关系的属性中应包括关联类的属性。
  • 例：

iotdb数据库疑问_子类

Movies (title, year, length, genre)

Stars (name, address)

Stars-in (movieTitle, movieYear, starName, salary, residuals)

UML 子类 -> 关系
  • 三种方法：
  • E/R模式方法（每个子类的关系仅有键属性和该子类属性）
  • 面向对象方法（每个实体在一个子类的关系中）
  • 空值法（所有子类用一个关系表示）
  • 三种方法的选择：
  • 如果每一层都是分离的，用面向对象；
    且不需要考虑每个可能的子树，因为每个对象仅仅属于一个类和它的祖先。
  • 如果每一层既是完整又是分离的。则用面向对象只需为叶子节点构建关系；
  • 如果层次很大并且在某些或者所有的层上是重叠的，则使用 E/R 方法。
聚集 / 组合 -> 关系
  • 聚集和组合表示的是多对一关联，不为他们构建任何关系。
  • 处理：
    把 菱形端处的类的键属性 加入到 非菱形端的类 中。
    对于聚集，这些属性可以为空；
    对于组合，这些属性不能为空。
  • 例：

iotdb数据库疑问_iotdb数据库疑问_02

转化为如下的关系模式：

Studios (name, address)
Movies (title, year, length, genre, studioName)
MoviesExecs (cert#, name, address, networth)
Presidents (cert#, studioName)

弱类和支持组合 -> 关系
  • 支持组合的标注：
    使用一个带有字母“PK”的弱类框作为一个支持组合的锚，其含义是在组合另外一端的支持类的键属性是弱类键的一部分。
  • 例：
  • 将上例转化为关系模式：
    Studios (name, address)
    Crews (number, crewChief, studioName)

4.9&4.10 对象定义语言 ODL

Object Defination Language

ODL 简介

类声明
  • 关键词 class、类名、类的特性列表。
class <name> {
	<list of properties>
};
属性
  • 声明：attribute 属性类型 属性名;
  • 属性可以是基本数据类型或复杂类型。
联系
  • 声明：relationship 类型 联系名;
  • 联系类型：
  • 多对一：类名
relationship Studio ownedBy;
  • 一对多、多对多：集合类型
relationship Set<Start> stars;
反向联系
  • 反向关系必须成对出现。
  • 定义（在相应联系的后边）：
inverse 类名::属性名;
  • 例：
联系的多重性

ODL 中，一对互为反向的联系可分为多对一、一对一和多对多。

  • 不同类型对应的两个联系声明中分别使用“Set<>”（多）和“类型名”（一）的不同组合；
  • “多”可以是“零”，表示“任一个子集（包括空集）均可”

设有两个类 C, D，

C, D之间的联系

C 中相应联系的类型

D中

多对多

Set<D>

Set<C>

C 到 D 是多对一

D

Set<C>

D 到 C 是多对一

Set<D>

C

一对一

D

C

ODL 中的数据类型
  • 基本类型
  • 原子类型：整型、浮点型、字符型、字符串型、布尔型和枚举型。
  • 类名：实际是一个包含类的所有属性和联系的结构。
  • 结构化模型
  • 集合类型
  • 集合(set)：Set<T>，无序、元素不能重复出现
  • 包(bag)：Bag<T>，无序、元素可重复出现 {1,2,1}和{2,1,1}是相同的包
  • 列表(list)：List<T>，长度可为0、有序。string即list<char>。{1,2,1}和{2,1,1}是不同的列表。
  • 数组(array)：Array<T, i>, T为原子类型、整数i表示长度。
    例：Array<char,10>
  • 字典(dictionary)：Dictionary<T, S>，表示T，S元素对的有限集合。
    一个 T 对应一个 S，T 是唯一的。
  • 结构(structure)类型
    若T1, …, Tn是类型，F1, …, Fn分别是其域名，
    则 Struct N{T1 F1, …, Tn Fn} 表示一个名为N的结构类型，包含n 个域，其第 i 个类型为 iotdb数据库疑问_UML_03，域名为iotdb数据库疑问_iotdb数据库疑问_04。
  • 联系类型
  • 可以是一个类，或者应用于类的集合、包或列表类型构建器；
  • 注意：
    联系类型不能包含有结构类型、原子类型。且不能嵌套。
    以下三种为对应的错误示例：
Struct N {Movie field1, Star field2}
Set<Integer>
Set<Array<Star,10>>
  • 属性类型
  • 可以是原子类型或其他复杂类型；
  • 也可以多次使用类型构建器来构建；

ODL 中的子类

  • 子类的属性组成：
    继承父类的所有属性，和自己的属性。
  • 声明：
class C extends D

多继承，用冒号将类别分开

class C extends D : E
  • 例：
class CartoonMurderMystery extends Cartoon : MurderMystery {...};

ODL 中键的声明

  • 声明：使用 key 或者 keys（等价）。
  • 单个建：
    class C(keys(attr1, attr2)) {...}
  • 多个键：
    class C (keys key1, key2, ...)
  • 联系键
    多对一联系声明为键时，表示该联系中的**“1”端可以是“多”端的键**。
  • 例

见书P113 例4.54

ODL -> 关系

总体方法：

  • ODL中属性为非原子类型时的处理：
  • 非原子 -> 原子。
    非原子类型要按照特定的处理方式转化为原子类型。
  • 如果转化后产生了不规范的关系，则要按照关系模式分解的方法进行优化处理
ODL 类 -> 关系
  • 类中的原子属性：
    如果类中的所有特性都是属性、属性的类型都是原子类型，则直接转化。
    可以创建一个属性来表达对象标识并且让它作为相应关系的键（如 id 值）。

例：

iotdb数据库疑问_子类_05

MovieExecs (cert#, name, address, networth)

  • 类中的非原子属性：
  • 结构类型
    为结构的每个字段定义一个关系的属性即可，如果命名冲突则重命名。
例：

iotdb数据库疑问_UML_06

  • 集合类型
    对于属性 A 的值集合，为集合中的每个值都构造一个元组，该元组中包括属性A和类中的所有其他属性的相应值。
    但可能会产生不规范的关系（一般违反BCNF），此时用分解方法消除异常。
  • 其他类型
  • 包：增加count属性记录包中每个元组出现的次数。

iotdb数据库疑问_子类_07

  • 列表：增加position属性指示对应的地址在列表中的位置。

iotdb数据库疑问_iotdb数据库疑问_08

  • 定长数组

iotdb数据库疑问_iotdb数据库疑问_09

  • 字典：表示成一个由键域和值域组成的二元组的集合。

iotdb数据库疑问_UML_10

ODL 联系 -> 关系
  • 在ODL中，关系互为相反地成对出现；
    对于每对联系，只需建立一个关系即可。
  • 注意：
  • 对“多对一”联系，将该联系与联系中“多”的那一方的类建立一个关系（即两个拥有共同键的关系进行关系组合），不会破坏BCNF条件。
  • 多对一联系不能组合“一”方, 会违反BCNF条件。
  • 多对多联系不可组合。