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数据库概念结构设计阶段是在需求分析的基础上，依照需求分析中的信息要求，对用户信息加以分类、聚集和概括，建立信息模型，并依照选定的数据库管理系统软件，转换成为数据的逻辑结构，再依照软硬件环境，最终实现数据的合理存储。这一过程也称为数据建模。这一过程可分解为三个阶段：概念结构设计、逻辑结构设计和物理结构设计。
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概念结构设计的目标是产生反映系统信息需求的数据库概念结构，即概念模式。概念结构是独立于支持数据库的DBMS和使用的硬件环境的。此时，设计人员从用户的角度看待数据以及数据处理的要求和约束，产生一个反映用户观点的概念模式，然后再把概念模式转换为逻辑模式。各级模式之间的关系如下图所示。
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概念结构设计是设计人员以用户的观点，对用户信息的抽象和描述，从认识论的角度来讲，是从现实世界到信息世界的第一次抽象，并不考虑具体的数据库管理系统。
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现实世界的事物纷繁复杂，即使是对某一具体的应用，由于存在大量不同的信息和对信息的各种处理，也必须加以分类整理，理清各类信息之间的关系，描述信息处理的流程，这一过程就是概念结构设计。
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概念结构设计的策略通常有以下4种：自顶向下、自底向上、逐步扩张和混合策略。实际应用中这些策略并没有严格的限定，可以根据具体业务的特点选择，如对于组织机构管理，因其固有的层次结构，可采用自顶向下的策略；对于已实现计算机管理的业务，通常可以以此为核心，采取逐步扩张的策略。
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概念结构设计最著名最常用的方法是P.P.S Chen于1976年提出的实体一联系方法（Entity-Relationship Approach），简称E-R方法。它采用E-R模型将现实世界的信息结构统一用实体、属性，以及实体之间的联系来描述。
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使用E-R方法，无论是哪种策略，都要对现实事物加以抽象认识，以E-R图的形式描述出来。对现实事物抽象认识的三种方法分别是分类、聚集和概括。
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（1）分类（Classification）：对现实世界的事物，按照其具有的共同特征和行为，定义一种类型。这在现实生活中很常见，如学校中的学生和教师就属于不同的类型。在某一类型中，个体是类型的一个成员或实例，即“is member of”，如李娜是学生类型中的一个成员。
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（2）聚集（Aggregation）：定义某一类型所具有的属性。如学生类型具有学号、姓名、性别、班级等共同属性，每一个学生都是这一类型中的个体，通过在这些属性上的不同取值来区分。各个属性是所属类型的一个成份，即“is part of”，如姓名是学生类型的一个成份。
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（3）概括（Generalization）：由一种已知类型定义新的类型。如由学生类型定义研究生类型，在学生类型的属性上增加导师等其他属性就构成研究生类型。通常把已知类型称为超类（Superclass），新定义的类型称为子类（Subclass）。子类是超类的一个子集，即“is subset of”，如研究生是学生的一个子集。
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E-R图的设计要依照上述的抽象机制，对需求分析阶段所得到的数据进行分类、聚集和概括，确定实体、属性和联系。概念结构设计工作步骤包括：选择局部应用、逐一设计分E-R图和E-R图合并，如下图所示。
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需求分析阶段会得到大量的数据，这些数据分散杂乱，许多数据会应用于不同的处理，数据与数据之间关联关系也较为复杂，要最终确定实体、属性和联系，就必须根据数据流图这一线索，理清数据。
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数据流图是对业务处理过程从高层到底层的一级级抽象，高层抽象流图一般反映系统的概貌，对数据的引用较为笼统，而底层又可能过于细致，不能体现数据的关联关系，因此要选择适当层次的数据流图，让这一层的每一部分对应一个局部应用，实现某一项功能。从这一层入手，就能很好地设计分E-R图。
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划分好各个局部应用之后，就要对每一个局部应用逐一设计分E-R图，又称为局部E-R图。
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对于每一局部应用，其所用到的数据都应该收集在数据字典中了，依照该局部应用的数据流图，从数据字典中提取出数据，使用抽象机制，确定局部应用中的实体、实体的属性、实体标识符及实体间的联系及其类型。
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事实上，在形成数据字典的过程中，数据结构、数据流和数据存储都是根据现实事物来确定的，因此都已经基本上对应了实体及其属性，以此为基础，加以适当调整，增加联系及其类型，就可以设计分E-R图。
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现实生活中许多事物，作为实体还是属性没有明确的界定，这需要根据具体情况而定，一般遵循以下两条准则：
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（1）属性不可再分，即属性不再具有需要描述的性质，不能有属性的属性。
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（2）属性不能与其他实体发生联系，联系是实体与实体间的联系。
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根据局部应用设计好各局部E-R图之后，就可以对各分E-R图进行合并。合并的目的在于在合并过程中解决分E-R图中相互间存在的冲突，消除在分E-R图之间存在的信息冗余，使之成为能够被全系统所有用户共同理解和接受的统一的、精炼的全局概念模型。
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合并的方法是将具有相同实体的两个或多个E-R图合而为一，在合成后的E-R图中把相同实体用一个实体表示，合成后的实体的属性是所有分E-R图中该实体的属性的并集，并以此实体为中心，并入其他所有分E-R图。再把合成后的E-R图以分E-R图看待，合并剩余的分E-R图，直至所有的E-R图全部合并，就构成一张全局E-R图。
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注意分E-R图进行合并时，它们之间存在的冲突主要有以下三类：
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（1）属性冲突：同一属性可能会存在于不同的分E-R图中，由于设计人员不同或是出发点不同，对属性的类型、取值范围、数据单位等可能会不一致，这些属性数据将来只能以一种形式在计算机中存储，这就需要在设计阶段进行统一。
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（2）命名冲突：相同意义的属性，在不同的分E-R图上有着不同的命名，或是名称相同的属性在不同的分E-R图中代表着不同的意义，这些也需要进行统一。
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（3）结构冲突：同一实体在不同的分E-R图中有不同的属性，同一对象在某一分E-R图中被抽象为实体而在另一分E-R图中又被抽象为属性。对于这种结构冲突问题需要统一。
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分E-R图的合并过程中要对其进行优化，具体可以从以下几个方面实现：
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（1）实体类型的合并：两个具有1:1联系或1:*联系的实体，可以予以合并，使实体个数减少，有利于减少将来数据库操作过程中的连接开销。
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（2）冗余属性的消除：一般在各分E-R图中的属性是不存在冗余的，但合并后就可能出现冗余。因为合并后的E-R图中的实体继承了合并前该实体在分E-R图中的全部属性，属性间就可能存在冗余，即某一属性可以由其他属性确定。
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（3）冗余联系的消除：在分E-R图合并过程中，可能会出现实体联系的环状结构，即某一实体A与另一实体B间有直接联系，同时A又通过其他实体与实体B发生间接联系，通常直接联系可以通过间接联系所表达，可消除直接联系。
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