第6章 使用E-R模型的数据库设计
依据原书第7版完整目录覆盖12个节点：从业务语义提炼实体、联系、约束并无损映射为关系模式
第6章 使用E-R模型的数据库设计
本课程对应Abraham Silberschatz、Henry F. Korth、S. 在“第6章 使用E-R模型的数据库设计”的证据链中，Sudarshan著，杨冬青、李红燕、张金波等译《数据库系统概念（原书第7版）》，机械工业出版社2021年6月出版，820页，ISBN 9787111681816。原版第7版由McGraw-Hill于2019年发布。课程按原书11部分、32章与附录A逐项重构，不复制原文。
中文版第7版纸书正文收录第1-23章；第24-26章由中文版提供中文在线内容；第27-32章是原版官网英文在线章节；附录A在纸书中。本页媒介为“纸书正文”。 全课程另设学习地图与总复习，共35页；正式知识分母仍是32章与附录A。本页属于“第二部分 数据库设计”，依据正式目录覆盖12个节点。
“第6章 使用E-R模型的数据库设计”没有使用未获授权的中文纸书正文；以 作者官网第 7 版完整目录 界定 32 章与附录 A，以 作者公开在线章节、大学模式实验 和 McGraw-Hill 第 7 版变更说明 核对可公开内容。中文解释、SQL、图示、实验与练习均为独立教学重写；实现行为再以 PostgreSQL 官方文档 等一手规范复核。
学习目标
- 能解释“第6章 使用E-R模型的数据库设计”的12个正式节点，并把它们连接到“从业务语义提炼实体、联系、约束并无损映射为关系模式”主线。
- 能复现需求词典、E-R图、基数反例和关系模式映射表，记录输入版本、配置、预期、实际结果与失败边界。
- 能比较至少两种实现或故障条件，证明“每个实体可识别，每个联系基数有业务证据，映射后不丢失参与和弱实体约束”。
- 能设计反例推翻“先画表再补业务含义，导致实体与属性混淆、联系被外键偶然表达”，并给出修复、回退和独立验收条件。
从一次可观察状态变化开始
先预测：给定一份固定的大学数据库、一个操作和一个故障时刻，哪些逻辑行、物理页、锁、版本或日志记录应该变化，哪些绝不能变化？不要先运行再解释。把预测写成状态表，然后用独立查询、执行统计、页或日志轨迹核对。若预测与观察不一致，先检查模型和实验边界，而不是立即改配置。
本页主问题是“从业务语义提炼实体、联系、约束并无损映射为关系模式”。交付不以读完为准，而以另一位学习者能从需求词典、E-R图、基数反例和关系模式映射表复现同一结论为准。最小正确性合同是：每个实体可识别，每个联系基数有业务证据，映射后不丢失参与和弱实体约束。
核心词汇与系统边界
↡实体集是“从业务语义提炼实体、联系、约束并无损映射为关系模式”中的第1个核心概念；必须由状态、机制、反例和证据共同定义、↡联系集是“从业务语义提炼实体、联系、约束并无损映射为关系模式”中的第2个核心概念；必须由状态、机制、反例和证据共同定义、↡映射基数是“从业务语义提炼实体、联系、约束并无损映射为关系模式”中的第3个核心概念；必须由状态、机制、反例和证据共同定义、↡弱实体是“从业务语义提炼实体、联系、约束并无损映射为关系模式”中的第4个核心概念；必须由状态、机制、反例和证据共同定义、↡特化是“从业务语义提炼实体、联系、约束并无损映射为关系模式”中的第5个核心概念；必须由状态、机制、反例和证据共同定义 构成本页词汇表。每个词都要回答四个问题：它约束什么状态，由哪个模块执行，在哪个故障或并发边界会失效，用什么证据发现失效。只给一句名词解释不构成掌握。
实体是独立存在的对象，联系刻画它们的关系，ER 图是设计与沟通的共同语言。
第七版机制逐项深读
6.1 设计过程概述
在“第6章 使用E-R模型的数据库设计”中，“6.1 设计过程概述”组织“依据原书第7版完整目录覆盖12个节点：从业务语义提炼实体、联系、约束并无损映射为关系模式”的语义、结构、执行和证据；若不能给出一个状态变化与独立对账，本节点仍未完成。
6.2 实体-联系模型
在“第6章 使用E-R模型的数据库设计”中，“6.2 实体-联系模型”转换为关系模式时要保存主码、参与约束和可空性；图形好看不能替代无损数据落地。
6.3 复杂属性
在“第6章 使用E-R模型的数据库设计”中，“6.3 复杂属性”转换为关系模式时要保存主码、参与约束和可空性；图形好看不能替代无损数据落地。
6.4 映射基数
在“第6章 使用E-R模型的数据库设计”中，验证“6.4 映射基数”用新增、合并、删除与历史追踪四个场景走查模型，确认关系模式不会制造孤儿或丢失事实。
6.5 主码
在“第6章 使用E-R模型的数据库设计”中，“6.5 主码”用最小属性集唯一标识元组，并通过外码把引用限制到被参照键；验证要覆盖重复、NULL、更新与删除四条路径。
6.6 删除实体集中的冗余属性
在“第6章 使用E-R模型的数据库设计”中，“6.6 删除实体集中的冗余属性”转换为关系模式时要保存主码、参与约束和可空性；图形好看不能替代无损数据落地。
6.7 将E-R图转换为关系模式
在“第6章 使用E-R模型的数据库设计”中，“6.7 将E-R图转换为关系模式”把数据表示为有名属性组成的元组集合；模式约束允许的结构，实例记录某一时刻的值，两者不能混为一张当前表。
6.8 扩展E-R特性
在“第6章 使用E-R模型的数据库设计”中，验证“6.8 扩展E-R特性”用新增、合并、删除与历史追踪四个场景走查模型，确认关系模式不会制造孤儿或丢失事实。
6.9 实体-联系设计问题
在“第6章 使用E-R模型的数据库设计”中，“6.9 实体-联系设计问题”转换为关系模式时要保存主码、参与约束和可空性；图形好看不能替代无损数据落地。
6.10 数据建模的其他表示法
在“第6章 使用E-R模型的数据库设计”中，“6.10 数据建模的其他表示法”若依赖具体数据库实现，应把标准语义、作者教材语境和 PostgreSQL 实测分层标注。
6.11 数据库设计的其他方面
在“第6章 使用E-R模型的数据库设计”中，“6.11 数据库设计的其他方面”若依赖具体数据库实现，应把标准语义、作者教材语境和 PostgreSQL 实测分层标注。
6.12 小结
在“第6章 使用E-R模型的数据库设计”中，“6.12 小结”组织“依据原书第7版完整目录覆盖12个节点：从业务语义提炼实体、联系、约束并无损映射为关系模式”的语义、结构、执行和证据；若不能给出一个状态变化与独立对账，本节点仍未完成。
机制推演：从语义到物理证据
概念设计先捕获世界中的对象与约束，再决定关系实现。基数与参与约束限制合法图实例；弱实体依赖标识联系；映射时需要证明键、联系表和NULL选择仍能表达原语义。
推演时始终区分五层。在“第6章 使用E-R模型的数据库设计”的证据链中，第一层是业务不变量，说明哪些数据库状态合法；第二层是逻辑模型与查询语义，说明结果应该是什么；第三层是物理计划和数据结构，说明系统怎样得到结果；第四层是并发、日志与复制协议，说明交错和故障后仍保留哪些承诺；第五层是观测证据，说明我们怎样知道前四层真的成立。性能优化只能改变第三层和部分第四层的实现，不能悄悄改变前两层。
对每个节点建立因果链：输入版本与配置 → 操作或调度 → 中间状态 → 可观察输出 → 独立对账。在“第6章 使用E-R模型的数据库设计”的证据链中，若结论涉及性能，报告中位数、尾延迟、吞吐、I/O和等待，而不是只截一条最快记录；若涉及正确性，至少准备一个应成功样本和一个应失败样本，并记录错误类别或恢复终点。
证据解释与交接
语义证据证明结果定义没有漂移。保存关系模式、约束、查询文本、参数、隔离级别和预期行集；涉及NULL、重复、顺序或聚集时，单独列出处理规则。任何实现比较都必须共享同一语义合同。
执行证据证明机制判断可以复核。保存计划、实际行数、缓冲命中、I/O、锁或版本、日志位置和错误状态中与本章相关的部分。计划估计与实际偏差本身就是结果，不应通过只截取计划名称隐藏。
失败证据证明边界真实存在。每次只注入一个变量：空输入、重复键、倾斜、并发冲突、进程崩溃、存储丢失或网络分区。明确失败前最后一个持久状态、恢复后第一个可用状态，以及是否需要人工介入。
交接证据让另一位学习者无需口头补充就能复现。最少包括版本卡、大学模式加载与重置脚本、预测表、需求词典、E-R图、基数反例和关系模式映射表、正常与失败轨迹、独立对账、已知限制和回退条件。若更换DBMS或版本，先重跑基线再比较。
本章回顾
重新完成“从业务语义提炼实体、联系、约束并无损映射为关系模式”：先声明不变量和输入版本，按12个目录节点建立模型，手算正常路径，注入一个边界或故障，收集语义与执行证据，最后由独立查询对账。最终交付需求词典、E-R图、基数反例和关系模式映射表，并能证明“每个实体可识别，每个联系基数有业务证据，映射后不丢失参与和弱实体约束”。
小结
- 从业务语义提炼实体与联系
- ER 图是沟通与设计的共同语言
- 映射规则把 ER 无损转为关系模式
- 弱实体依赖强实体存在
- 基数约束决定表结构形态
复习与独立验收
练习
问题 1：为什么“第6章 使用E-R模型的数据库设计”必须覆盖12个目录节点？
问题 2：本页最小正确性合同是什么？
问题 3：怎样构造能推翻常见错误的最小反例？
问题 4：为什么执行成功不能证明数据库设计正确？
问题 5：性能结论至少需要哪些数据？
问题 6：独立交接至少包含什么？
名词解释
本章出现的专业名词，用大白话再讲一遍。
- 实体集
实体集在本页中以“每个实体可识别，每个联系基数有业务证据，映射后不丢失参与和弱实体约束”为正确性边界，并由可重放实验验证。
- 联系集
联系集在本页中以“每个实体可识别，每个联系基数有业务证据，映射后不丢失参与和弱实体约束”为正确性边界，并由可重放实验验证。
- 映射基数
映射基数在本页中以“每个实体可识别，每个联系基数有业务证据，映射后不丢失参与和弱实体约束”为正确性边界，并由可重放实验验证。
- 弱实体
弱实体在本页中以“每个实体可识别，每个联系基数有业务证据，映射后不丢失参与和弱实体约束”为正确性边界，并由可重放实验验证。
- 特化
特化在本页中以“每个实体可识别，每个联系基数有业务证据，映射后不丢失参与和弱实体约束”为正确性边界，并由可重放实验验证。