泛化

引言

在数据库设计中，我们都知道管理大量数据是关键考虑因素。随着数据库变得越来越复杂，清晰、逻辑地组织信息变得至关重要。帮助个人实现这一目标的方法之一就是“泛化”。泛化是一个重要的概念，在“数据库管理系统 (DBMS)” 中更常用，用于简化数据结构和表示方式。它主要涉及识别多个实体共享的共同特征，并将它们合并为一个更高级、更通用的实体。这有助于减少冗余，提高数据库的整体结构。

泛化通常遵循自下而上的方法。这意味着它从最具体的实体开始——那些在层次结构较低级别的实体——然后向上移动。通常，当底部两个或多个实体共享相似的属性时，这些共享的特征可以被组合到一个新的、通用的实体中。例如，如果“汽车”和“自行车”实体都具有“发动机号”和“制造商”等属性，那么这些共同特征可以有效地用来创建一个更通用的实体，如“车辆”。这个新的泛化实体有助于将共享的特征集中在一处，从而使数据库更加有条理。

这个过程不会在一次泛化层面就停止。如果新创建的泛化实体与其他实体具有共同属性，则该过程可以继续进行。随着时间的推移，这将创建一个分层结构，其中每个泛化层都捕获更广泛的 属性集合。这种重复过程有助于设计灵活且可扩展的数据库，尤其适用于数据不断演变和扩展的系统。使用泛化的一个关键好处就是它能够简化 实体-关系 (ER) 图。ER 图是用于建模数据库结构的视觉工具。当存在过多具体的实体时，该图可能会变得混乱且难以理解。因此，通过使用泛化，设计者可以将相关的实体合并为一个单元，从而降低复杂性并使系统更易于管理。

选择泛化的原因

在设计任何数据库系统时，第一步是创建一个概念模型，该模型通常概述了现实世界的信息将如何存储和管理。这通常使用实体-关系 (ER) 模型来完成，该模型有助于个人可视化所涉及的各种实体以及它们之间的关系。ER 模型充当蓝图，从而让数据库设计者更清晰地了解系统的结构和连接。为了使该模型更高效、更易于管理，需要有效地使用泛化。泛化是识别实体之间共享或公共的属性，并将它们合并到一个单一的、更高级的实体中。然而，这种方法主要简化了模型并减少了数据重复。

泛化之所以重要，是因为它有助于个人组织 ER 图。尽管如此，它通常遵循自下而上的方法，这意味着它从最低级别的具体实体开始，然后逐渐向上移动。当在所有选定的实体中找到相似的特征时，它们将被分组到一个泛化实体中。

• 例如，如果两种类型的员工共享相同的详细信息，如姓名、ID 和部门，则这些详细信息可以合并到一个泛化的“员工”实体中。

这个过程将使模型更加紧凑，并帮助个人定义每个数据库表应具有的基本列。因此，通过关注共享属性，泛化确保重要数据不会被不必要地重复，并使维护和更新系统更容易。

此外，泛化还有助于数据库设计者更清晰地理解表之间的关系。基于共享特征创建实体层次结构，更容易建立跨数据库的有意义的连接。这种结构化的方法提高了整个系统的设计和性能。

在 DBMS 中实现泛化

• 泛化是一种自下而上的方法，其中两个或多个低级别实体如果具有某些共同属性，则可以合并为一个更高级别的实体。
• 通常，一个更高级别的实体也可以与低级别的实体结合，形成一个更高级别的实体。
• 泛化更像是子类和超类的系统，但唯一的区别在于方法。泛化使用自下而上的方法。
• 在泛化中，实体被合并以形成一个更通用的实体，即子类被合并以形成一个超类。

例如，教职员工和学生实体可以泛化为一个更高级别的实体——“人”。

通过示例深入了解泛化

为了更好地了解数据库管理系统 (DBMS) 中泛化的用法，我们将考虑一个来自娱乐媒体领域的真实示例。在本节中，我们将处理两种内容类型，即电视节目和网络节目。这两种节目都是相当不同的实体，各自拥有一组属性，但它们也共享一些共同的特征。这正是泛化发挥作用的地方。

• 现在，让我们从电视节目开始。这些节目可能有不同的类型，例如喜剧、新闻、戏剧或纪录片。在这里，每个节目可能都有一个类型，一个目标受众（如儿童、成人或家庭），一个已获奖或被提名奖项的记录，一个包含艺术家或演员的列表，它在电视上播出的时间，它的类型（如系列或访谈节目），以及公众和评论家的评分。
• 现在，让我们来看一下网络节目。这些节目或内容通常上传到YouTube、Netflix或其他流媒体服务等平台。它们也有自己的属性集，例如它们托管的平台、它们的类型、目标受众、可能获得的奖项、节目中的艺术家或主持人、上传时间，以及观看次数、点赞数和分享数等指标，以及用户和论坛的评分。
• 尽管这两种节目类型有所不同，但它们之间存在一些共性。它们都有类型、目标受众、某种形式的奖项和艺术家。与其为这两个实体重复所有这些相同的属性，不如创建一个名为娱乐的泛化实体。这个实体将只包含共享的属性。
• 这样做可以轻松减少冗余并简化数据库的结构。娱乐实体成为父实体或基实体，而电视节目和网络节目成为其子实体。每个子实体仍然可以保留其唯一的属性，但公共属性现在只在一个泛化形式中存储一次。
• 这种方法将使数据库更干净、更高效，并使将来添加新类型的节目更容易。例如，如果我们引入播客或直播，我们需要检查它们是否与现有实体共享属性，并在需要时进行泛化。

然而，泛化通过关注不同实体之间的共享特征，可以帮助个人更好地组织数据。它促进一致性，避免重复，并使数据库更容易增长。

泛化在 DBMS 中的重要性

泛化在 DBMS 中的各种重要性如下

1. 简化数据库设计：泛化主要帮助个人简化复杂的数据库结构。尽管如此，不同的实体有各种重叠的属性，将所有这些合并到一个泛化表中是有意义的。
2. 避免数据重复：与在多个表中重复相同的属性相比，泛化通常允许所有这些公共字段以有效的方式放在一个表中。
   • 例如，如果员工和客户都有姓名和联系方式，那么这些可以放入一个共享的Person表中。从而减少数据重复，保持数据库更高效，这对用户非常有帮助。
3. 改善实体之间的关系：由于泛化表主要保存共享信息，因此实体之间的关系更容易定义和理解。这主要支持外键的更好使用，并使关系链接更有意义。
4. 遵循自下而上的方法：泛化主要采用自下而上的方法，首先分析详细实体以识别共同特征。在发现相似性之后，创建一个更高级别的实体。
5. 使未来更新更容易：众所周知，良好的泛化设计更容易修改。添加共享相同基本结构的新类型实体通常不需要重建整个数据库——只需将它们链接到泛化表就足够了。
6. 鼓励重用：一旦创建了泛化实体，就可以在系统的不同部分有效地使用它。通常，这不仅可以节省开发时间，还可以保持代码和数据模型的 consistent。
7. 提高查询性能：由于数据分布更少且组织更好，查询可以更有效。连接表变得更容易，系统可以更快地检索结果。

常见问题解答/FAQ

关于泛化在 DBMS 中使用的各种常见问题如下

问题 1：DBMS 中的泛化是什么意思？

回答：泛化是数据库设计中的一个过程，其中两个或多个具有共同属性的实体通常被合并为一个更高级别的实体。这项技术通过将共同特征抽象为泛化形式，通常可以减少冗余并简化数据结构。

问题 2：为什么泛化被认为是数据库设计中的一个重要方面？

回答：泛化主要允许数据库设计者有效地处理各种复杂的数据模型。通过识别共享属性并创建一个泛化实体，它促进了一致性，并改善了模式组织。

问题 3：泛化与特化有何不同？

回答：泛化从具体实体转向更通用的实体，从而将所有相似的子实体合并为一个超实体。相比之下，特化根据不同的特征或角色，将一个通用实体分解为更具体的子实体。两者都是实体-关系模型中的关键方面，并且通常用于组织数据。

结论

在泛化中，实体-关系 (ER) 模型中更高级别的实体可以轻松地与层次结构中较低级别的实体结合。这允许在需要时向更高级别添加更多实体。它是一种可扩展的方法，因为如果需要，新创建的泛化实体可以在将来进一步泛化，从而使模型随着时间的推移更加灵活和易于扩展。