Modellierungskonzepte semantischer Datenmodelle. Semantische Datenmodelle. Das Entity-Relationship Modell

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1 DEVO. Semantische Datenmodelle DEVO.4 Modellierungskonzepte semantischer Datenmodelle Äquivalente Begriffe: Objekttypenebene = Objektklassenebene = Schema (Schema-level), Objektebene = Exemplarebene (Instance-level) Klassifikation: Objekte mit gleichen Eigenschaften werden zu Objekttypen (Objektklassen) zusammengefaßt. Aggregation: Eine Beziehung zwischen Komponenten-Objekten wird als Objekt höherer Stufe (Aggregationsobjekt) betrachtet. DEVO. Ziel: grundlegende Strukturierungsformen für die Datenmodellierung entsprechen den natürlichen Begriffsstrukturen. Semantischen Strukturen, die in der Anwendungsumgebung auftreten, sollen im Datenbankschema erfaßt und dargestellt werden. Bedeutung soll im Datenbankschema ausgedrückt werden können. DEVO.5 Generalisierung: Mehrere Objekttypen werden als ein allgemeinerer Objekttyp betrachtet, indem Gemeinsamkeiten hervorgehoben und Unterschiede vernachlässigt werden. Entlang der Generalisierungshierarchie werden Attribute vererbt. Gruppierung: Eine Beziehung zwischen mehreren Objekten wird als Mengenobjekt höherer Stufe betrachtet. DEVO.3 Die wichtigsten Semantischen Datenmodelle: Entity-Relationship-Modell, (Chen 976) erweitert zum Extended-Entity-Relation-ship-Modell, (Teorey, Yang, Fry 986) SDM, Hammer, (McLeod 978) RM/T, (Codd 979) Objektorientierte Datenmodelle Weitere: DAPLEX (Shipman 979), TAXIS (Mylopoulos, Bernstein und Wong 980) und IFO (Abiteboul, Hull 984). DEVO.6 Das Entity-Relationship Modell (976 Chen) Welt: besteht aus Entities (Objekten) und Relationships (Beziehungen) zwischen den Objekten. Entity: Modell eines Dings, das in der Umwelt erkannt und eindeutig identifiziert werden kann. real ( z.b. eine Person) ideell (z.b. eine Dienstleistung)

2 DEVO.7 Klassifikation im ER Modell Entities werden zu entity sets (Objekttypen), und Relationships zu relationship sets (Beziehungstypen) zusammengefaßt. Im Weiteren lassen wir das Wort set weg, da aus dem Zusamenhang klar ist, was gemeint ist. DEVO.0 Generalisierung im ER Die Generalisierung wird explizit durch eine spezielle Relationship dargestellt: Beispiel 3 PASSAGIER is a PERSON DEVO.8 Aggregation im ER Modell Aggregation von Attributen zu Entities: Kennzeichnung der Entity durch Satz von Attributen (Merkmalen). Attribute nehmen Werte (values) aus einem Wertebereich (value set) an. Beispiel PASSAGIER Tel Geb dat DEVO. Weitere Modellierungskonzepte Beziehungskomplexität: : jede Objektinstanz von A zu genau einer Instanz von B und umgekehrt :n jede Objektinstanz von A zu einer oder mehreren von B, aber jede Instanz von B nur zu einer von A. m:n jede Objektinstanz von A zu einer oder mehreren in B und umgekehrt. DEVO.9 Aggregation von Gegenständen zu Relationships: eine Beziehung zwischen zwei oder mehreren Objekten: Element einer mathematischen Relation die Funktion, die ein Objekt in einer Beziehung erfüllt: seine Rolle Der Grad einer Beziehung: die Anzahl der an der Beziehung beteiligten Objekte Beispiel Gebuchter Passagier Gebuchter Flug PASSAGIER bucht FLUG Gebuchter Tarif TARIF DEVO. Beispiel 4 ABT.LEITER leitet n FLUGZEUG Typ TYP n m PILOT fliegt TYP

3 n DEVO.3 Attribute: Identifiers (identifizierende Attribute) auch mehrere Descriptors (beschreibende Attribute). Weak Entity: Objekt, das nur mit Hilfe einer (bzw. mehrerer) anderen Entity(ies), mit der (denen) es in Beziehung steht, identifiziert werden kann. Beispiel 5 hat KIND Svnr Fam name Vorname Geb datum DEVO.6 Das Extended Entity Relationship Modell Erweiterung des ER die Subset-Hierarchie: eine Entity E ist ein Subset der Entity E, wenn jedes Vorkommen der Entity E auch ein Vorkommen der Entity E ist. Generalisierungshierarchie: eine Entity E ist eine Generalisierung der Entities E En, wenn jedes Vorkommen der Entity E auch das Vorkommen genau eines aus den der Entities E En ist. DEVO.4 Beispiel 6 In der Datenbank werden Daten einer Firma gespeichert. Entities: Abteilung, Angestellter, Manager, Lieferant, Produkt Eine Abteilung wird eindeutig beschrieben durch ihren n; die ist ein weiteres Attribut. Der Angestellte wird eindeutig beschrieben durch seine Sozialversicherungsnummer, weitere Attribute sind, und nummer. Er ist einer Abteilung zugeordnet. Ein Manager ist ein Angestellter, der eine Abteilung leitet. Der Lieferant ist eindeutig bestimmt durch seinen n, als weiteres Attribut gibt es noch seine. Die Produkte werden eindeutig beschrieben durch ihre Nummer, außerdem haben sie einen n und einen. Sie werden von einer Abteilung bearbeitet und von verschiedenen Lieferanten geliefert. DEVO.7 Beispiel 7 ANGEST-MIT- UNIV-ABSCHL. ANGETS-BEI- GEWERKSCHAFT PROFESSOR TECHNIKER ASSISTENT Subset-Hierarchie Generalisierung Die Subset Hierarchie ist eine Verallgemeinerung der Generalisierung. DEVO.5 GEHALT TELEFON ANGEST. arbeitet LIEFERANT n SV-NUMMER is-a leitet bearbeitet liefert n m NUMMER PREIS DEVO.8 Erweiterung der Modellierungsmöglichkeiten der Relationships Eine Beziehung heißt n-äre Beziehung, wenn sie vom Grad n ist. Unäre, binäre und ternäre Relationships sind Spezialfälle. Komplexität: Einfärben der Raute, die die Relation darstellt. optionale Beziehungen: ein Ring an der Kante der Relation. : :n n:m optionale Beziehung

4 L,P NUMMER SV NUMMER,, TELEFON,GEHALT,ABT SV A, A NUMMER,A ABT, ABT L, L P NUMMER, P, PREIS DEVO.9 unäre Beziehung binäre Beziehung ternäre Beziehung DEVO. : Beziehung Abteilung = Manager = A DEVO.0 Beispiel 8 LIEFERANT ANGEST. Nummer DEVO.3 :n Beziehung ANGEST. Abteilung = Angestellter = DEVO. Übersetzung des EER in das Relationenmodell Entities und Relationships (Beziehungen) haben keine direkte Entsprechung im Relationenmodell. Alle Sachverhalte werden einheitlich durch Relationen (Beziehungen zwischen Attributen) dargestellt. Beschreibung der Auflösung der Beziehungen. Alle anderen Konstrukte: Artikel A Logical Design Methodology for Relational Databases Using the Extended Entity-Relationship-Model von Teorey, T.J., Yang, D. and Fry, J.P. im Anhang des Skriptums. DEVO.4 n:m Beziehung LIEFERANT Produkt = Nummer Lieferant = liefert =

5 4 4 5 L L,P, L NUMMER P NUMMER, P, PREIS, A SV NUMMER,A A, A DEVO.5 LIEFERANT ANGEST. Nummer DEVO.8 ANR A BÜROANG BNR B-ARBEIT TNR T-ARBEIT TECH-ANG KURSE KNR JAHR Forschung Bibliothek Übersetzer Patente 5 5 Programmierer Grundlagen Forschung Planung 77 Entwicklung Übersetzer Hilfskraft Entwurf Wartung Planung 8 83 DEVO.6 Angestellter= SV NUMMER,, TELEFON, GEHALT,A Abteilung= Manager= Produkt= Lieferant= liefert= DEVO.7 NF -Relationen NF : Non First Normal Form Relations (Relational Model with Relation-Valued Attributes). Erweiterung des Relationalen Modelles Erlauben komplexere Kombination der Konzepte: Attributwerte können wieder Relationen sein. Komplexe Objekte und hierarchische Strukturen können leichter dargestellt werden (z.b.: CAD, Büroumgebung,...).