Datenorganisation. Februar bis Mai Dipl.-Oek. Patrick Bartels Institut für Wirtschaftsinformatik Universität Hannover

Transkript

1 Datenorganisation Februar bis Mai 2007 Dipl.-Oek. Patrick Bartels Institut für Wirtschaftsinformatik Universität Hannover Telefon: +49 (0) (0) Internet: 1

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3 Wiederholung Warum befasst man sich mit Datenorganisation und - management? Nennen Sie die Hauptkomponenten eines IS. Welches sind die zentralen Anforderungen der Datenorganisation? Nennen Sie Ansatzpunkte zur Beeinflussung. Erläutern Sie den Begriff der "Datenbank". Gehen Sie dabei auf die Unterschiede in den Definitionen ein. Diskutieren Sie die wesentlichen Anforderungen an eine Datenbank. 3

4 Wiederholung Grenzen Sie die Begriffe Datenbank-Inhalt und -Schema voneinander ab. Erläutern Sie die Aufgabenbereiche eines DBMS. Erläutern Sie das 3-Schichten-Modell einer Datenbank. Diskutieren Sie wesentliche Qualitätsmerkmale beim Datenbankentwurf. Beschreiben Sie eine Vorgehensweise Ihrer Wahl beim Datenbankentwurf. Welche Anforderungsarten werden unterschieden. ER-Diagramme Objekte, Attribute, Beziehungen. 4

5 Übungsaufgaben Erstellen Sie ein ER-Diagramm für die Kartenvergabe der Fußball WM Sie laden täglich von den Webseiten und die Comiczeichnungen runter. Diese wollen Sie mit einer inhaltlichen Beschreibung, den Tagesdaten und einer Rubrik zum leichteren wiederfinden in einer Datenbank ablegen. Erstellen Sie ein ER-Diagramm 5

6 3.1.3 Erweiterungen des ERM Die (min, max)-notation: Bei der (min, max)-notation werden genaue Unter- und Obergrenzen der zulässigen Anzahl Objekte innerhalb einer Beziehung angegeben. 0 <= min <= 1 (Beziehung ist optional oder verbindlich) 1 <= max <= * (beliebig viele) 6

7 3.1.3 Erweiterungen des ERM min = 0: es gibt Objekte, die nicht an der Beziehung teilnehmen müssen max = *: Objekte können beliebig oft an der Beziehung teilnehmen Kartesisches Produkt der Eckwerte: (0, 1) (0, *) (1, 1) (1, *) 7

8 3.1.3 Erweiterungen des ERM Bei der (min, max)-notation werden bei einer Beziehung zwei Kardinalitäten bzw. Komplexitätsgrade angegeben: Mitarbeiter 0,1 bekommt 0,1 Parkplatz Produktlinie bekommt 3,* 0,1 Produkt Student 0,* bekommt 5,* Vorlesung 8

9 3.1.3 Erweiterungen des ERM Übung: Entwerfen Sie für folgende Beispiele ein ER-Diagramm mit (min,max)-notation! Student <-> Klausur max. 4 Studenten pro Seminararbeit Dozent <-> max. 20 Zuhörer Suchen Sie DREI eigene Beispiele für (min,max)-notationen. 9

10 3.1.3 Erweiterungen des ERM Dreistellige Beziehung - Funktionalitätennotation: Partielle Funktionen betreuen: Studenten x Professoren Seminarthemen Studenten x Seminarthemen Professoren Damit sind folgende Konsistenzbedingungen festgelegt: Studenten dürfen bei einem Professor nur ein Seminarthema bearbeiten. Studenten dürfen dasselbe Thema nur bei einem Professor bearbeiten. 10

11 3.1.3 Erweiterungen des ERM Dreistellige Beziehung (min,max)-notation: Damit sind folgende Konsistenzbedingungen festgelegt: Studenten dürfen bei einem Professor nur eine Diplomarbeit schreiben. Studenten dürfen maximal eine Diplomarbeit schreiben. 11

12 3.1.3 Erweiterungen des ERM Dreistellige Beziehung (min,max)-notation: Damit sind folgende Konsistenzbedingungen festgelegt: Studenten dürfen genau eine oder keine Diplomarbeit schreiben, wobei jede DA von genau einem Studenten geschrieben wird. Jede DA ist genau einem Thema zugeordnet, bspw. E-Commerce, wobei jedes Themengebiet beliebig viele DA zugeordnet hat. Jede DA wird von genaue zwei Professoren betreut, wobei jeder Professor zwischen keiner und beliebig viele DA betreut. 12

13 3.1.3 Erweiterungen des ERM Aufgabe: Ändern Sie die Angabe der Kardinalität in (min, max)- Notation! 13

14 3.1.3 Erweiterungen des ERM An dieser Stelle ist die Modellierung nicht eindeutig. Hier wird davon ausgegangen, dass zu jeder Auftragsposition auch immer eine Rechnungsposition vorhanden sein muss. Sollen auch AP existieren, die nicht in Rechnungen auftauchen, müsste auf der Seite AP 0,1 stehen. Quelle: Ferstl/Sinz 14

15 3.1.3 Erweiterungen des ERM Aggregation: Zusammenfassung einer Beziehung Bei der Aggregation wird eine Beziehung zwischen Objekten als ein Objekt höherer Ordnung betrachtet. Besonderer Beziehungstyp, der einem übergeordneten Objekttyp mehrere untergeordnete Objekttypen zuordnet. 15

16 3.1.3 Erweiterungen des ERM Aggregation Quelle: Kemper/Eickler 16

17 3.1.3 Erweiterungen des ERM Aggregation 17

18 3.1.3 Erweiterungen des ERM Generalisierung: Zusammenfassung gleicher Objekttypen Bei der Generalisierung werden zueinander ähnliche Objekte zu einem generischen Objekt abstrahiert. Ein Untertyp erbt sämtliche Eigenschaften des Obertyps. Quelle: Ferstl/Sinz 18

19 3.1.3 Erweiterungen des ERM Generalisierung Patient Patient ISA ISA ISA Ambulanter Patient Stationärer Patient Ambulanter Patient Stationärer Patient 19

20 3.1.3 Erweiterungen des ERM Spezialisierung Durch Generalisierung werden ähnliche oder miteinander verwandte Objekttypen zu übergreifenden Objekttypen zusammengefasst. Spezialisierung zerlegt Objekttypen in enger definierte, nachgeordnete Objekttypen. Die Generalisierung ist eine Art Beziehung. Quelle: Schwarze 20

21 3.1.3 Erweiterungen des ERM Die beteiligten Objekttypen haben gemeinsame, aber auch eine oder mehrere spezielle, einzigartige Eigenschaften. Es handelt sich immer um Beziehungen mit einer Kardinalität von 1,1 von Untertyp zu Obertyp und 0,1 von Obertyp zu Untertyp. Die Angabe der Kardinalität wird deshalb meist weggelassen. 21

22 3.1.3 Erweiterungen des ERM Alle Attribute der Obertypen werden an die Untertypen vererbt. Sie werden jedoch nur beim Obertypen erfasst. Ausnahme: der Primärschlüssel ist Attribut sowohl des Obertypen als auch der Untertypen. Bei den Untertypen werden nur diejenigen Attribute erfasst, die einzigartig für diesen Untertypen sind. 22

23 3.1.3 Erweiterungen des ERM Formen der Spezialisierung disjoint: Ein Meer ist kein Fluss und umgekehrt incomplete: Es gibt noch weitere Gewässer, z.b. See 23

24 3.1.3 Erweiterungen des ERM Formen der Spezialisierung disjoint: Ein Mann ist keine Frau und umgekehrt. complete: Eine Person ist entweder Mann oder Frau 24

25 3.1.3 Erweiterungen des ERM Formen der Spezialisierung overlappping: Angestellte können auch weiblich sein. incomplete: Es gibt noch weitere Personen, z.b. Männer. 25

26 3.1.3 Erweiterungen des ERM Formen der Spezialisierung overlapping: Ein Spieler kann Fußball und Tennis spielen. complete: Der Verein bietet nur diese Sportarten an alle Spieler spielen entweder Fußball oder Tennis. 26

27 3.1.3 Erweiterungen des ERM Kombination von Spezialisierung und Generalisierung ist möglich 27

28 3.1.3 Erweiterungen des ERM Aufgabe: Passen Sie das CD/Video-Verleih-Beispiel an. Fassen Sie dabei CDs und Videos als Verleihobjekte auf, die gemeinsame Eigenschaften haben, die aber auch spezifische Eigenschaften besitzen. Welche Attribute sind beim Obertyp, welche bei den Untertypen? 28

29 3.1.3 Erweiterungen des ERM 29

30 3.1.3 Erweiterungen des ERM 30

31 3.1.4 Strukturiertes Entity-Relationship-Modell 31

32 3.1.4 Strukturiertes Entity-Relationship-Modell Gründe für das SERM: Viele E-R-Diagramme sind sehr komplex (nicht selten > 100 Knoten, SAP: > 1000) E-R-Diagramme haben einige Schwächen Das Strukturierte E-R-Modell (SERM) versucht diese Schwächen zu beseitigen 32

33 3.1.4 Strukturiertes Entity-Relationship-Modell Strukturierung großer Datenschemata: Ordnung der Knoten eines SER-Diagramms gemäß Existenzabhängigkeiten Von links nach rechts Gerichteter azyklischer Graph 33

34 3.1.4 Strukturiertes Entity-Relationship-Modell Visualisierung von Existenzabhängigkeiten: Folgen von Existenzabhängigkeiten werden sichtbar Präzisere Analyse Aufdeckung fehlerhafter Modellierung seitens der Fachabteilung 34

35 3.1.4 Strukturiertes Entity-Relationship-Modell Vermeidung von Inkonsistenzen: Im ERM besteht die Möglichkeit, syntaktisch korrekte, jedoch semantisch inkonsistente oder zumindest fehlerträchtige Datenschemata zu modellieren. Z. B. zyklische Abhängigkeiten zwischen Objekttypen Quelle: Ferstl/Sinz 35

36 3.1.4 Strukturiertes Entity-Relationship-Modell Vermeidung unnötiger Relationstypen: Bei der Transformation des konzeptionellen Datenschemas in ein relationales Datenschema können Relationen in niedriger Normalform entstehen. Strukturoptimierung über Normalisierung. Das SERM erleichtert die Transformation. 36

37 3.1.4 Strukturiertes Entity-Relationship-Modell Darstellung: E-R-Diagramme: ungerichtete Kanten zwischen Rechtecken und Rauten S-E-R-Diagramme: gerichtete Kanten Originäre und abhängige Objekttypen (gerichteter, azyklischer Graph) Visualisierung der Existenzabhängigkeiten 37

38 3.1.4 Strukturiertes Entity-Relationship-Modell Existenzabhängigkeiten: E-R-Modell: schwache Objekttypen SERM: explizite Modellierung der Abhängigkeitsbeziehungen Einseitige Existenzabhängigkeiten Wechselseitige Existenzabhängigkeiten 38

39 3.1.4 Strukturiertes Entity-Relationship-Modell Symbole für Objekttypen: E-Typ: Objekttyp E ER-Typ: Objekt-Beziehungstyp ER R-Typ: Beziehungstyp R 39

40 3.1.4 Strukturiertes Entity-Relationship-Modell ER-Typ (Objekt-Beziehungstyp): Ein ER-Typ kann nur in Abhängigkeit anderer E-Typen oder ER-Typen existieren. Vereinigung eines Objekts mit seiner 1,1-Beziehung 40

41 3.1.4 Strukturiertes Entity-Relationship-Modell R-Typ (Beziehungstyp): Modellierung von M:N-Beziehungen. Modellierung von optionalen Beziehungen 41

42 3.1.4 Strukturiertes Entity-Relationship-Modell Kantensymbole: Abgeleitet aus den Kardinalitäten in der (min, max)-notation: min-wert = 0: einfache Linie = 1: doppelte Linie max-wert = 1: ohne Pfeilspitze = *: mit Pfeilspitze 42

43 3.1.4 Strukturiertes Entity-Relationship-Modell Kantensymbole: 0,1 0,* 1,1 1,* 43

44 3.1.4 Strukturiertes Entity-Relationship-Modell Darstellungsregeln: Regel 1: Jede Kante wird gerichtet interpretiert und verläuft von Rechteck zu Raute. Regel 2: Jede Kante wird im SER-Diagramm von links nach rechts dargestellt. 44

45 3.1.4 Strukturiertes Entity-Relationship-Modell Regel 1: Jede Kante wird gerichtet interpretiert und verläuft von Rechteck zu Raute. Startknoten: Endknoten: Die Kantenrichtung drückt die Richtung der Existenzabhängigkeit aus. 45

46 3.1.4 Strukturiertes Entity-Relationship-Modell Regel 2: Jede Kante wird im SER-Diagramm von links nach rechts dargestellt. Die Konstruktionsrichtung eines SER-Diagramms verläuft damit von links nach rechts. 46

47 3.1.4 Strukturiertes Entity-Relationship-Modell Binäre 1:1-Beziehungen: Mitarbeiter 1 bekommt 1 Parkplatz Mitarbeiter 0,1 bekommt 0,1 Parkplatz Mitarbeiter Parkplatz bekommt 47

48 3.1.4 Strukturiertes Entity-Relationship-Modell Binäre 1:1-Beziehungen: Mitarbeiter 1 bekommt 1 Parkplatz Mitarbeiter 0,1 bekommt 1,1 Parkplatz Mitarbeiter Parkplatz 48

49 3.1.4 Strukturiertes Entity-Relationship-Modell Binäre 1:N-Beziehungen: gehört zu 1 n Produkt Produktlinie Produktlinie gehört zu 3,* 0,1 Produkt Produkt Produktlinie gehört zu 49

50 3.1.4 Strukturiertes Entity-Relationship-Modell Binäre M:N-Beziehungen: Student n hört m Vorlesung Student 0,* hört 0,* Vorlesung Student Vorlesung hört 50

51 3.1.4 Strukturiertes Entity-Relationship-Modell Rekursive Beziehung im ERM: TeilNr verwendet in n Teil Struktur Menge Bezeichnung m besteht aus TeilNr Bezeichnung Menge TeilNr Bezeichnung Teil 0,* Struktur 0,* verwendet in besteht aus Teil 51

52 3.1.4 Strukturiertes Entity-Relationship-Modell Rekursive Beziehung im ERM: TeilNr verwendet in 0,* Teil Struktur Menge Bezeichnung 0,* besteht aus Teil verwendet in besteht aus Struktur 52

53 3.1.4 Strukturiertes Entity-Relationship-Modell Dreistellige Beziehung: Teil m Lieferant n liefert o Lager Menge 53

54 3.1.4 Strukturiertes Entity-Relationship-Modell Dreistellige Beziehung: Lieferant Teil liefert Lager 54

55 3.1.4 Strukturiertes Entity-Relationship-Modell Dreistellige Beziehung als zwei binäre Beziehungen: Lieferant 0,* liefert 0,* Teil 0,* lagert in 0,* Lager Lieferant liefert Teil lagert Lager 55

56 3.1.4 Strukturiertes Entity-Relationship-Modell Überführen Sie bitte das folgende E-R-Diagramm in ein SER- Diagramm: 56

57 3.1.4 Strukturiertes Entity-Relationship-Modell Mitarbeiter Kunde Auftrag enthält (AP) Artikel 57

58 3.1.4 Strukturiertes Entity-Relationship-Modell Mitarbeiter Auftrag AP Kunde Artikel 58