DAS ENTITY-RELATIONSHIP MODELL (E-R MODEL)

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1 DAS ENTITY-RELATIONSHIP MODELL (E-R MODEL) P. Chen (76, ACM-TODS) Einfache graphische Darstellung Hauptelemente: Entitäten (entities) Beziehungen (relationships) Attribute (attributes) Weitere Elemente: Generalisierungshierarchien Zusammengesetzte Attribute Identifier III-1

2 Elemente des ER-Modells Entitäten Klassen von Objekten der realen Welt. Beziehungen Aggregationen von Entitäten. (0,m) Lebt in (0,n) Haus III-2

3 Attribute Klassen von Werten, die Eigenschaften von Entitäten und Beziehungen repräsentieren. Name Adresse Telefon Otto Müller Robert-Mayer-Str Frankfurt am Main III-3

4 Das Entity-Relationship Modell Chen, 1976 Aus der Sicht des Objekt-Beziehungs-Modells (Entity- Relationship-Model) besteht die Welt aus Objekten (entities) und Beziehungen (relationships) zwischen diesen Objekten. Objekt (Entity): Modell eines Dings, das in der Umwelt erkannt und eindeutig identifiziert werden kann. Modellierungskonzept der Klassifikation: Objekte werden zu Objekttypen (Entity sets), und Beziehungen zu Beziehungstypen (relationship sets) zusammengefasst. III-4

5 Modellierungskonzepte der Aggregation Aggregation von Merkmalen zu Objekten: Ein Objekttyp ist durch einen bestimmten Satz von Merkmalen (Attributen) gekennzeichnet. Jedes Merkmal kann Werte (values), das sind in der Umwelt beobachtbare oder messbare Größen, aus einem bestimmten Wertebereich (value set) annehmen. Beispiel: NAME PASSAGIER ADRESSE TELNR. III-5

6 Aggregation von Gegenständen zu Beziehungen Eine Beziehung zwischen zwei Objekten kann als Element einer mathematischen Relation aufgefasst werden. Die Funktion, die ein Objekt in einer Beziehung erfüllt, nennt man seine Rolle. Beispiel: Rolle Gebuchter_Passagier PASSAGIER bucht Gebuchter_Flug FLUG SITZNR. III-6

7 ER-Schema: Name Geb_Datum Lebt in Stadt S_Name Population Instanz: = { p1, p2, p3 } Stadt = { c1, c2, c3 } Lebt_in = { <p1,c1>, <p2,c3>, <p3,c3> } N-näre Beziehung: Kurs Findet statt Raum Tag III-7

8 Ring: Manager von Angestellter managt Untergebener von Kardinalitäten: Kurs (1,3) (0,40) Findet statt Tag (0,n) Raum Manager von (0,n) Angestellter managt (0,1) Untergebener von III-8

9 (1,1) (0,n) Lebt in Stadt min_card(, Lebt_in) = 1 max_card(, Lebt_in) = 1 min_card(stadt, Lebt_in) = 0 max_card(stadt, Lebt_in) = n p1 p2 p3 c1 c2 c3 c4, verbindlich Stadt, optional III-9

10 Manager von (0,n) Angestellter managt (0,1) Untergebener von one-to-many, optional Bestellung (0,1) (1,1) liefern Rechnung one-to-one, verbindlich III-10

11 Andere Notation: 6 (1, 6) (1, 1) Bei dieser Notation wird nur die maximale Kardinalität angegeben. Die minimale Kardinalität wird dann standardmäßig auf 1 gesetzt: default Kardinalität (1,1) III-11

12 Attribute (1,1) geboren (0,n) in Stadt Name ID Beruf Geburtstag Name # Einwohner III-12

13 Weitere Elemente des ER-Modells Generalisierung, Hierarchien zwischen Entitäten. Mann Frau Zusammengesetzte Attribute: Aggregation von Attributen die etwas gemeinsam haben. A d r e s s e Strasse Nummer Ort PLZ III-13

14 Schlüssel Ein Schlüssel identifiziert eine Entität. Er besteht aus einer Menge von Attributen, deren Werte alle Instanzen einer Entität eindeutig bestimmen. alausweisnummer Name einfacher Schlüssel Name Geb.Datum Geb.Ort Name des Vaters zusammengesetzter Schlüssel III-14

15 Beispiel 1: ER-Modell PERSON NAME AGE ( 1, n ) FAN COACH PLAYER PRESIDENT ( 1, 1 ) ( 1, 1 ) (1,1) (1,1) SUPPORTS MANAGES PLAYS _FOR IS_PRESIDENT ( 1, n) ( 1, 1 ) (1,n) (1,1) NAME TEAM (1,n) (1, n ) (1,n) DATE PLAYS _ AGAINST PRACTICES ( 1, n ) ATTENDS ( 1, n ) NUMBER DATE GAME (1,1) FINAL_SCORE (0,1) ATTENDANCE (0,1) TIME TAKES PLACE _AT (0,n) STADIUM LOCATION SIZE NAME III-15

16 Beispiel 2: ER-Modell NAME STATE CITY ( 0, n) BIRTHPLACE _ OF (1,1) PERSON LAST_NAME AGE ( 0, n ) NAME TELEPHONE RESIDENCE _ CITY _ OF BELONGS_TO (1, n ) DEPARTMENT (1,1) ( 1, 1 ) ( 0, n ) STUDENT PROFESSOR ( 0, n ) (0,n) SEMESTER SEMESTER ENROLLED PLANNED GRADUATE _ STUDENT (1,1) ADVISED_ BY GRADE START _ APPOINTMENT ( 1, n ) ( 1, n ) COURSE ( 1, n) TITLE TAUGHT_ BY (1,2) TERMINATE_ APPOINTMENT VISITING _ PROFESSOR ( 3, 5 ) MEETS ( 1, n ) ROOM ROOM_NO BUILDING ( 1, n ) TIME DAY HOUR III-16

17 Beispiel 3: ER-Modell (1,n) RESEARCH_ REPORT NUMBER TITLE AUTHORS (1,1) ADDRESSES (1,n) RESEARCH_ TOPIC (1,n) ON (1,n) PRODUCES (1,n) RESEARCH_ PROJECT (1,1) (1,n) IS_PRINCIPAL_ INVESTIGATOR WORKS_ ON (0,n) (0,n) EMPLOYEE NAME S.S.N. TITLE PHONE OFFICE NAME CODE (1,1) NAME (0,n) (1,1) AMOUNT DATE FUNDED_ BY SUPER- VISES GRANT_NUMBER (1,n) AGENCY NAME ADDRESS CONTACT_EMPLOYEE III-17

18 Diskussion - 1 Kann man Entities von Attributen sicher unterscheiden? Möbelstück Farbe Möbelstück hat Farbe Antwort: JA! Entities sind Klassen von Objekten der realen Welt und nehmen keine Werte an. Attribute dagegen sind beschreibende Eigenschaften und nehmen Werte an. Die Wahl ist dabei abhängig vom Kontext. Farbe (1,n) besteht aus (1,n) Lack Nr. Name Intensität Menge Name Preis III-18

19 Diskussion - 2 Wann sollte man Generalisierungen benutzen? Mann Frau blonde Haare graue Haare schwarze Haare braune Haare Antwort: Immer dann, wenn man die Untermengen mit speziellen Eigenschaften charakterisieren kann. Mann Frau Wehrdienst Status Anzahl der Kinder III-19

20 Diskussion - 3 Wo sollen die Attribute innerhalb einer Generalisierungshierarchie platziert werden? Name Wehrdienst-Status Mann Frau Anzahl der Kinder Adresse Adresse Antwort: An der höchstmöglichen Position; die Kardinalitäten sind dort (1,1). Name Adresse Mann Frau Wehrdienst- Status Anzahl der Kinder III-20

21 Beispiel für verbesserte Lesbarkeit: schlecht: Professor hält Lehrveranst. hält hält Ausbilder hält Seminar besser: al Lehrer Lehrveranst. Professor Ausbilder Seminar III-21

22 Beispiel für verbesserte Lesbarkeit: schlecht: B B-D A B-E B-C D A-C A-D C E A-E besser: A-C A A-E A-D C D E B-D B-C B B-E III-22

23 Regeln zur Verbesserung der Lesbarkeit Eliminierung von hängenden Subtypen Lehrer Lehrer Typ Professor Ausbilder Eliminierung von hängenden Entities Buch (1,1) (1,1) Autor Titel Buch-Nr. Name Buch Autor Titel Buch-Nr. III-23

24 Schaffung von Subtypen bei MIN-CARD=0 Status Auftrag (0,1) Auftrag (1,1) bearbeiteter Auftrag (1,1) (1,1) mit Rechnung Rechnung oder eventuell auch Status Auftrag (0,1) Auftrag (1,1) Rechnung bearbeiteter Auftrag Rechung III-24

25 Business Rules Nicht alle Beschränkungen können mittels eines ER- Modells ausgedrückt werden. Beispiel: Ein Angestellter einer Abteilung soll nicht mehr verdienen, als der entsprechende Abteilungsleiter. Zur Vollständigkeit muss jedem ER-Modell eine Beschreibung zusätzlicher Beschränkungen beigefügt werden. Diese zusätzlichen Beschreibungen werden Business Rules genannt. III-25

26 Business Rules (im weitesten Sinne) können angesehen werden als: 1. Die semantische Definition eines für Anwendungen relevanten Konzeptes, genauer, die semantische Definition eines Objektes, eines Attributes oder einer Relation des ER-Modells. Für diesen Fall werden natürlichsprachliche Sätze verwendet, da es unmöglich ist hierfür eine präzise Syntax zu definieren. 2. Integritätsbedingungen für die Daten einer Anwendung (als zusätzliche Beschreibung der im ER-Modell enthaltenen Bedingungen oder zusätzliche Bedingungen). 3. Abgeleitete Bedingungen bzw. Folgerungen aus anderen Bedingungen (z.b. Brutto ist Summe aus Netto plus Steuer). III-26

27 Integritätsbedingungen und abgeleitete Bedingungen sollten möglichst formal ausgedrückt werden. Integritätsbedingungen können immer formal ausgedrückt werden. Einen einheitlichen Standard gibt es jedoch nicht. Mögliche Schreibweise für Integritätsbedingungen: <Konzept> muss darf nicht <Ausdruck auf Konzept> Beispiel: Ein Angestellter darf nicht mehr Gehalt bekommen als der Abteilungsleiter, zu dessen Abteilung der Angestellte gehört. Ein Abteilungsleiter muss zu der Abteilung gehören, die er leitet. Ein Abteilungsleiter muss mindestens bereits 10 Jahre in der Firma gearbeitet haben. III-27

28 Mögliche Schreibweise für abgeleitete Bedingungen: <Konzept> ergibt sich aus <Operation auf Konzept> Beispiel: Die Anzahl der Mitarbeiter einer Abteilung ergibt sich aus der Summe der Mitarbeiter, die zu der Abteilung gehören. III-28

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