Kommunikation und Datenhaltung

Transkript

1 Kommunikation und Datenhaltung von ER-Modellen auf das Relationenmodell

2 Überblick über den Datenhaltungsteil Einleitung Motivation und Grundlagen Architektur von Datenbanksystemen Datenbankanfragen Relationenmodell und Relationenalgebra Relationale Datenbanksprachen (SQL) Datenbankentwurf ER- und EER-Modell von ER-Modellen auf das Relationenmodell Relationaler Entwurf Sprachen zur Datenbankdefinition Transaktionsverwaltung Anfrageoptimierung Datenbankanwendungsentwicklung 2

3 Einleitung Agenda serhaltung Verschmelzung 3

4 ER- I Thema dieses Kapitels: en von Modellen, konkret: ER-Modell Relationenmodell. Vorgehensweisen: Transformation nach Faustregeln manuell, automatische Transformation. 4

5 ER- II Ziel: serhaltende (genauso viele Instanzen in beiden Fällen darstellbar). Manche Teile eines Modells offensichtlich nicht abbildbar, z. B. Kardinalitätsbedingungen. Andere Fälle weniger offensichtlich, Thema im Folgenden. 5

6 auf relationales Modell Illustration Person Name Adresse besitzt Jahr Auto KFZ Marke Person Name Adresse Auto KFZ Marke besitzt Name KFZ Jahr 6

7 Integritätsbedingungen VORNAME NAME STRASSE ALTER BERUF Erik Buchmann Breiter Weg 26 Informatiker Gunter Saake Waldweg 43 Professor Klemens Böhm Nordstrasse 28 Professor Peter Oehm Jahnstrasse 31 Ingenieur Jan Oberle Flotowstrasse 33 Ingenieur Andreas Müller Neckarstrasse 28 Informatiker Ralf Duckstein Goethestrasse 25 Informatiker Schlüssel kann aus beliebig vielen Attributen bestehen. I. Allg. gibt es mehrere Schlüsselkandidaten. Notation: K={{Vorname, Name, Straße}, {Vorname, Name, Alter}, } Notation wird im Folgenden gebraucht. 7

8 von Entity-Typen Entity-Typ Relationenschema mit allen Attributen des Entity-Typs. Mehrere Schlüssel vorhanden Auswahl eines Primärschlüssels. Beispiel: Person hat Aktien AG Name Alter Sozversnr. Anzahl Börsenkennzahl Umsatz 8

9 Einleitung Überblick über dieses Kapitel serhaltung Verschmelzung 9

10 serhöhende Illustration Min.Präsident regiert Bundesland MPName BLName des regiert -Beziehungstyps: K={{MPName}} MPName BLName Teufel BW Oettinger BW K={{MPName}, {BLName}} MPName BLName Teufel BW Oettinger Pipapo kapazitätserhöhend kapazitätserhaltend 10

11 serhalt im Beispiel Ein Fremdschlüssel wird Primärschlüssel, ein anderer wird unique. DDL als Vorgriff: create table regiert ( MPName varchar(50) NOT NULL REFERENCES Min_Präsident, BLName varchar(50) NOT NULL REFERENCES Bundesland, primary key (MPName), unique (BLName) ) Mehrere Schlüssel können mit (E)ER- und UML-Modell nicht ausgedrückt werden. 12

12 svermindernde Illustration Person Name M N Aktionär [0,*] [0,*] AG WKZ des Aktionär -Beziehungstyps: K={{Name}} K={{Name, WKZ}} Name WKZ Name WKZ Klemens BMW Klemens BMW Klemens Siemens Gunter Siemens K={{WKZ}} Name WKZ Name WKZ Klemens BMW Klemens BMW Klemens Siemens Klemens Siemens Gunter BMW Gunter BMW kapazitätsvermindernd kapazitätserhaltend 13

13 1:N en 0..1 [0,1] [0,*] Vorteil von Teilnehmerkardinalitäten? 14

14 Einleitung Überblick über dieses Kapitel serhaltung Verschmelzung 15

15 auf relationales Modell Übersicht Entity-Typen und Beziehungstypen Relationenschemata. Attribute Attribute des Relationenschemas. Schlüssel werden übernommen. Kardinalitäten der Beziehungen Wahl der Schlüssel. Relationenschemata von Entity- und Beziehungstypen können eventuell miteinander verschmolzen werden. diverser Fremdschlüsselbedingungen. 16

16 von Beziehungstypen I Faustformel: Beziehung wird zu einer separaten Relation, d.h.: Beziehungstyp Relationenschema Relationenschema enthält alle Attribute des Beziehungstyps Primärschlüssel aller beteiligten Entity-Typen. 17

17 von Beziehungstypen II Person Name Adresse besitzt Jahr Auto KFZ Marke Person Name Adresse Auto KFZ Marke besitzt Name KFZ Jahr 18

18 Fremdschlüssel I Person Name Adresse besitzt Jahr Auto KFZ Marke Person Name Adresse Auto KFZ Marke besitzt Name KFZ Jahr Sehen Sie die Fremdschlüssel im Beispiel? Hat das ER-Modell überhaupt Fremdschlüssel? 19

19 Fremdschlüssel II Fremdschlüsselbedingung ist Teil der Schema-Definition. Keine Fremdschlüssel im ER-Modell. Fremdschlüssel entstehen bei der von Relationships. Fremdschlüssel ersetzen Linie von Relationship zu Entity. 20

20 von Beziehungstypen III Auswahl der Schlüssel (hier für binäre Beziehungen): m:n-beziehung: Beide Primärschlüssel werden Schlüssel. 1:n-Beziehung: Der Primärschlüssel der n-seite (bei der funktionalen Notation die Seite ohne Pfeilspitze) wird Schlüssel. 1:1-Beziehung: Beide Primärschlüssel werden je ein Schlüssel, einer wird Primärschlüssel. Dies gilt bei optionalen Beziehungen ([0,_]). Obligatorische Beziehungen ([1,_]) siehe Abschnitt. 21

21 Beispiele I Person 0..1 N Standardkardinalität Halter Auto Name KFZ Alter Datum Anschaff. PS Entspricht [0,*]:[0,1] KFZ wird Schlüssel. 22

22 Beispiele II Mann Ehe Frau MName FName Datum Standesamt Entspricht [0,1]:[0,1] K={{MName}, {FName}} Welches Attribut wird Primärschlüssel? 23

23 Beispiele III Person Name M Aktionär N Anzahl AG Börsenkennzahl M:N entspricht [0,*]:[0,*] K={{Name, Börsenkennzahl}} 24

24 IST-Beziehung I Kein eigenes Relationenschema. Im Relationenschema des spezielleren Entity-Typs zusätzlich der Primärschlüssel des allgemeineren Entity-Typs. PANr AngNr PANr wird geerbt. Matrikelnr dto. Man muß sich entscheiden, was Primärschlüssel ist. 25

25 IST-Beziehung II Mitarbeiter mit AngNr als Schlüssel. Zusätzlich Primärschlüssel PANr von Personen geerbt. Entscheidung für PANr als Primärschlüssel. Professoren: PANr wird von Mitarbeiter vererbt. Studenten mit Attribut Matrikelnummer (Schlüssel). Auswahl zwischen lokalem Schlüssel und geerbtem Schlüssel PANr. 26

26 Beispiele IV Prüfer IST Mitarbeiter Fach Personal # Institut 27

27 Beispiele V Prüfer IST Mitarbeiter Fach Personal # Mengenwertiges Attribut Institut 28

28 Beispiele VI Prüfer N IST Mitarbeiter Personal # prüft Institut M Fach 29

29 ERM2RM I Min.Präsident MPName regiert Bundesland BLName Jetzt: MP regiert Bundesland Kombination kann mehrmals vorkommen, allerdings mit unterschiedlichem Datum. Modellierung im ER-Modell? Datum Min.Präsident 1 regiert 1 Bundesland MPName N BLName Datum 30

30 ERM2RM II Min.Präsident Standardkardinalität: 1 bei BL und MP. 1 MPName regiert N bei Legislaturperiode. Bundesland Geht nicht mit Teilnehmerkardinalität. Relationales Modell: K={{MPName, Von}, {BLName, Von}} N 1 Legislaturperiode BLName Von Bis 31

31 ER-Schema nach RDM E 1, E 2 : an Beziehung beteiligte Entity-Typen, P 1, P 2 : deren Primärschlüssel, 1:n-Beziehung: E 2 ist n-seite, IST-Beziehung: E 1 ist speziellerer Entity-Typ. ER-Konzept wird abgebildet auf relationales Konzept Entity-Typ E i Relationenschema R i Attribute von E i Attribute von R i Primärschlüssel P i Primärschlüssel P i Beziehungstyp Relationenschema Attribute: P 1, P 2 dessen Attribute weitere Attribute 1:n P 2 wird Primärschlüssel der Beziehung 1:1 P 1 und P 2 werden Schlüssel der Beziehung m:n P 1 P 2 wird Primärschlüssel der Beziehung IST-Beziehung R 1 erhält zusätzlichen Schlüssel P 2 32

32 Einleitung Überblick über dieses Kapitel serhaltung Verschmelzung 33

33 Beispiele N Person [0,*] Halter [0,1] Auto Name Alter Datum Anschaff. KFZ PS Person 1 N [0,*] [1,1] Halter Auto Name Alter Datum Anschaff. KFZ PS 34

34 von Relationenschemata Bei zwingenden Beziehungen ([1,_]): 1:n-Beziehung: Das Entity-Relationenschema der n-seite kann/sollte in das Relationenschema der Beziehung integriert werden. Beispiel: Person Halter Auto 1:1-Beziehung: Beide Entity-Relationenschemata können/sollten in das Relationenschema der Beziehung integriert werden. Beispiel: Ministerpräsident regiert Bundesland 35

35 Beispiel I Person [0, *] Halter [1, 1] Auto Name Alter Datum Anschaff. KFZ PS 36

36 Beispiel II Person [1, *] Halter [1, 1] Auto Name Alter Datum Anschaff. KFZ PS 37

37 1:1-Beziehung Professor PANr Stufe Nach svorschrift drei Relationenschemata: Professoren mit den Attributen PANr und Stufe, Lehrstühle mit den beiden Attributen Lehrstuhlbezeichnung und Planstellen und Hat_Lehrstuhl mit den Primärschlüsseln der beiden beteiligten Entity-Typen jeweils als Schlüssel dieses Schemas, also PANr und Lehrstuhlbezeichnung. möglich? [1, 1] [1, 1] hat Hat_Lehrstuhl Lehrstuhl Lehrstuhlbez Planstellen 38

38 Auswirkung von [1,1]-Kardinalitäten [1,1]:[1,1]-Beziehung. PANr Lehrstuhlbezeichnung Stufe Planstellen 4711 Datenbank- und C4 4 Informationssysteme 5588 Datenbanken und Informationssysteme C4 5 [1,1]:[0,1]-Beziehung: Lehrstühle können unbesetzt bleiben. PANr Lehrstuhlbezeichnung Stufe Planstellen 4711 Datenbank- und C4 4 Informationssysteme 5588 Datenbanken und C4 5 Informationssysteme Rechnernetze 2 Dann besser zwei Relationenschemata 39

39 Komplexere Beispiele: 1:n-Beziehung BuchExemplar von Buch Inventarnr ISBN Titel Relationenschema Buch_Exemplare kann mit dem Relationenschema von verschmolzen werden (zwingende Beziehung). 40

40 Einleitung Überblick über dieses Kapitel serhaltung Verschmelzung 41

41 Mehrstellige Beziehungen Titel Professor Name Fach empfiehlt Vorlesung Buch ISBN Relation empfiehlt, deren Schlüssel die Primärschlüssel der anderen drei Relationen sind. 42

42 Rekursive Beziehungen Vorlesung Name Kennnr Vorauss. Umbenennung der übernommenen Primärschlüssel. 43

43 Offene Punkte I Komplexe Attribute. Alternativen: Inlining, separate Relation. Mengenwertige Attribute führen zu Redundanzen. Lösung: Separate Relation. Unterbringen von mengenwertigen Attributen in flacher Relation ist keine gute Idee! (-> Siehe auch Abschnitt Normalisierung.) 44

44 Offene Punkte II Generalisierung und Disjunktheitsbedingungen mit Schlüsseln und Fremdschlüsseln nicht ausdrückbar. Generalisierung Beispiel: LKW Nutzlast Fahrzeug PKW #Personen Verantwortlicher Stellplatz 45

45 Offene Punkte III Nicht alle Kardinalitätsangaben abbildbar Beispiel: Klasse [28, 35] bestehtaus [1, 1] Schüler 46

46 I Thema dieses Kapitels: en von Modellen, konkret: ER-Modell Relationenmodell. Ziel: serhalt Manche Teile eines Modells offensichtlich nicht abbildbar, z. B. Kardinalitätsbedingungen Schlüsselbedingung als Möglichkeit der Konsistenzsicherung. Optimierung manchmal Zusammenfassung von Relationen ohne sverlust möglich. 47

47 II Was tun, wenn Teile des Modells nicht abbildbar? Sicherstellung der Konsistenz der Anwendung überlassen. (Ist das wirklich eine gute Idee?) Datenbank-internen anwendungsspezifischen Code zur Überwachung der Integritätsbedingungen, z. B. in Form von Check-Klauseln oder Stored Procedures. 48