Kapitel 3: Entity-Relationship-Modell
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- Vincent Lang
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1 Kapitel 3: Entity-Relationship-Modell Objekte und Beziehungen Objekte bilden die elementare Grundlage unserer Betrachtung. Objekte werden durch Tupel in Relationen repräsentiert und können durch Schlüsselwerte identifiziert werden. Beziehungen sind über Objekten oder anderen Beziehungen definiert; sie entstehen durch In-Bezug-Setzen von Objekten. Objektreferenzen in Beziehungen: Fremdschlüssel. Menge der als relevant betrachteten Objekte und Beziehungen: Miniwelt. Grundlagen der Datenbanksysteme, WS 2012/13 5. November 2012 Seite 1
2 Objekte und Beziehungen werden getypt Objekttypen: Student, Kurs, Professor Beziehungstypen: Belegung, Lehrangebot Die Menge der Objekt- und Beziehungstypen einer Miniwelt ergibt das konzeptuelle Schema der Miniwelt. Grundlagen der Datenbanksysteme, WS 2012/13 5. November 2012 Seite 2
3 Entity-Relationship-Modell Ein populärer graphischer Formalismus zur Abfassung eines konzeptuellen Schemas ist das Entity-Relationship-Modell (ER-Modell). Entities (Objekte) werden getypt; jeder Entity-Typ wird durch ein Rechteck dargestellt. Relationships (Beziehungen) werden getypt; jeder Relationship-Typ wird durch eine Raute dargestellt. Attribute werden durch Ovale dargestellt. Die Menge der Entity-Typen und Relationship-Typen einer Miniwelt ergibt das ER-Schema der Miniwelt. Grundlagen der Datenbanksysteme, WS 2012/13 5. November 2012 Seite 3
4 Entitäts- und Beziehungstypen Lage Kontinent SName Fläche Prozent KName Fläche Entitäts- und Beziehungsmengen LName Fläche Austria A 84 Egypt ET 1001 Germany D 357 Turkey TR 779 Kontinent KName Fläche Europe 3234 Asia Africa Lage Kontinent KName Prozent A Europe 84 ET Africa 90 ET Asia 10 D Europe 100 TR Europe 32 TR Asia 68 Grundlagen der Datenbanksysteme, WS 2012/13 5. November 2012 Seite 4
5 3.1 Entitäts- und Beziehungstypen Entitätstypen ( Objekttypen); Rechtecke Beziehungstypen; Rauten Attribute; Ovale Attribute eines Entitätstyps, die einen Schlüssel ergeben, werden durch Unterstreichung gekennzeichnet. Beziehungstypen dürfen nur über Entitätstypen definiert sein. Der Schlüssel eines Beziehungstyps ist implizit durch die Schlüssel der an ihm beteiligten Entitätstypen gegeben. Auch Beziehungstypen können Attribute besitzen. Grundlagen der Datenbanksysteme, WS 2012/13 5. November 2012 Seite 5
6 Schema und Instanz Ein aus Entitäts- und Beziehungstypen gebildetes Schema nennen wir ER-Schema. Ein konkreter Zustand der betrachteten Miniwelt wird durch eine Menge von Entitäten und Beziehungen gemäß den Strukturen des Schemas repräsentiert. Zu jedem Typ existiert somit eine Entitäts- bzw. Beziehungsmenge, in denen die jeweiligen Entitäten und Beziehungen zusammengefasst sind; wir nennen dies eine Instanz des ER-Schemas. In jeder Instanz müssen die Entitäts- und Beziehungsmengen die folgenden Bedingungen erfüllen: Je zwei Entitäten, die gleiche Schlüsselwerte besitzen, sind auch in den übrigen Attributen gleich. Die Werte der einzelnen Schlüsselattribute müssen verschieden von null sein (Schlüsselbedingung für Entitätsmengen). Je zwei Beziehungen, in denen die Werte der Schlüssel der an ihnen beteiligten Entitäten gleich sind, sind auch in den übrigen Attributen gleich (Schlüsselbedingung für Beziehungsmengen). Jede, in einer Beziehung über ihren Schlüssel referenzierte Entität, existiert auch in der zugehörigen Entitätsmenge (referentielle Integrität, Fremdschlüsselbedingung). Grundlagen der Datenbanksysteme, WS 2012/13 5. November 2012 Seite 6
7 Kardinalitäten: Beziehungskomplexitäten Sei E (min,max) B eine Kante, die einen Entitätstyp E mit einem Beziehungstyp B verbindet und mit einer Beziehungskomplexität (min, max), min max, beschriftet ist. Seien e, b eine Entitäts- und Beziehungsmenge einer Instanz. Jede Entität µ e ist dann in mindestens min und maximal max Beziehungen ν b involviert. Wählen wir für max anstelle einer Zahl, so steht dies für beliebig viele. Beispiel Stadt (0,1) (1,1) HStadt (1,3) Lage Kontinent Grundlagen der Datenbanksysteme, WS 2012/13 5. November 2012 Seite 7
8 rekursive Beziehungstypen Ist derselbe Entitätstyp mehrmals in demselben Beziehungstyp involviert, so reden wir von einem rekursiven Beziehungstyp. Es wird eine Unterscheidung von unterschiedlichen Rollen des Entitätstyps erforderlich. Beispiel Mündung gerichteter Graph Haupt Neben (0,1) Chef Unter (0,1) Quelle Senke Fluß Hierarchie Angestellte Knoten Grundlagen der Datenbanksysteme, WS 2012/13 5. November 2012 Seite 8
9 mehrstellige Beziehungstypen Bisher waren Beziehungstypen binär. Ein Beziehungstyp kann im Allgemeinen über beliebig vielen Entitätstypen definiert sein. Beziehungstyp über drei Entitätstypen. Grundlagen der Datenbanksysteme, WS 2012/13 5. November 2012 Seite 9
10 Beziehungstyp über drei Entitätstypen und eine Zerlegung des Beziehungstyps in zwei binäre Beziehungstypen. OName Projekt PrName Organisation Unterstützung Organi- LO OP Projekt sation OName PrName Ist die Zerlegung unabhängig von der Wahl der Beziehungskomplexitäten? Grundlagen der Datenbanksysteme, WS 2012/13 5. November 2012 Seite 10
11 Beziehungsmengen zum Beispiel - Zerlegung unzulässig! Unterstützung Organisation Projekt OName PrName Ego Invest Economy Altru Invest Economy Altru Invest Education LO OP Organisation Organisation Projekt OName OName PrName Ego Altru Invest Invest Invest Invest Economy Education Grundlagen der Datenbanksysteme, WS 2012/13 5. November 2012 Seite 11
12 Zerlegung in zwei binäre Beziehungstypen zulässig falls mindestens eine beteiligte Beziehungskomplexität der Form (0/1,1). (0,1) Organisation OName Unterstützung Projekt PrName (0,1) Organi- (0,1) LO OP Projekt sation OName PrName Grundlagen der Datenbanksysteme, WS 2012/13 5. November 2012 Seite 12
13 Zerlegung in binäre Beziehungstypen immer möglich unter Zuhilfenahme eines zusätzlichen Entitytyps, der den mehrstelligen Beziehungstyp ersetzt. Organisation OName Unterstützung Projekt PrName Organisation OName OU (1,1) (1,1) Unter- (1,1) LU PU Projekt stützung OName PrName Grundlagen der Datenbanksysteme, WS 2012/13 5. November 2012 Seite 13
14 Mehrere Beziehungstypen sind zwischen denselben Entitytypen möglich. (a) und (b) repräsentieren im Allgemeinen unterschiedliche Miniwelten. Grundlagen der Datenbanksysteme, WS 2012/13 5. November 2012 Seite 14
15 Mondial ER-Schema Fläche HStadt Prozent LName PName Fläche LaPro (1,1) Provinz ProSta (1,2) Lage Einwohner (1,1) Organisation Mitglied Stadt LGrad Art BGrad Kontinent KName OName SName PName Grundlagen der Datenbanksysteme, WS 2012/13 5. November 2012 Seite 15
16 Mondial ER-Schema alternativ Fläche HStadt Prozent LName ProNr PName LaPro (1,1) Provinz (1,2) Lage Einwohner Organisation Mitglied LGrad Art BGrad Kontinent KName OName Fläche ProSta (1,1) Stadt StaNr SName Grundlagen der Datenbanksysteme, WS 2012/13 5. November 2012 Seite 16
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