Programmierung und Datenbanken II
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- Caroline Franziska Bruhn
- vor 6 Jahren
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Transkript
1 Programmierung und Datenbanken II Sommersemester
2 3-Ebenen-Architektur nach ANSI WI Systementwicklung Programmierung und Datenbanken II - 2. Datenmodellierung Folie 2
3 Ebenen Externe Ebene Individuell auf Benutzer bzw. Anwendung zugeschnittene Sichten auf die Datenbasis Konzeptionelle Ebene Datenmodell spezifiziert die in der DB enthaltenen Daten Unterscheidung konzeptueller Schema (ERM), welches noch unabhängig vom konkret eingesetzten Datenmodell ist und logischem Datenbankschema (relationales Datenmodell) Interne Ebene Aufbau der Datenstrukturen auf physischem Speicher und Zugriffsmechanismen WI Systementwicklung Programmierung und Datenbanken II - 2. Datenmodellierung Folie 3
4 Rollenmodell Datenbankentwicklung Vorlesungsgegenstand
5 Agenda Datenbankentwurf Datenmodellierung: Gegenstand Datenmodellierung: ERM Entity-Relationship Modell Datenmodellierung: SERM Strukturiertes Entity-Relationship Modell WI Systementwicklung Programmierung und Datenbanken II - 2. Datenmodellierung Folie 5
6 Anforderungen Ziel: Datenhaltung für mehrere Anwendungssysteme und mehrere Jahre Anforderungen an Entwurf Anwendungsdaten jeder Anwendung sollen aus Daten der Datenbank ableitbar sein (mglst. effizient) Nur vernünftige (wirklich benötigte) Daten speichern Nicht-redundante Speicherung Interne Ebene Aufbau der Datenstrukturen auf physischem Speicher und Zugriffsmechanismen WI Systementwicklung Programmierung und Datenbanken II - 2. Datenmodellierung Folie 6
7 Entwurfsprozess - Datenbankentwicklung WI Systementwicklung Programmierung und Datenbanken II - 2. Datenmodellierung Folie 7
8 Anforderungsanalyse Was ist die Domäne? WI Systementwicklung Programmierung und Datenbanken II - 2. Datenmodellierung Folie 8
9 Anforderungsanalyse I manage the Human Resources Department for a large company. We need to keep information about each of our company s employees. We need to track each employee s first name, last name, job or position, hire date and salary. For any employees on commission, we also need to track their potential commission. Each employee is assigned a unique employee number. Our company is divided into departments. Each employee is assigned to a department, for example, accounting, sales or development. We need to know the department responsible for each employee and the department s location. Each department has a unique number, for example, accounting is 10 and sales is 30. Some of the employees are managers. We need to know each employee s manager and the employees that each manager manages. WI Systementwicklung Programmierung und Datenbanken II - 2. Datenmodellierung Folie 9
10 Anforderungsanalyse I manage the Human Resources Department for a large company. We need to keep information about each of our company s employees. We need to track each employee s first name, last name, job or position, hire date and salary. For any employees on commission, we also need to track their potential Welche commission. Each Daten(typen)? employee is assigned a unique employee number. Welche Eigenschaften? Our company is divided into departments. Each employee is assigned to a department, Welche for example, accounting, Beziehungen? sales or development. We need to know the department responsible for each employee and the department s location. Each department has a unique number, for example, accounting is 10 and sales is 30. Some of the employees are managers. We need to know each employee s manager and the employees that each manager manages. WI Systementwicklung Programmierung und Datenbanken II - 2. Datenmodellierung Folie 10
11 Anforderungsanalyse I manage the Human Resources Department for a large company. We need to keep information about each of our company s employees. We need to track each employee s first name, last name, job or position, hire date and salary. For any employees on commission, we also need to track their potential commission. Each employee is assigned a unique employee number. Our company is divided into departments. Each employee is assigned to a department, for example, accounting, sales or development. We need to know the department responsible for each employee and the department s location. Each department has a unique number, for example, accounting is 10 and sales is 30. Some of the employees are managers. We need to know each employee s manager and the employees that each manager manages. WI Systementwicklung Programmierung und Datenbanken II - 2. Datenmodellierung Folie 11
12 Konzeptionelle Modellierung Datenbankdesign als Skizze mittels ER-Modellierung (bzw. SER-Modellierung) Welche Daten? Welche Beziehungen? Nicht wie Daten erzeugt oder verändert werden. Skizzen heißen Entity-Relationship-Diagramme ER-Diagramme Nächste Schritte: Überführung von ER-Diagrammen in das relationale Modell Relationen, Attribute, Integritätsbedingungen Überführung Relationenschemata in SQL Ausdrücke WI Systementwicklung Programmierung und Datenbanken II - 2. Datenmodellierung Folie 12
13 Logischer & Physischer Entwurf DV-technischer Entwurf Überführung in relationales Datenmodell und Optimierung bzgl. Zielsystem und entsprechend relationalen Zielsystem Codierung Datendefinition (Benutzersichten, Indexierungsoptionen) Datenmanipulation (Arbeiten mit der Datenbank) [Prei07] WI Systementwicklung Programmierung und Datenbanken II - 2. Datenmodellierung Folie 13
14 Agenda Datenbankentwurf Datenmodellierung: Gegenstand Datenmodellierung: ERM EntityRelationship Modell Datenmodellierung: SERM Strukturiertes Entity-Relationship Modell WI Systementwicklung Programmierung und Datenbanken II - 2. Datenmodellierung Folie 14
15 Modellierungsansätze betrieblicher Informationssysteme Funktionale Zerlegung Datenflussansatz Datenmodellierung Objektorientierter Ansatz Geschäftsprozessorientierter Ansatz Ferstel, Sinz - Grundlagen der Wirtschaftsinformatik WI Systementwicklung Programmierung und Datenbanken II - 2. Datenmodellierung Folie 15
16 Modellierungsansätze WI Systementwicklung Programmierung und Datenbanken II - 2. Datenmodellierung Folie 16
17 Datenmodellierung Beschreibung der Struktur der Datenbasis des IS Datenobjekt Attribute Beziehungen zwischen Datenobjekten WI Systementwicklung Programmierung und Datenbanken II - 2. Datenmodellierung Folie 17
18 Agenda 3-Ebenen-Architektur von Datenbanken Datenmodellierung: Gegenstand Datenmodellierung: ERM Begriffe Darstellung, Modellierungsregeln Schwacher Entity-Typ Min-Max-Notation Schlüsselattribute Datenmodellierung: SERM Strukturiertes EntityRelationship Modell Peter Chen WI Systementwicklung Programmierung und Datenbanken II - 2. Datenmodellierung Folie 18
19 Entity-Relationship-Modell in Anlehnung an [FeSi06] WI Systementwicklung Programmierung und Datenbanken II - 2. Datenmodellierung Folie 19
20 Begriffe 1/2 WI Systementwicklung Programmierung und Datenbanken II - 2. Datenmodellierung Folie 20
21 Begriffe 2/2 WI Systementwicklung Programmierung und Datenbanken II - 2. Datenmodellierung Folie 21
22 Graphische Darstellung Entity-Typ Relationship-Typ Attribut WI Systementwicklung Programmierung und Datenbanken II - 2. Datenmodellierung Folie 22
23 Modellierungsregeln Symbole werden durch ungerichtete Kanten verbunden Attribute werden genau einem Typ zugeordnet Ein Relationship-Typ wird mit dem zugehörigen Entity- Typen verbunden Ein Relationship-Typ kann mit zwei bis beliebig vielen Entity-Typen in Verbindung stehen WI Systementwicklung Programmierung und Datenbanken II - 2. Datenmodellierung Folie 23
24 Objektmengen im ERM Entity Typ Lieferant liefert Artikel LiefNr Name Anschrift Preis ArtNr Bezeichung LiefNr Name Anschrift ArtNr Bezeichnung L101 Meier KG Dresden Entity Set A12 Schraube M6 L102 Schulze AG München Entity A17 Schraube M5 LiefNr ArtNr Preis L101 A17 1,2 in Anlehnung an [FeSi06] L102 A12 5,5 WI Systementwicklung Programmierung und Datenbanken II - 2. Datenmodellierung Folie 24
25 Stücklistenstruktur im ERM Rekursive Beziehung des Entity-Typs Teil mit sich selbst Rollennamen helfen die Beziehung zu interpretieren TeilNr Teil Bez. M besteht aus verwendet in N Struktur Menge WI Systementwicklung Programmierung und Datenbanken II - 2. Datenmodellierung Folie 25
![Komplexitätsangaben im ERM [FeSi06] WI Systementwicklung](/docs-images/70/62577507/images/26-1.jpg "Programmierung und Datenbanken II - 2.")
26 Komplexitätsangaben im ERM [FeSi06] WI Systementwicklung Programmierung und Datenbanken II - 2. Datenmodellierung Folie 26
27 Schwacher Entity-Typ Schwache E-Typen lassen sich nicht alleinig durch eigene Attribute bestimmen. Schwache E-Typen besitzen Primärschlüsselattribute des anderen beteiligten E-Typs in der Beziehung Einfache 1:N Notation erlaubt nicht die Existenzabhängigkeit von E-Typen zu bestimmen Darstellung durch Doppelrand und Pfeil vom starken zum schwachen E-Typen WI Systementwicklung Programmierung und Datenbanken II - 2. Datenmodellierung Folie 27
28 Schwacher Entity-Typ Auftrag 1 besteht_aus N AuftPos Lösung 1:* 1:1 Achtung: Leserichtung beachten! Auftrag AuftrNr... AuftrPos AuftrNr PosNr... Besteht_aus AuftrNr PosNr in Anlehnung an [FeSi06] WI Systementwicklung Programmierung und Datenbanken II - 2. Datenmodellierung Folie 28
29 Min-Max Notation im ERM Kunde 1 N erteilt Auftrag Min-Max 1:* 1:1 A comp(a,b) b comp(b,b) B B(A,B) comp(a,b) comp(b,b) 1:1 (0,1) oder (1,1) (0,1) oder (1,1) 1:N (0,*) oder (1,*) (0,1) oder (1,1) N:1 (0,1) oder (1,1) (0,*) oder (1,*) N:M (0,*) oder (1,*) (0,*) oder (1,*) in Anlehnung an [FeSi06] WI Systementwicklung Programmierung und Datenbanken II - 2. Datenmodellierung Folie 29
30 Schlüsselattribut Spezielles Attribut zur Identifikation eines Datensatzes Forderung nach Eindeutigkeit und Minimalität Kombination aus realen Merkmalen unter Bedingung der Minimalität möglich Künstliche Schlüssel besitzen keine eigene Semantik Lieferant liefert Artikel LiefNr Name Anschrift Preis ArtNr Bezeichung LiefNr Name Anschrift L101 Meier KG Dresden L102 Schulze AG München ArtNr A12 A17 Bezeichnung Schraube M6 Schraube M5 WI Systementwicklung Programmierung und Datenbanken II - 2. Datenmodellierung Folie 30
31 Beispiele für Schlüsselattribute Natürlicher atomarer Schlüssel Sozialversicherungsnummer Autokennzeichen Natürlicher zusammengesetzter Schlüssel Name, Vorname, Geburtstag, Name der Mutter Künstlicher Schlüsse Fortlaufende Nummer Timestamp (Vorsicht: Zeitintervall) WI Systementwicklung Programmierung und Datenbanken II - 2. Datenmodellierung Folie 31
32 Agenda Datenbankentwurf Datenmodellierung: Gegenstand Datenmodellierung: ERM Datenmodellierung: SERM Motivation Eigenschaften SERM Graphische Darstellung SERM Modellierungsregeln Vom ERM zum SERM WI Systementwicklung Programmierung und Datenbanken II - 2. Datenmodellierung Folie 32
33 Strukturiertes ERM (SERM) Motivation für SERM aus den Schwachstellen der ERM bei der Modellierung komplexer Schemata Vorgetragen von Sinz 1987/88 Analyse der Datenstruktur Betrachtung von Gegenständen und Existenzabhängigkeiten zwischen ihnen WI Systementwicklung Programmierung und Datenbanken II - 2. Datenmodellierung Folie 33
34 Übersichtlichkeit ERM WI Systementwicklung Programmierung und Datenbanken II - 2. Datenmodellierung Folie 34
35 Schwachstellen ERM Eigenschaften SERM Strukturierung großer Datenmengen Geeignete Einstiegsknoten in ER-Diagramm finden Ordnung der Knoten aufgrund von Existenzabhängigkeiten Abhängigkeit nimmt von links nach rechts zu Visualisierung von Existenzabhängigkeiten Quasi-hierachischer Graph zur Visualisierung WI Systementwicklung Programmierung und Datenbanken II - 2. Datenmodellierung Folie 35
36 Exkurs Graphentheorie B C ungerichteter Graph A D B C gerichteter Graph A D B zyklischer Graph A C E D azyklischer Graph A B C E D WI Systementwicklung Programmierung und Datenbanken II - 2. Datenmodellierung Folie 36
37 Schwachstellen der ERM - Eigenschaften SERM Vermeiden von Inkonsistenzen Semantische Fehlerquellen in der Modellierung vermeiden Zyklische Existenzabhängigkeiten Kreis- und Schrauben-Beziehungen Vermeiden unnötiger Relationstypen Strukturtransformationen zwischen ERM und relationalem Datenbankschema werden verringert Gerichtete Schlüsselvererbung bereits auf konzeptioneller Ebene WI Systementwicklung Programmierung und Datenbanken II - 2. Datenmodellierung Folie 37
38 Elemente im SERM WI Systementwicklung Programmierung und Datenbanken II - 2. Datenmodellierung Folie 38
39 Beziehungen im SERM Kantensymbole Bildungsregel 0,1 0,* 1,* 1,1 Nur Sonderfälle, meist ER-Typ Min-Wert =0: Min-Wert =1: Max-Wert =1: Max-Wert =*: einfache Linie doppelte Linie ohne Pfeil mit Pfeil WI Systementwicklung Programmierung und Datenbanken II - 2. Datenmodellierung Folie 39
40 Darstellungsregel Jede Kante wird gerichtet interpretiert und verläuft von Rechteck zu Raute E ist niemals ein Zielknoten R ist niemals ein Ausgangsknoten Jede Kante verläuft von links nach rechts Originäre Typen stehen ganz links Anhängige Typen stehen rechts nach von E-Typ ER-Typ R-Typ E-Typ ER-Typ R-Typ WI Systementwicklung Programmierung und Datenbanken II - 2. Datenmodellierung Folie 40
41 Vom ERM zum SERM WI Systementwicklung Programmierung und Datenbanken II - 2. Datenmodellierung Folie 41
42 Vom ERM zum SERM 1/3 A A (0,*) b (0,*) B b B A (0,*) b (1,1) B A b, B WI Systementwicklung Programmierung und Datenbanken II - 2. Datenmodellierung Folie 42
43 Vom ERM zum SERM 2/3 A (0,*) b (0,*) B A C (1,1) B b, C A (0,*) b (1,*) B A C (0,1) B b C WI Systementwicklung Programmierung und Datenbanken II - 2. Datenmodellierung Folie 43
44 Vom ERM zum SERM 3/3 WI Systementwicklung Programmierung und Datenbanken II - 2. Datenmodellierung Folie 44
45 SERM Beispiel: Vertrieb WI Systementwicklung Programmierung und Datenbanken II - 2. Datenmodellierung Folie 45
46 Literaturempfehlungen [ElNa02] Elmasri, Navathe: Grundlagen von Datenbanksystemen, Person Studium, Kap.3 [Moos04] Moos: Datenbankengineering, Vieweg, Kap 1 [FeSi06] Ferstl, Sinz: Grundlagen der Wirtschaftsinformatik, Oldenbourg, Kap.5.1, 5.2 [Prei07] Preiß: Entwurf und Verarbeitung relationaler Datenbanken, Oldenbourg, Kap. 2 [Meie01] Meier: Relationale Datenbanken, Springer, Kap 2 [Wo+07] Faeskorn-Woykeet.al. : Datenbanksysteme, Pearson, Kap 1 WI Systementwicklung Programmierung und Datenbanken II - 2. Datenmodellierung Folie 46
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