3. Informationsmodelle

Transkript

1 203 LG IS Iformatios- systeme 3. Iformatiosmodelle Stefa Deßloch Überblick Vorgehesweise bei ud -Modellierug Lebeszyklus Iformatioserhebug Etity-Relatioship-Modell (ERM) Defiitioe, Kozepte Beziehugstype Diagrammdarstellug Beispiele des ERM Kardialitätsrestriktioe Abstraktios Abstraktios Klassifikatio/Istatiierug Geeralisierug/Spezialisierug (è Vererbug) Elemet-/Mege-Assoziatio Elemet-/Kompoete-Aggregatio vo ERM- ud UML-Kozepte 203 LG IS 2

2 203 LG IS Vorgehesweise bei ud -Modellierug Ziel: Modellierug eier Miiwelt (Etwurf vo bakschemata) modellhafte Abbildug eies awedugsorietierte Ausschitts der reale Welt (Miiwelt) Nachbildug vo Vorgäge durch Trasaktioe Nebebediguge geaue Abbildug hoher Grad a Aktualität Verstädlichkeit, Natürlichkeit, Eifachheit,... Zwischeziel Erhebug der Iformatio i der Systemaalyse (Iformatiosbedarf!) Iformatiosmodell (allgemeies Systemmodell) Bestadteile Objekte: Etities Beziehuge: Relatioships Schrittweise Ableitug: (Verschiedee Sichte). Iformatio i userer Vorstellug 2. Iformatiosstruktur: Orgaisatiosform der Iformatio 3. Logische struktur (zugriffspfaduabhägig, Was-Aspekt) 4. Physische struktur (zugriffspfadabhägig, Was- ud Wie-Aspekt) 3 Schritte auf dem Weg zu eiem IS strukture Iformatiosstrukture Etwurf Implemetierug Reales (Objekt-)System Aforderugsermittlug ud -aalyse Kozeptioeller Etwurf (Iformatiosmodellierug) Logischer Etwurf (DB-Schema, extere Sichte) Physischer Etwurf (iteres Schema) Systemkostruktio, -itegratio ud -optimierug Auswertug ud ikremetelle Modifikatioe Test, Auswertug Iformatiossystem Eisatz des Systems 203 LG IS Bemerkug: Aforderugsermittlug ud aalyse sid kaum systematisiert; Methode: Befrage, Studiere, Mitmache 4

3 203 LG IS Iformatiosmodelle Gegestäde Zusammehäge Iformatioe Sachverhalte Wirklichkeits- Eigeschafte ausschitt Tatsache ( Miiwelt ) Formalisierug, Diskretisierug ( Systemaalyse ) Iformatiosmodell Beziehuge Objekte Attribute Vorgäge Veräderuge Modellierugs Objekte Attribute ei-/mehrwertig eifach/zusammegesetzt Schlüssel Wertebereiche Nullwerte Methode (Verhalte) Beziehuge Typ, Grad Optioal existezabhägig Abstraktios Klassifikatio Geeralisierug Aggregatio Assoziatio Rolle Iformatiosmodell (Darstellugselemete & Regel): eie Art formale Sprache, um Iformatioe zu beschreibe Iformatioe über Objekte ud Beziehuge ur, we uterscheidbar ud idetifizierbar relevat selektiv beschreibbar 5 Vo der Iformatioserhebug zum DB-Schema Prizipielle Vorgehesweise Iformatioserhebug Sematische modellierug Logische modellierug bak- Istallatio Bedeutugsaalyse Grobdatemodellierug Feidatemodellierug Kozeptioelles modell Zeit Iterview Substativaalyse Braistormig Dokumeteaalyse... ERM NIAM EXPRESS-G IDEFX UML STEP... Uabhägig vo der Eigesetzte bakverwaltugssoftware hierarchisch etzwerkförmig relatioal objektorietiert objekt-relatioal... DB2 ORACLE MS SQL Server MySQL... kozeptioeller DB-Schemaetwurf logischer Schemaetwurf physischer Schemaetwurf 203 LG IS 6

4 203 LG IS Wichtige Modellierugssprache ERM (Etity Relatioship Model): geerell eisetzbares Modellierugswerkzeug, hauptsächlich für de relatioale geeiget ( mit UML siehe ) UML (Uified Modelig Laguage): Notatio ud Sprache zur Uterstützug der objektorietierte Modellierug im Software Egieerig: Es gibt sehr viele Utermodelle für de Etwurf vo Softwaresysteme auf de verschiedeste Abstraktiosebee STEP (STadard for the Exchage of Product Defiitio Data): Modellierug, Zugriff, Austausch vo produktdefiierede über de gesamte Produktlebeszyklus 7 Etity-Relatioship-Modell (ERM) * Überblick 203 LG IS Modellierugs Etity-Mege (Objektmege) Wertebereiche, Attribute Primärschlüssel (zetrales, wertbasiertes Kozept im ERM; fehlt i UML, da Objekte immer eie systemweit eideutige Objektidetifikator zugeordet bekomme) Relatioship-Mege (Beziehugsmege) Klassifikatio der Beziehugstype beutzerdefiierte Beziehuge Abbildugstyp: :; :; :m Ziel Festlegug vo sematische Aspekte explizite Defiitio vo strukturelle Itegritätsbediguge Achtug Das ERM modelliert die Typ-, icht die Istazeebee; es macht also Aussage über Etity- ud Relatioship-Mege, icht jedoch über eizele ihrer Elemete (Auspräguge). Die Modellierugs des ERM sid häufig zu ugeau oder uvollstädig. Sie müsse deshalb ergäzt werde durch Itegritätsbediguge oder Costraits (*) Che, P. P.-S.: The Etity-Relatioship Model Toward a Uified view of Data, i: ACM TODS :, March 976, pp

5 203 LG IS Kozepte des ERM Etities wohluterscheidbare Dige der Miiwelt (Diskurswelt) A thig that has real or idividual existece i reality or i mid (Webster) besitze Eigeschafte, dere kokrete Auspräguge als Werte bezeichet werde Etity-Mege (Etity-Sets) Zusammefassug vo ähliche oder vergleichbare Etities habe gemeisame Eigeschafte Beispiele: - Abteiluge, Agestellte, Projekte,... - Bücher, Autore, Leser,... - Studete, Professore, Vorlesuge,... - Kude, Vertreter, Wei, Behälter,... Wertebereiche ud Attribute Die mögliche oder zulässige Werte für eie Eigeschaft ee wir Wertebereich (oder Domai) Die (bei alle Etities eier Etity-Mege auftretede) Eigeschafte werde als Attribute bezeichet Ei Attribut ordet jedem Etity eier Etity-Mege eie Wert aus eiem bestimmte Wertebereich (dem des Attributs) zu 9 Kozepte des ERM (2) Etity-Typ Buch (i Diagrammdarstellug) IvNr EAutor Titel Verlag EJahr VPreis Buch Attribut Wertebereich IvNr i N, i 0 5 EAutor char (40) EJahr {57, } VPreis DECIMAL(9, 2) Alle Attribute sid eiwertig! Name der Etity-Mege sowie zugehörige Attribute sid zeitivariat Etity-Mege ud ihre Etities sid zeitveräderlich e = (47, Kemper, DBS, Oldebourg,...) t e2 = (085, Date, Itro. to DBS, Addiso,...) t 2 e3 = (234, Härder, DBS, Spriger,...) 203 LG IS 0

6 203 LG IS Kozepte des ERM (3) Wie wird modelliert, we ei Buch mehrere Autore hat die Verlagsiformatio zusammegesetzt ist (Name, Ort) Eigeschafte hierarchisch gegliedert sid Erhöhug der Modellierugsgeauigkeit bisher: eiwertige Attribute mehrwertige Attribute (Doppelovale) zusammegesetzte Attribute (hierarchisch ageordete Ovale) Verschachteluge sid möglich Name IvNr Autor Titel Verlag EJahr Ort Buch e3 = (234, {Härder, Rahm}, DBS, (Spriger, {Hd, Be}), 200) Kozepte des ERM (4) Wie wird ei Etity idetifiziert? Etities müsse wohluterscheidbar sei Iformatio über ei Etity ausschließlich durch (Attribut-) Werte Idetifikatio eies Etities durch Attribut (oder Kombiatio vo Attribute) (:) - Beziehug ggf. küstlich erzwuge (z.b. laufede Nr.) {A, A 2,..., A m } = A sei Mege der (eiwertige) Attribute zur Etity-Mege E K A heißt Schlüsselkadidat vo E K eideutig: e i, e j E; e i e j K(e i ) K(e j ) ud K irreduzibel (miimal): K K: K ist icht eideutig Mehrere Schlüsselkadidate (SK) möglich Primärschlüssel auswähle Primärschlüsselattribute werde im ER-Diagramm durch Uterstreiche gekezeichet Beispiel: Etity-Mege Studet mit Attribute Matr, SVNr, Name, Gebdat, FbNr. MatNr 2. SVNr 3. Name, Gebdat 203 LG IS 2

7 203 LG IS Kozepte des ERM (5) Etity-Deklaratio oder Etity-Typ legt die zeitivariate Aspekte vo Etities fest Leser Etity-Diagramm LNr Name Adr L-Autor PLZ Ort Straße Etity-Typ E = (X, K) Leser = ({LNr, Name, Adr(PLZ, Ort, Straße), {L-Autor} }, {LNr}) Wertebereiche W(LNr) = it(8), W(Name) = W(L-Autor) = char(30) W(PLZ) = it(5), W(Ort) = char(20), W(Straße) = char(5) dom(adr) = W(PLZ) x W(Ort) x W(Straße) = it(5) x char(20) x char(5) dom(l-autor) = 2 W(L-Autor) = 2 char(30) Zusammesetzug A (B (C, C 2 ), {D (E, E 2 )}) mit W(C ), W(C 2 ), W(E ), W(E 2 ) dom(b) = W(C ) x W(C 2 ) dom(d) = 2W(E) x W(E2) dom(a) = dom(b) x dom(d) 3 Kozepte des ERM (6) Relatioship-Mege Zusammefassug vo gleichartige Beziehuge (Relatioships) zwische Etities, die jeweils gleiche Etity- Mege agehöre z.b. hat ausgeliehe zwische Leser ud Buch Leser hat-ausgeliehe Buch Eigeschafte Grad der Beziehug (degree), gewöhlich =2 oder =3 Beziehugstyp (Fuktioalität der Beziehug) Existezabhägigkeit Kardialität 203 LG IS 4

8 203 LG IS Kozepte des ERM (7) ER-Diagramm Leser N Ausleihe Buch RDatum Eie Beziehug R ist vom Typ :, falls (i jedem R t ) ei Etity vom Typ E a 0 Istaze vo R teilimmt, d. h., mit 0 Etities vom Typ E 2 i Beziehug steht, adererseits jedoch jedes Etity vom Typ E 2 höchstes a eier Istaz vo R teilimmt, also höchstes mit eiem Etity vom Typ E assoziert ist. Bei vertauschte Rolle vo E ud E 2 spricht ma vo eier :- Beziehug. Achtug: Wir schreibe die Fuktioalität eier Beziehug a die Quellseite! Relatioship-Typ R = (Et, Y): Ausleihe = ((Leser, Buch), (RDatum)) Eigeschafte Grad: 2 Beziehugstyp: : 5 ERM Defiitioe * Def. : Etity-Typ Ei Etity-Typ hat die Form E = (X, K) mit eiem Name E, eiem Format X ud eiem Primärschlüssel K, der aus (eiwertige) Elemete vo X besteht. Die Elemete eies Formats X werde dabei wie folgt beschriebe: i) Eiwertige Attribute: A ii) Mehrwertige Attribute: {A} iii) Zusammegesetzte Attribute: A (B,..., Bk) Bemerkug Das Format X eies Etity-Typs ka formal als Mege oder als Folge dargestellt werde. Die Schreibweise als Folge ist eifacher; die Folge ka bei der Diagrammdarstellug überomme werde. (*) G. Vosse: modelle, baksprache ud bakmaagemetsysteme, Oldebourg, 5. Auflage, LG IS 6

9 203 LG IS ERM Defiitioe (2) Def. 2: Wertebereich (Domai) E = (X, K) sei ei Etity-Typ ud attr(e) die Mege aller i X vorkommede Attributame. Jedem A attr(e), das icht eier Zusammesetzug vorasteht, sei ei Wertebereich W(A) zugeordet. Für jedes A attr(e) sei W(A) falls A eiwertig dom(a) := 2 W(A) oder P(W(A)) falls A mehrwertig W(B ) x... x W(B k ) falls A aus eiwertige B,..., B k zusammegesetzt Besteht A aus mehrwertige oder zusammegesetzte Attribute, wird die Defiitio rekursiv agewedet. 7 ERM Defiitioe (3) Def. 3: Etity ud Etity-Mege Es sei E = (X, K) ei Etity-Typ mit X = (A,..., A m ). A i sei dom(a i ) ( i m) zugeordet. i. Ei Etity e ist ei Elemet des Kartesische Produkts aller Domais, d. h. e dom(a ) x... x dom(a m ) ii. Eie Etity-Mege Et (zum Zeitpukt t) ist eie Mege vo Etities, welche K erfüllt, d. h. E t dom(a ) x... x dom(a m ) E t wird auch als der Ihalt bzw. der aktuelle Wert (Istaz) des Typs E zur Zeit t bezeichet. 203 LG IS 8

10 203 LG IS ERM Defiitioe (4) Def. 4: Relatioships i. Ei Relatioship-Typ hat die Form R = (Et, Y). Dabei ist R der Name des Typs (auch Name der Beziehug ), Et bezeichet die Folge der Name der Etity-Type, zwische dee die Beziehug defiiert ist, ud Y ist eie (möglicherweise leere) Folge vo Attribute der Beziehug. ii. Sei Et = (E,..., E k ), ud für beliebiges, aber festes t sei E t i der Ihalt des Etity-Typs E i, i k. Ferer sei Y = (B,..., B ). Eie Relatioship r ist ei Elemet des kartesische Produktes aus alle E t i ud de Domais der B j, d. h. r E t x... x E t k x dom(b ) x... x dom(b ) bzw. r = (e,..., e k, b,..., b ) mit e i E t i für i k ud b j dom(b j ) für j. iii. Eie Relatioship-Mege R t (zur Zeit t) ist eie Mege vo Relatioships, d. h., R t E t x... x E t k x dom(b ) x... x dom(b ). 9 Relatioship-Mege Motivatio für Rolleame N Vorgäger v v LG IS Vorlesug M Nachfolger Voraussetzug Defiitio: Voraussetzug = ((Vorlesug, Vorlesug), ( )) d.h., Voraussetzug t = { (v i, v j ) v i, v j Vorlesug } geauer: direkte Voraussetzug Eiführug vo Rolleame (r) möglich (Reihefolge!) auf Typebee: (r /E, r 2 /E) oder (Vorgäger/Vorlesug, Nachfolger/Vorlesug) auf Istazebee: (Vorgäger/v i, Nachfolger/v j ) Sprechweise: v j setzt v i voraus oder v i ist-voraussetzug-für v j Trasitivität gilt bei Selbstreferez i. Allg. icht! Bsp: p i ket p j v 3 v5 v 4 v 6 20

11 203 LG IS Relatioship-Mege (2) Keie Disjuktheit der Etity-Mege gefordert, die a eier R i beteiligt sid Direkter-Vorgesetzter = ((Agest/Agest, Chef/Agest), ( )) Agest R r a r 2 a 2 a 7 r 3 r 4 a 4 a 5 Eigeschafte Grad: 2 Beziehugstyp: : R sei Direkter-Vorgesetzter. Welche Beziehuge auf Agestellter sid zulässig? a a 2 a 7 a 3 a 6 a 4 a 5 2 Relatioship-Mege (3) Relatioship-Mege Heirat = ((Ma/Perso, Frau/Perso), (HDatum)) Ma Perso Heirat HDatum Eigeschafte Grad: 2 Beziehugstyp: : Frau p p 2 Zusätzliche Itegritätsbediguge erforderlich! p p 2 p 3 p LG IS 22

12 203 LG IS Relatioship-Mege (4) Ist Apassug der Etity-Defiitio a zu modellierede Relatioship-Typ sivoll? Mäliche Perso heiratet Weibliche Perso Heiratsfähige mäliche Perso heiratet Heiratsfähige weibliche Perso m m 2 m 3 f 2 f f 3 Was passiert we IB (versch. Geschlecht, Alter 6) icht mehr gilt? Was passiert mit adere Beziehugstype für Perso Deshalb als Modellierug der aktuelle Sicht m 2 m 4 m m3 f f 4 f 3 f 2 Perso heiratet HDatum + Alter 6 + versch. Geschlecht Relatioship-Mege (5) Was passiert bei der Modellierug der Historie? Neuer Aspekt: Gültigkeit eier Beziehug ist zeitabhägig! ist-verheiratet-mit m m 2 m NOW NOW f 2 f f 2 Mäliche Perso istverheiratetm i t m Weibliche Perso 203 LG IS 24

13 203 LG IS Relatioship-Mege (6) Oder besser als Modellierug der historische Sicht Perso m istverheiratetm i t Wie erhält ma eie korrekte Abbildug der Miiwelt ethält (ur) strukturelle Itegritätsbediguge : Beziehugstyp bezieht sich u auf vo/bis-zeitraum - deshalb jetzt :m für vollstädige Sicht! Itegritätsbediguge zur Werteüberprüfug (zeitliche Überlappugsfreiheit) erforderlich! We icht aders vermerkt, modelliere wir immer die aktuelle (also icht die historische) Sicht! v o bis 25 Existezabhägigkeit Existezabhägige (schwache) Etity-Type Existez der Etities ist abhägig vo übergeordete Etities (immer!) - Notatio: doppelt umradete Etity/Relatioshiptype, doppelte Kate Etities sid oft ur i Kombiatio mit dem Schlüssel des übergeordete Etitytyps eideutig idetifizierbar (optioal!) - Notatio: lokaler Schlüsselateil ist gestrichelt uterstriche Beispiele GNr... RNr... Gebäude liegt_i Räume Existezabhägigkeit: Relatioship begrüdet Existez vo g g 3 g 2 r r LG IS r 2 26

14 203 LG IS Existezabhägigkeit (2) Existezabhägigkeit als Itegritätsbedigug Die Beutzug des Kozepts Existezabhägigkeit sollte eie bewusste Etscheidug des Modellierers sei, da er damit eie zusätzliche Itegritätsbedigug i das Modell aufimmt. Oft gibt die Wahl/Zusammesetzug des Schlüssels eie Hiweis auf eie Existezabhägigkeit. Beispielsweise ka sich der Schlüssel eies Raumes zusammesetze aus dem Gebäudeschlüssel (Schlüssel des übergeordete Etitytyps) ud eier lokal gültige Raumummer (lokaler Schlüsselateil, gestrichelt uterstriche im ER-Diagramm), z.b. 46, 220. Modellierugsalterative We im Modell hauptsächlich Räume ud beispielsweise Vorlesuge dargestellt werde solle ud Gebäude ur eie weitere Eigeschaft vo Räume sid, köte ma auf die Spezifikatio vo Gebäude als Etities verzichte ud ihre Nummer als beschreibedes Attribut vo Räume aufehme. 27 Existezabhägigkeit (3) Existezabhägigkeit ka awedugsabhägig sei Beispiele. I eier Firma wird Iformatio über Kider zur Kidergeldberechug beötigt Agestellte Elter v o Kider 2. I eier Awedug Betreuug vo Eizelkider müsse Iformatioe über die Elter ermittelt werde köe: Eizelkider Kid v o Elter We das Haupt-Etity die Firma oder de Kidergarte verlässt, ist die Iformatio über das abhägige Etity für die Awedug icht mehr vo Iteresse. Sie ka also automatisch aus dem System etfert werde. 203 LG IS 28

15 203 LG IS Existezabhägigkeit (4) Verfeierug Rechuge besitze Rechugsposte bezahle Kude Bemerkug: I mache Modelle steht eie existezabhägige Etity- Mege rechts vo der selbstädige Etity-Mege ud der erzeugede Relatioship-Mege. Bei Mehrfachrefereze ist eie erzeugede vo weitere referezierede Relatioship-Mege zu uterscheide. 29 Dreistellige Relatioship-Mege L P Lieferat Lieferug m Projekt p Teil verbote! T ACHTUNG: Nicht gleichwertig mit drei zweistellige (biäre) Relatioship-Mege! Lieferat m beliefert Projekt L P m m liefert bezieht erlaubt! Teil welche Lieferug? T 203 LG IS 30

16 203 LG IS Dreistellige Relatioship-Mege (2) ABER: Mache Systeme erlaube ur die Modellierug biärer Relatioship-Mege L P Lieferat Lieferug Projekt liefert bezieht beliefert verbote! LF T Teil 3 Klassifikatio vo abbilduge Ziel: Festlegug vo sematische Aspekte (hier: Beziehugstyp) explizite Defiitio vo strukturelle Itegritätsbediguge Uterscheidug vo Beziehugstype E i E j E i E i Festlegug der Abbildugstype : - eieideutige Fuktio (ijektive Abbildug) :/: - math. Fuktio (fuktioale oder ivers fuktioale Abbildug) :m - math. Relatio (komplexe Abbildug) Beispiele zu E i E j : LEITET/WIRD_GELEITET: PROF ARBGRUPPE : ARBEITET_FÜR/MIT: MITARBEITER PROF :m BESCHÄFTIGT/IST_HIWI: PROF STUDENT Abbildugstype impliziere icht, dass für jedes e k E i auch tatsächlich ei e l E j existiert Diagrammdarstellug: E R E LG IS 32

17 203 LG IS Klassifikatio vo abbilduge (2) :: LEITET/WIRD_GELEITET: PERS < > ABT PERS :/:: ARBEITET_FÜR/HAT_MITARBEITER: PERS > ABT ABT PERS ABT :m: ARBEITET_FÜR/MITARBEIT: PERS PROJEKT PERS PROJEKT 33 ER-Schema Beispiel DECLARE VALUE-SETS REPRESENTATION ALLOWABLE-VALUES PERSONAL-NR VORNAMEN INTEGER(5) CHARACTER(5) (,0000) ALL NACHNAMEN BERUFE CHARACTER(25) CHARACTER(25) ALL ALL PROJEKT-NR INTEGER(3) (,5000) ANZ.-JAHRE INTEGER(3) (0,00) ORTE CHARACTER(5) ALL PROZENT ANZ.-MONATE FIXED(5.2) INTEGER(3) (0,00) (0,00.00) DECLARE REGULAR ENTITY RELATION PERSONAL ATTRIBUTE/VALUE-SET: PNR/PERSONAL-NR NAME/(VORNAMEN,NACHNAMEN) KÜNSTLER-NAME/(VORNAMEN, NACHNAMEN) BERUF/BERUFE ALTER/ANZ.-JAHRE PRIMARY KEY: PNR DECLARE REGULAR ENTITY RELATION PROJEKT ATTRIBUTE/VALUE-SET: PRO-NR/PROJEKT-NR PRO-ORT/ORTE PRIMARY KEY: PRO-NR 203 LG IS 34

18 203 LG IS ER-Schema Beispiel (2) DECLARE RELATIONSHIP RELATION PROJEKT-MITARBEIT ROLE/ENTITY-RELATION.PK/MAX-NO-OF-ENTITIES MITARBEITER/PERSONAL.PK/ PROJEKT /PROJEKT.PK/m ATTRIBUTE/VALUE-SET: ARBEITSZEITANTEIL/PROZENT DAUER/ANZ.-MONATE DECLARE RELATIONSHIP RELATION PERS.-ANGEHÖRIGE ROLE/ENTITY-RELATION.PK/MAX-NO-OF-ENTITIES UNTERHALTSPFLICHTIGER/PERSONAL.PK/ KIND/ KINDER.PK/ EXISTENCE OF KIND DEPENDS ON EXISTENCE OF UNTERHALTSPFLICHTIGER DECLARE WEAK ENTITY RELATION KINDER ATTRIBUTE/VALUE-SET: NAME/VORNAMEN ALTER/ANZ.-JAHRE PRIMARY KEY: NAME PERSONAL.PK THROUGH PERS-ANGEHÖRIGE 35 Variate der Modellierug Professore halte Vorlesuge Eie Vorlesug wird immer vom selbe Professor gehalte; es iteressiert icht, wo ud wa sie stattfidet. ER-Diagramm Vorlesug hält Prof Darstellug der Beziehug auf Istazebee V P 203 LG IS 36

19 203 LG IS Variate 2 Eie Vorlesug ka wechselweise vo verschiedee Professore gehalte werde. Dabei soll die Durchführug eier Vorlesug (wo, wa, vo wem gehalte) explizit modelliert werde. Vorlesug agebote i V-Durchführug V VD hält P Prof 37 Variate 3 mehrere Profs halte eie VL a) Ei Professor ud ei Dozet halte zusamme eie Vorlesug Vorlesug agebote i hält V-Durchführug m V P VD D Prof Dozet b) Ei Professor hält oder Professore (Professoregruppe) halte gemeisam eie Vorlesug Vorlesug agebote i V-Durchführug V VD hält hält gemeisam? P PG Prof bilde m P G 203 LG IS 38

20 203 LG IS Awedugsbeispiel: Vorlesugsbetrieb Stelle Sie ei ER-Diagramm für folgede Miiwelt auf: Jeder Professor hält mehrere seier Vorlesuge ud prüft Studete jeweils über eie dieser Vorlesuge. Mehrere Assistete arbeite jeweils für eie Professor ud halte Übuge, die zu de etsprechede Vorlesuge gehöre. Mehrere Studete höre jeweils eie Reihe vo Vorlesuge. Übuge ud Vorlesuge werde jeweils vo mehrere Studete besucht. Der Besuch vo Vorlesuge setzt i. Allg. die Ketis aderer Vorlesuge voraus. voraussetze gehörez u Vorlesuge höre Übuge besuche Studete prüfe lese halte Assistete arbeitefür Professore 39 ER-Diagramm - Vorlesugsbetrieb VorlNr Titel SWS arbeitefür gehörez u MatNr Übuge besuche halte Name Studete m Assistete Note S e m höre prüfe voraussetze Vorgäger Nachfolger m VorlNr Vorlesuge SWS Titel m lese Rag Professore Raum p 203 LG IS PersNr Name Fachgebiet PersNr Name 40

21 203 LG IS Awedugsbeispiel: Data Warehousig Modellierug des Kaufs vo Ware i Supermärkte Zur Geschäftsaalyse möchte ma i eier Supermarktkette die wesetliche Iformatioe sammel, die de Kauf eies Produktes charakterisiere Beteiligt sid die Etity-Type Verkäufer, Produkt, Lieferat, Markt ud Zeit Es ist möglicherweise upraktisch, für jede Kauf (im Extremfall werde die dafür durch eie Scaer- Strich a der Kasse des Supermarktes erzeugt) eie separate eideutige Schlüssel zuzuorde. Deshalb köe die Schlüssel der beteiligte Etities dazu beutzt werde. 4 Megabeispiel Data Warehousig Kauf als Etity mit uabhägige Beziehuge ER-Diagramm Verkäufer l Z e i t Produkt m k Kauf o Lieferat Markt Kauf mit eigeem Schlüssel (KNR), mglw. geeriert Beziehuge auf Istazebee V Z K L uabhägige Beziehuge! ausschließlich Beutzer für die Wartug der Sematik veratwortlich (isert, delete) P M 203 LG IS 42

22 203 LG IS Megabeispiel Data Warehousig (2) Kauf als 5-stellige Beziehug ER-Diagramm Z e i t m Lieferat Verkäufer l Produkt k Kauf o Markt Beziehuge auf Istazebee Z L V P M 43 Megabeispiel Data Warehousig (3) Kauf als existezabhägiges Etity mit 5 begrüdede biäre Beziehuge ER-Diagramm Verkäufer l Z e i t m Kauf Lieferat Produkt k o Markt Beziehuge auf Istazebee Z V K L P M 203 LG IS 44

23 203 LG IS Megabeispiel Data Warehousig (4) Kauf als existezabhägiges Etity mit eier begrüdede 6-stellige Beziehug ER-Diagramm Kauf hat l k o m Verkäufer Produkt Markt Lieferat Z e i t Beziehuge auf Istazebee K V P M L Z 45 des ERM Alles dreht sich um die geauere Modellierug vo Beziehuge Beispiel: Uagemessee Modellierug bei überlappede EM A U T O TAXI A U T O io AUTO x io istace-of TAXI AUTO x Ziele Verfeierug der Abbilduge vo Beziehuge durch Kardialitätsrestriktioe Auspräguge (Objekte) eier EM solle im Modell explizit dargestellt werde gleichartige Darstellug vo Ausprägug ud Typ (EM) Eiführug vo systemkotrollierte Beziehuge (Abstraktios) is-a io 203 LG IS 46

24 203 LG IS Verfeierug der abbildug: Kardialitätsrestriktioe Bisher: grobe strukturelle Festlegug der Beziehuge z. B.: : bedeutet höchstes eis zu höchstes eis Verfeierug der Sematik eies Beziehugstyps durch Kardialitätsrestriktioe: Sei R E x E 2 x... x E : Kardialitätsrestriktio kard(r,e i ) = [mi, max] bedeutet, dass jedes Elemet aus E i i weigstes mi ud höchstes max Auspräguge vo R ethalte sei muss (mit 0 mi max, max ). Graphische Darstellug Kardialitätsrestriktioe [mi E, max ] [mi R 2, max 2 ] E 2 e immt a [mi, max ] Beziehuge vo Typ R teil e 2 immt a [mi 2, max 2 ] Beziehuge vo Typ R teil 47 Kardialitätsrestriktioe (2) Beispiele: R E E 2 kard(r, E ) kard(r, E 2 ) Abt-Leitug Heirat Elter ABT FRAU PAARE PERS MANN KIND [, ] [0, ] [0, *] [0, ] [0, ] [, ] Abt-Agehörigkeit V.Teilahme ABT VORL PERS STUDENT [, 20] [3, 500] [0, ] [5, 0] Mitarbeit PERS PROJEKT [0, 3] [, 20] 203 LG IS 48

25 203 LG IS Kardialitätsrestriktioe (3) Caveat Viele Autore (Kemper/Eickler, Elmasri/Navathe usw.), aber auch die UML-Notatio, gebe die Fuktioalität bei biäre Beziehuge icht a der Quelle, soder am Ziel der Beziehug a. Bei -stellige Beziehuge fuktioiert diese Vorgehesweise icht mehr, außer bei uspezifische Agabe wie etwa :m:k. Deshalb werde diese Notatioe ikosistet: der biäre wird aders als der -stellige Fall behadelt. Bei der Agabe vo spezifische Kardialitätsrestriktioe scheiter diese Asätze gaz. Rechtfertigug userer Notatio Wir gebe die Fuktioalität immer a der Quelle eier Beziehug a. Bei biäre Fuktioalitätsagabe uterscheidet sich user Asatz ur bei : (:). Dadurch erreiche wir eie kosistete Darstellug für alle Awedugsfälle: bei biäre ud -stellige Beziehuge sowie bei Kardialitätsrestriktioe. Modelliere hat Freiheitsgrade Für eie Miiwelt, die für eie Awedug zu modelliere ist, ka es viele verschiedee Lösuge gebe gute, bessere, aber auch schlechtere oder gar falsche. Deshalb sollte der Etwerfer eies s alle Freiheitsgrade utze, um zur beste Lösug zu komme. Wie wir gesehe habe, hägt die Qualität der Lösug (siehe Diskussio der Existezabhägigkeit) stark vo der Awedug ab. Vor- ud Nachteile eies s werde oft erst bei der Abbildug auf ei relatioales DB- Schema deutlich. Wir verfolge eiige Kosequeze vo ER-Etwurfsetscheiduge i Kapitel 4 ud Begrezugsflächedarstellug vo Körper Beispiel-Körper LG IS ER-Diagramm 4 Polyeder Hülle Fläche Begrezug m Kate StartEde m Pukte 2 [4, *] [, ] [3, *] [2, 2] [2, 2] [3, *] PolyID FlächeID KateID X Y Z 50

26 203 LG IS Abstraktios * Ziel: Erfassug vo och mehr Sematik aus der Miiwelt durch das ERM Etwicklug vo (Beschreibugs-)Modelle zur adäquatere Wiedergabe der ausgewählte Miiwelt (Diskursbereich) Defiitio vo systemkotrollierte Beziehuge Aufgabe: Idetifikatio vo wesetliche Kostrukte, die vom Mesche agewedet werde, we er seie Diskursbereich beschreibt. Awedug vo Abstraktio, um die Iformatio zu orgaisiere: abstractio permits someoe to suppress specific details of particular objects emphasizig those pertiet to the actual view (*) Mattos, N.: A Approach to Kowledge Maagemet, LNAI 53, Spriger, 99 5 Abstraktios Zwei Type vo Abstraktioe vo eifache zu zusammegesetzte Objekte (-Ebee- Beziehug) vo zusammegesetzte zu (komplexer) zusammegesetzte Objekte (-Ebee-Beziehuge) Abstraktios werde vor allem eigesetzt zur Orgaisatio der Iformatio ud damit auch zur Begrezug des Suchraumes beim Retrieval sowie zu systemkotrollierte Ableituge (Reasoig) Übersicht Klassifikatio Istatiatio Geeralisierug Spezialisierug Elemet-/Megeassoziatio Elemet-/Kompoeteaggregatio 203 LG IS 52

27 203 LG IS Motivatio Alles dreht sich um die geauere Modellierug vo Beziehuge höre VorlNr Vorgäger Nachfolger voraussetze m m VorlNr Titel SWS Übuge m gehört-zu Vorlesuge SWS Titel besuche halte Note prüfe lese p Studete Assistete arbeitefür m Professore Rag Raum MatNr Name S e m Fachgeb. is- a Agestellte Name PersNr 53 Motivatio (2) höre VorlNr Vorgäger Nachfolger voraussetze m m VorlNr Titel SWS Übuge m gehört-zu Vorlesuge SWS Titel besuche halte Note prüfe lese p Studete Assistete arbeitefür m Professore Rag Raum MatNr S e m Fachgeb. is- a Agestellte PersNr Geeralisierug/ Spezialisierug is- a Persoe Name 203 LG IS 54

28 203 LG IS Motivatio (3) Aggregatio Vorgäger voraussetze m Nachfolger höre VorlNr part-of Lehrverast. m LVNr part-of VorlNr Titel SWS Übuge m gehört-zu Vorlesuge SWS Titel besuche p Studete halte Note Assistete prüfe arbeitefür m lese Professore Rag Raum MatNr S e m Fachgeb. is- a Agestellte PersNr is- a Persoe Name 55 Motivatio (4) Lehre Assoziatio MatNr Master höre Studete S e m besuche VorlNr Titel SWS... p subsetof Übuge m halte Bachelor elemetof elemetoof elemet Gleichartige Darstellug vo Ausprägug ud Typ Assistete Fachgeb. arbeitefür subsetof Vorgäger Nachfolger voraussetze m gehört-zu Note part-of Lehrverast. prüfe is- a m part-of Vorlesuge m LVNr lese Professore VorlNr SWS Titel Rag Raum is- a Agestellte PersNr 203 LG IS Persoe Name 56

29 203 LG IS Klassifikatio Klassifikatio etspricht der Bildug vo Etity-Mege: Sie fasst Objekte (Etities) mit gemeisame Eigeschafte zu eiem eue zusammegesetzte Objekt (Etity-Typ, Klasse, Klasseobjekt) zusamme Eie Klasse ist defiiert als Zusammefassug vo Objekte gleiche Typs (ud gleicher Repräsetatio). Dadurch ur eimalige Defiitio vo Attributame ud -type Methode Itegritätsbediguge Es wird eie 'istace-of'-beziehug ( io ) als -Ebee- Beziehug zu de Objekte der Klasse aufgebaut Modellierug beihaltet Metadate ud Auspräguge! 57 Istatiatio Istatiatio ist das iverse Kozept zur Klassifikatio Sie wird beutzt, um zu Istaze/Objekte zu gelage, die de Eigeschafte der Klasse uterliege gleiche Struktur (Attribute) gleiche Operatioe gleiche Itegritätsbediguge Klassifikatio/Istatiatio sid die primäre Kozepte zur Objektbildug ud -strukturierug Graphische Darstellug io Klasse io io Klasse io Istaz Istaz2 Istaz Istaz2 We icht explizit aders vermerkt, wird als Richtug i der graphische Darstellug vo obe ach ute ageomme (Klasse Istaz, Superklasse Subklasse). Die Darstelluge der adere Abstraktios erfolge etspreched. 203 LG IS 58

30 203 LG IS Geeralisierug Aufgabe Geeralisierug ist ei ergäzedes Kozept zur Klassifikatio. Durch sie wird eie allgemeiere Klasse defiiert, welche die Gemeisamkeite der zugrudeliegede Klasse aufimmt ud dere Uterschiede uterdrückt Awedug Sie baut die 'subclass-of'-beziehug auf ( sc oder 'is-a ) Sie ist rekursiv awedbar (-Ebee-Beziehug) ud orgaisiert die Klasse i eier Geeralisierugshierarchie Eie Superklasse ist eie Verallgemeierug/Abstraktio der zugehörige Subklasse. Sie etspricht eiem komplex zusammegesetzte Objekt, das gebildet wird als Kollektio vo komplex zusammegesetzte Objekte (Subklasse) 59 Geeralisierug (2) Struktureigeschafte der Geeralisierug Alle Istaze eier Subklasse sid auch Istaze der Superklasse Ei Objekt ka gleichzeitig Istaz verschiedeer Klasse sei sowie auch Subklasse mehrerer Superklasse ( Netzwerke, (:m)!) Zugehörigkeit eies Objektes zu eier Klasse/Superklasse wird im wesetliche bestimmt durch Struktur (Attribute), Verhalte (Operatioe), Beziehuge ud Itegritätsbediguge der Klasse/Superklasse Geeralisierugshierarchie (Is-a-Hierarchie) Klassifikatio / Geeralisierug Istatiatio / Spezialisierug Klasse Klasse... sc Klasse Istaz io 203 LG IS 60

31 203 LG IS Modellierugsbeispiel: Istazdarstellug Vögel Eule Wasservögel is-a Sigvögel is-a Schwäe Ete io Substitutability: Doald Vögel Doald 6 Modellierugsbeispiel: Typdarstellug Vögel Klasse Geeralisierug Spezialisierug Eule is-a Wasservögel... is-a Sigvögel Super- Sub- Klasse Super- Sub- Schwäe... Ete Klasse io Doald Istaz 203 LG IS 62

32 203 LG IS Geeralisierug (3) Objekte köe gleichzeitig Istaze mehrerer Klasse sei: Klasse 3 Klasse Klasse 2 Istaze Attribute Methode Attribute Methode Dabei köe Attribute (ud Methode) mehrfach eigerichtet werde: Klasse Autofahrer (Name, Geburtstag, Führerscheiklasse,... ) Klasse Studet (Name, Geburtstag, Matrikelr,... ) Grud: Autofahrer ud Studete sid beide Persoe, ud i dieser Rolle habe beide Name ud Geburtstag Geeralisierugsschritt: Klasse Perso eirichte 63 Geeralisierug (4) Aber: Studete oder Autofahrer, die keie Persoe sid, darf es icht gebe! (Es ka jedoch Persoe gebe, die weder Studete och Autofahrer sid) Beziehug zwische de Klasse: Studet (Autofahrer) ist Subklasse vo Perso Perso ist Superklasse vo Studet ud Autofahrer - jede Istaz der Subklasse ist immer auch Istaz der Klasse, aber icht umgekehrt - jede Methode, die auf die Istaze eier Klasse awedbar ist, ist damit immer auch auf die Istaze sämtlicher Subklasse awedbar Garatie vo bestimmte Itegritätsbediguge durch das System: jeder Studet ist auch Perso 203 LG IS 64

33 203 LG IS Geeralisierug Beispiel Klasse Istaze Autofahrer FS-Klasse IB: Alter (7..75) Perso Name GebDat IB: Alter (0..20) Studet Mat-Nr IB: Alter (8..90) Perso Geeralisierug P Autofahrer Studet A A2 S2 S Subklasse sid i. Allg. icht disjukt! 65 Überlappede Subklasse Asatz. Mehrklassemitgliedschaft vo Istaze A A2 S2 S Wartug hat durch Programmierer zu erfolge 203 LG IS 66

34 203 LG IS Überlappede Subklasse Asatz (2) 2. Eiklassemitgliedschaft vo Istaze (Eifachvererbug) A AS S Mehrfache Defiitio vo Attribute, Itegritätsbediguge usw., Wartug erfolgt durch System 67 Überlappede Subklasse Asatz (3) 3. Eiklassemitgliedschaft vo Istaze (Mehrfachvererbug) A S AS Eimalige Defiitio vo Attribute, Itegritätsbediguge usw., Wartug erfolgt durch System, aber: komplexere Schemastrukture, eigeschräkte Erweiterbarkeit 203 LG IS 68

35 203 LG IS Geeralisierug (5) Historisches Vorbild: Carl vo Lié biologische Systematik Reich (z.b. Tierreich) Stamm (Chordatiere) Klasse (Säugetiere) Familie Gattug Art daher auch: Art-Gattugs-Beziehug Bei mache Systeme höchstes eie Superklasse pro Klasse (Klasse bilde Baum bzw. Hierarchie) Bei adere beliebig viele ( Klasseverbad, gerichteter azyklischer Graph) Diese Restriktio bestimmt etscheided die Defiitio vo Klasse: Was ist zu tu, we ur Baumstrukture erlaubt sid? Evtl. zusätzlich spezifiziere: Subklasse müsse disjukt sei (keie Mehrklasse-Mitgliedschaft) Subklasse müsse vollstädig (überdecked) sei: jede Istaz der Klasse stets auch i eier der Subklasse (abstrakte Superklasse: hat keie direkte Istaze) 69 Spezialisierug Aufgabe Spezialisierug ist das iverse Kozept zur Geeralisierug. Sie uterstützt die 'top-dow'-etwurfsmethode: zuerst werde die allgemeiere Objekte beschriebe (Superklasse) da die speziellere (Subklasse) Systemkotrollierte Ableitug Dabei wird atürlich das Kozept der Vererbug ausgeutzt: Superklasse-Eigeschafte werde 'vererbt' a alle Subklasse, da diese auch dort gültig sid Vorteile: - keie Wiederholug vo Beschreibugsiformatio - abgekürzte Beschreibug - Fehlervermeidug 203 LG IS 70

36 203 LG IS Spezialisierug (2) Vererbug vo Struktur: Attribute, Kostate ud Default-Werte Itegritätsbediguge: Prädikate, Wertebereiche usw. Verhalte: Operatioe (auch Methode geat) Es müsse alle Struktur-, Itegritäts- ud Verhaltesspezifikatioe vererbt werde. Itegritätsbediguge köe eigeschräkt, Default-Werte köe überschriebe, Methode überschriebe werde. Arte der Vererbug Eifach-Vererbug (eideutig) Mehrfach-Vererbug Schlussweise für Vererbugsregel: Attributdefiitio: HasAttribute (C, A) Isa (C, C2), HasAttribute (C2, A) Defaultwerte: HasValue (C, A, V) Isa (C, C2), HasValue (C2, A, V) Substituierbarkeit: P(..., C,...) Isa (C, C2), P (..., C2,...) 7 Vererbug (Iheritace) Subklasse erbt alle Attribute der Superklasse is-a Uiversitätsagehöriger Bediesteter Fachbereich Name is-a is-a Geburtstag Fachbereich Beamter Agestellter Name Geburtstag io is-a Studet Daisy Garfield stud. Hilfskraft Wochestude Kostestelle io Matr Fachbereich Erie Hiwi_im_Fachbereich Name Geburtstag Mehrfach-Vererbug (multiple iheritace) ka zu Koflikte führe Auflösug explizit durch de Beutzer, z. B. durch Umbeeug: - Fachbereich of Agestellter Hiwi_im_Fachbereich - Fachbereich of Studet immatrikuliert_im_fachbereich is-a is-a Name Geburtstag io Matr Fachbereich Name Geburtstag 203 LG IS 72

37 203 LG IS Vererbug (2) Subklasse ka de Wertebereich ererbter Attribute eischräke: Wei Oechslegrad ( ) Herkuftslad {F, I, D,...} Spätlese Oechslegrad (90..20) Herkuftslad {D} Lage Jahrgag Subklasse ka ererbte Methode überschreibe oder Defaultwerte bei Attribute ersetze: Treibstoff = Bezi (Default) PKW_mit_ Dieselmotor Treibstoff = Diesel (Default) PKW Ermittle_KFZ_Steuer (Implemetierug ) PKW_mit_Kat Ermittle_KFZ_Steuer (Implemetierug 2) Methode mit gleichem Name ud uterschiedlicher Implemetierug (Overridig). Der Begriff überschreibe (egl. override, wörtlich außer Kraft setze, überwide) beschreibt eie Techik, die es eier Uterklasse erlaubt, eie eigee Implemetierug eier geerbte Methode zu defiiere. Die überschreibede Methode ersetzt dabei die überschriebee Methode der Oberklasse. 73 Vererbug (3) Mehrfach-Vererbug / mögliche Lösuge. Attribute: Vereiigug; bei Koflikt: Umbeeug 2. Wertebereiche (zulässige Werte): Schittmege 3. Defaultwerte: beutzerdefiiert (Ersetzug) 4. Itegritätsbediguge (Prädikate): beutzerkotrolliert (Spezialisierug) 5. Operatioe (Methode): beutzerkotrolliert (Überschreibe) 203 LG IS 74

38 203 LG IS Vererbug vo Beziehuge Uiversitätsagehöriger Kider Projekt Fachbereich is-a Professor Kider Kider Projekt Fachbereich Assistet Projekt Kider Fachbereich Studet Projekt Fachbereich 75 Verfeierug vo Beziehuge Beispiel: Doktorprüfug Doktorad [0, ] Prüfug Erstgutachter [0, m] Professor Zweitgutachter [0, ] is-a Uiv.-Ageh. Zweitgutachter is-a [0, ] Uiv.-Lehrer is-a Doktorad [0, ] Prüfug Professor Dozet 203 LG IS Erstgutachter [0, m] 76

39 203 LG IS Spezialisierug: Defiitioe Subklasse: Klasse S, dere Etities eie Teilmege eier Superklasse G sid: S G d.h., jedes Elemet (Ausprägug) vo S ist auch Elemet vo G. Spezialisierug: Z = {S, S 2,... S } Mege vo Subklasse S i mit derselbe Superklasse G Z heißt vollstädig (total), falls gilt G = S i (i =..) aderfalls partiell. Z ist disjukt, falls S i S j = { } für i j aderfalls überlapped (icht-disjukt). 77 Arte vo Spezialisieruge Verfeierug der is-a-beziehug Vollstädigkeit: Disjuktheit: p partiell t total disjukt überlapped Beispiele: () partiell, disjukt (2) total, disjukt (3) partiell, überlapped Ort Str PNr Name Adr Ausbildug... Agestellter Perso Uiv.- Agehörige p t p Pilot Techiker Ma Frau Doktorad Studet Lizez FlugStd TeamNr 203 LG IS 78

40 203 LG IS Abstraktioskozept: Geeralisierug/Spezialisierug Nutzug beim objektorietierte Vererbug vo Typiformatioe Strukturdefiitioe: - Attribute - Defaultwerte - kostate Werte Itegritätsbediguge: - Prädikate - Wertebereiche - Zusicheruge Verhalte: - Operatioe Aspektdefiitioe: - Kommetare - Eiheite u. a. 79 Elemet-Assoziatio Aufgabe Die Elemet-Assoziatio fasst Objekte (Elemete) zusamme, um sie im Rahme eier Objektgruppe (Megeobjekt) als Gazes zu beschreibe. Dabei werde eierseits Details der eizele Elemete uterdrückt ud adererseits bestimmte Eigeschafte, welche die Objektgruppe charakterisiere, hervorgehobe. Awedug Elemet-Assoziatio (auch Gruppierug, Partitioierug, Überdeckugs-Aggregatio geat) baut zusammegesetzte (Mege-)Objekte basiered auf de eifache (Elemet-)Objekte auf. Sie verkörpert eie 'elemet-of'-beziehug ( eo ) als -Ebee- Beziehug. Es köe auch heterogee Objekte zu eiem Megeobjekt zusammegefasst werde. Bei automatischer Ableitug müsse die Objekte das Megeprädikat erfülle. Bei mauellem Aufbau wählt der Beutzer die Objekte aus ud verküpft sie mit dem Megeobjekt (Coect). 203 LG IS 80

41 203 LG IS Mege-Assoziatio Aufgabe Die Mege-Assoziatio ist ei ergäzedes Kozept zur Elemet-Assoziatio. Sie drückt Beziehuge zwische zusammegesetzte Megeobjekte aus Awedug Sie baut eie 'subset-of'-beziehug ( ss ) auf Sie ist rekursiv awedbar ud orgaisiert die Megeobjekte i eier Assoziatios-Hierarchie (-Ebee-Beziehug) Struktureigeschafte der Assoziatio Alle Elemete eies Megeobjekts sid auch Elemete der zugehörige Supermege Objekte köe gleichzeitig Elemete verschiedeer Megeobjekte sei so-wie auch Teilmege vo mehrere Supermege Netzwerke, (:m)! Systemkotrollierte Ableituge bei der Assoziatio Sie uterstützt keie Vererbug, da die Megeeigeschafte keie Elemeteigeschafte sid Durch Mitgliedschaftsimplikatio lasse sich Eigeschafte bestimme, die jedes gültige Elemet der Mege erfülle muss Megeeigeschafte sid Eigeschafte der Mege, die über Elemeteigeschafte abgeleitet sid 8 Assoziatio Graphische Darstellug: Assoziatioshierarchie Elemet-/Mege-Assoziatio Mege Mege... ss Elemet Mege eo 203 LG IS 82

42 203 LG IS Assoziatio Beispiel Operatioe Erzeuge/Lösche - Create - Coect/Discoect (mauell oder automatisch über Megeprädikate) - Delete Suche Schlussfolgeruge - Mitgliedschaftsimplikatio - Megeeigeschafte Assoziatio Geeralisierug Spieler Sportler Traier T T2 V S S2 Tr To rleute Aufgebot A Stürmer WM- Te ilehmer 83 Abstraktioskozept: Assoziatio Zusammefassug eier Mege vo Objekte potetiell verschiedee Typs zu eiem sematisch höhere Objekt Nebe der Elemet- Assoziatio ist Mege- Assoziatio möglich elemet-of -Beziehug ud subset-of -Beziehug elem- of elem- of sub- set- of Seat elem- of Ui- Gremie elem- of Versammlug sub- set- of elem- of P P2 S N zusätzliche Prädikate (z. B. GEWAEHLT) zur automatische Bestimmug der kokrete Mege erforderlich Ableitug vo Objekteigeschafte durch Mitgliedschaftsimplikatio (z. B. Seatsmitglied) Ableitug vo Megeeigeschafte (z. B. Azahl der Seatsmitglieder) Ziel: Zusammefassug vo Gruppe mit heterogee Objekte für eie bestimmte Kotext (e Sichtkozept) 203 LG IS 84

43 203 LG IS Aggregatio Beziehug mit spezieller zusätzlicher Bedeutug: Das Objekt, auf das sie verweist, soll Bestadteil sei (Teil-Gaze-Beziehug), z. B. Auto Motor Tisch Tischplatte Kate Edpukt Bild Farbtabelle Etweder exklusiv * : Auto Motor kei aderes Objekt darf deselbe Bestadteil habe oder gemeisam: Tisch Tischplatte derselbe Bestadteil wird i zwei oder mehr Objekte verwedet Etweder abhägig: Kate Edpukt Bestadteil ka icht allei existiere; wird mit dem Objekt gelöscht oder uabhägig: Bild Farbtabelle Bestadteil ka auch für sich als Objekt existiere Objekte mit exklusive ud/oder abhägige Objekte heiße zusammegesetzte Objekte (composite objects, komplexe Objekte) oder Aggregate (*) Die exklusive Aggregatio wird i UML als Kompositio bezeichet, die gemeisame als Aggregatio. 85 Elemet-Aggregatio Aufgabe Die Elemet-Aggregatio gestattet die Zusammesetzug vo Objekte aus eifache Objekte. Sie stellt die Teil-Gaze -Relatio für solche icht weiter zerlegbare Objekte her Awedug Eie Kollektio vo eifache Objekte (Elemet-Objekt, Teil) wird als zusammegesetztes Objekt (Kompoeteobjekt/Aggregatobjekt) behadelt Sie baut eie 'part-of'-beziehug ( po ) auf (-Ebee-Abstraktio). - Typischerweise erzeugt der Beutzer ei Aggregat aus Teile mit Hilfe vo Coect-Aweisuge; dabei müsse Struktureigeschafte beachtet werde (z. B. Maschaft besitzt Spieler) Die Möglichkeit, heterogee Objekte zu aggregiere, erhöht die Awedugsflexibilität Kompoete Graphische Darstellug: Aggregatioshierarchie Kompoete Kompoete... co 203 LG IS Elemet-/Kompoete-Aggregatio Teil/Elemet po 86

44 203 LG IS Kompoete-Aggregatio Aufgabe Die Kompoete-Aggregatio diet als ergäzedes Kozept zur Elemet-Aggregatio. Durch sie wird die Teil-Gaze-Relatio auf Kompoete agewedet Awedug Zwische de Kompoeteobjekte wird eie 'compoet-of - Beziehug ( co ) hergestellt (z. B. durch Coect-Aweisug) Sie ist rekursiv awedbar ud orgaisiert eie Aggregatioshierarchie (-Ebee-Beziehug) Struktureigeschafte bei der Aggregatio (Aggregatio bedeutet auch 'besteht-aus'/'cosists-of') beschreibt otwedige Eigeschafte, die ei Objekt habe muss, um kosistet zu sei Uterschied zu Klasse ud Megeobjekte, die ohe Istaze existiere köe, bzw. für die leere Mege erlaubt sid Elemete eier Subkompoete sid gleichzeitig auch Elemete aller Superkompoete dieser Subkompoete Objekte köe gleichzeitig Elemete verschiedeer Kompoete bzw. auch Subkompoete vo mehrere Superkompoete sei Netzwerke, ((:m)!) 87 Aggregatio Beispiel Operatioe Erzeuge/Lösche - Create - Coect/Discoect - Delete Itegritätsbediguge für Aggregatstrukture Suche (trasitive Ableitug vo komplexe Objekte) Schlussfolgeruge implizierte Prädikate - S2 = 0 Tore à M 0 Tore Aggregatio Geeralisierug To rwart Spieler Sportler Traier T T2 V S S2 Tr [, ] [, 4] [, 4] Verteidigug Maschaf t M Mittelfeld Liga- S pieltag Sturm Maschaf t M2 203 LG IS 88

45 203 LG IS Aggregatio Beispiel (2) PC-System co Preis Gewicht Drucker Peripherie po Festplatte Basis-PC Kapazität Preis Gewicht Systemkotrollierte Ableituge: implizierte Prädikate Prädikate, die über der Aggregatioshierarchie spezifiziert sid ud gemeisame Eigeschafte vo Elemete/Aggregate betreffe upward implied predicate We P(x) wahr P (Aggregatobjekte (x)) wahr dowward implied predicate We P(x) wahr P (Kompoeteobjekte (x)) wahr im Beispiel: upward implied predicate: Gewicht > x dowward implied predicate: Preis < y 89 Abstraktioskozept: Aggregatio (Kompoete-) Objekte lasse sich zu eiem eue Objekt zusammefasse Elemet- ud Kompoete- Aggregatio möglich part-of -Beziehug ud compoet-of - Beziehug Ableitug vo Objekteigeschafte (implied predicates) upward implied predicate (Azahl > x) dowward implied predicate (Budget < y) comp_ of Istitut comp_ of Arbeits- gruppe comp_ of Fachbereich Service- Zetrum Azahl comp_ of Ui comp_ of Verwaltug comp_ of Persoal Budget RHRK comp_ of zetrale Eirichtug comp_ of part_ of Wiss.MA part_ of Operator comp_ of HS- Sport 203 LG IS 90

46 203 LG IS Itegrierte Sichtweise Beispielobjekt Feijoada strukturelle Attribute deklarative Attribute prozedurale Attribute istace- of: Hauptgerichte elemet- of: brasiliaische Spezialitäte has- compoets: schwarze Bohe, Fleisch, Gewürze Preis: 36 possible- values: iteger > 0 cardiality: [,] uit: Euro Vorbereitugszeit: possible- values: iteger > 0 cardiality: [,] demo: Bereche- Vorbereitugszeit geeigete- Geträke: trockeer Rotwei, Bier possible- values: istace- of Geträke cardiality... Bestelle (Azahl- vo- Persoe) procedure BEGIN... END... 9 Objektorietierte Repräsetatio Itegratio der Abstraktios: ei Objekt ka mehrere Beziehugstype aufbaue etspreched de verschiedee Rolle, die i de Abstraktioe vorkomme Objektsematik wird bestimmt durch die Kotexte/Rolle eies Objektes Spezialitäte des Restaurats ss brasiliaische Spezialitäte eo Gerichte sc Hauptgerichte io Feijoada po schwarze Bohe Fleisch Gewürze 203 LG IS 92

47 203 LG IS Modellihäretes Reasoig 3 Abstraktios ermögliche verschiedeartige Orgaisatiosforme der modellierte Objekte ud ihrer Beziehuge köe für Schlussfolgeruge beutzt werde: - um Aussage über Objekte ud ihre Eigeschafte abzuleite - als Zusatz bei Maipulatios- ud Retrievaloperatioe Vererbug Gerichte io Feijoada Preis Preis Mitgliedschaftsimplikatioe brasiliaische Spezialitäte Herkuft: Brasilie eo Feijoada Herkuft: Brasilie Megeeigeschafte brasiliaische Spezialitäte eo Feijoada AvgKalorie: 000 kcal Kalorie: 020 kcal implizierte Prädikate Feijoada po schwarze Bohe Kalorie: 700 kcal Kalorie: 700 kcal 93 Zusammefassug umfasst Iformatiosbedarfsaalyse kozeptioelles DB-Schema (à Iformatiosmodell) logisches DB-Schema physisches DB-Schema (icht diskutiert) ERM-Charakteristika Modellierug bezieht sich auf die Typebee Relevate Zusammehäge der Miiwelt werde durch Etity- ud Relatioship-Mege modelliert. Sie werde geauer durch Attribute, Wertebereiche, Primärschlüssel/ Schlüsselkadidate beschriebe Klassifikatio vo Beziehugstype diet der Spezifikatio vo strukturelle Itegritätsbediguge Aschauliche Etwurfsdarstellug durch ER-Diagramme relativ karges Iformatiosmodell 203 LG IS 94

48 203 LG IS Zusammefassug (2) Eiführug weiterer Modellierugs Verfeierug vo Beziehuge durch Kardialitätsrestriktioe ud vor allem Abstraktios Das erweiterte ERM ist sehr mächtig ud umfasst viele bekate Modellierugs (jedoch keie Rolle; sie lasse sich als Mehrklasse-Mitgliedschafte vo Istaze achbilde) Itegritätsbediguge wurde hier icht behadelt (-> Relatioemodell) Abstraktios ud dere Implikatioe Geeralisierug ud Vererbug Assoziatio mit Megeeigeschafte ud Mitgliedschaftsimplikatioe Aggregatio ud implizierte Prädikate Itegratio der Abstraktios mittels objektzetrierter Darstellug 95 der Modellierug ERM ud UML Etity-Typ Agestellter mit Persoalummer, Nachame ud Vorame PersoalNr Nachame Vorame ERM Agestellter UML- Stereotyp UML <<etity>> Agestellter <<key attribute>> +PersoalNr: Iteger +Nachame: strig +Vorame: strig Mehrwertige Attribute Auto mit Farbe() ud Autoummer Farbe AutoNr Auto <<etity>> Auto +Farbe: strig[.*] <<key attribute>> +AutoNr:Iteger 203 LG IS 96

49 203 LG IS der Modellierug ERM ud UML (2) Relatioship-Typ Auto gehört Perso ERM Auto UML <<etity>> Auto * gehört Perso <<etity>> Perso Relatioship-Typ mit Attribute Auto gehört Perso ab eiem Kaufdatum Kaufdatum Auto Perso <<relatioship>> gehört +Kaufdatum: date <<etity>> Auto * <<etity>> Perso 97 der Modellierug ERM ud UML (3) -stelliger Relatioship-Typ Professore prüfe Studete über Vorlesuge a Datum ERM UML Relatioship-Typ auf eiem Etity-Typ Stücklistebeziehug: Teile sid Teile vo Teile Kompoete Teil m Bestadteil ist- Teil- vo *..* - Kompoete - Bestadteil <<etity>> Teil 203 LG IS 98

50 203 LG IS der Modellierug ERM ud UML (4) Existezabhägigkeit Ei Haus hat eie Adresse ud eie Besitzer ud hat mehrere Zimmer Adresse Besitzer ERM Haus UML <<etity>> Haus <<key attribute>> +Adresse:strig +Besitzer: Strig hat ZimmerNr Zimmer..* <<weak etity>> Zimmer <<keyattribute>>+zimmernr:smallit Geeralisierug Agestellte sid Persoe Perso p <<etity>> Perso Agestellter <<etity>> Agestellter 99 Notatioe Viele Systeme erlaube als Kardialitätsrestriktioe ur 0, oder sowie ausschließlich biäre Beziehuge Jedes Elemet vo A immt a geau eier Beziehug teil höchstes eier Beziehug teil MIN- MAX A [,] MIN- MAX A [0,] SAP- SERM A SAP- SERM A Krähe- fuss A Krähe- fuss A, C, M A, C, M A C 203 LG IS 00

51 203 LG IS Notatioe (2) Jedes Elemet vo A immt a midestes eier Beziehug teil beliebig viele Beziehug teil MIN- MAX A [,] MIN- MAX A [0,] SAP- SERM A SAP- SERM A Krähe- fuss A Krähe- fuss A, C, M A M, C, M A MC 0 Notatioe Beispiel : :m MIN- MAX Abt arbeitet_für [, ] [, ] Pers MIN- MAX Pers immt_teil [0, ] [, ] Proj SAP- SERM Abt Pers SAP- SERM Pers Proj Krähe- fuss, C, M Abt Abt M Pers Pers Krähe- fuss, C, M Pers Pers MC M Proj Proj 203 LG IS 02