Lehrveranstaltung Grundlagen von Datenbanken WS 2018/19. Gesamtpunktzahl 40 Ausgabe Do Abgabe Fr

Transkript

1 Iformatiosmodellierug mit dem Etity-Relatioship-Modell Die Abteilug für Cyber Idetizierug Dieste (ACID) möchte ei eues Überwachugssystem für Mobilfukgespräche eiführe. Dabei soll eie relatioale Datebak zum Eisatz komme. [22 P.] Erfasse Sie die im Folgede beschriebee Iformatiosstrukture i eiem ER-Diagramm. Beziehe Sie sich dabei geau auf die gegebee Beschreibug, ohe weiteres Wisse zu möglicherweise ähliche Awedugsbereiche eiieÿe zu lasse. Markiere Sie i Ihrem Etwurf Primärschlüssel durch Uterstreichug ud otiere Sie die Abbildugstype i der Form :, :, :m. Verwede Sie ubedigt die aus der Vorlesug bekate Notatio. Ausahme: Die Zuordug bei :- Abbildugstype bleibt Ihe überlasse, muss aber eideutig als solche markiert werde (z.b. durch ei ausformuliertes Beispiel). Beutze Sie möglichst weige Etity-Type (Ausahme: Vererbug). Eie etwaige (Existez-)Abhägigkeit soll ur da modelliert werde, we dies eideutig aus der Beschreibug hervorgeht (z.b. durch die Agabe eies schwache Schlüssels). Jede Perso hat eie eideutige PNr, eie ud ei Geburtsdatum. Eie SIM-Karte (SIM), besitzt eie eideutige Telefoummer (TNr) ud eie Abieter ud ka vo maximal eier Perso registriert werde. Persoe köe allerdigs beliebig viele SIMs registriere. Jede SIM ist auÿerdem i geau eiem Lad gemeldet, wobei i eiem Lad beliebig viele SIMs gemeldet sei köe. Ei Lad wird eideutig über seie idetiziert ud hat eie Vorwahl. SIMs köe Ziel beliebig vieler Aufklärugsaufträge sei. Jeder Aufklärugsauftrag hat geau eie SIM als Ziel ud lässt sich ur über die Kombiatio aus Datum ud Uhrzeit im Zusammehag mit der Telefoummer der Ziel-SIM eideutig idetiziere. Aufzeichuge ud Ortuge sid Aufklärugsaufträge. Bei jeder Aufzeichug wird ei Dateiame hiterlegt ud geau eie SIM agerufe, währed SIMs beliebig oft agerufe werde köe. Auÿerdem gibt es och Koordiate, die eideutig über die Kombiatio aus Lägegrad ud Breitegrad bestimmt werde köe ud i maximal eiem Lad liege. I jedem Lad köe allerdigs beliebig viele Koordiate liege. Bei jeder Ortug köe mehrere Verfahre zum Eisatz komme. Ortuge köe i bis zu drei Koordiate resultiere. Jede Koordiate ka jedoch das Resultat beliebig vieler Ortuge sei.

2 PNr Geb. Nr Abieter Vorwahl Perso reg. SIM gemeldet Lad target liegt_i agerufe Datum Zeit Auftrag resultiert 3 Koordiate Dateiame Aufzeichug Ortug Läge Breite Verfahre 2

3 2 Iformatiosmodellierug: Beschreibug vo ER-Modelle Beschreibe Sie die Iformatioe, die durch die ute dargestellte ER-Diagramme modelliert sid, möglichst präzise ud vollstädig ud beatworte Sie die Frage. [0 P.] Das folgede Beispiel veraschaulicht, wie die Leserichtug der Abbildugstype ud Kardiialitätsrestriktioe zu iterpretiere ist: Schüler [2; 2] belegt [0; ] Leistugskurs Titel Ei Schüler hat eie eideutige ud belegt geau 2 Leistugskurse. Ei Leistugskurs hat eie eideutige Titel ud ka vo Schüler belegt werde. a) [2 P.] Straÿe gelege i Haus Hausummer [0; ] [; ] Eie Straÿe hat eie eideutige. I eier Straÿe köe beliebig viele Häuser liege. Ei Haus liegt i geau eier Straÿe. Jedes Haus hat eie Hausummer, die für die jeweilige Straÿe eideutig ist. Haus ist somit ei schwacher Etitätetyp, der vom Etitätetyp Straÿe abhägt. 3

4 b) [3 P.] Zuhörer [0; ] Witz erzähle Poite Vorame [; ] Perso Erzähler Nachame Jede Perso hat eie Vorame ud eie Nachame, dere Kombiatio eideutig ist. Jede Perso ka ei Zuhörer oder ei Erzähler sei. Ei Erzähler muss midestes eie Witz erzähle ud ka beliebig viele Witze erzähle. Eiem Zuhörer köe beliebig viele Witze erzählt werde. We ei Witz erzählt wird, sid immer geau ei Erzähler ud geau ei Zuhörer beteiligt, wobei es mehrere Poite gebe ka. c) Betrachte sie das ER-Diagram i Aufgabe 2b), wie viele Witze ka ei Erzähler eiem gaz bestimmte Zuhörer miimal ud maximal erzähle? [ P.] Ei kokreter Erzähler ka ur eimal über die Relatio Witz erzähle mit eiem kokrete Zuhörer i Verbidug stehe ud ihm somit auch ur miimal keie oder maximal eie Witz erzähle. 4

5 d) [4 P.] Poite Zuhörer [0; ] Witz erzähle [0; ] Witz Ihalt Vorame Perso [; ] Erzähler Jede Perso hat eie Vorame ud eie Nachame, dere Kombiatio eideutig ist. Zuhörer ud Erzähler sid Persoe. Witze habe eie eideutige, eie Ihalt ud mehrere Poite. We ei Witz erzählt wird, sid dara geau ei Witz, geau ei Zuhörer ud geau ei Erzähler beteiligt. Ei Erzähler muss midestes eie ud ka beliebig viele Witze erzähle. Ei Zuhörer ka beliebig oft eie Witz erzählt bekomme ud ei Witz ka beliebig oft erzählt werde. Amerkug: Im Gegesatz zu der Modellierug aus Aufgabe 2c) sid u folgede Dige möglich: Eizele Witze köe u idetiziert werde: Es wird modelliert, wer wem welche Witz erzählt, ud icht ur, wer wem (irged-)eie Witz erzählt. Es ka Witze gebe, die och icht erzählt wurde. Der eies Witzes wird u abgebildet. Der Ihalt eies Witzes wird u abgebildet. Ei Erzähler ka mehrere Leute deselbe Witz erzähle. Ei Erzähler ka dem selbe Zuhörer mehrere (verschiedee) Witze erzähle. 5

6 3 Schlüsselkadidate [8 P.] Betrachte Sie folgede Tabelle, die Date über Studierede eier Uiversität ethält: Vorame Nachame Geb.-Dat. Straÿe Haus-Nr PLZ Ort Telefor.. Fach 2. Fach Karl Schulz A-Str. 6 Aheim / 4598 If ET Paula Meier B-Str Bheim / If Math Has Weiÿ H-Str Ebach 0875 / If Phys Frak Brau A-Str. Aheim / 4368 If ET Frida Müller E-Str Fbach 028 / If Reli Amelie Brau D-Str Cfeld 0365 / If Phys a) Aus der Vorlesug ist bekat, dass ei Schlüsselkadidat eideutig ud miimal sei muss. Erläuter Sie diese beide Eigeschafte ahad der sechs i der obige Tabelle aufgelistete Etitäte. Nee Sie zudem eiige Attribute (bzw. Attributskombiatioe), welche im gegebee Kotext eie Schlüsselkadidate darstelle. Begrüde Sie, warum es sich bei der Attributkombiatio (Vorame, Nachame) um keie Schlüsselkadidat hadelt. [5 P.] (i.) Eideutigkeit: Ei Schlüsselkadidat idetiziert eie Etität ierhalb der Etitäte-Mege eies Etitäte-Types eideutig. Dies soll verhider, dass zwei oder mehrere Etitäte eier Ausprägugsmege mit demselbe Schlüssel existiere. Ei Schlüsselkadidat ka dabei aus eiem eizele oder aus mehrere Attribute bestehe. Für de Fall, dass es sich um eie Kombiatio vo Attribute hadelt, muss die Kombiatio i Hiblick auf die i ihr ethaltee Werte für die betrachtete Ausprägugsmege eideutig sei. (ii.) Miimalität: Ei Schlüsselkadidat ist miimal (irreduzibel). Dies bedeutet, dass alle a eiem Schlüsselkadidate beteiligte Attribute auch tatsächlich beötigt werde, um eie Etität eideutig zu idetiziere. Auch hierbei kommt es auf die betrachtete Ausprägugsmege a. Bei der obe agegebee Tabelle sid zum Beispiel sowohl Vorame, Geburtsdatum als auch Telefoummer Schlüsselkadidate, da jedes Attribut für die betrachtete Ausprägugsmege (Ausschitt) eideutig ist. Ei Beispiel für eie Schlüsselkadidate, welcher sich aus eier Kombiatio vo Attribute zusammesetzt, ist uter aderem Nachame ud Ort. Diese sid zwar jeweils eizel betrachtet icht eideutig (bei Nachame existiere zwei Etitäte mit dem Wert 'Kruse', bei Ort gibt es zwei Mal 'Sdorf'), zusammegesetzt idetiziert die Kombiatio jedoch jede Etität der betrachtete Ausprägugsmege eideutig. Die Kombiatio aus Vorame ud Nachame wäre higege kei Schlüsselkadidat, da (bei diese Date!) bereits das Attribut Vorame allei Eideutigkeit gewährleiste würde (Verstoÿ gege die Eigeschaft der Miimalität). 6

7 b) Werde icht ur die sechs explizit aufgeführte Studierede soder eie Mege vo Studete im Allgemeie betrachtet, da gestaltet sich die Idetikatio vo Schlüsselkadidate eher schwierig. Diskutiere Sie die Ursache hierfür ahad vo Beispiele. Welche Lösugsmöglichkeit bietet sich a? [3 P.] Die Mege der Studierede eier Uiversität variert im Laufe der Zeit (alte Studete werde exmatrikuliert ud eue Studete werde immatrikuliert). Aufgrud eier eimalige Aalyse über die Eideutigkeit ud Miimalität vo Attributkombiatioe bzgl. eier gegebee Datemege köe i diesem Fall demach keie groÿe Schlussfolgeruge getroe werde. Im allgemeie ka icht abgesehe werde, welche Schlüsselkadidate ach dem Eifüge euer Etitäte bestehe bleibe. Eie Kombiatio mehrerer Attribute würde lediglich die Wahrscheilichkeit miimiere, dass die Eideutigkeit durch das Eifüge vo eue Etitäte icht mehr gewährleistet ist. Selbst die Kombiatio aller Attribute köte i diesem Fall keie sichere Eideutigkeit gewährleiste. Als Lösugsmöglichkeit bietet sich die Eiführug eies küstliche Primärschlüssels a, desse Eideutigkeit auch bei eier Erweiterug der Datemege sichergestellt werde ka. Dies vermeidet uötige Äderugsaufwad beim Eifüge euer Datesätze. Ei passeder küstlicher Schlüssel für de dargestellte Awedugskotext wäre zum Beispiel die Eiführug eier eideutige Matrikelummer. Hiweis zur Lösug: Küstlich erzeugte Schlüssel sid häug icht represetativ ud existiere zumeist ur ierhalb der Datebak. Sie sollte daher ur verwedet werde, we es icht aders möglich ist. 7