Rückblick: Entity-Relationship-Modell

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1 Rückblick: Entity-Relationship-Modell Entity-Relationship-Modell für konzeptuellen Entwurf Entitytypen (entity types) (z.b. Studenten) Beziehungstypen (relationships) (z.b. hören) Attribute beschreiben Gegenstände oder Beziehungen Schlüssel identifizieren Gegenstände eindeutig 26

2 Rückblick: Entity-Relationship-Modell MatrNr VorlNr Vorname Studenten hören Vorlesungen SWS Name Titel Semester prüfen lesen Note PersNr Vorname Assistenten arbeiten für Professoren Name Tätigkeit PersNr Fach Vorname Name 27

3 2.2.2 Kardinalitäten von Beziehungstypen Beziehungstypen werden bzgl. ihrer Kardinalität (auch: Funktionalität) charakterisiert, d.h. wie viele Entitäten der Entitytypen sie in Beziehung setzen Wir betrachten Kardinalitäten binärer Beziehungstypen R E 1 E 2 28

4 1:1 Für einen 1:1-Beziehungstyp R gilt, dass jeder Entität aus E 1 höchstens ein E 2 zugeordnet ist jeder Entität aus E 2 höchstens ein E 1 zugeordnet ist Beispiele: Person ist verheiratet mit Person (Polygamie außen vor) Kennzeichen gehört zu Fahrzeug (keine Saisonkennzeichen) Darstellung: E R E 2 29

5 1:N Für einen 1:N-Beziehungstyp R gilt, dass jeder Entität aus E 1 beliebig viele E 2 zugeordnet ist jeder Entität aus E 2 höchstens ein E 1 zugeordnet ist Beispiele: Professoren lesen Vorlesungen Bücher beinhalten Kapitel Darstellung: E 1 1 N R E 2 30

6 N:1 Für einen N:1-Beziehungstyp R gilt, dass jeder Entität aus E 1 höchstens ein E 2 zugeordnet ist jeder Entität aus E 2 beliebig viele E 1 zugeordnet ist Beispiele: Assistenten arbeiten für Professoren Sportler spielen für Mannschaften Darstellung: E 1 N 1 R E 2 31

7 N:M Für einen N:M-Beziehungstyp R gilt, dass jeder Entität aus E 1 beliebig viele E 2 zugeordnet ist jeder Entität aus E 2 beliebig viele E 1 zugeordnet ist Beispiele: Studenten hören Vorlesungen Schauspieler spielen in Filmen Darstellung: E 1 N R M E 2 32

8 Kardinalitäten n-stelliger Beziehungstypen Kardinalitäten lassen sich auch für beliebige n-stellige Beziehungstypen angeben Beispiel: Sei R ein ternärer N:1:M-Beziehungstyp R E 1 E 2 E 3 jedem Paar aus E 1 E 3 höchstens ein E 2 zugeordnet sind jedem Paar aus E 1 E 2 beliebig viele E 3 zugeordnet sind jedem Paar aus E 2 E 3 beliebig viele E 1 zugeordnet sind 33

9 ER-Diagramm für Hochschule MatrNr VorlNr Vorname Studenten hören Vorlesungen SWS Name Titel Semester prüfen lesen Note PersNr Vorname Assistenten arbeiten für Professoren Name Tätigkeit PersNr Fach Vorname Name 34

10 ER-Diagramm für Hochschule MatrNr VorlNr Vorname Name Studenten N N hören M M Vorlesungen N SWS Titel Semester prüfen lesen Note PersNr Vorname Assistenten N arbeiten für Professoren Name Tätigkeit PersNr Fach Vorname Name 35

11 (min, max)-notation Genauere Charakterisierung der Kardinalität von Beziehungstypen mittels (min, max)-notation Beispiel: jeder Student hört beliebig viele Vorlesungen jede Vorlesung hören mindestens drei Studenten Studenten (0,*) (3,*) hören Vorlesungen 36

12 (min, max)-notation Beispiel: jeder Professor liest beliebig viele Vorlesungen jede Vorlesung wird von genau einem Professor gelesen Professoren lesen (0,*) (1,1) 1 N Vorlesungen Achtung: Die Kardinalitäten werden im Vergleich zur einfachen Notation in umgekehrter Orientierung notiert 37

13 Kardinalitäten als Integritätsbedingungen Kardinalitäten von Beziehungstypen sind Integritätsbedingungen, d.h. sie sollen nicht nur momentan, sondern immer zutreffen Beispiel: Auch wenn momentan jede Vorlesung von nur einem Studenten gehört wird, handelt es sich bei hören trotzdem um einen N:M-Beziehungstyp 38

14 2.2.3 Schwache Entitytypen Schwache Entitäten existieren nur in Abhängigkeit von einer anderen starken Entität Beispiel: Räume liegen in Gebäude (aber existieren nicht ohne dieses Gebäude) Schwache Entitytypen besitzen keinen eigenen Schlüssel, sondern erben den Schlüssel des übergeordneten Entitytyps und ergänzen ihn um ein oder mehrere unterscheidende Attribute 39

15 Schwache Entitäten im ERM Darstellung: Doppeltes Rechteck um Namen, doppelte Raute um Namen der Abhängigkeitsbeziehungtyp, unterscheidende Attribute gestrichelt unterstrichen RaumNr, Kapazität GebNr, Höhe Räume N 1 liegen in Gebäude 40

16 2.2.4 Generalisierung von Entitytypen Erinnerung: Entitytypen fassen ähnliche Entitäten zusammen, d.h. sie abstrahieren von der einzelnen konkreten Entität Generalisierung identifiziert gemeinsame Attribute mehrerer Entitytypen und lagert diese in gemeinsamen Obertyp aus Beispiel: Sowohl Assistenten als auch Professoren besitzen Attribute wie Name, Vorname 41

17 Generalisierung von Entitytypen Beispiel (fortgeführt): Gemeinsame Attribute werden in gemeinsamen Obertyp Personen ausgelagert Darstellung: Beziehungstyp ist-ein (is-a) als Sechseck dargestellt verbindet Entitytypen mit ihrem Obertyp PersNr, Vorname, Name Mitarbeiter ist-ein ist-ein Tätigkeit Assistenten Professoren Fach 42

18 2.2.5 Aggregation Aggregation ordnet Entitytypen einander zu, die zusammen einen anderen Entitytypen bilden Beispiel: Fahrräder bestehen aus Rahmen und Rädern; Rahmen bestehen aus Rohren und Lenker; Räder bestehen aus Felgen und Speichen Darstellung: Beziehungstyp Teil-von (part-of) als Raute verbindet den übergeordneten mit dem untergeordneten Entitytyp 43

19 Aggregation Fahrräder Teil-von Teil-von Rahmen Räder Teil-von Teil-von Teil-von Teil-von Rohre Lenker Felgen Speichen 44

20 2.3 Unified Modeling Language Unified Modeling Language (UML) etabliert für objekt-orientierte Modellierung im Software-Engineering entwickelt von der Object Management Group (OMG) verschiedene Arten von Strukturdiagrammen (z.b. Klassendiagramm und Objektdiagramm) verschiedene Arten von Verhaltensdiagrammen (z.b. Aktivitätsdiagramm und Anwendungsfalldiagramm) UML findet als Ersatz oder Ergänzung zum ERM auch Einsatz im Datenbankentwurf 45

21 2.3.1 UML Klassendiagramm UML Klassendiagramme können zur konzeptuellen Modellierung (als Ersatz fürs ERM) eingesetzt werden Student +MatrNr : int +Name : String +Semester : int 3..n hören 0..n Vorlesung +VorlNr : int +Titel : String +SWS : int +AnzHörer() : int +DurchfallQuote() : float Unterschiede zum Entity-Relationship-Modell: sichtbare (+) und private (-) Attribute kein Schlüssel, da Objekte eindeutig identifizierbar erlaubt auch Angabe von Operationen (z. B. Anzahl Hörer) Klassennamen typischerweise im Singular 46

22 Generalisierung und Aggregation in UML Generalisierung in UML Mitarbeiter +PersNr : int +Vorname : String +Name : String Professor +Fach : String Assistent +Tätigkeit : String Aggregation in UML Fahrrad 1..1 Rahmen Rad 47

23 2.3.2 UML Anwendungsfalldiagramm UML Anwendungsfalldiagramme (use case diagrams) können in der Anforderungsanalyse eingesetzt werden hört Vorlesung bietet an Student schreibt benotet Professor B.Sc. Thesis 48

24 2.4 Software zum Modellieren Die Erstellung von ER-Diagrammen unterstützen u.a. Microsoft Visio OmniGraffle ERDPlus yed LucidChart Draw.io 49

25 Zusammenfassung Kardinalitäten charakterisieren Beziehungstypen 1:1-, 1:N- (N:1-), N:M-Beziehungstypen Schwache Entitytypen (z. B. Räume in Gebäude) Generalisierung ( ist ein ) und Aggregation ( Teil von ) Unified Modeling Language (UML) kann Entity- Relationship-Modell im Datenbankentwurf ergänzen oder ersetzen 50

26 Literatur [1] A. Kemper und A. Eickler: Datenbanksysteme Eine Einführung, De Gruyter Oldenbourg, 2015 (Kapitel 2) [2] P. Chen: The Entity-Relationship-Model Towards a Unified View of Data, ACM TODS 1(1), 1976 [3] G. Saake, K.-U. Sattler und A. Heuer: Datenbanken - Konzepte und Sprachen, mitp Professional, 2013 (Kapitel 3 & 5) [4] A.-W. Scheer: Wirtschaftsinformatik Referenzmodelle für industrielle Geschäftsprozesse, Springer,