Datenbanken Unit 2: Das ER-Modell

Transkript

1 Datenbanken Unit 2: Das ER-Modell 28. II. 2017

2 Outline 1 Organisatorisches 2 SQL 3 Das Entity-Relationship Modell Grundbegriffe

3 Termin erster Zwischentest UE-Tests (Thema: SQL) erster Zwischentests am 17. Mai (zur Übungszeit) oder besser schon am 10. Mai?

4 Übungsbeispiele Einige Beispiele sind nicht einzusenden und nur vorzubereiten. Diese Beispiele zählen genauso wie die anderen Beispiele ( Kreuzerlliste).

5 Wissensüberprüfung am PC SQL Handouts erlaubt Abgabe über MUL-Upload-Client mit Rückmeldung über Korrektheit Jedes Beispiel kann nur einmal eingesandet werden! 5 Punkte für korrektes Beispiel, 0 Punkte für falsches Beispiel Aber: Bis zu dreimal im Semester sehe ich mir falsche Beispiele an und vergebe Punkte. (im wesentlichen korrekte Lösungen, z.b. Spalten vertauscht, verringern Credits nicht.) Sie müssen selbst nach der Abgabe entscheiden, ob ich mir ein vom Abgabesystem als falsch eingestuftes Beispiel ansehen soll.

6 Probleme Installation MySQL, SQLYog, Datenbanken Übungsaufgaben sonstige Fragen

7 SQL-Lesson 2 Heute: String- und Aggregatfunktionen

8 Grundbegriffe Outline 1 Organisatorisches 2 SQL 3 Das Entity-Relationship Modell Grundbegriffe

9 Grundbegriffe Das ER Modell Grundbegriffe Wir beginnen mit Entitäten und zwischen Entitäten: Entität: Objekt Relation: Beziehung zwischen mehreren Entitäten

10 Grundbegriffe Das ER Modell Grundbegriffe Wir beginnen mit Entitäten und zwischen Entitäten: Entität: Objekt Relation: Beziehung zwischen mehreren Entitäten Beispiele: Entitäten:, der Papst, diese Vorlesung, das Lieblingsbuch des Papstes, die Abschlussprüfung für diese VO, die Note Sehr gut Relations: kennt den Papst. besitzt das Lieblingsbuch des Papstes. Der Papst besucht diese Vorlesung. beurteilt den Papst in der Abschlussprüfung für diese VO mit der Note Sehr gut.

11 Grundbegriffe Das ER Modell Grundbegriffe II Abstraktion von Entitäten und : Entitätstyp: Abstraktion von ähnlichen Entitäten Relationstyp: Abstraktion von ähnlichen

12 Grundbegriffe Das ER Modell Grundbegriffe II Abstraktion von Entitäten und : Entitätstyp: Abstraktion von ähnlichen Entitäten Relationstyp: Abstraktion von ähnlichen Beispiele: Entitätstypen: Dinge (s Lieblingsbuch, diese VO, die Abschlussprüfung für diese VO, die Note Sehr gut ) Personen (, der Papst) Studenten (Franz Huber) Angestellte der MUL () Relationstypen: kennen besitzen besuchen (Lehrveranstaltung)

13 Grundbegriffe ER Diagramme Entitäten und können in ER Diagrammen dargestellt werden: Entitätstypen werden als Rechtecke dargestellt. Relationstypen werden als Rauten dargestellt. Examples:

14 Grundbegriffe Das ER Modell Grundbegriffe III Attribute sind Eigenschaften von Entitäts- oder Relationstypen:

15 Grundbegriffe Das ER Modell Grundbegriffe III Attribute sind Eigenschaften von Entitäts- oder Relationstypen: Beispiele: Attribute von Personen: Vorname, Nachname, Geburtstag, Nationalität,... Attribute von Autos: Farbe, Modell, Kennzeichen, Fahrgestellnummer,... Attribute von Lehrveranstaltungen: Lva-Nummer, Teilnehmer, Semester,... Attribute der Relation besuchen : Datum,...

16 Grundbegriffe ER Diagramme II Attribute werden im ER Diagramm als Ellipsen dargestellt: Eigenschaften von Entitäten: Eigenschaften von :

17 Grundbegriffe Schlüssel Definition Schlüssel: Menge von Attributen, die eine Entität eindeutig bestimmen Kandidatenschlüssel: minimaler Schlüssel (ein Schlüssel, aus dem kein Attribut entfernt werden kann im allgemeinen nicht eindeutig) Primärschlüssel: ein beliebig gewählter Kandidatenschlüssel Beispiele: Die Matrikelnummer bestimmt einen Studenten eindeutig. Die Sozialversicherungsnummer bestimmt eine Person eindeutig. Das Kennzeichen, das Land und der Zeitpunkt bestimmen eindeutig ein Auto.

18 Outline 1 Organisatorisches 2 SQL 3 Das Entity-Relationship Modell Grundbegriffe

19 Mathematische Darstellung von Eigenschaften Beispiel: Eigenschaft ist ein Schauspieler : Robert de Niro ist ein Schauspieler.

20 Mathematische Darstellung von Eigenschaften Beispiel: Eigenschaft ist ein Schauspieler : Robert de Niro ist ein Schauspieler. Wir sagen: Robert de Niro ist Element der Menge aller Schauspieler.

21 Mathematische Darstellung von Eigenschaften Beispiel: Eigenschaft ist ein Schauspieler : Robert de Niro ist ein Schauspieler. Wir sagen: Robert de Niro ist Element der Menge aller Schauspieler. Allgemein: Wir können eine Eigenschaft P mit der Menge all jener Objekte identifizieren, die die Eigenschaft P besitzen. Zum Beispiel: ist ein Schauspieler = { x x ist ein Schauspieler } = { Robert de Niro, Brad Pitt, Tom Cruise,... }

22 Mathematische Darstellung von Beispiel: Relation lieben : Romeo liebt Julia.

23 Mathematische Darstellung von Beispiel: Relation lieben : Romeo liebt Julia. Wir sagen: Das Tupel (Romeo, Julia) erfüllt die Relation lieben.

24 Mathematische Darstellung von Beispiel: Relation lieben : Romeo liebt Julia. Wir sagen: Das Tupel (Romeo, Julia) erfüllt die Relation lieben. Allgemein: Wir können eine Relation R mit der Menge aller Tupel von Objekten identifizieren, die die Relation R erfüllen. lieben = { (x, y) x liebt y } = { (Romeo, Julia), (Julia, Romeo), (Narziss, Narziss),... }

25 Mathematische Repräsentation von lieben = { (x, y) x liebt y }

26 Mathematische Repräsentation von lieben = { (x, y) x liebt y } P P, wobei das Cartesische Produkt bezeichnet und P die Menge aller Personen ist. Definition (Relation) Eine Relation R zwischen Entitätstypen E 1, E 2,..., E n ist eine Teilmenge von E 1 E 2... E n. Beispiel: besitzen ist eine Teilmenge von P D, wobei D die Menge aller Dinge ist.

27 Klassifikation von Relationstypen 1 : 1- Es gibt drei verschiedene Klassen von binären zwischen Entitätstypen E 1 und E 2 : Definition (1 : 1-Relation) Eine binäre Relation R zwischen Entitätstypen E 1 und E 2 ist 1 : 1, wenn es für jede Entität e 1 in E 1 höchstens eine Entität e 2 in E 2 mit (e 1, e 2 ) R gibt und umgekehrt.

28 Klassifikation von Relationstypen 1 : 1- Es gibt drei verschiedene Klassen von binären zwischen Entitätstypen E 1 und E 2 : Definition (1 : 1-Relation) Eine binäre Relation R zwischen Entitätstypen E 1 und E 2 ist 1 : 1, wenn es für jede Entität e 1 in E 1 höchstens eine Entität e 2 in E 2 mit (e 1, e 2 ) R gibt und umgekehrt. Beispiele: ist verheiratet mit, hat Sozialversicherungsnummer, hat Matrikelnummer

29 Klassifikation von Relationstypen 1 : 1- Definition (1 : 1-Relation) Eine binäre Relation R zwischen Entitätstypen E 1 und E 2 ist 1 : 1, wenn es für jede Entität e 1 in E 1 höchstens eine Entität e 2 in E 2 mit (e 1, e 2 ) R gibt und umgekehrt. Beispiele: ist verheiratet mit, hat Sozialversicherungsnummer, hat Matrikelnummer NB: Für eine Entität e 1 in E 1 kann es auch kein entsprechendes e 2 in E 2 mit (e 1, e 2 ) R geben, ähnlich für Entitäten e 2 E 2. (Z.B. ist verheiratet eine 1:1-Relation, obwohl es unverheiratete Personen gibt!)

30 Klassifikation von Relationstypen 1 : N- Es gibt drei verschiedene Klassen von binären zwischen Entitätstypen E 1 und E 2 : Definition (1 : N Relationship) Eine binäre Relation R zwischen Entitätstypen E 1 und E 2 ist 1 : N, wenn es für eine Entität e 1 in E 1 mehrere Entitäten e 2 in E 2 mit (e 1, e 2 ) R geben kann, aber für jede Entität e 2 in E 2 gibt es höchstens eine Entität e 1 in E 1 mit (e 1, e 2 ) R.

31 Klassifikation von Relationstypen 1 : N- Es gibt drei verschiedene Klassen von binären zwischen Entitätstypen E 1 und E 2 : Definition (1 : N Relationship) Eine binäre Relation R zwischen Entitätstypen E 1 und E 2 ist 1 : N, wenn es für eine Entität e 1 in E 1 mehrere Entitäten e 2 in E 2 mit (e 1, e 2 ) R geben kann, aber für jede Entität e 2 in E 2 gibt es höchstens eine Entität e 1 in E 1 mit (e 1, e 2 ) R. Beispiele: anstellen, Mutter sein von, besitzen

32 Klassifikation von Relationstypen 1 : N- Es gibt drei verschiedene Klassen von binären zwischen Entitätstypen E 1 und E 2 : Definition (1 : N Relationship) Eine binäre Relation R zwischen Entitätstypen E 1 und E 2 ist 1 : N, wenn es für eine Entität e 1 in E 1 mehrere Entitäten e 2 in E 2 mit (e 1, e 2 ) R geben kann, aber für jede Entität e 2 in E 2 gibt es höchstens eine Entität e 1 in E 1 mit (e 1, e 2 ) R. Beispiele: anstellen, Mutter sein von, besitzen NB: Wieder kann es Entitäten in E 1 (oder E 2 ) geben, die an der Relation nicht teilnehmen. (z.b: arbeitslose, kinderlose Personen usw.)

33 Klassifikation von Relationstypen N : M- Es gibt drei verschiedene Klassen von binären zwischen Entitätstypen E 1 und E 2 : Definition (N : M Relationship) Eine binäre Relation R zwischen Entitätstypen E 1 und E 2 ist N : M, wenn es für jede Entität e 1 in E 1 mehrere Entitäten e 2 in E 2 mit (e 1, e 2 ) R geben kann und umgekehrt.

34 Klassifikation von Relationstypen N : M- Es gibt drei verschiedene Klassen von binären zwischen Entitätstypen E 1 und E 2 : Definition (N : M Relationship) Eine binäre Relation R zwischen Entitätstypen E 1 und E 2 ist N : M, wenn es für jede Entität e 1 in E 1 mehrere Entitäten e 2 in E 2 mit (e 1, e 2 ) R geben kann und umgekehrt. Beispiele: besuchen (Lehrveranstaltung), mögen, verwandt sein mit

35 Klassifikation von Relationstypen N : M- Es gibt drei verschiedene Klassen von binären zwischen Entitätstypen E 1 und E 2 : Definition (N : M Relationship) Eine binäre Relation R zwischen Entitätstypen E 1 und E 2 ist N : M, wenn es für jede Entität e 1 in E 1 mehrere Entitäten e 2 in E 2 mit (e 1, e 2 ) R geben kann und umgekehrt. Beispiele: besuchen (Lehrveranstaltung), mögen, verwandt sein mit NB: Wieder kann es Entitäten in E 1 (oder E 2 ) geben, die an der Relation nicht teilnehmen.

36 1 : 1 und 1 : N- als Partielle Funktionen Jede 1 : 1-Relation R zwischen Entitätstypen E 1 und E 2 entspricht einem Paar von partiellen Funktionen f : E 1 E 2, f 1 : E 2 E 1. Beispiel: Relation ist verheiratet mit Funktion Ehemann: P weiblich P maennlich Funktion Ehefrau: P maennlich P weiblich

37 1 : 1 und 1 : N- als Partielle Funktionen Jede 1 : 1-Relation R zwischen Entitätstypen E 1 und E 2 entspricht einem Paar von partiellen Funktionen f : E 1 E 2, f 1 : E 2 E 1. Beispiel: Relation ist verheiratet mit Funktion Ehemann: P weiblich P maennlich Funktion Ehefrau: P maennlich P weiblich Jede 1 : N-Relation zwischen E 1 und E 2 entspricht einer partiellen Funktion f : E 2 E 1. Beispiel: Relation ist Mutter von Funktion Mutter: P P weiblich

38 Verallgemeinerung auf n-stellige Für zwischen Entitätstypen E 1, E 2,..., E n kann man die obigen Definitionen wie folgt verallgemeinern. Z.B.: Eine ternäre Relation zwischen E 1, E 2, E 3 ist 1 : 1 : N, wenn f 1 : E 2 E 3 E 1 eine partielle Funktion ist. f 2 : E 1 E 3 E 2 eine partielle Funktion ist.

39 Verallgemeinerung auf n-stellige Eine ternäre Relation zwischen E 1, E 2, E 3 ist 1 : 1 : N, wenn f 1 : E 2 E 3 E 1 eine partielle Funktion ist. f 2 : E 1 E 3 E 2 eine partielle Funktion ist. Beispiel: Die Relation _ betreut Abschlussarbeit über _ von _ zwischen Entitätstypen Professoren, Themen, und Studenten ist 1 : 1 : N, wenn: Für jeden Studenten und jedes Thema gibt es nur einen betreuenden Professor. Für jeden Professor und jeden Studenten gibt es nur ein Thema. Jedoch kann ein Professor ein Thema mehrmals an Studenten vergeben.

40 Verallgemeinerung auf n-stellige Für zwischen Entitätstypen E 1, E 2,..., E n kann man die obigen Definitionen wie folgt verallgemeinern. Eine ternäre Relation zwischen E 1, E 2, E 3 ist 1 : N : M, wenn f 1 : E 2 E 3 E 1 eine partielle Funktion ist.

41 Verallgemeinerung auf n-stellige Für zwischen Entitätstypen E 1, E 2,..., E n kann man die obigen Definitionen wie folgt verallgemeinern. Eine ternäre Relation zwischen E 1, E 2, E 3 ist 1 : N : M, wenn f 1 : E 2 E 3 E 1 eine partielle Funktion ist. Beispiel: Die Relation _legt eine Prüfung für die VO _ gehalten von _ zwischen Entitätstypen Studenten, Vorlesungen und Professoren ist N : M : 1, wenn: Für jeden Studenten und jede Vorlesung gibt es nur einen Professor, bei dem der Student die Prüfung ablegen kann.

42 Die (min,max)-notation Die Definition von 1 : 1, 1 : N und N : M- kann folgendermaßen verallgemeinert werden: Für eine Relation R zwischen E 1 und E 2 : Gegeben ein e 1 in E 1, was ist die minimale Anzahl von Entitäten e 2 in E 2 mit (e 1, e 2 ) R? ( min) Gegeben ein e 1 in E 1, was ist die maximale Anzahl von Entitäten e 2 in E 2 mit (e 1, e 2 ) R? ( max) Unterschied zu 1 : 1, 1 : N, N : M Definition: min kann 0 sein, max kann beliebig groß sein ( max:= ).