2. Semantische Datenmodellierung

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1 2. Semantische Datenmodellierung Datenmodell: System von Konzepten zur Beschreibung relevanter Daten Datenbankmodell: System von Konzepten zur Beschreibung von Datenbanksystemen (hierarchisches, Netzwerk-, relationales, objektorientiertes Modell) Datenmodellierung: Erstellung von Datenbankschemata, deren Syntax und Semantik durch das zugrunde liegende Datenbankmodell festgelegt sind Karczewski Datenbanken I 1

2 Prinzipielle Vorgehensweise beim Datenbankentwurf Ausschnitt aus der Realwelt (Miniwelt) Datenmodellierung Datenbankschema Parallel zum Datenmodellierung erfolgt der Funktionsentwurf -> Veranstaltung Softwaretechnik Karczewski Datenbanken I 2

3 Datenbank-Entwurfsprozess (1) Planung Analyse Design Implementierung Karczewski Datenbanken I 3

4 Datenbank-Entwurfsprozess (2) Vgl. Bild 2-2 Tafelbild Karczewski Datenbanken I 4

5 Grundlagen der Datenmodellierung erweitertes Entitity-Relationship-Modell (eerm) Klassendiagramm der Unified Modelling Language (UML) Darstellung von Äquivalenzen Transformation vom eerm zum UML-Klassendiagramm Karczewski Datenbanken I 5

6 Unser Beispiel Ein erstes Beispiel: Produktdaten einer Keramischen Werkstatt Bezeichnung: Teekanne Glasur: graublau Dekor: Wichtel Preis: 59,00... Karczewski Datenbanken I 6

7 Unser Beispiel Weitere Informationen: Bestellungen Dekore auf Produkten (z. B. Teekannen) Glasuren Rohstoffe Märkte Geschäftspartner wie Kunden Händler Spediteure Veranstalter Karczewski Datenbanken I 7

8 erweitertes Entity-Relationship-Modell Objekttyp (Entity Typ): Kunde Entity ist ein Objekt der realen Welt Entity-Typ ist Repräsentant aller Objekte gleichen Typs Entity-Typ wird durch ein Rechteck dargestellt Rechteck enthält Namen des Entity-Typs im Singular Karczewski Datenbanken I 8

9 erweitertes Entity-Relationship-Modell Beziehungstyp (Relationship Typ): bestellt oder 8 8: bestellt Relationship beschreibt, wie Entitäten untereinander assoziiert sind Relationship Typ ist Repräsentant aller Beziehungen gleichen Typs Relationship Typ wird durch eine Raute dargestellt Raute enthält Namen des Relationship Type Karczewski Datenbanken I 9

10 erweitertes Entity-Relationship-Modell Attribut: Kunde Nachname Attribute beschreiben Eigenschaften von Entity- oder Relationship-Typen Attribut wird durch abgerundetes Rechteck dargestellt Adresse Strasse PLZ Stadt Komplexe Attribute können durch Auflistung ihrer elementaren Datentypen in Ovalen dargestellt werden Attribute werden mitunter nur textuell dargestellt Bsp: Kunde (Nachname, Adresse) Karczewski Datenbanken I 10

11 erweitertes Entity-Relationship-Modell Kardinalität Binärer Beziehungstyp: Dekor (0,1) 5 Produkt 5: ist versehen mit Jedes Produkt wird mit keinem oder einem Dekor versehen. Zu einem Dekor gibt es (möglicherweise) kein Produkt oder beliebig viele. Karczewski Datenbanken I 11

12 Konkrete Beziehungen Kaffeetasse S Sonnenblume Fische Wichtel... Anzahl der Linien zwischen konkreten Dekors und konkreten Produkten lässt Rückschlüsse auf Kardinalität ziehen Kardinalität gibt mögliche (auch zukünftige) Mengen an konkreten Beziehungen an Kaffeetasse S Kaffeekanne K Kaffeetasse K Teetasse S Teekanne S Dessertteller... Karczewski Datenbanken I 12

13 erweitertes Entity-Relationship-Modell Rekursiver binärer Beziehungstyp: Teilprodukt Produkt Produkt besteht aus keinen oder mehreren Teilprodukten Produkt gehört zu keiner oder mehreren Produktgruppen Teilprodukt und Produktgruppe sind Rollen, in denen Produkte vorkommen können 4 4: besteht aus Produktgruppe Karczewski Datenbanken I 13

14 erweitertes Entity-Relationship-Modell ternärer Beziehungstyp: Kunde Kunden bestellen Produkte auf Märkten 8 Merkmal: Beziehung tritt zwischen Entitäten dreier Entity-Typen gleichzeitig auf Produkt 8: bestellt Markt Karczewski Datenbanken I 14

15 erweitertes Entity-Relationship-Modell Verschiedene Schreibweisen der Kardinalitäten und ihre Interpretation Vergleich eerm und UML-Klassendiagramm s. Tafel Karczewski Datenbanken I 15

16 erweitertes Entity-Relationship-Modell Generalisierung/Spezialisierung: Geschäftspartner D Händler Spediteur Kunde Veranstalter Andere Darstellungsweisen: Geschäftspartner ist Geschäftspartner Händler... Händler... Karczewski Datenbanken I 16

17 erweitertes Entity-Relationship-Modell Totale Spezialisierung: Disjunkte Spezialisierung: Jede Instanz des Supertyps entspricht mindestens einem Subtyp (Doppelstrich). Eine Instanz eines Supertyps kann zu maximal einem Subtyp gehören (D im Dreieck). D D Partielle Spezialisierung: Nicht jede Ausprägung des Supertyps wird notwendigerweise spezialisiert (einfacher Strich). Überlappende Spezialisierung: Eine Instanz eines Supertyps kann zu mehreren Subtypen gehören, die Spezialisierung ist überlappend / overlapping (O im Dreieck). O O Karczewski Datenbanken I 17

18 Different Inheritance structures disjoint and complete disjoint and incomplete overlapping and complete overlapping and incomplete Karczewski Datenbanken I 18

19 Disjoint and Complete Instrument abstract class {disjoint, complete} WindInstrument PercussionInstrument WindInstrument PercussionInstrument There are no instruments which are neither Wind- nor PercussionInstrument. There are no instruments which are simultaneously Wind- and Percussion- Instrument Karczewski Datenbanken I 19

20 Disjoint and Incomplete Instrument Normal (not abstract) class {disjoint, incomplete} WindInstrument PercussionInstrument WindInstrument PercussionInstrument There are some instruments which are neither Wind- nor PercussionInstrument. There are no instruments which are simultaneously Wind- and Percussion- Instrument Karczewski Datenbanken I 20

21 Overlapping and Complete Instrument abstract class {overlapping, complete} WindInstrument KeyboardInstrument WindInstrument KeyboardInstrument There are no instruments which are neither Wind- nor KeyboardInstrument. There are some instruments which are simultaneously Wind- and Keyboard- Instrument. Karczewski Datenbanken I 21

22 Overlapping and Incomplete Instrument Normal (not abstract) class {overlapping, incomplete} WindInstrument KeyboardInstrument WindInstrument KeyboardInstrument There are some instruments which are neither Wind- nor KeyboardInstrument. There are some instruments which are simultaneously Wind- and Keyboard- Instrument Karczewski Datenbanken I 22

23 Overlapping and Incomplete Overlapping can be solved by defining a new class. This class contains all elements of the former intersection set. WindInstrument AccordionInstrument KeyboardInstrument Instrument {disjoint, complete} WindInstrument AccordionInstrument KeyboardInstrument Is there an alternative model? How can incompleteness be solved? Karczewski Datenbanken I 23

24 Beispiel Keramische Werkstatt Vorgehensweise beim Entwurf: Entwurf der Teilsysteme z. B.: Anschließend: Zusammenfügen der Teilsysteme Rohstoffe Geschäftspartner Märkte Produkte oder: Ausgehend von einem Objekt bzw. einem Teilsystem: Entwurf des Gesamtsystems (Frage stellen: zu welchen Objekten gibt es welche Beziehungen) Geschäftspartner zusätzlich Rohstoff zusätzlich Produkt zusätzlich Markt Karczewski Datenbanken I 24...

25 Teilsystem Rohstoffe Händler Spediteur Händler Spediteur Händler Spediteur 1 (1,*) (1,*) 1 Rohstoff Rohstoff (1,*) Rohstoff 1: liefert (Bestelldatum, Lieferdatum, Preis, Menge) 1. Analyse, welche Enity-Typen miteinander in Beziehung stehen 2. Analyse, wie der Relationship-Typ bezeichnet wird und welche Attribute er besitzt 3. Analyse, welche Kardinalitäten der Relationship-Typ hat Karczewski Datenbanken I 25

26 Teilsystem Geschäftspartner Geschäftspartner O Händler Spediteur Kunde Veranstalter Attribut- Spezialisierung Beziehungs- 7 Spezialisierung Typ Produkt Karczewski Datenbanken I 26

27 Teilsystem Produkt Glasur 6 Dekor 5 (1,1) (0,1) Produkt 4 4: besteht aus (Anzahl) 5: ist versehen mit 6: ist glasiert mit Dekor: (Bezeichnung, Foto) Glasur: (Oberflächenstruktur, Farbe, Beanspruchung) Produkt: (Nummer, Bezeichnung, Fassungsvermögen, Preis, Funktion, Foto) Karczewski Datenbanken I 27

28 Integration der Teil- Systeme der Keramischen Werkstatt Geschäftspartner O Händler Spediteur Kunde Veranstalter (1,*) (1,*) 1 (1,*) Rohstoff Glasur (1,*) 6 Dekor 5 (0,1) (0,1) Produkt 9 (1,1) Markt (1,*) 3 10 Bedingung Karczewski Datenbanken I 28 4 (1,*)

29 Entity-Typen: Geschäftspartner (Name, Vorname, Adresse, Telefonnummer, ) Händler ( Spediteur ( Kunde ( Veranstalter (Typ) Markt (Bezeichnung, Standort, Termin, Öffnungszeiten, URL, Rahmen, Ranking, Standgebühr / m2) Bedingung (Kategorie 1,... 2,...3, Endanteil) Rohstoff (Art, Bezeichnung, Brennbereich min, Brennbereich max, chemische Formel, Körnung in mm Durchmesser, Schamottanteil in Prozent) Produkt (Produktnummer, Bezeichnung, Grösse, Fassungsvermögen, Preis, Funktion, Foto) Glasur (Oberflächenstruktur, Farbe, Beanspruchung) Dekor (Bezeichnung, Foto) Relationship-Typen: 1: liefert (Bestelldatum, Lieferdatum, Gesamtpreis) 2: hat als Ansprechpartner [funktionale Abhängigkeit] 3: hat Bedingung 4: besteht aus (Anzahl) 5: ist versehen mit [funktionale Abhängigkeit] 6: ist glasiert mit [funktionale Abhängigkeit] 7: erhält geliefert (Anzahl, Lieferdatum, Gesamtpreis, ArtAuslieferung) 8: bestellt (Anzahl, Bestelldatum, Liefertermin, BestellArt, ArtAuslieferung) 9: wird angeboten auf (Anzahl) 10: wurde verkauft (Anzahl) Karczewski Datenbanken I 29

30 Ausprägungen einzelner Attribute: Veranstalter - Typ: Verein, Galerie, Einzelperson Markt - Rahmen: Töpfermarkt, Kunsthandwerkermarkt, Kirmes Ranking: sehr renommiert (+), renommiert (0), wenig renommiert (-) Standgebühr / m2: ab ca. 15 EUR bis 80 EUR und mehr Bedingung Kategorie 1: Nur selbst hergestellte Ware: ja/nein Kategorie 2: Historische Kleidung erforderlich: ja/nein Kategorie 3: Bewerbungsunterlagen mit Fotos: ja/nein Endanteil: Reduzierte Standgebühren zu Gunsten einer zusätzlichen einmaligen Zahlung am Ende von (z.b.) 10% der Einnahmen: Prozentsatz Glasur - Oberflächenstruktur: matt, seidenmatt, glänzend Farbe: graublau, türkis, steingrau Beanspruchung: spülmaschinenfest ja/nein Dekor - Bezeichnung: Sonnenblume, Fische, Rose, Wichtel (varchar) Bild: (BLOB) Produkt - Name: Teeservice, Kaffeservice, Dessertteller, Tasse, Untertasse, Vase, Schale, Zuckerdose Funktion: Gebrauch, Dekoration Grösse: [z.b. Durchmesser bei Tellern, Tassen etc.] (decimal) Fassungsvermögen in l: 1,2 l (bei Kannen, Vasen,...) (decimal) Preis:... (decimal) Rohstoff - Art: Arbeitsmaterial (Ton), Pigmente, Gestaltungsmaterial (Glasur), [Werkzeug (zum Drehen / Abdrehen), Maschinen] Bezeichnung:... Brennbereich min: Brennbereich max: chemische Formel: Körnung in mm Durchmesser: Schamottanteil in Prozent: Karczewski Datenbanken I 30