Entity Relationship Modelling

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Entity Relationship Modelling

• Zur Datendefinition beim Datenbankentwurf von
  P.P.-S. Chen entwickelt
• Modellierung der Objekte der realen Welt mit
  ihren Eigenschaften und Beziehungen
• Datenstruktur und deren Bedeutung wird
  repräsentiert
• Wird im Analyseprozess eingesetzt
• ERM ist ein datenorientierter Ansatz
• Datenstrukturen sind langlebiger als die
  Funktionen,das System ist zukunftssicherer
• Datenstrukturen direkt nach den Erfordernissen
  der Realität zu entwickeln, unabhängig von den
  Funktionen der Vergangenheit

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Entity Relationship Modelling

• ERM ist auch unter mehreren Namen mit gleicher
  bzw. leicht unterschiedlicher Bedeutung bekannt
• Information Modelling (IM),
• Datenstrukturanalyse (DSA) und
• Semantische Modellierung von Datenstrukturen.
• Enge Verbindungen zum Relationenmodell,
  Grundlage für das physische Datenbankdesign.
• Beschreibung von
• Objekten (Entities)
• deren Eigenschaften (Attribute),
• sowie ihren Beziehungen (Relationships)

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Entity Relationship Modelling Begriffe

• Entities und Entity-Typen
• Ein Entity ist ein existierendes, eindeutig
  identifizierbares Objekt, über das Informationen
  gespeichert werden müssen
• Bei ähnlichen Objekten handelt es sich um
  unterschiedliche Exemplare (Ausprägungen,
  Instanzen) des gleichen Entity-Typs
• (z. B. Haus, Person, Stadt, Buch, Projekt,
  Abteilung, Mitarbeiter, Strategie, Zeitplan)
• Alle Entities eines Entity-Typs haben die gleiche
  Art (nicht Ausprägung) von Eigenschaften

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Entity Relationship Modelling Begriffe

• Beziehungen und Beziehungs-Typen
• Eine Beziehung ist eine inhaltliche Verbindung
  zwischen Entities
• Peter Müller besitzt den weißen Porsche mit
  Kennzeichen M-..
• Petra Meier besitzt den roten Golf mit
  Kennzeichen S-..
• Zwischen den Entity-Typen "Person" und "Auto"
  läßt sich ein Beziehungs-Typ "besitzt" definieren
  
• (1 Person besitzt kein, ein oder mehrere Autos /
  jedes Auto hat genau einen Besitzer).

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Entity Relationship Modelling Begriffe

• Beziehungen (relationships) sind Verknüpfungen
  zwischen zwei oder mehreren Entities
• Verknüpfte Entities müssen nicht zu verschiedenen
  Entity-Typen gehören
• Mitarbeiter "betreut" Mitarbeiter
• Zwischen zwei Entity-Typen können mehrere
  Beziehungs-Typen existieren
• zwischen den Entity-Typen Mitarbeiter und
  Abteilung die Beziehungs-Typen "arbeitet in und
  "leitet"

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Entity Relationship Modelling Begriffe

• Attribute, Werte und Wertebereiche
• Attribute sind die beschreibende Eigenschaften
  (Merkmale) von Entity-Typen bzw.
  Beziehungs-Typen
• Dem Attribut ist ein bestimmter Wertebereich von
  zulässigen Werten zugeordnet
• Es gibt
• identifizierende Attribute (Identifikatoren,
  Primärschlüssel),
• referenzierende Attribute (Fremdschlüssel) und
• charakterisierende (lokale) Attribute
• Attribute müssen nicht zwingend lesbar sein
• Farbe, Foto, Video, Geräusch, Fingerabdruck,
  Geruch, oder Geschmack können wichtige
  Eigenschaften darstellen

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Entity Relationship Modelling Grafische Notation

• Die grundlegende Notation für Entity Relationship
  Diagramme orientiert sich an der Chen-Notation
• Entity-Typen Rechteck
• Beziehungs-Typen Raute

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Entity Relationship Modelling Grafische Notation

• Beispiel nach Ward Mellor

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Entity Relationship Modelling Grafische Notation

• Erläuterung zum Beispiel
• "Startet auf" beschreibt die Beziehung zwischen
  vielen verschiedenen individuellen Flugzeugen
  und Pisten
• Zwischen zwei Entities können mehrere Relationen
  existieren
• "startet auf" und "landet auf"
• Ein Entity kann mit mehreren anderen Entities in
  Beziehung stehen
• "Flugzeug" mit "Pilot", "Passagier" und "Piste
• Durch eine einzige Relation können 3 oder mehr
  Entities verbunden sein
• "fliegt mit" verbindet "Pilot", "Passsagier" und
  "Flugzeug
• Andererseits kann eine Relation auch nur
  Verbindungen zu einem einzigen Entity-Typ haben
• "Piste" "kreuzt" Piste
• Entity-Typen repräsentieren nicht immer
  materielle Objekte
• mündlich mitgeteilter "Flugplan"

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Entity Relationship Modelling Grafische Notation

• Assoziierte Entity-Typen

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Entity Relationship Modelling Grafische Notation

• Assoziierte Entity-Typen
• Ein spezieller Landeanflug verknüpft ein ganz
  spezielles Flugzeug mit einer ganz speziellen
  Piste (kennzeichnend für eine Relation)
• Zusätzlich speichern von Informationen
• Datum, Uhrzeit, Windrichtung, Windgeschwindigkeit,
  ...
• Verknüpfung mit anderen Entity-Typen
• "Pilot"
• Name gilt sowohl für die Entity als auch für die
  Relation
• Der Pfeil signalisiert der assozierte Entity-Typ
  ist von den anderen Entity-Typen abhängig

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Entity Relationship Grafische Notation

• Generalisierung und Spezialisierung mit Super-
  und Subtypen
• Entity-Typ und zugehörige Unterkategorien
• Supertyp wird durch Attribute beschrieben, welche
  auch auf alle Subtypen zutreffen
• Subtypen haben unterschiedliche Attribute

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Entity Relationship Modelling Grafische Notation

• Attributdarstellung
• Attribute (Eigenschaften) eines Entity-Typs
  können im Diagramm durch Ovale dargestellt
  werden, die mit dem Entity-Typ durch eine Linie
  verbunden werden

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Entity Relationship Modelling Komplexitätsgrad
/ Kardinalität

• Komplexitätsgrad (Kardinalität einer Beziehung)
  gibt an, wieviele Exemplare eines Entity-Typs mit
  einem Exemplar des anderen Entity-Typs in
  Beziehung stehen bzw. in wieviel Beziehungen ein
  Entity mindestens und höchstens vorkommen kann
• ChenKrähenfußPfeilmin-max

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Entity Relationship Modelling Optionalität
(Muß- oder Kann-Beziehung)

• Festlegung, ob Muß- oder Kannbeziehung vorliegt
• ChenKrähenfußPfeilmin-max

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Entity Relationship Modelling Vorgehensweise

• Ermittlung der relevanten Entity-Typen
• Ermittlung der relevanten Beziehungstypen
• Beschreiben der Entity-Typen durch Festlegung
  ihrer Attribute
• Beseitigung der Redundanz zwischen verschiedenen
  Entity-Typen
• Beseitigung der Redundanz innerhalb von
  Entity-Typen

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Entity Relationship Modelling Vorgehensweise

• Ermittlung der relevanten Entity-Typen
• Mögliche Entities
• Objekte (Firma, Artikel, Auto, Flugzeug, ...)
• Personen (Lieferant, Kunde, Mitarbeiter, ...)
• Ereignisse (Bestellung, Lieferung, Vertrag,
  Rechnung, Bilanz, Anfrage, Reklamation, ...)
• Grundsätze (Zahlungsbedingungen,
  Rechtsvorschriften, ...)
• Entity muß eindeutig identifizierbar sein
• Entity-Typ Kunde" wäre z.B. unterscheidbar
  anhand Kundennummer, Name oder Kontonummer
• Entity muß für die Funktionalität des Systems
  erforderlich sein
• Für die ermittelten Entities ist der
  Primärschlüssel mit seiner Bedeutung und seinem
  Wertebereich festzulegen

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Entity Relationship Modelling Vorgehensweise

• Ermittlung der relevanten Beziehungstypen
• Erforderliche Beziehungstypen ergänzen
• Verwendung assoziierter Entity-Typen um
  Beziehungs-Typen mit Attributen zu beschreiben
• Kardinalität und Optionalität des Beziehungs-Typs
  klären
• Definition der Fremdschlüssel
• Festlegung der Fremdschlüsselregeln (zur Wahrung
  der Beziehungsintegrität)

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Entity Relationship Modelling Vorgehensweise

• Restriktives DELETESolange noch ein
  Fremdschlüsselwert existiert, der dem zu
  löschenden Primärschlüsselwert entspricht, wird
  die Löschoperation nicht durchgeführt
• Kaskadiertes DELETE (Weitergabe der
  Löschung)Alle Entities deren Fremdschlüsselwerte
  dem zu löschende Primärschlüsselwert entsprechen,
  werden ebenfalls gelöscht
• Akzeptierendes DELETEAlle Fremdschlüsselwerte,
  die dem zu ändernden
  Primärschlüsselwert entsprechen, werden auf null"
  gesetzt
• Nutzerdefiniertes DELETEFalls keine der 3
  Standardregeln die betriebliche Welt korrekt
  beschreibt, so muß eine anwendungsspezifische
  Integritätsregel formuliert werden
• UPDATE-Regeln gelten analog

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Entity Relationship Modelling Vorgehensweise

• Beschreiben der Entity-Typen durch Festlegung
  ihrer Attribute
• Definition der (charakterisierenden) Attribute
  und Vergabe von sprechenden Namen
• Abgrenzung Attribut / Entity-Typ
• Abhängig vom Blickwinkel können Attribute zu
  Entity-Typen werden und umgekehrt. Hilfreiche
  Vorstellung Im Inneren eines Entity-Typen sind
  viele interne Beziehungen entscheidend ist
  jedoch, ob sie für die Außenwelt überhaupt
  relevant sind.

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Entity Relationship Modelling Vorgehensweise

• Beseitigung der Redundanz zwischen verschiedenen
  Entity-Typen
• Generalisierung, Spezialisierung
• Die gleiche Person kann innerhalb eines
  Datenmodells verschiedene Rollen einnehmen
• Angestellter, Lieferant, Kunde, Arzt, Patient,
  Geschädigter, Schadensverursacher. Damit
  beispielsweise die Anschrift nach einer
  Anschriftenänderung konsistent bleibt, ist einem
  Generalisierung und Spezialisierung von
  Entity-Typen erforderlich
• Für das eigene Unternehmen ist der Entity-Typ
  MITARBEITER eine natürliche Person, mit Name,
  Anschrift, Geburtsdatum, ...Beim Entity-Typ
  GESCHÄFTSPARTNER hingegen interessiert in der
  Regel nur die juristische Person.Ob eine
  Generalisierung von MITARBEITER und
  GESCHÄFTSPARTNER zu PERSON sinnvoll ist, richtet
  sich nach dem konkreten Fall.

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Entity Relationship Modelling Vorgehensweise

• Beseitigung der Redundanz innerhalb von
  Entity-Typen

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Entity Relationship Modelling Vorgehensweise

• Normalisierung (1. Normalform)
• Ein Entity-Typ befindet sich in der 1.
  Normalform, wenn jedes Attribut einer Entität
  höchstens einen Wert besitzt, d.h. es gibt keine
  Attribute mit Mehrfachwerten / keine
  Wiederholgruppen
• Attribute mit Mehrfachwerten herauslösen

?
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Entity Relationship Modelling Vorgehensweise

• Normalisierung (2. Normalform)Ein Entity-Typ
  befindet sich in der 2. Normalform, wenn die 1.
  Normalform vorliegt und jedes Attribut direkt
  abhängig ist vom gesamten Primärschlüssel, d.h.
  es dürfen keine funktionalen Abhängigkeiten der
  Nichtschlüsselattribute von Schlüsselteilen
  existieren
• Teilschlüsselabhängigkeit beseitigen

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Entity Relationship Modelling Vorgehensweise

• Normalisierung (3. Normalform)Ein Entity-Typ
  befindet sich in der 3. Normalform, wenn die 2.
  Normalform vorliegt und jedes Attribut direkt
  abhängig ist vom gesamten Primärschlüssel, d.h.
  es dürfen keine funktionalen Abhängigkeiten der
  Nichtschlüsselattribute untereinander existieren

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Entity Relationship Modelling Vorgehensweise

• Ergebnis der Normalisierung

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Entity Relationship Modelling Eignung des
ER-Modells

• Einsatzschwerpunkte
• Analysephase
• Ermittlung der relevanten Datenobjekte und ihrer
  Bedeutung
• Formulierung von Geschäftsregeln, welche sich in
  den Beziehungen zwischen den Datenobjekten
  ausdrücken
• Festlegung der strategischen Spanne des
  SW-Systems
• was wird es können
• was wird es aufgrund der zugrundeliegenden Daten
  nie können
• Systeme zur Aktualisierung und Darstellung von
  Daten
• Transformierbarkeit in Relationenmodell /
  Grundlage für Datenbankentwurf
• Entwicklung von Unternehmensdatenmodellen mit ERM

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Entity Relationship Modelling Eignung des
ER-Modells

• Integration von ERM in Structured Analysis (SA)
• Im Zuge der Erweiterungen der Structured Analysis
  (SA, SA/RT) durch McMenamin Palmer, Ward
  Mellor, HatleyPirbhai und Yourdan wurde ERM in
  SA integriert
• Analyse der Lebenszyklen der modellierten
  Entity-Typen gibt Aufschluß über wichtige
  Geschäftsvorfälle