FB Automatisierung und Informatik

(1)

1 FB Automatisierung und Informatik: Datenbanksysteme I

Einführung

Einführung in Datenbanken in Datenbanken

Dipl.-Inf. Michael Wilhelm

Hochschule Harz

FB Automatisierung und Informatik

mwilhelm@hs-harz.de

Raum 2.202

Tel. 03943 / 659 338

Inhalt

1. Grundlegende Begriffe der Datenbanktechnologie 2. Datenbankentwurf / Datenmodelle

3. ER-Modell / ER-Diagramm 3. Normalisierung

4. SQL-Sprache

(2)

Grundlagen der DBMS

Kapitel ER - Modell / ER - Diagramm

Konzeptionelles Datenmodell

Entity-Relationship-Modell

P.P. Chen (1976)

basiert auf mengentheoretischen Aussagen

grafische Notation

–

Entitätstypen, Entitäten, Relationen

(3)

Das ER-Modell zur konzeptionellen Daten-Modellierung wird am einfachsten in Form eines ER-Diagrammes aufgestellt.

Folgende grafischen Symbole werden dabei verwendet:

Entitätstyp/Entität

Attribut Beziehung

Mengenbeziehung 1 : 1 1 : n m : n

Entitätstypen

Eine Entität ist ein Objekt, das eindeutig identifiziert werden kann

Entitäten können in verschiedene Entitätstypen klassifiziert werden (z.B. Entitätsyp „Wetterstation“, Entität

„Wetterstation Brocken“)

es liegt in der Verantwortung des Datenbankdesigners,

welche Entitäten er in das konzeptionelle Datenmodell

aufnimmt, und welche nicht

(4)

Wetterstation Betreuer

Entitätstypen

Beziehungstypen

Zwischen Entitäten bestehen i.d.R. Beziehungen, z.B. hat eine Wetterstation einen Betreuer

Eine Wetterstation hat mehrere Messfühler:

– Temperatur, Sonneneintrahlung, Luftfeuchte, Bodentemperatur

Beziehungen können in unterschiedlicher Weise verbal ausgedrückt werden, Beispiele

–

Arbeitnehmer arbeitet in Betrieb

–

Person 1 heiratet Person 2

–

Wetterstation liefert Messwerte

–

Produkt Produkt/Arbeitnehmer Arbeitnehmer

(5)

Produkt

M herstellen N

Arbeitnehmer

Beziehungstypen

Attribute

Entitäten und Beziehungen haben Eigenschaften, die durch Paare von Attributen und Werten ausgedrückt werden

Beispiel:

–

„das Alter des Arbeitnehmers X ist 24“ (Alter = Attribut, 24 Wert)

Attribute werden durch Ellipsen dargestellt

(6)

Mitarbeiter

Hochschule Harz Name

Pers.-Nr.

Adresse

Telefon

Adresse Standorte

Arbeitet für

Beziehungstyp 1 : n - Beziehung Entitätstyp

Attribute

Ein Mitarbeiter arbeitet für eine HS.

Eine HS hat mehrere Mitarbeiter.

Alternative Darstellungsformen für die Mengenbeziehungen

1 : 1 1 : n m : n

R

R R

1 R 1

1 R *

* R *

1) 2)

(7)

Angestellter Hochschule

Name

Pers.-Nr.

Name

Fachbereiche Name

Adresse

Ort

Straße ha t

ha t

Grober, unvollständiger Entwurf

Übung (2er-Gruppen)

ER-Diagramm für eine Fluggesellschaft:

Entitäten?

Attribute?

Beziehungen?

Mengenbeziehungen?

(8)

Kunde Darlehen

Name

ID

Nr.

Höhe le ih t

ER-Diagramm „Kunde leiht Darlehen“

Entitätsschlüssel (1)

Beim Datenbankentwurf existieren die Entitäten und Beziehungen zunächst in den Köpfen der Fachleute und des Datenbankdesigners. Sie können identifiziert werden, indem man sie benennt oder auf sie zeigt.

Für eine Datenbank bedarf es eines Mechanismus, der die Identifikation von Entitäten zu ermöglichen

zur Identifikation werden Attribut-Werte-Paare genutzt

(9)

Entitätsschlüssel (2)

Es werden bestimmte Attribute ausgewählt, die eine eindeutige Identifikation von Entitäten ermöglichen

Beispiel:

–

das Attribut „Name“ wird ausgewählt, um

Arbeitnehmer in einer Personalverwaltungs-Datenbank zu identifizieren

–

in einem größeren Unternehmen wird man das Attribut

„Personalnummer“ als entsprechendes Attribut auswählen (warum?)

Entitätsschlüssel (3)

Die Attribute, die der Identifikation von Entitäten dienen, heißen Entitätsschlüssel, meistens kurz als „Schlüssel“

bezeichnet

„Primärschlüssel“, „Fremdschlüssel“, „zusammengesetzte Schlüssel“

Schlüsselattribute werden im ER-Diagramm unterstrichen

(10)

„weak entity sets“/Schlüsselabhängigkeit

Es gibt Fälle, in denen ein Entität nicht genügend Attribute aufweist, um einen Primärschlüssel zu generieren (sie kann nicht eindeutig durch eigene Attribute identifiziert werden“

(Chen & Knöll, 1991): eine solche Entität wird als „weich“

bezeichnet („weak entity set“), bzw. man spricht von

„Schlüsselabhängigkeit“

Beispiel:

–

eine „Straße“ ist nur eindeutig innerhalb einer „Stadt“, eine „Stadt“ nur innerhalb eines „Kreises“, etc.. Um die Adresse eines Ortes zu identifizieren, müssen „Stadt“,

„Kreis“, etc. spezifiziert werden

Eine Entität mit Primärschlüssel ist dementsprechend eine

„harte“ („starke“) Entität („strong entity set“)

Generalisierung

Zusammenfassung/Aggregation von Entitäten zu „higher level“- Entitäten

Beispiel

:

– Entität 1: „Kunde“ mit den Attributen „Name“, „Straße“, „Stadt“,

„Kundennummer“

– Entität 2: „Mitarbeiter“ mit den Attributen „Name“, „Straße“, „Stadt“,

„Personalnummer“, „Gehalt“

zwischen beiden Entitäten bestehen Ähnlichkeiten (die sich durch gleiche Attribute ausdrücken)

diese Ähnlichkeiten können im ER-Diagramm durch Generalisierung ausgedrückt werden (Beispiel folgt!)

(11)

Spezialisierung

Entitäten können Untergruppen enthalten, die bestimmte gemeinsame Entitäten aufweisen, jedoch auch gewisse Unterschiede

Beispiel:

– Entität 1: „Person“ mit den Attributen „Name“, „Straße“, „Stadt“

– eine „Person“ kann klassifiziert werden, z. B. in „Kunde“ oder

„Mitarbeiter“

– „Kunde“ und „Mitarbeiter“ werden mittels Attributen beschrieben. Dabei sind alle Attribute, die zur „Person“ gehören enthalten sowie zusätzliche, die den „Kunden“ bzw. den „Mitarbeiter“ näher beschreiben (z. B. hat der

„Kunde“ eine „Kundennummer“ und der „Mitarbeiter“ eine

„Personalnummer“ und ein „Gehalt“

– derartige Sachverhalte werden im ER-Diagramm durch Spezialisierung ausgedrückt

Person

Kunde Name

Straße

Stadt Telefon

Ist ein („is

a“)

Mitarbeiter

Direktor Sekretär Techniker

Ist ein („is a“)

Spezialisierung

und

Generalisierung

(12)

Erweiterte ER-Notation

Rechtecke

Entitätstypen

Ellipsen

Attribute

Rauten

Beziehungstypen

Linien

Verbindungen zwischen Attributen und Entitätstypen sowie Entitäten und Beziehungstypen

Dreiecke Generalisierung/Spezialisierung

Doppelte Ellipsen

Attribute mit „Multiwerten“

Gestrichelte Ellipsen (ab),

hergeleitete Attribute

Doppelte Linien

„total participation“: ein Entitätstyp muß mindestens in einem Beziehungstyp einer Menge von Beziehungstypen enthalten sein

Doppelte Rechtecke

„weak entity sets“

ER-Notationen im Vergleich

1:1-Beziehung

1:n-Beziehung

(13)

ER-Notationen im Vergleich

n:m-Beziehung

„Krähenfuß“-Notation

(14)

Zusammenfassung: ER-Diagramme

Entwurf des Datenbankschemas

grafische Darstellung der logischen Struktur einer Datenbank

einfach, klar

(„qualities that may well account in large part for the widespread use of the ER-model“, Silberschatz et al. 2002)

konzeptionelles Datenmodell, Umsetzung in logisches Datenmodell einfach

relationale Datenmodellierung

Zusammenfassung: ER-Diagramme

Entwurf (Design) erfordert Entscheidungen des Modellierers:

– welche Entitäten sollen Berücksichtigung finden?

– soll ein Objekt als Entität oder als Attribut repräsentiert werden?

– sind „weiche“ („weak“) Entitäten bzw. Schlüsselabhängigkeiten vorhanden/notwendig?

– Generalisierung/Spezialisierung?

– welche Schlüsselkandidaten gibt es?

– Welche Attribute sind optional, welches sind Pflichtattribute?

(15)

Übung (2er-Gruppen)

ER-Diagramm für Ihren Arbeitsplatz:

Entitäten?

Attribute?

Beziehungen?

Mengenbeziehungen?

Übung (2er-Gruppen)

Sitzplatz-Reservierung in der Eisenbahn:

(Jeder Zug hat nur ein Waggon, nur eine Klasse)

Entitäten?

Attribute?

Beziehungen?

Mengenbeziehungen?