Grundlagen von Datenbankmodellen Entity-Relationship ...Neuere Modelle: deduktiv, objektorientiert...

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3. Datenbankmodelle f ¨ ur den Entwurf Grundlagen von Datenbankmodellen Entity-Relationship-Modelle Objektorientierte Modelle: UML Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-1

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3. Datenbankmodelle fur den Entwurf

➠ Grundlagen von Datenbankmodellen

➠ Entity-Relationship-Modelle

➠ Objektorientierte Modelle: UML

Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-1

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Grundlagen von Datenbankmodellen

Begriff Datenbankmodell

Ein Datenbankmodell ist ein System von Konzepten zur Beschreibungvon Datenbanken. Es legt Syntax und Semantik von Datenbankbe-schreibungen fur ein Datenbanksystem fest.

Datenbankbeschreibungen = Datenbankschemata

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Datenbankmodelle I

Ein Datenbankmodell legt fest

1. statische Eigenschaften

(a) Objekte(b) Beziehungen

inklusive der Standard-Datentypen, die Datenuber die Beziehungen und Objekte darstellenkonnen,

2. dynamische Eigenschaften wie

(a) Operationen(b) Beziehungen zwischen Operationen,

sowie

3. Integritatsbedingungen an

(a) Objekte(b) Operationen.

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Datenbankmodelle II

Klassische Datenbankmodelle sind speziell geeignet fur

■ große Informationsmengen mit relativ starrer Struktur und

■ die Darstellung statischer Eigenschaften und Integritatsbedingungen (alsodie Bereiche 1(a), 1(b) und 3(a)).

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Modelle fur Daten und Algorithmen in verschiedenenAbstraktionsstufen

Modelle Daten Algorithmenabstrakter Entity-Relationship-Modell Flußdiagrammekonkreter Hierarchisches Modell PASCAL

Netzwerkmodell FORTRANRelationenmodell Ada

Neuere Modelle: deduktiv, objektorientiert

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Historische Einordnung und Bezuge zwischen einigen dervorgestellten Datenbankmodelle

vor 1970

1990

2000

1980

1970

implementierungsnah abstrakt

NWM

RM ER

Sem DM

OODM (a)

OODM (b)

NF2

C++

HM

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Semantikfestlegung fur Datenbankmodelle

■ Wertebereiche:

abstrakte Datentypen

■ Datenbankzustande:

Modell einer pradikatenlogischen Beschreibung

■ Gesamtsemantik:

Zustandsfolgen

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Formalisierung durch Zustandsfolgen

��������

�����

��

� � � � � ��

� � � � � ��

� � � � � ��� �� � �� �� �� � ��� �� �� �� � �� � �� �� �� �� � �� � � � � �� � ��� �� � �� � � � �

� �� � �� �� �� � ��� �� �� �� � �� � �� �� �� �� � �� � � � � �� � ��� �� � �� � � � �

� �� � �� �� �� � ��� �� �� �� � �� � �� �� �� �� � �� � � � � �� � ��� �� � �� � � � �! "! �

! �� �� � # �� �� � �� � ��� � ��� �� � �� � � � �

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Semantikfestlegung am Beispiel I

Tragermengen fur mogliche Werte: �

■ � ���� �� � � � � � � (die ganzen Zahlen � � )

■ � �� � � �� � ��� (Folgen von Zeichen aus � ��� ��� ��� � � ��� ��� ��� ��� � � � � � )

■ � �� � � �� � ��� "! #

(die Potenzmenge uber den Werten des Parameterdatentyps� , oder an-ders ausgedruckt die Mengen aller Teilmengen von moglichen Werten in

� �� )

■ � � �$ %�& � �� ' ��� � � �� ( � �� ' *) + + +) � �� (

(das kartesische Produkt der Parameterwertebereiche)

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Semantikfestlegung am Beispiel II

Datenbankentwicklung:

�� � � � � � ' � � � � � � � � � � � ��

Bedeutung einer DB-Variablen ( � : Zeitachse):

�� ��� � � � � � � � % �� �

Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-10

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Semantikfestlegung am Beispiel III

Beispiel der Bucher-Datenbank:

�� ��� ��� � �� � � �� � � � � �� �

Ein konkreter Zustandswert zum Zeitpunkt � :

�� ��� ��� � �� � � � � ��� � � �� ��� � � � ��� � � �� � ��� � � � �

��� � �� � �� � � � � ��� �� � � � ��� � � �

Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-11

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Entity-Relationship-Modelle

P. P. Chen im Jahre 1976

Entity: Objekt der realen oder der Vorstellungswelt, uber das Informationenzu speichern sindz.B. Vorlesungsveranstaltung, Buch, Lehrperson,� � �

Auch Informationen uber Ereignisse: Prufungen,� � �

Relationship: Beziehung zwischen Entities, z.B. eine Lehrperson halt eineVorlesung

Attribut: Eigenschaft von Entities oder Beziehungen, z.B. die ISBN einesBuchs, der Titel einer Vorlesung, oder das Semester, in dem eine Vorle-sung gehalten wird

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Ein einfaches Beispiel

Buch

Vorlesung

ZeitplanTitel

empfiehlt

Semester

liest

Autor

ISBN

Titel

Telefon#

Fach

Name

Professor

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ER-Modellierungskonzepte und ihre Semantik I

Werte

� ��� � : der Wertebereich � � (die ganzen Zahlen) mit � ��� �) ��� � ��� � � � �

� � � � �� � : der Wertebereich � � (Folgen von Zeichen aus der Menge � ) mit

� � ��� � � � �

...

� ��� : Interpretation von� , mogliche Werte einer Entity-Eigenschaft

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ER-Modellierungskonzepte und ihre Semantik II

Entities: Entity-Typen, etwa � ' � � � � � � ��

� � � Menge der moglichen Entities vom Typ �

wird hier nicht festgelegt (etwa Menge isomorph zu naturlichen Zahlen)

� � � Menge der aktuellen Entities vom Typ � in einem Zustand �

( � , Sigma, fur state (Zustand))

Aktuelle Entities mussen mogliche Elemente sein: � � � � � � �

Ferner gefordert: � � � endlich

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ER-Modellierungskonzepte und ihre Semantik III

Beziehungen: Beziehungstypen

Notation � -stelliger Beziehungstypen:

EE

R

n1.......... E i

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ER-Modellierungskonzepte und ihre Semantik IV

mogliche Auspragungen:

� ��� � � � ' ) + + +) � � � (

aktuelle Beziehungen nur zwischen aktuellen Entities:

� �� � � � � ' *) + + +) � � � (

Rollennamen:

� �� � �� � �� �� ��� � � � � �� � ��� � � �� � Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-17

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ER-Modellierungskonzepte und ihre Semantik V

Attribute:

A : DE

Semantik einer Attributdeklaration : Ein Attribut� eines Entity-Typen � ist imZustand � eine Abbildung

� �� � � � � � � �

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ER-Modellierungskonzepte und ihre Semantik VI

Beziehungsattribute:

A : DR

Semantik:

� �� � ��� � � ���

Textuelle Notation:

� �� ' � ' � � � � � � � � � bzw.

� � � ' � � � � � � ( �� ' � � � � �� �

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Semantik eines ER-Schemas

Jeder Zustand � eines ER-Schemas ist eine Zuordnung

� �� � � � � � � �

� � � ' ��� � � � � ( � � � � �� � �� � � � � ' *) � � � ) � � � (

� �� � � ��� � � ��� � � �� � �� � � � � � � � � ��� � �

� �� � � � � � � ��� � � ��� � � �� � �� � � �� � � � � ��� � �

bei gegebener fester Interpretation � der Datentypen durch Werteberei-che und der Entity-Typen durch vorgegebene Mengen moglicher Enti-ties.

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Zweistellige versus mehrstellige Beziehungen

Dreistellige Beziehung

BuchISBN

empfiehlt

VorlesungProfessor

Titel

Name

Fach

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Zweistellige versus mehrstellige Beziehungen II

Mogliche Umwandlung in zweistellige Beziehungen

Buch

V-B

Vorlesung

Titel

P-B

P-V

ISBN

Fach

Name

Professor

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Auspragungen im Beispiel

Korrekte Auspragung der dreistelligen Beziehung

empfiehlt Professor Vorlesung Buch (ISBN)Heuer DB 1 1-234-..Heuer DB 2 9-876-..Saake DB 1 9-876-..Saake DB 2 9-876-..

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Auspragungen im Beispiel II

Auspragungen der drei 2-stelligen Beziehungstypen

P-V Prof. Vorl.Heuer DB 1Heuer DB 2Saake DB 1Saake DB 2

P-B Prof. BuchHeuer 1-234-..Heuer 9-876-..Saake 9-876-..

V-B Vorl. BuchDB 1 1-234-..DB 2 9-876-..DB 1 9-876-..

... entsprechen aber auch:

empfiehlt Professor Vorlesung Buch (ISBN)Heuer DB 1 1-234-..Heuer DB 1 9-876-..Heuer DB 2 9-876-..Saake DB 1 9-876-..Saake DB 2 9-876-..

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Auspragungen im Beispiel III

Jetzt außerdem moglich:

P-V Prof. Vorl.Heuer DB 1Heuer DB 2Saake DB 1Saake DB 2

P-B Prof. BuchHeuer 1-234-..Heuer 9-876-..Saake 9-876-..

V-B Vorl. BuchDB 1 1-234-..DB 2 9-876-..DB 1 9-876-..DB 3 4-242-..

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Funktionale Beziehungen

Textuell:

� � ' � � �

Graphisch:

sitzt-in Zimmer

Zimmer#

GebäudeFach

Name

Professor

Telefon#

Bedeutung:

� �� � � � ' � � � � �

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Identifizierung durch Schlussel

Fur Entity-Typ � �� ' ��� � � �� � sei Teilmenge � � ' � � � � � � � � der gesamten Attri-bute gegeben, die Schlusselattribute.

Es gilt: � � ' � � � � � � � � � � � ' � � � � �� � � .

In jedem Datenbankzustand identifizieren die aktuellen Werte der Schlussel-attribute eindeutig Instanzen des Entity-Typs � :

�� ' �� � � � � � � � � � ' �� ' � � � � ' �� � �� � � � � � � � � �� ' � � � � �� � � �� ' � �

Notation: markieren durch Unterstreichung:

� �� � � � � ' � � � � � � � ��� � �

Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-27

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Abhangige Entity-Typen I

abhangiger Entity-Typ:Identifikation uber funktionale Beziehung

Ausleiher

Rückgabe

Nummer

BuchExemplar gehört-zu Buch

ISBN

Titel

Abhangige Entities im ER-Modell:Funktionale Beziehung als Schlussel

Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-28

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Abhangige Entity-Typen II

Nummer: 1

Rückgabe: 1.1.97

Nummer: 1

Ausleiher: Saake

Rückgabe: 1.1.97

ISBN: 1-234-

Ausleiher: Heuer

Nummer: 2

Ausleiher: Heuer

Rückgabe: 1.1.92

ISBN: 1-333-

ISBN: 1-345-

Titel: OODB

Titel: Betriebssysteme

Titel: Zen for Computer Science

gehört-zu

gehört-zu

gehört-zu

Buchexemplare Bücher

Mogliche Auspragung fur abhangige Entities

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Abhangige Entity-Typen: Alternative Notation

N 1Buch

ISBN

Titel

Nummer

BuchExemplar gehört-zu

Ausleiher

Rückgabe

Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-30

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Die IST-Beziehung

Prüfer

Fach

IST Mitarbeiter

Personal#

Institut

■ Jeder Prufer-Instanz ist genau einer Mitarbeiter-Instanz zugeordnet: Spezialfall einesabhangigen Entity-Typs!

■ Nicht jeder Mitarbeiter ist zugleich Prufer.

■ Attribute des Entity-Typs �� �� � �� � �� � treffen auch auf Prufer zu: “vererbte” Attribute.

� �� � � � � � � � � �� � �� � � ��� �� �

von Mitarbeiter

��� � �� �

Nicht nur Deklarationen vererben sich, sondern auch aktuelle Werte.

■ Bedeutung:

� �! " #$ � �! % #

Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-31

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Die IST-Beziehung: Alternative Notation

Fach Personal#

Institut

MitarbeiterPrüfer

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Kardinalitaten I

EE

R

..... n1

[min_1, max_1] [min_n, max_n]

■ Notation fur Kardinalitatsangaben an einem Beziehungstyp

� � � ' � � � � � � � � �� � � � � �� � � ��� � � � � (

■ Kardinalitatsbedingung: �� � �� � ��� � � � � � � � � � � � � �� � �� �

■ Spezielle Wertangabe fur � �� � ist

Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-33

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Kardinalitaten II

■ ��� � � ist Standardannahme.

■ Die Angabe� � � ' ��� ��� � � � � entspricht einer (partiellen) funktionalen Bezie-hung � � ' � � � , da jede Instanz aus � ' maximal einer Instanz aus � �

zugeordnet ist.

Eine totale funktionale Beziehung wird durch� � � ' �� �� � � � � modelliert.

Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-34

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Kardinalitaten: Beispiele

■ Beispiele�� � �� � �� � �� � � �� � �� � �� �� �� � ��� � �� � � �� �

Jedem Mitarbeiter ist in der Regel ein Raum zugeordnet, aber einige (ex-terne) Mitarbeiter haben kein Arbeitszimmer. Pro Zimmer arbeiten maxi-mal drei Mitarbeiter.

� �� � � � � �� � � � �� � �� � � �� � �� � �� � � �� � ��� �� � �� �� �� �

Jedem� �� � �� ist genau ein� � � �� � �� � �� zugeordnet, der fur die Betreu-ung � �� � � � � �� � � ist.

■ Fur die Beziehung � ' IST � � gilt: IST � � ' �� �� � � � � � � ��� � .

Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-35

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Vereinfachte Kardinalitatsangaben fur binarenBeziehungstyp

E_1N1

E_2R

R E_2E_1[0,*][0,1]

ist äquivalent zu

Die Angabe � entspricht

Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-36

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Alternative Notationen fur Kardinalitaten

■ Standard-Entity-Relationship-Modell:Pfeile

��

� �

��

� �

R ��

��

��

��

� �

■ Standard-ER-Modell mit Kardinalitaten:Numerische Werte statt Pfeilen

n

��

� �

��

� �

R ��

��

��

��

1

�Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-37

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Alternative Notationen fur Kardinalitaten II

■ Kardinalitaten als Teilnahmezahl:

1

��

� �

��

� �

R ��

��

��

��

n

Achtung: Umgekehrt zum vorigen Fall!

Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-38

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Optionalitat von Attributen und Beziehungen

Zeitplan

TitelSemester

liest VorlesungProfessor

Telefon#

Fach

Name

Optionale Attribute im ER-Modell

Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-39

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Weitere Konzepte

■ Strukturierte Attributwerte im ER-Modell

Person

Name

Vorname

Telefon#

Straße Nummer Ort

Adresse

Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-40

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Weitere Konzepte

■ Abgeleitete Attributwerte im ER-Modell

Jahresgehalt := Monatsgehalt * Gehaltsmonate

Jahresgehalt

Gehaltsmonate

MonatsgehaltAngestellter

Name

Vorname

Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-41

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Erweiterungen des ER-Modells I

■ Spezialisierung und Generalisierung

◆ Spezialisierung enstpricht IST-Beziehung:

� � � � � � � Spezialisierung von� � � �� � �� � ��

◆ Generalisierung: Entities in einen allgemeineren Kontext.

� �� � oder � �� � � � � als � � � � �� � ��

◆ Partitionierung: Spezialfall der Spezialisierung, mehrere disjunkteEntity-Typen.Partitionierung von Buchern in Monographien und Sammelbandern.

Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-42

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Erweiterungen des ER-Modells II

■ Komplexe Objekte

◆ Aggregierung: Entity aus einzelnen Instanzen anderer Entity-Typen zu-sammengesetzt.Fahrzeug zusammengesetzt aus Motor, Karosserie...

◆ Sammlung oder Assoziation: Mengenbildung.Team als Gruppe von Personen.

■ Beziehungen hoheren Typs

◆ Spezialisierung und Generalisierung auch fur Beziehungstypen.Beispiel: Beziehung � � � � �� � � zu � � � � � � � � �� � � spezialisiert.

◆ Beziehungen zwischen Beziehungsinstanzen: Beziehungen zweiterund hoherer Ordnung

Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-43

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Ein erweitertes ER-Modell: Das EER-Modell

■ Ubernommene Grundkonzepte des ER-Modells

◆ Werte: Standard-Datentypen des ER-Modells.◆ Entities bzw. Entity-Typen.◆ Beziehungen bzw. Beziehungstypen.◆ Attribute: unverandert.◆ Funktionale Beziehungen: unverandert.◆ Schlussel: erweitertes Konzept, neue Noatation.

■ Nicht ubernommen:

◆ IST-Beziehung ersetzt durch Typkonstruktor.◆ Abhangige Entity-Typen durch erweiterte Schlusselkonzept objektwer-

tige Attribute ersetzt.

Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-44

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Schlusselnotation im EER-Modell

BuchExemplar gehört-zu Buch

ISBN

Titel

Rückgabe

Ausleiher

Nummer

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Komplexe Werte im EER-Modell

Mengen- und tupelwertige Attribute im EER-Modells

prod: Tupelbildung % � �� � % � �� � � � �& � � � �&

list: Listen / Folgen von Werten % �& � � �� & � � � % � �� �

set: Mengen � �& � � � � � � �� � ��

bag: Multimengen � � � � � � � � �� � � � � $ % � � � �� � ��

Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-46

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Komplexe Werte im EER-Modell II

Graphische Notation:

Adresse: prod(string,int,string)

Vorname: string

Telefon#: set(string)

Name: string

Person

Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-47

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Nicht-Standard-Datentypen im EER-Modell

Ein Nicht-Standard-Datentyp� stellt einen Wertebereich � ��� mit Operatio-nen dar, z.B.:

� � % � �� � � � � � � �& *) � � � � �&

Fur jeden Nicht-Standard-Datentyp konnen spezifische Operationen, etwa � ,

� , distance etc. fur den Datentyp point, durch Gleichungen spezifiziert oderin einer imperativen, an Programmiersprachen angelehnten Notation definiertwerden.

Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-48

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Typkonstruktor: Spezialisierung, Generalisierung,Partitionierung

Ein Modellierungskonzept fur

■ Spezialisierung / IST-Beziehung

■ Generalisierung

■ Partitionierung

Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-49

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Spezialisierung mit Typkonstruktor

Prüfer Mitarbeiter

Fach Personal#

Institut

Spezialisierung (IST-Beziehung) notiert mit dem Typkonstruktor des EER-Modells

Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-50

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Generalisierung

Notation: Typkonstruktor fur Generalisierung

... OutTyp

InTyp n

InTyp 1

Bedeutung:

�� � � � �� � � � �� � � � ��

Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-51

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Beispiel fur Generalisierung im EER-Modell

berechtigt-bis

Ausleiher

Mitarbeiter

Personal#

Institut

Institut

Institutsname

Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-52

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Partitionierung

...

OutTyp n

OutTyp 1

InTyp

Semantik:

■ Teilmengenbeziehung: � � � � �� � � � � � �� � � � �� �

■ Disjunktheit der Partitionen:

�� � � � � � � � �� � � � �� � �� � �� � � � �� � � � �

Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-53

Page 54: Grundlagen von Datenbankmodellen Entity-Relationship ...Neuere Modelle: deduktiv, objektorientiert Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-5 Historische Einordnung und Bezug¨

Partitionierung versus mehrfacheSpezialisierung

Beispiel fur Partitionierung im EER-Modell

Buch

ISBN

Titel

Verlag

Monographie

Autor

Sammelband

Herausgeber

Mehrfache Spezialisierung im EER-Modell

Person

Name

Vorname

AdresseStudent

MatrikelNr.

Zimmer

Mitarbeiter

Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-54

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Partitionierung versusGeneralisierung

a) Partitionierung

b) Generalisierung

Dokument

DokID

Titel

StandortZeitschrift

Jahrgang ISSN

ISBN Autor

Buch

Zeitschrift

ISSNJahrgang

AutorISBN

BuchDokument

Titel

DokID

Standort

Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-55

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Partitionierung und Generalisierung im Vergleich

Partitionierung:� � � � �� � � � � ��� �� � �� � ��� �� � �� � � � � �

Generalisierung:

� � � � �� � � � � ��� �� � �� � ��� �� � �� � � � � � Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-56

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Semantik des allgemeinen Typkonstruktors

...OutTyp 1OutTyp 1

...

InTyp n

InTyp 1

OutTyp m

X

Ausgabetypen sind Spezialisierungen der Eingabetypen:

�� � � � � �� � �

�� � �� � � � �� �

Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-57

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Semantik des allgemeinen Typkonstruktors II

Falls � Gleichheitszeichen:

�� � � � � �� �

�� � �� � � � �� �

Ausgabetypen sind disjunkt:

�� � � � � � � � �� � � � �� � � � �� � � � �� � � �

Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-58

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Mehrfachspezialisierung

Student

MatrikelNr.

Mitarbeiter

Zimmer StudentischeHilfskraft

Stundenzahl

Person

Name

Vorname

Adresse

Mehrfachspezialisierung zu� � �� � � � �� � � � � � � �� � � � �

� � � � �� � � � �� � � � � � � �� � � � � � � ��� � �� � � �� � �� � � �� � �� � ��

Mehrfachspezialisierungen sind nur erlaubt, wenn die Eingabe-Typen direkt oder indi-rekt aus einer gemeinsamen Ausgangsklasse konstruiert wurden.

Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-59

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Aggregierung und Sammlung mittels objektwertigerAttribute

Titel: string

Text: string

Autoren: list

Name: string

Vorname: string

Herausgeber: list

Artikel: list

ISBN: string

Sammelband Beitrag

Person

Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-60

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Objektwertige Attribute im EER-Modell

Ein objektwertiges Attribut� eines Entity-Typs � �� � � �� � � ��� � � , das Werteeines anderen Entity-Typs � � annehmen kann, entspricht der Funktion:

� �� � � � � � � � �

Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-61

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Erweitertes Schlusselkonzept

■ Objektwertige Attribute als Schlusselattribute:

Von:

Buch

Rückgabe

Ausleiher

Nummer

BuchExemplar

Titel

ISBN

■ Einsatz zur Modellierung abhangiger Entity-Typen:

BuchExemplar

Nummer

Ausleiher

Rückgabe

Titel

ISBN

Buch

Exemplare: set

Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-62

Page 63: Grundlagen von Datenbankmodellen Entity-Relationship ...Neuere Modelle: deduktiv, objektorientiert Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-5 Historische Einordnung und Bezug¨

Modellierung abhangiger Entity-Typen im EER-Modell(alternative Notation)

BuchExemplar

Nummer

Ausleiher

Rückgabe

Buch

ISBN

Titel

Exemplare: set

Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-63

Page 64: Grundlagen von Datenbankmodellen Entity-Relationship ...Neuere Modelle: deduktiv, objektorientiert Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-5 Historische Einordnung und Bezug¨

Notationen im ECR- und EER-Modell

totale Partitionierung

Spezialisierung

Partitionierung

I

O

I1

In

O1

O1

O1

On

On

On

I

I

I

totale Partitionierung

O

Generalisierung

Spezialisierung

Partitionierung

d

o

U

d

I O

O

I1

In

O1

O1

O1

On

On

On

I

I

I

Kategorisierung

=

EER-ModellECR-Modell

mehrfache Spezialisierung mehrfache Spezialisierung

Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-64

Page 65: Grundlagen von Datenbankmodellen Entity-Relationship ...Neuere Modelle: deduktiv, objektorientiert Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-5 Historische Einordnung und Bezug¨

Spezialisierung im ER-Modell, im EER-Modell und HERM

HERM

EER

ER

Prüfer

Prüfer

Fach

Fach

IST Mitarbeiter

Personal#

Institut

Mitarbeiter

Personal#

Institut

Mitarbeiter

Personal#

InstitutFach

Prüfer

Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-65

Page 66: Grundlagen von Datenbankmodellen Entity-Relationship ...Neuere Modelle: deduktiv, objektorientiert Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-5 Historische Einordnung und Bezug¨

Begriffe des ER- und EER-Modells I

Begriff Informale Bedeutung ER EER

Entity zu reprasentierende Informa-tionseinheit

x x

Entity-Typ Gruppierung von Entities mitgleichen Eigenschaften

x x

Beziehungstyp Gruppierung von Beziehun-gen zwischen Entities

x x

Attribut datenwertige Eigenschaft ei-nes Entities oder einer Bezie-hung

x x

funktionale Beziehung Beziehungstyp mit Funktions-eigenschaft

x x

Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-66

Page 67: Grundlagen von Datenbankmodellen Entity-Relationship ...Neuere Modelle: deduktiv, objektorientiert Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-5 Historische Einordnung und Bezug¨

Begriffe des ER- und EER-Modells II

Begriff Informale Bedeutung ER EER

Schlussel identifizierende Eigenschaftvon Entities

x x

abhangige Entities Entities, die nur abhangigvon anderen Entities existie-ren konnen

x

IST-Beziehung Spezialisierung von Entity-Ty-pen

x

Kardinalitaten Einschrankung von Bezie-hungstypen bezuglich dermehrfachen Teilnahme vonEntities an ihr

x x

Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-67

Page 68: Grundlagen von Datenbankmodellen Entity-Relationship ...Neuere Modelle: deduktiv, objektorientiert Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-5 Historische Einordnung und Bezug¨

Begriffe des ER- und EER-Modells III

Begriff Informale Bedeutung ER EER

Optionalitat Attribute oder funktionale Be-ziehungen als partielle Funk-tionen

x x

strukturierte Attribute zusammengesetzte Attribut-werte

x

abgeleitete Attribute durch eine Berechnungsvor-schrift berechnete Attribut-werte

x

Spezialisierung Verfeinerung eines Entity-Ty-pen zu einem speziellerenEntity-Typ

x

Generalisierung Zusammenfassung vonEntity-Typen zu einem allge-meineren Entity-Typ

x

Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-68

Page 69: Grundlagen von Datenbankmodellen Entity-Relationship ...Neuere Modelle: deduktiv, objektorientiert Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-5 Historische Einordnung und Bezug¨

Begriffe des ER- und EER-Modells IV

Begriff Informale Bedeutung ER EER

Partitionierung mehrere disjunkte Speziali-sierungen eines Entity-Typen

x

Aggregierung Zusammensetzung von Enti-ties aus anderen Entities

x

objektwertige Attribute Attribute, die Entity-Typen alsWertebereich haben

x

Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-69

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Objektorientierte Modelle fur den Entwurf

Seit Beginn der 90er Jahre: Ansatze zur objektorientierten Analyse und zumobjektorientierten Entwurf

Ansatze der ersten Generation

■ Object Modelling Technique (OMT) von Rumbaugh

■ Methoden von Jacobson, Booch,� � �

Ab Mitte der 90er Jahre: Vereinheitlichung zur Unified Modeling Language(UML) (Booch, Jacobson, Rumbaugh)

Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-70

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Entwurf mit UML

■ Objektmodell: Anreicherung von EER-Modellen um objektorientierteKonzepte (Klassen, Beziehungen, Operationen,� � � )

■ Dynamikmodell: Beschreibung des dynamischen Verhaltens eines Ob-jektes in Form von Ubergangsautomaten (Ubergange entsprechen Syste-mereignissen)

■ Funktionenmodell: Datenflußdiagramme zur Darstellung globaler Be-rechnungsablaufe

■ Anwendungsfalle

■ Implementierungsdiagramme

■ ...

Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-71

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Objektmodell von UML

■ Erweiterung des EER-Modells

■ Unterscheidung in

◆ Klassendiagramm: entspricht Datenbankschema-Notation � be-schreibt Typen von Kollektionen von Instanzen

◆ Objektdiagramm: beschreibt Einzelobjekte

■ Beschreibung von strukturellen Aspekten (Attribute, Beziehungen) undOperationen

■ Formulierung von Integritatsbedingungen und Ableitungsregeln (textuell,Object Constraint Language)

Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-72

Page 73: Grundlagen von Datenbankmodellen Entity-Relationship ...Neuere Modelle: deduktiv, objektorientiert Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-5 Historische Einordnung und Bezug¨

Darstellung von Klassen

■ Klassen

Klassenname

Attribute

Operationen

■ Attribute

�� �� � �� � � � � � � � �� � �� � � � � �� � � �� � � �

■ Operationen

�� � � � �� �� �� �� �� �� � �

Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-73

Page 74: Grundlagen von Datenbankmodellen Entity-Relationship ...Neuere Modelle: deduktiv, objektorientiert Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-5 Historische Einordnung und Bezug¨

Darstellung von Klassen II

Weitere Angaben

■ verschiedene Arten von Klassen, speziell abstrakte Klassen (Notation:

� abstract � , Metaklassen und parametrisierte Klassen

■ Sichtbarkeit von Attributen (private, protected, public) sowie readonly-Attribute

■ Abgeleitete (berechnete) Attribute durch vorangestelltes � -Symbol

■ Klassenattribute durch Unterstreichung

Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-74

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Beziehungen

Standardfall: binare Beziehungen (Assoziationen)

Professor

name: stringfach: string

telefonnr: number = 4242

Institut

name: stringfachbereich: stringLehrkraft

* 1

Lehreinheit

ist zugeordnet

beschäftigt

■ Bezeichner der Beziehung mit Leserichtung (keine funktionale Beziehung)

■ Rollennamen fur Implementierung von Referenzattributen

■ Kardinalitaten analog zum ER-Modell

■ optional: Zusicherung

Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-75

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Beziehungen mit Attributen

Beziehungen mit Attributen als”degenerierte“ Klassen

Professor

name: stringfach: string

telefonnr: number = 4242

0..* 0..*

Student

name: stringmatrnr: string

prüft

am: datenote:integerfach: string

Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-76

Page 77: Grundlagen von Datenbankmodellen Entity-Relationship ...Neuere Modelle: deduktiv, objektorientiert Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-5 Historische Einordnung und Bezug¨

Qualifizierende Beziehungen

Zugriffsschlussel fur spatere Implementierung

Institut

name: stringfachbereich: string

*

Mitarbeiter

name: stringlogin: string

telefonnr: number = 4242

beschäftigtlogin

1

Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-77

Page 78: Grundlagen von Datenbankmodellen Entity-Relationship ...Neuere Modelle: deduktiv, objektorientiert Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-5 Historische Einordnung und Bezug¨

Weitere Beziehungen

■ Abgeleitete Beziehungen

◆ Beispiel: berechnete Referenz zur Abkurzung von mehrstufigen Refe-renzpfaden

◆ Notation: Bezeichner mit vorangestelltem /-Symbol

■ n-stellige Beziehungen

◆ Notation wie im ER-Modell durch Raute

Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-78

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Aggregation in UML

Aggregation uber binare Assoziation mit besonderer Notation

Ganzes Teilbesteht aus0..1 *

Komposition: Abhangige Objekte als Spezialfall

Ganzesbesteht aus0..1 *

existenzabhängiges Teil

Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-79

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Aggregation in UML II

Baumdarstellung fur mehrere aggregierte Teile

Ganzes

Teil A Teil B Teil C

1.. 0..4 0..

1

* *

Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-80

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Spezialisierung

Spezialisierung mit Vererbung

Oberklasse

Unterklasse BUnterklasse A

Angabe von Zusicherungen (overlapping, disjoint, complete, incomplete)moglich

Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-81

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Spezialisierung mit Diskriminator

■ Spezielle Form der Spezialisierung

■ Aufzahlungsattribut (Diskriminator ) teilt Instanzen in Unterklassen auf

■ Wertebereich des Diskriminators: beteiligte Klassennamen

Unterklasse BUnterklasse A

Diskriminator

Oberklasse

Andreas Heuer, Gunter Saake – Datenbanken I 3-82