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Themen heute

Themen heute. Rückblick Erweiterung funktionale Beziehungen Relationenmodell Integritätsregeln Übersetzung ERM in Tabellenmodell Übung Grundlegende SQL-Kommandos. Prof. Dr. Fabian Glasen, Datenbanken, Februar 2002. Rückblick. E/R-Modell Entity, Entity-Typen, Attribute, Domänen

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  1. Themen heute • Rückblick • Erweiterung funktionale Beziehungen • Relationenmodell • Integritätsregeln • Übersetzung ERM in Tabellenmodell • Übung • Grundlegende SQL-Kommandos Prof. Dr. Fabian Glasen, Datenbanken, Februar 2002

  2. Rückblick • E/R-Modell • Entity, Entity-Typen, Attribute, Domänen • Relationship-Typ / Beziehungstyp • Funktionale Beziehungen(1:1, 1:n, n:1, n:m) • ISA-Relationship • total / partiell • disjunkt / nicht disjunkt • Schlüsselattribute • Schlüsselkandidat • Primärschlüssel • „Fremdschlüssel“ • Zusammengesetzter Schlüssel Prof. Dr. Fabian Glasen, Datenbanken, Februar 2002

  3. Attribut A Schlüssel-Attribut A A A Graphische Bausteine des ERM Entity-Typ E E Verbindung zwischen Entity-Typ E und Attribut A A kann undefiniert sein E A R E1 E2 Binäre Relationship zwischen den Entity-Typen E1 und E2 Prof. Dr. Fabian Glasen, Datenbanken, Februar 2002

  4. besitzt hört leitet arbeitet-in Abteilungsleiter Angestellter Person Student Vorlesung Haus Abteilung Abteilung Funktionale Beziehungen/ Beispiele 1 1 N 1 1 N N M Prof. Dr. Fabian Glasen, Datenbanken, Februar 2002

  5. ISA-Relationship total partiell t p Isa-Beziehung: p: partiell t: total nicht disjunkt disjunkt Prof. Dr. Fabian Glasen, Datenbanken, Februar 2002

  6. Web-ShopVertriebsdatenbank

  7. Anzahl PNr BNr KuNr m n 1 n Posten bestellt Produkt Bestellung Kunde n n n n liefert aus bearbeitet liefert beschreibt 1 1 Spediteur Mitarbeiter 1 1 SNr MNr Lieferant Kategorie KaNr LNr

  8. Preis Anzahl BDatum PNr BNr KuNr n 1 n m Posten bestellt Produkt Bestellung Kunde m n n 1 n n n Anzahl LDATUM Preis offeriert LPreis liefert aus bearbeitet liefert OPosten beschreibt 1 n 1 Spediteur Mitarbeiter n Offerte 1 n 1 1 SNr MNr ONr bearbeitet Offerte Lieferant Kategorie KaNr LNr

  9. Das Relationenmodell

  10. Sinn der 3 Modellierungssprachen Relationale Modell (Algebra) • mathematische Fundierung, • Semantisch eindeutige Formulierung „Tabellenmodell“ • Implementierung / Realisierung E/R-Modell • Kommunikation, Dokumentation • Übersichtliche Darstellung Prof. Dr. Fabian Glasen, Datenbanken, Februar 2002

  11. Definition: Datenbankschema Unter einem Datenbankschema versteht man eine Spezifikation der Datenstrukturen einer Datenbank mit den zugehörigen Integritätsbedingungen. D.h.: ein Datenbankschema enthält die Definition der • Tabellen • Attribute • Primärschlüssel • Integritätsbedingungen (Einschränkungen der Wertebereiche der Attribute) Prof. Dr. Fabian Glasen, Datenbanken, Februar 2002

  12. Grundkonzepte des Relationenmodells • Wertebereich / Domäne Mögliche Werte eines Attributs, Beispiel „string“ • Relation Eine Relation R ist eine Teilmenge des kartesischen Produktes von Domänen Di (1 i  n): R  D1 x ... x Dn Relationen kann man auch als die Zeilen einer zweidimensionale Tabellen ansehen. • Tupel Tupel sind Elemente von Relationen. In Tabellen entsprechen sie den Zeilen. Prof. Dr. Fabian Glasen, Datenbanken, Februar 2002

  13. Grundkonzepte des Relationenmodells • AttributSpalte einer Tabelle • AttributwertElement eines dem Attribut zugeordneten Wertebereichs • RelationenschemaEin Relationenschema besteht aus einem Relationennamen, gefolgt von der Liste ihrer Attribute und den zugeordneten Domänen: R(A1:D1,...,An:Dn) Prof. Dr. Fabian Glasen, Datenbanken, Februar 2002

  14. Grundkonzepte des Relationenmodells • Relationales DB-SchemaMenge aller Relationenschema in der Datenbank • Relationale DBDas relationale DB-Schema zusammen mit den momentanen Werten der Relationen Prof. Dr. Fabian Glasen, Datenbanken, Februar 2002

  15. Integritätsregeln Integritätsbedingungen sind Forderungen an die Zusammenhänge über die in der relationalen DBen enthaltenen Daten. Es gibt zwei verschiedene Typen von Integritätsbedingungen: • Strukturelle Regeln: Sie sind inhärent für das Datenmodell. • Verhaltensregeln: sie sind abhängig von der jeweiligen Anwendung. Prof. Dr. Fabian Glasen, Datenbanken, Februar 2002

  16. Integritätsregeln Eindeutigkeit von Schlüsseln Relationen dürfen als Tupelmengen keine Duplikate enthalten. Eine noch schärfere Einschränkung wird durch den Begriff des Schlüsselkandidaten ermöglicht. Definition: Eine Menge S von Attributen einer Relation R heißt Schlüsselkandidat, wenn gilt: • Keine Instanz von R kann zwei verschiedene Tupel enthalten, die in S übereinstimmen. • Keine echte Teilmenge von S hat Eigenschaft 1. Prof. Dr. Fabian Glasen, Datenbanken, Februar 2002

  17. Integritätsregel 1 - Primärschlüssel Primärschlüssel Jede Relation muß mindestens einen ausgewählten Schlüsselkandidaten besitzen, den sogenannten Primärschlüssel. Prof. Dr. Fabian Glasen, Datenbanken, Februar 2002

  18. Definition: Fremdschlüssel Ein Fremdschlüssel einer Tabelle ist ein Attribut, oder eine Attributs-kombination, das (bzw. die) in einer anderen Tabelle als Primärschlüssel auftritt. Fremdschlüssel stellen die gewünschten Beziehungen zwischen Tabellen her. Prof. Dr. Fabian Glasen, Datenbanken, Februar 2002

  19. Integritätsregel 2 - Fremdschlüssel Fremdschlüssel Der Primärschlüssel eines Relationenschemas R, das einen Relationship-Typ eines E/R-Diagramms modelliert, enthält Fremdschlüssel. Beispiel: In der Relation „liefert(LName,ArtName,Preis)“ ist „Lname“ ein Fremdschlüssel aus „LIEFERANT“, und „ArtName“ ein Fremdschlüssel aus „ARTIKEL“. Eine Relationship kann nur existieren, wenn die beteiligten Entities existieren. Prof. Dr. Fabian Glasen, Datenbanken, Februar 2002

  20. Integritätsregel 2 – Referentielle Integrität Falls ein Relationenschema R einen Fremdschlüssel F = {A1,..., Al} des Relationenschemas S enthält, muß zu jedem Tupel t = (A1 = a1,..., Al = al, ...) aus R ein Tupel t' = (A1 = a1,..., Al = al, ...) in S existieren. Diese Integritätsregel bezeichnet man auch als referentielle Integrität. Prof. Dr. Fabian Glasen, Datenbanken, Februar 2002

  21. Integritätsregel 2 – Referentielle Integrität Bemerkung: • Verletzungen der referentiellen Integrität können auftreten, wenn neue Tupel in R eingefügt oder existierende Tupel aus S gelöscht werden. • Fremdschlüssel sind meist Teil des Primärschlüssels. Prof. Dr. Fabian Glasen, Datenbanken, Februar 2002

  22. Integritätsregel 3 – NULL-Werte Manchmal tritt der Fall auf, daß ein neues Tupel t in die Relation R eingefügt werden soll, ohne daß alle Attributwerte von t bekannt oder relevant sind. Für solche Situationen verwendet man den sogenannten NULL-Wert anstelle unbekannter oder irrelevanter Attributwerte. Prof. Dr. Fabian Glasen, Datenbanken, Februar 2002

  23. Integritätsregel 3 – NULL-Werte Beispiel: Der neue Angestellte Robert Ford wird eingestellt; die Festsetzung seines Gehalts steht aber noch aus. ANGESTELLTER   AngName Gehalt  'Robert Ford'   NULL  Außerdem soll die Zuordnung von Robert Ford zu einer ABTEILUNG erst später getroffen werden. Analog zum Eintrag in ANGESTELLTER ergibt sich daher: arbeitet_in   AngName   AbtName 'Robert Ford'   NULL  Prof. Dr. Fabian Glasen, Datenbanken, Februar 2002

  24. Integritätsregel 3 – NULL-Werte NULL-Werte können nicht auf allen Attributpositionen sinnvoll eingesetzt werden Prof. Dr. Fabian Glasen, Datenbanken, Februar 2002

  25. Integritätsregel 3 – NULL-Werte Kein Attributwert des Primärschlüssels einer Relation darf NULL sein. Prof. Dr. Fabian Glasen, Datenbanken, Februar 2002

  26. Integritätsregel 3 – NULL-Werte Bemerkung • Dadurch soll die eindeutige Identifikation von Tupeln, die Entities oder Relationships beschreiben, gesichert sein. • Für Fremdschlüssel, die nicht Teil des Primärschlüssels sind, gilt Integritätsregel 3 nicht. Prof. Dr. Fabian Glasen, Datenbanken, Februar 2002

  27. Integritätsregeln - alle Alle drei Integritätsregeln sind strukturelle Integritätsregeln für das relationale Modell. Sie sollten von einem relationalen DBMS automatisch überprüft werden!!! Prof. Dr. Fabian Glasen, Datenbanken, Februar 2002

  28. Übersetzung E/R-Modell in „Tabellen“-Modell (in Relationales Datenbankschema)

  29. Datenmodellierung im Relationalen Modell • Bei der Erstellung des relationalen Schemadesigns wird folgende Vorgehens-weise nachdrücklich empfohlen: • Erstellung eines E/R-Diagramms. • Konvertierung des E/R-Diagramms in ein relationales DB-Schema. • Grund: Grössere Übersichtlichkeit und grössere semantische Ausdruckskraft des E/R-Modell gegenüber dem Relationen Modell. Prof. Dr. Fabian Glasen, Datenbanken, Februar 2002

  30. Regel 1 Jeder Entity-Typ muss als eigenständige Tabelle mit eindeutigem Primärschlüssel definiert werden. Prof. Dr. Fabian Glasen, Datenbanken, Februar 2002

  31. Konvertierung in Relationales Modell Konvertierungsregel 1: E/R-Modell  Relationen Modell Ein Entity-Typ E mit Attributen A1,...,Ak aus den Domänen D1,...,Dk wird abgebildet auf ein k-stelliges Relationenschema E(A1:D1, ..., Ak:Dk). Falls dabei ein Relationship-Typ Eisa F vorliegt, kann man die Attributvererbung (z.B.) durch Hinzunahme aller Schlüsselattribute von F berücksichtigen. Prof. Dr. Fabian Glasen, Datenbanken, Februar 2002

  32. Regel 2 Jede Relationship kann als eigenständige Tabelle definiert werden. Die Primärschlüssel der zugehörigen Entity-Typen treten als Fremd-schlüssel in dieser Tabelle auf. Prof. Dr. Fabian Glasen, Datenbanken, Februar 2002

  33. Konvertierung in Relationales Modell Konvertierungsregel 2: E/R-Modell  Relationen Modell Ein Relationship-Typ R zwischen den Entity-Typen E1, ..., En wird dargestellt durch ein Relationenschema R, dessen Attribute aus allen Schlüsselattributen der Ei bestehen. Gleiche Attribute werden dabei durch Umbenennung in R eindeutig gemacht. Falls R eigene Attribute besitzt, nimmt man diese hinzu. Prof. Dr. Fabian Glasen, Datenbanken, Februar 2002

  34. Regel 2 Der Primärschlüssel der Relationship kann sich aus den Fremdschlüsseln zusammensetzen oder ein anderer Schlüsselkandidat sein, z.B. ein neuer künstlich eingeführter Schlüssel. Prof. Dr. Fabian Glasen, Datenbanken, Februar 2002

  35. Beispiel: ERM Regel 1 und 2 Abteilung 1 1 A# Bezeichnung Abteilungs- Leiter Unter- stellung %-Anteil M# P# n Zugehörig- keit Mitarbeiter Projekt 1 m n Inhalt Name Ort Prof. Dr. Fabian Glasen, Datenbanken, Februar 2002

  36. Alternative Kennzeichnung von Schlüsseln A# := A Prof. Dr. Fabian Glasen, Datenbanken, Februar 2002

  37. Beispiel: Tabellen Regel 1 Abteilung Projekt Mitarbeiter A# Bezeichnung P# Inhalt M# Name Ort Prof. Dr. Fabian Glasen, Datenbanken, Februar 2002

  38. Beispiel: Tabellen Regel 2 Abteilungsleiter Unterstellung Zugehörigkeit A# M# M# A# M# P# %-Anteil Prof. Dr. Fabian Glasen, Datenbanken, Februar 2002

  39. Regel 2 (Beispiel) Da zu jeder Abteilung genau ein Abteilungsleiter gehört, genügt die Abteilungsnummer A# in der Tabelle ABTEILUNGSLEITER als Primärschlüssel. Analoges gilt für M# in der Tabelle UNTERSTELLUNG Prof. Dr. Fabian Glasen, Datenbanken, Februar 2002

  40. Regel 2 (Beispiel) In der Tabelle ZUGEHÖRIGKEIT müssen die Fremdschlüssel M# und P# zusammen als Primärschlüssel definiert werden. Prof. Dr. Fabian Glasen, Datenbanken, Februar 2002

  41. Abbildungsregeln für Beziehungsmengen

  42. Regel 3 (n:m-Beziehung) Jede n:m Beziehungsmenge muss als eigenständige Tabelle definiert werden. Die Primärschlüssel der zugehörigen Entity-Typen treten in der Relationship als Fremdschlüssel auf. Der Primärschlüssel der Relationship setzt sich aus den enthaltenen Fremdschlüsseln zusammen oder ist ein anderer Schlüsselkandidat. Prof. Dr. Fabian Glasen, Datenbanken, Februar 2002

  43. Regel 4 (1:n - Relationship) Jede 1:n Relationship kann ohne zusätzlicheeigenständige Tabelle definiert werden. Dazu wird in einer der beiden Tabellen mit Assoziationstyp n ein Fremdschlüssel auf die damit verknüpfte Tabelle geführt. Die Fremdschlüsselbeziehung wird (i.B.) durch ein Attribut gegeben, das sich aus dem entliehenen Primärschlüssel und dem Entity-Namen „Unterstellung“ zusammensetzt. Prof. Dr. Fabian Glasen, Datenbanken, Februar 2002

  44. Beispiel: Regel 4 (1:n) Unter- stellung Mitarbeiter Abteilung n 1 Mitarbeiter Abteilung M# Name Ort A# Bezeichnung A#_Unterstellung Fremdschlüssel-Beziehung Prof. Dr. Fabian Glasen, Datenbanken, Februar 2002

  45. Regel 5 (1:1- Relationship) Jede 1:1 Relationship kann ohne zusätzlicheeigenständige Tabelle definiert werden. Dazu wird in einer der beiden Tabellen mit Assoziationstyp 1 ein Fremdschlüssel auf die damit verknüpfte Tabelle geführt. Die Fremdschlüsselbeziehung wird (i.B.) durch ein Attribut gegeben, das sich aus dem entliehenen Primärschlüssel und dem Entity-Namen „ Abteilungsleiter“ zusammensetzt. Prof. Dr. Fabian Glasen, Datenbanken, Februar 2002

  46. Beispiel: Regel 5 (1:1) Abteilungs- leiter Mitarbeiter Abteilung 1 1 Mitarbeiter Abteilung M# Name Ort A# Bezeichnung M#_Abteilungsleiter Fremdschlüssel-Beziehung Prof. Dr. Fabian Glasen, Datenbanken, Februar 2002

  47. Abbildungsregeln für die Generalisation

  48. Regel 6 Jeder Entitytyp einer Generalisationshierarchie verlangt eine eigenständige Tabelle, wobei der Primärschlüssel der übergeordneten Tabelle auch Primärschlüssel der untergeordneten Tabelle wird. Prof. Dr. Fabian Glasen, Datenbanken, Februar 2002

  49. Regel 6 Die Nicht-Disjunkt Eigenschaft erfordert keine spezielle Regelung. Die Disjunkt-Eigenschaft erfordert die Einführung eines Attributes „Kategorie“ in der übergeordneten Tabelle. Es enthält die Information zu welcher „Unterklasse“ das Objekt gehört. Bei einer disjunkten und totalen Generalisation muss garantiert werden, dass pro Eintrag in der übergeordneten Tabelle ein Eintrag in einer der Spezialisierungen existiert und umgekehrt. Prof. Dr. Fabian Glasen, Datenbanken, Februar 2002

  50. M# Regel 6 (Beispiel) Name Mitarbeiter Ort Kategorie t Stellung Lehrjahr Führungskraft Fachspezialist Lehrling Know how Mitarbeiter M# Name Ort Kategorie Führungskraft Fachspezialist Lehrling M# Stellung M# Know-how M# Lehrjahr Prof. Dr. Fabian Glasen, Datenbanken, Februar 2002

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