Von 1.1 Entwicklung (+Zusatzdokument Moodle)

bis inkl. 1.4 Datenbankarchitektur: Drei-Schichten-Konzept

Von 2.3.2 ER-Diagramm mit Arten der Beziehungs-Typen

bis inkl. 2.8 Beziehungen zwischen mehr als zwei Entity-Typen

3.1 Identifizierung von Entities

3.2 Redundanz und Fremdschlüssel

4 Weiterführende ER-Modellierung

bis inkl. 4.4 Arten von Attributen

Themen

• Entwicklung
• Datenbankarchitektur: Drei-Schichten-Konzept
• ER-Diagramm mit Arten der Beziehungs-Typen
• Beziehungen zwischen mehr als zwei Entity-Typen
• Identifizierung von Entities
• Redundanz und Fremdschlüssel
• Weiterführende ER-Modellierung
• Arten von Attributen

Entwicklung

Geschichte der Datenbanken

• 60er Jahre: Filesysteme, Datenverwaltung in Dateien
• 70er Jahre: Hierarchische Datenbanken (Baumstruktur); Netzwerkdatenbanken (Graphstruktur)
• 80er Jahre: Relationale Datenbanken (SQL)
• 90er Jahre: Client-Server-Systeme (Datenbankserver); Verteilte Datenbanken

Datenbank vs. Datei

• Datenbank: Strukturierte Sammlung von Daten (mit Data Dictionary ~ Metadaten)
• Datei: Unstrukturierte Sammlung von Daten

weiteres siehe DB Allgemeines

Eigenschaften von Datenbanksystemen

• Redundanzfreiheit (mehr Speicherplatz, Updates problematisch)
• Konsistenz, Integrität: Daten müssen konsistent und korrekt sein (z.B. Foreign Keys: Referenzielle Integrität)
• Sicherheit: Zugriffskontrolle, Verschlüsselung
• Syncronisation: Mehrere Benutzer gleichzeitig
• Datenunabhängigkeit: Änderungen am Schema haben keine Auswirkungen auf die Anwendungen

Datenbankarchitektur: Drei-Schichten-Konzept

• Externe Ebene: Sicht der Benutzer
• Konzeptionelle Ebene: Sicht der Datenbank
• Interne Ebene: Speicherung der Daten

Externe Ebene

• Sicht der Benutzer
• Benutzer sieht nur die für ihn relevanten Daten
• z.B. Student sieht nur seine Noten

Konzeptionelle Ebene

• Sicht der Datenbank
• Struktur der Datenbank
• z.B. Tabellen, Beziehungen

Interne Ebene

• Speicherung der Daten
• meist Bäume oder Listen
• z.B. Speicherung auf Festplatte

Datenunabhängigkeit der Ebenen

• Logische Datenunabhängigkeit: Änderungen am konzeptionellen Schema haben keine Auswirkungen auf das externe Schema
• Physische Datenunabhängigkeit: Änderungen am internen Schema haben keine Auswirkungen auf das konzeptionelle Schema

ER-Diagramm mit Arten der Beziehungs-Typen

• 1:1: Ein Datensatz in Tabelle A ist mit genau einem Datensatz in Tabelle B verknüpft
• 1:n: Ein Datensatz in Tabelle A ist mit einem oder mehreren Datensätzen in Tabelle B verknüpft
• n:m: Ein Datensatz in Tabelle A ist mit einem oder mehreren Datensätzen in Tabelle B verknüpft und umgekehrt

Min-Max-Notation

Bsp: 1:n Ein Bezirk hat 1 bis n Niederösterreicher

Bezirk ---(1,n)--- bewohnt von ---(1,1)--- Niederösterreicher

Beziehungs-Typ oder Entitätstyp?

• Beziehungs-Typ: Verbindung zwischen zwei Entitäten
• Entitätstyp: Entität/Tabelle in der Datenbank

Wie man will: Beziehungs-Typen können auch als Entitätstypen dargestellt werden. Datenbankmäßig sind sie meistens Entitätstypen.

Attribut oder Entity-Typ?

• Attribut: Eigenschaft einer Entität
• Entity-Typ: Entität/Tabelle in der Datenbank

Wenn ein Attribut häufig vorkommt, kann es auch als eigene Entität dargestellt werden um Redundanz zu vermeiden. Außerdem können so mehrere Werte gespeichert werden. (z.B. Telefonnummern)

Rekursive Beziehung

Beziehungen zwischen mehr als zwei Entity-Typen

Identifizierung von Entities

• Identifizierende Attribute: Attribute, die eine Entität eindeutig identifizieren
• Schlüsselattribute: Attribute, die als Schlüssel dienen

Schlüssel

• Einfacher Schlüssel: Ein Attribut als Schlüssel
• Zusammengesetzter Schlüssel: Mehrere Attribute als Schlüssel
• Künstlicher Schlüssel: Automatisch generierter Schlüssel (z.B. ID)
• Natürlicher Schlüssel: Ein Attribut als Schlüssel (z.B. E-Mail)

Regeln für die Wahl des Primärschlüssels:

• Der Primärschlüsselwert muss beim Hinzufügen eines Entities vollständig bekannt sein (Entity-Integrität)
• Da der Primärschlüssel das Entity während der ganzen Lebenszeit identifiziert, darf sein Wert nicht geändert werden müssen (dadurch würde eigentlich ein neues Entity entstehen).
• Der Primärschlüssel soll möglichst wenige Attribute umfassen, die Darstellung der Attributwerte soll möglichst kurz sein.

Redundanz und Fremdschlüssel

• Redundanz: Mehrfache Speicherung von Daten
• Fremdschlüssel: Verweis auf einen anderen Datensatz

Probleme mit Redundanz

• Inkonsistenz: Daten sind nicht mehr konsistent
• Speicherplatz: Mehr Speicherplatz wird benötigt
• Einfüge u. Löschanomalien: Daten können nicht mehr korrekt eingefügt oder gelöscht werden

Fremdschlüssel

• Referenzielle Integrität: Fremdschlüssel verhindert das Löschen von Datensätzen, auf die noch verwiesen wird

Weiterführende ER-Modellierung

Abhängige Entitäten

meist 1:N (1 Owner, N Schwache Entitäten) oder 1:1

• Entitäten, die von einer anderen Entität abhängig sind
• z.B. Adresse ist abhängig von Person

Eigenschaften:

• Schwache Entität: Kann nicht ohne Besitzer existieren
• Owner Entität: Besitzt die schwache Entität
• Wird die Owner Entität gelöscht, wird auch die schwache Entität gelöscht
• Owner Entität wird auch als Identifizierende Entität bezeichnet
• Die schwache Entität hat einen Teil des Schlüssels der Owner Entität als Teil des eigenen Schlüssels

Überlagerte Entity-Typen

genauer unter siehe Relations

Überlagerte Entity-Typen lassen sich mit Vererbung in Java vergleichen. Sie haben mehrere Primärschlüssel, die sich aus den Primärschlüsseln der überlagerten Entity-Typen zusammensetzen.

Total, Disjunkt, Nicht Disjunkt

• Total: Jeder Entity-Typ muss in mindestens einer Untergruppe vorkommen; Doppelter Strich als Verbindungslinie
• Disjunkt: Ein Entity-Typ kann nur in einer (Entweder Oder) Untergruppe vorkommen: Wird durch ein volles Dreieck dargestellt
• nicht disjunkt: Ein Entity-Typ kann in mehreren Untergruppen vorkommen; Wird durch ein gefülltes Dreieck dargestellt
• partiell: Ein Entity-Typ kann in keiner Untergruppe vorkommen: Einfacher Strich als Verbindungslinie

Arten von Attributen

• Einfach: Attribut, das nicht weiter unterteilt werden kann
• Zusammengesetzt: Attribut, das in mehrere Unterattribute unterteilt werden kann
• Abgeleitet: Attribut, das aus anderen Attributen berechnet wird
• Mehrwertig: Attribut, das mehrere Werte speichern kann (z.B. Telefonnummern)
• Basis: Attribut kann von keinem anderen Attribut abgeleitet werden
• Abgeleitet: Attribut kann von anderen Attributen abgeleitet werden. SOLLTE VERMIEDEN WERDEN (Redundanz) zB. Alter, wenn Geburtsdatum bekannt ist