Konzeptionelle Phase: ER-Modellierung

Die Modellierung mithilfe des Entity-Relationship-Modells wurde 1976 vom taiwanischer Informatiker Peter Chen entwickelt. Dieses Modell ist die Grundlage für Analyse- und Design-Methoden in der Entwicklung von Datenbanken und Software. Chen zählt zu den Pionieren der Informatik.

Fotolink aus der Website von Peter Chen als Person der Zeitgeschichte: https://bit.csc.lsu.edu/~chen/chen.html

Entität, Attribut, Attributwert, Entitätstyp und Schlüssel

Eine Entität ist ein eindeutig identifizierbares Objekt oder ein eindeutig identifizierbarer Sachverhalt, beispielsweise

• der Schüler Karl Meier aus der Klasse 7a,
• mein Fahrrad der Marke Mifa,
• ein Exemplar des Buches "Abenteuer Informatik" mit der ISBN 978-38274-1635-3,
• Konrad Zuses Computer Z3.

Jede Entität wird durch Attribute/Eigenschaften mit ihren Werten beschrieben. Ein Attribut, dessen Wert zu einem Zeitpunkt unbestimmt/unbekannt ist, besitzt einen NULL-Wert. 

Entität: Schüler Karl Meier aus der Klasse 7a
Attribut mit Wert: Name = Meier, Vorname = Karl, Wohnort = Hohenwulsch, Schule = Dorfschule, Klasse = 7a, Telefon = NULL, ...

Ein Entitätstyp ist eine abstrakte Beschreibung einer Menge von Entitäten mit gleichen Attributen. Eine Entität ist ein eindeutig identifizierbares Element des Entitätstyps. Ein Entitätstyp wird durch die Angabe des Namens und der Attribute vollständig beschrieben. 

Karl Meier könnte eine Entität des Entitätstyps Schüler sein. 
Seine Attribute Name und Vorname werden durch die Werte Meier bzw. Karl belegt.

Objektorientierte Darstellung: Schüler.Name = "Meyer"

Im Entity-Relationship-Diagramm (ER-Diagramm) wird der Entitätstyp durch Rechteck dargestellt und beschriftet. Die Attribute werden i. d. R. durch Ovale dargestellt, die eine Verbindung zum Entitätstyp haben. 

Besonderheiten bei Attributen:

• (Teil-) Schlüsselattribut – Unterstreichung:
  Ein Schlüssel ist eine minimale Kombination von Attributen, durch deren Werte jede Entität eindeutig identifiziert wird. Die Werte können sich während der Existenz der Entität unter bestimmten Bedingungen ändern, die Eindeutigkeit muss dabei stets gewahrt bleiben. Wird ein Attribut zur Identifikation benötigt, spricht man von einem einfachen Schlüssel. Ansonsten spricht man vom zusammengesetzten Schlüssel, jedes Attribut bezeichnet man als Teilschlüsselattribut.
• Zusammengesetztes Attribut – Verbindung von Attribut zu Attribut:
  Ein Attribut besteht aus weiteren Eigenschaften, beispielsweise die Anschrift aus PLZ, Ort, Straße und Hausnummer. 

Beziehung, Beziehungstyp und Kardinalität

Zwischen Entitäten können vielfältige Beziehungen bestehen, beispielsweise kann Lehrer Lempel der Klassenlehrer des Schülers Paul Meyer sein. Eine Beziehungen besteht zwischen mindestens zwei Entitäten und ist immer gerichtet. Für das Beispiel gilt dann:

Richtung 1: der Lehrer Lempel unterrichtet den Schüler Karl Meyer.
Richtung 2: der Schüler Karl Meyer wird von Lehrer Lempel unterrichtet.

Eine Beziehung verbindet eine oder mehrere Entitäten miteinander. Assoziieren stets zwei Entitäten miteinander, so spricht man von binärer Beziehung. Ein Beziehungstyp umfasst alle Beziehungen, die gleichartig und wechselseitig zwischen zwei Entitätstypen bestehen. Ein Beziehungstyp kann Attribute besitzen. Ob ein Sachverhallt unserer Welt eine Entität oder Beziehung ist, steht oft nicht fest. Hier muss der Datenbankmodellierer angemessen entscheiden. Für die Darstellung von Beziehungstypen nutzt man das Rautensymbol und notiert darin den Namen des Beziehungstyp – möglichst als Verb.

Die Kardinalität trifft eine Aussage über die maximale Anzahl der an einer Beziehung beteiligten Entitäten. Für die Datenstrukturierung interessieren nicht die genauen Zahlen, sondern nur die Angaben "höchstens eine Entität (1)" oder "mehrere Entitäten (n oder m)". Da der Beziehungstyp wechselseitig ist, wird die Kardinalität durch zwei Angaben vollständig beschrieben.

a) Jeder Schüler geht in höchstens eine Klasse.
b) Jede Klasse besteht aus mehreren Schülern.

Es gibt drei Kombinationen, die wir in der Chen-Notation angeben:

• 1:1: Jeder Raum ist Klassenraum für höchstens ein Klasse. Jede Klasse hat höchstens einen Raum als Klassenraum.
  
  
• 1:n: Jeder Schüler geht in höchstens eine Klasse. Jede Klasse besteht aus mehreren Schülern.
  
  

• n:m: Jeder Lehrer unterrichtet mehrere Klassen. Jede Klasse wird von mehreren Lehrern unterrichtet.
  

1. Finden der für die Aufgabenstellung wichtigen Objekte = Entitäten/Entity,
2. Zuordnung der Objekte zu Klassen = Entitätstypen,
3. Festlegen von aufgabenrelevanten Attributen dieser Klassen,
4. Finden von geeigneten Schlüsseln zur Identifikation der Entitäten,
5. Beschreibung von Beziehungen zwischen den Klassen, festlegen von Beziehungstypen,
6. Bestimmen der Kardinalität der Beziehungstypen,
7. Plausibilitätsprüfung.

Übungen