Entity-Relationship-Modellierung

Die Entity-Relationship-Modellierung ist eine konzeptionelle Entwurfstechnik, die einen Bereich als eine Sammlung von Entitätstypen, deren Attributen und den Beziehungen zwischen ihnen beschreibt, wodurch ein High-Level-Diagramm entsteht, das in ein relationales Schema übersetzt werden kann.

Definition

Das Entity-Relationship-Modell ist ein konzeptionelles Datenmodell, bei dem eine Datenbank durch Entitätstypen (Sammlungen ähnlicher realer Objekte), die sie charakterisierenden Attribute und Beziehungstypen, die Entitäten miteinander verbinden, beschrieben wird, ergänzt durch Kardinalitäts- und Teilnahmebeschränkungen.

Scope

Dieses Thema behandelt die Konstrukte des Entity-Relationship (ER)-Modells – Entitätstypen, Attribute (einfach, zusammengesetzt, mehrwertig, abgeleitet), Beziehungstypen, Kardinalitäts- und Teilnahmebeschränkungen, schwache Entitäten und Generalisierungs-/Spezialisierungshierarchien im erweiterten ER-Modell – sowie die systematischen Regeln zur Abbildung eines ER-Diagramms auf relationale Tabellen. Es schließt die logische Verfeinerung des resultierenden Schemas durch Normalisierung und die eigene Struktur des relationalen Modells aus.

Core questions

• Wie werden Entitäten, Attribute und Beziehungen aus den Anforderungen identifiziert?
• Was drücken Kardinalitäts- und Teilnahmebeschränkungen über eine Beziehung aus?
• Wann ist eine Entität schwach, und wie wird sie durch eine andere Entität identifiziert?
• Wie werden Generalisierung und Spezialisierung im erweiterten ER-Modell erfasst?
• Was sind die Regeln für die Übersetzung eines ER-Diagramms in relationale Tabellen?

Key concepts

• Entitätstyp und Entität
• Attribute: einfach, zusammengesetzt, mehrwertig, abgeleitet
• Beziehungstyp
• Kardinalitätsbeschränkungen (Abbildung)
• Teilnahmebeschränkungen
• schwache Entitätstypen
• Generalisierung und Spezialisierung
• ER-zu-Relational-Abbildung

Key theories

Entitäten, Beziehungen und Attribute

Das ER-Modell vereinheitlicht die Datenbeschreibung, indem es die interessierenden Dinge (Entitäten), die Assoziationen zwischen ihnen (Beziehungen) und die beschreibenden Eigenschaften (Attribute) jedes einzelnen unterscheidet, wodurch ein Vokabular für den konzeptionellen Entwurf unabhängig von der Implementierung bereitgestellt wird.

Kardinalitäts- und Teilnahmebeschränkungen

Abbildungskardinalitäten (eins-zu-eins, eins-zu-viele, viele-zu-viele) und die totale versus partielle Teilnahme legen fest, wie viele Entitäten an einer Beziehung teilnehmen können und ob die Teilnahme obligatorisch ist, wodurch gültige Datenbankzustände eingeschränkt werden.

ER-zu-Relational-Abbildung

Systematische Regeln wandeln Entitätstypen in Tabellen, Beziehungstypen in Tabellen oder Fremdschlüssel je nach Kardinalität und schwache Entitäten sowie Unterklassen in entsprechende relationale Strukturen um, wodurch eine Brücke zwischen konzeptionellem und logischem Design geschlagen wird.

Clinical relevance

Die ER-Modellierung ist der Standard-Frontend für das Datenbankdesign in der gesamten Industrie: Analysten und Entwickler verwenden ER-Diagramme, um Anforderungen mit Stakeholdern zu erfassen und zu kommunizieren, bevor Tabellen erstellt werden, wodurch Redundanz und Designfehler in Unternehmens-, Web- und Informationsmanagementsystemen reduziert werden.

History

Peter Chen führte das Entity-Relationship-Modell 1976 ein, um die Netzwerk-, Relational- und Entitätstyp-Ansichten von Daten mit einer grafischen konzeptionellen Notation zu vereinheitlichen. Das Modell wurde später um Generalisierung und Spezialisierung (das erweiterte ER-Modell) erweitert und beeinflusste die Objekt- und UML-Klassenmodellierung, wobei es ein fester Bestandteil der Datenbankdesign-Ausbildung und -Praxis blieb.

Key figures

• Peter Chen

Seminal works

• chen1976
• silberschatz2019

Frequently asked questions

Was ist der Unterschied zwischen einem Entity-Relationship-Diagramm und einem relationalen Schema?

Ein ER-Diagramm ist eine konzeptionelle, technologieunabhängige Beschreibung eines Bereichs in Bezug auf Entitäten und Beziehungen, die für Analyse und Kommunikation gedacht ist. Ein relationales Schema ist der logische Entwurf tatsächlicher Tabellen, Spalten und Schlüssel. ER-zu-Relational-Abbildungsregeln wandeln Ersteres in Letzteres um.

Wann sollte eine Beziehung zu einer eigenen Tabelle werden?

Viele-zu-viele-Beziehungen erfordern immer eine separate Tabelle, die die Schlüsselattribute beider beteiligten Entitäten enthält. Eins-zu-viele- und Eins-zu-eins-Beziehungen können in der Regel durch Hinzufügen eines Fremdschlüssels zu einer der Entitätstabellen dargestellt werden, anstatt eine neue Tabelle zu erstellen.