Datenbankentwurf Abstraktionsebenen des Datenbankentwurfs

Präsentation zum Thema: "Datenbankentwurf Abstraktionsebenen des Datenbankentwurfs"—  Präsentation transkript:

1 Datenbankentwurf Abstraktionsebenen des Datenbankentwurfs
Konzeptuelle Ebene Implementationsebene Physische Ebene

2 Allgemeiner „top-down Entwurf“
Entwurfsschritt 1 Anforderungsanalyse Entwurfsschritt 2 . Entwurfsschritt 3 . • Entwurfsschritt 4 . . . Einsatz des Systems . . .

3 Phasen des Datenbankentwurfs
Hardware/BS- Charakteristika Datenverarbeitungs- anforderungen Informations- physische Datenbankstruktur DBMS- Physischer Entwurf Implementations- entwurf Konzeptueller Enwurf Anforderungs- analyse logische Datenbankstruktur Informations-struktur Anforderungs -spezifikation ER Schema

4 Anforderungsanalyse Identifikation von Organisationseinheiten
Identifikation der zu unterstützenden Aufgaben Anforderungs-Sammelplan Anforderungs-Sammlung Filterung Satzklassifikationen Formalisierung

5 Objektbeschreibung Uni-Angestellte Anzahl: 1000 Attribute
PersonalNummer Typ: char Länge: 9 Wertebereich: Anzahl Wiederholungen: 0 Definiertheit: 100% Identifizierend: ja Gehalt Typ: dezimal Länge: (8,2)‏ Anzahl Wiederholung: 0 Definiertheit: 10% Identifizierend: nein Rang Typ: String Länge: 4 Definiertheit: 100%

6 Beziehungsbeschreibung: prüfen
Beteiligte Objekte: Professor als Prüfer Student als Prüfling Vorlesung als Prüfungsstoff Attribute der Beziehung: Datum Uhrzeit Note Anzahl: pro Jahr

7 Prozeßbeschreibungen
Prozeßbeschreibung: Zeugnisausstellung Häufigkeit: halbjährlich benötigte Daten Prüfungen Studienordnungen Studenteninformation ... Priorität: hoch Zu verarbeitende Datenmenge 500 Studenten 3000 Prüfungen 10 Studienordnungen

8 Entity/Relationship-Modellierung
MatrNr Name Semester Entity (Gegenstandstyp)‏ Relationship (Beziehungstyp)‏ Attribut (Eigenschaft)‏ Schlüssel (Identifikation)‏ Rolle Studenten Hörer hören Lehrveranstaltung Vorlesungen VorlNr Titel SWS

9 Universitätsschema voraussetzen Nach- folger VorlNr MatrNr Vorgänger
Studenten Assistenten MatrNr PersNr Semester Name Fachgebiet Note hören prüfen arbeitenFür Professoren Vorlesungen lesen voraussetzen SWS VorlNr Titel Raum Rang Nach- folger Vorgänger Universitätsschema

10 Funktionalitäten E1 E2 R ... R  E1 x E2 E1 E2 1:N 1:1 N:1 N:M

11 Eins-zu-Eins (1:1) Beziehung
Professoren sitzenIn Büro e1  e2  e3  e4  e5  r1 r2 r3 r4 r5 d0  d1  d2  d3  d4

12 Viele-zu-Eins (N:1) Beziehung
Assistenten arbeitenFür Professoren e1  e2  e3  e4  e5  e6  e7  r1 r2 r3 r4 r5 r6 r7  d1  d2  d3

13 Viele-zu-Viele (M:N) Beziehung
Studenten hören Vorlesungen e1  e2  e3  e4  e5  e6  e7  r1 r2 r3 r4 r5 r6 r7 r9  p1  p2  p3 r8

14 Funktionalitäten bei n-stelligen Beziehungen
P N M R En E2 1 Ek R : E1 x ... x Ek-1 x Ek+1 x ... x En  Ek

15 Beispiel-Beziehung: betreuen
1 Professoren N betreuen Studenten 1 Seminarthemen Note betreuen : Professoren x Studenten  Seminarthemen betreuen : Seminarthemen x Studenten  Professoren

16 Dadurch erzwungene Konsistenzbedingungen
Studenten dürfen bei demselben Professor bzw. derselben Professorin nur ein Seminarthema "ableisten" (damit ein breites Spektrum abgedeckt wird). Studenten dürfen dasselbe Seminarthema nur einmal bearbeiten – sie dürfen also nicht bei anderen Professoren ein schon einmal erteiltes Seminarthema nochmals bearbeiten. Es sind aber folgende Datenbankzustände nach wie vor möglich: Professoren können dasselbe Seminarthema „wiederverwenden“ – also dasselbe Thema auch mehreren Studenten erteilen. Ein Thema kann von mehreren Professoren vergeben werden – aber an unterschiedliche Studenten.

17 Ausprägung der Beziehung betreuen
Professoren p1 p2 p3 p4 t1 t2 t3 t4 s1 s2 s3 s4 b1 b2 b3 b4 b5 b6 Studenten Seminarthemen Gestrichelte Linien markieren illegale Ausprägungen

18 Totale Teilnahme Eine Entität Ei nimmt total an einem Beziehungstyp Rk teil, wenn es für jede Instanz von Ei mindestens eine Ausprägung zu Rk gibt, an der die Instanz teilnimmt. Im Beispiel wird jede Vorlesung von einem Professor gelesen (aber nicht jeder Professor muss eine Vorlesung halten) lesen Vorlesungen Professoren

19 Funkt. + tot. Teiln. N M N M N N M 1 1 N 1 voraussetzen Nach- folger
Studenten Assistenten MatrNr PersNr Semester Name Fachgebiet Note hören prüfen arbeitenFür Professoren Vorlesungen lesen voraussetzen SWS VorlNr Titel Raum Rang Nach- folger Vorgänger Funkt. + tot. Teiln. N M N M N N M 1 1 N 1

20 (min, max)-Notation E1 (min1 max1)‏ (minn, maxn)‏ (min2, max2)‏ R En
(mini, maxi)‏ Ek R  E1 x ... x Ei x ... x En Für jedes ei  Ei gibt es Mindestens mini Tupel der Art (..., ei, ...) und Höchstens maxi viele Tupel der Art (..., ei, ...) R

21 Begrenzungsflächendarstellung
Polyeder PolyID Beispiel- Polyeder 1 Hülle N Flächen FlächenID N Begrenzung M Kanten KantenID N StartEnde X M Y Punkte Z

22 Begrenzungsflächendarstellung
Polyeder PolyID Beispiel- Polyeder 1 (4, )‏ (1,1)‏ (3, )‏ (2, 2)‏ Hülle N Flächen FlächenID N Begrenzung M Kanten KantenID N StartEnde X M Y Punkte Z

23 Schwache, existenzabhängige Entities
Höhe GebNr RaumNr Größe N 1 Gebäude liegt_in Räume Beziehung zwischen "starken" und schwachem Typ ist immer 1:N (oder 1:1 in seltenen Fällen)‏ Warum kann das keine N:M-Beziehung sein? RaumNr ist nur innerhalb eines Gebäudes eindeutig Schlüssel ist: GebNr und RaumNr

24 Prüfungen als schwacher Entitytyp
Note 1 N Studenten ablegen Prüfungen PrüfTeil N N MatrNr umfassen abhalten PersNr VorlNr M M Vorlesungen Professoren Mehrere Prüfer in einer Prüfung Mehrere Vorlesungen werden in einer Prüfung abgefragt

25 Generalisierung Uni-Mitglieder Name Studenten Angestellte PersNr
MatrNr Rang Fachgebiet Assistenten Professoren Raum Attribute werden vererbt Bs.: Professoren(Rang, Raum, PersNr, Name)

26 Konsolidierung von Teilschemata oder Sichtenintegration
Globales Schema Redundanzfrei Widerspruchsfrei Synonyme bereinigt Homonyme bereinigt Sicht 3 Sicht 1 Sicht 4 Konsoli- Sicht 2 dierung

27 Möglicher Konsolidierungsbaum
Mögliche Konsolidierungs- bäume zur Herleitung des globalen Schemas S1,2,3,4 aus 4 Teilschemata S1, S2, S3, und S4 Oben ein maximal hoher Konsolidierungsbaum „links-tief“ (left-deep)‏ Unten ein minimal hoher Konsolidierungsbaum Balanciert Beide Vorgehensweisen haben Vor- und Nachteile S1,2,3,4 S1,2,3, S4 S1,2 S3 S1 S2 S1,2,3,4 S1,2 S3,4 S1 S2 S3 S4

28 Drei Sichten einer Universitäts-Datenbank
erstellen Titel Studenten Diplomarbeiten betreuen Assistenten Dissertationen verfassen Titel bewerten Professoren Sicht 1: Erstellung von Dokumenten als Prüfungsleistung

29 Sicht 2: Bibliotheksverwaltung
Fakultät besitzen Bibliotheken Signatur Dokumente leiten Autoren entleihen Titel UniMitglieder Jahr Datum Sicht 2: Bibliotheksverwaltung

30 Sicht 3: Buchempfehlungen für Vorlesungen
Bücher Autoren empfehlen Titel Jahr Dozenten Verlag Sicht 3: Buchempfehlungen für Vorlesungen

31 Beobachtungen Die Begriffe Dozenten und Professoren sind synonym verwendet worden. Der Entitytyp UniMitglieder ist eine Generalisierung von Studenten, Professoren und Assistenten. Fakultätsbibliotheken werden sicherlich von Angestellten (und nicht von Studenten) geleitet. Insofern ist die in Sicht 2 festgelegte Beziehung leiten revisionsbedürftig, sobald wir im globalen Schema ohnehin eine Spezialisierung von UniMitglieder in Studenten und Angestellte vornehmen. Dissertationen, Diplomarbeiten und Bücher sind Spezialisierungen von Dokumenten, die in den Bibliotheken verwaltet werden.

32 Wir können davon ausgehen, dass alle an der Universität erstellten Diplomarbeiten und Dissertationen in Bibliotheken verwaltet werden. Die in Sicht 1 festgelegten Beziehungen erstellen und verfassen modellieren denselben Sachverhalt wie das Attribut Autoren von Büchern in Sicht 3. Alle in einer Bibliothek verwalteten Dokumente werden durch die Signatur identifiziert.

33 Signatur Bibliotheken besitzen Titel Fakultät Jahr Dokumente Verlag Autoren Diplomarbeiten Dissertationen Bücher entleihen betreuen bewerten empfehlen leiten Assistenten Professoren Studenten Angestellte Datum UniMitglieder Vorlesungen Personen