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1 Datenbankentwurf Abstraktionsebenen des Datenbankentwurfs 1.Konzeptuelle Ebene 2.Implementationsebene 3.Physische Ebene.

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1 1 Datenbankentwurf Abstraktionsebenen des Datenbankentwurfs 1.Konzeptuelle Ebene 2.Implementationsebene 3.Physische Ebene

2 2 Allgemeiner top-down Entwurf Einsatz des Systems Entwurfsschritt 4 Entwurfsschritt 3 Entwurfsschritt 2 Entwurfsschritt 1 Anforderungsanalyse

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

4 4 Anforderungsanalyse 1.Identifikation von Organisationseinheiten 2.Identifikation der zu unterstützenden Aufgaben 3.Anforderungs-Sammelplan 4.Anforderungs-Sammlung 5.Filterung 6.Satzklassifikationen 7.Formalisierung

5 5 Objektbeschreibung Uni-Angestellte -Anzahl: 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 Anzahl Wiederholung: 0 Definiertheit: 100% Identifizierend: nein

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

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

8 8 Entity/Relationship-Modellierung Entity (Gegenstandstyp) Relationship (Beziehungstyp) Attribut (Eigenschaft) Schlüssel (Identifikation) Rolle Studenten Vorlesungen hören VorlNrTitelSWS MatrNrNameSemester Hörer Lehrveranstaltung

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

10 10 Funktionalitäten E1E1 E2E2 R... R E 1 x E 2 1:N N:MN:M E1E1 E 2 1:1 N:1

11 11 Eins-zu-Eins (1:1) Beziehung e 1 e 2 e 3 e 4 e 5 Professoren r1r2r3r4r5r1r2r3r4r5 sitzenIn d 0 d 1 d 2 d 3 d 4 Büro

12 12 Viele-zu-Eins (N:1) Beziehung e 1 e 2 e 3 e 4 e 5 e 6 e 7 Assistenten r1r2r3r4r5r6r7r1r2r3r4r5r6r7 arbeitenFür d 1 d 2 d 3 Professoren

13 13 Viele-zu-Viele (M:N) Beziehung e 1 e 2 e 3 e 4 e 5 e 6 e 7 r1r2r3r4r5r6r7r1r2r3r4r5r6r7 p 1 p 2 p 3 r8r8 r9r9 Studenten hören Vorlesungen

14 14 Funktionalitäten bei n -stelligen Beziehungen E1E1 EnEn E2E2 EkEk R P MN 1 R : E 1 x... x E k-1 x E k+1 x... x E n E k

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

16 16 Dadurch erzwungene Konsistenzbedingungen 1.Studenten dürfen bei demselben Professor bzw. derselben Professorin nur ein Seminarthema "ableisten" (damit ein breites Spektrum abgedeckt wird). 2.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 17 Ausprägung der Beziehung betreuen Professoren Seminarthemen p1p1 p2p2 p3p3 p4p4 t1t1 t2t2 t3t3 t4t4 s1s1 s2s2 s3s3 s4s4 b1b1 b2b2 b3b3 b4b4 b5b5 b6b6 Studenten Gestrichelte Linien markieren illegale Ausprägungen

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

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

20 20 (min, max)-Notation E2E2 R E 1 x... x E i x... x E n E1E1 EnEn EkEk R (min 1 max 1 ) (min 2, max 2 ) (min i, max i ) (min n, max n ) Für jedes e i E i gibt es Mindestens min i Tupel der Art (..., e i,...) und Höchstens max i viele Tupel der Art (..., e i,...) R

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

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

23 23 Schwache, existenzabhängige Entities 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 Gebäude liegt_in Räume HöheGebNr Größe RaumNr 1 N

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

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

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

27 27 Möglicher Konsolidierungsbaum Mögliche Konsolidierungs- bäume zur Herleitung des globalen Schemas S 1,2,3,4 aus 4 Teilschemata S 1, S 2, S 3, und S 4 Oben ein maximal hoher Konsolidierungsbaum links-tief (left-deep) Unten ein minimal hoher Konsolidierungsbaum Balanciert Beide Vorgehensweisen haben Vor- und Nachteile S1S1 S 1,2,3,4 S 1,2,3, S4S4 S 1,2 S3S3 S2S2 S 1,2,3,4 S 1,2 S 3,4 S1S1 S2S2 S3S3 S4S4

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

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

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

31 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 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 33 betreuen bewertenempfehlen DiplomarbeitenDissertationenBücher AssistentenProfessoren AngestellteStudenten UniMitglieder Personen Vorlesungen leiten entleihen Dokumente besitzen Bibliotheken Autoren Fakultät Signatur Titel Jahr Verlag Datum


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