Software Engineering Datenmodellierung

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1 Software Engineering Datenmodellierung
Dipl. Ing. Päd. Huwaldt, Laser & Co. Solutions

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Inhalt Grundkonzepte Begriffe Entity-Relationship-Modell Normalformen Beziehungstypen Ein Beispiel ODBC, SQL Datenmodell und Systemanalyse / -entwurf Datenmodellierung Dipl. Ing. Päd. Huwaldt, Laser & Co. Solutions

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Einführung Gespeicherte Daten, die durch Computerprogramme verarbeitet werden, sind auf allen Systemen anzutreffen. Wir sehen diese als Dateien auf den Datenträgern. Wie sind solche Daten organisiert? Was unterscheidet Datenbanken von anderen Dateien? Wie erstellt man eine vernünftige Datenbank? Datenmodellierung Dipl. Ing. Päd. Huwaldt, Laser & Co. Solutions

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Grundkonzept Datenbanken sind eine Menge von Daten, die durch Strukturierung als Information für ein bestimmtes Thema oder einen bestimmten Zweck verwendet werden. Kundenanschriften Artikeldaten Aufträge Telefonnummern Rechnungsdaten Unternehmens- datenbank Datenmodellierung Dipl. Ing. Päd. Huwaldt, Laser & Co. Solutions

5 Relationale (Tabellen) Datenbank
Grundkonzept Relationale (Tabellen) Datenbank In der tabellarischen Struktur werden die Daten zu einem bestimmten Datenobjekttyp (z.B. Kunde) in Zeilen und Spalten dargestellt. Die Zeilen stehen für Datensätze und die Spalten für die Felder des Datensatzes. Diese Tabellen sind also zweidimensional angelegt. KdNr Firma StrasseHausnummer PLZ Ort 1 Laser & Co. Solutions Promenadenring 8 02708 Löbau 2 Musterbau GmbH Musterstraße 22-23 78123 Musterhausen (Auto) Datenmodellierung Dipl. Ing. Päd. Huwaldt, Laser & Co. Solutions

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Begriffe Datenbank eine Sammlung von Datenobjekten mit gleicher Strukur. Relation Tabelle Relationale Datenbank eine in Tabellenform organisierte Datenbank Attribut Feld / Spalte einer Tabelle, Eigenschaft eines Entity Tupel eine Zeile / ein Datensatz in einer Tabelle / Relation Primärschlüssel eindeutiges Merkmal zur Identifizierung eines Datensatzes Relationship Beziehung zwischen zwei Tabellen Fremdschlüssel Zeiger auf einen Datensatz einer anderen Tabelle (Relationship) Index zusätzliche sortierte Tabelle für den schnelleren Zugriff auf Datensätze jjjjjhhhhhhhhhhhhhhhhhh Datenmodellierung Dipl. Ing. Päd. Huwaldt, Laser & Co. Solutions

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Datenbank Attribut 3 Attribut 2 Attribut 1 Rechnungsdaten Die Daten einer Datenbank werden als Tabellen, sogenannte “Tables“ gespeichert. Attribut 1 Attribut 2 Attribut 3 Kundenanschriften Attribut 1 Attribut 2 Attribut 3 Artikeldaten Attribut 1 Attribut 2 Attribut 3 Telefonnummern Attribut 1 Attribut 2 Attribut 3 Aufträge Tabellen haben eine feste Anzahl von Spalten (=Attribute/Felder) Datenmodellierung Dipl. Ing. Päd. Huwaldt, Laser & Co. Solutions

8 Dipl. Ing. Päd. Huwaldt, Laser & Co. Solutions
Datenbank Tabellen stehen in einer Datenbank in Beziehung Attribut 3 Attribut 2 Attribut 1 Attribut 3 Attribut 2 Attribut 1 Attribut 1 Attribut 2 Attribut 3 Attribut 1 Attribut 2 Attribut 3 Attribut 1 Attribut 2 Attribut 3 Attribut 1 Attribut 2 Attribut 3 KdNr Name Vorname Ort 010001 Müller Joachim Dresden 010002 Seidel Michael Chemnitz 010003 Mayer Frank Speyer 010004 Richter Margitta Berlin KdNr AuftrNr Datum 010001 00173 05012 06234 010004 06235 Datenmodellierung Dipl. Ing. Päd. Huwaldt, Laser & Co. Solutions

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Eine ACCESS Datenbank Beziehung Nutzerführung Eingabemaske Übersicht Tabelle Datenmodellierung Dipl. Ing. Päd. Huwaldt, Laser & Co. Solutions

10 Entity-Relationship-Modell, ERM Entity-Relationship-Diagramm, ERD
Für den Entwurf von Relationalen Datenbanken wurde von Peter Chen 1973 das Entity-Relationship-Modell entwickelt. Das Darstellungsmittel für die Datenmodellierung ist das Entity-Relationship-Diagramm. Diese Methodik hat bis zum heutigen Zeitpunkt an Bedeutung immer weiter zugenommen. Datenmodellierung Dipl. Ing. Päd. Huwaldt, Laser & Co. Solutions

11 Dipl. Ing. Päd. Huwaldt, Laser & Co. Solutions
Begriffe Entity ein Objekt zu dem Informationen zu speichern sind Relationship Beziehung zwischen zwei Entitäten Attribut Feld / Spalte einer Tabelle, Eigenschaft eines Entity Table Tabelle, Relation Kardinalität beschreib die Typen von Beziehungen (Beziehungstypen) Normalformen Regeln zum Entwurf von Datenbanken jjjjjhhhhhhhhhhhhhhhhhh Datenmodellierung Dipl. Ing. Päd. Huwaldt, Laser & Co. Solutions

12 Elemente Ein Kunde erhält keine, eine oder viele Rechnungen. Kunde
Entity ist ein Gegenstand (Objekt) oder ein gedankliches Konstrukt mit klarer Bedeutung und Abgrenzung. erhält Relatinship Beziehung zwischen zwei Entitäten. Kardinalität der Beziehungstyp beschreibt wie viele Ausprägungen des einen Entitytyps mit Ausprägungen eines anderen Entitytyps in Beziehung stehen können. 1 n Kunde Rechnung erhält 1 n Ein Kunde erhält keine, eine oder viele Rechnungen. Eine Rechnung gehört zu genau einem Kunden. Datenmodellierung Dipl. Ing. Päd. Huwaldt, Laser & Co. Solutions

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Elemente Entity Ein Entity, wird auch oft als Entität oder Objekt bezeichnet, ist eine Sache die eindeutig identifiziert werden kann. Entitäten können in verschiedenen Entitätstypen klassifiziert werden wie Kunde, Arbeit-nehmer, Rufnummer. Im Entity-Relationship-Dia-gramm wird ein Entity mit hellblauem Rechteck dargestellt. Relationship Es gibt viele Typen von Beziehungen zwischen den Entitäten, von denen nur einige für das Unternehmen von Interesse sind. Sie als Datenbankdesigner sind für die richtige Auswahl der Beziehungstypen verantwortlich. Den Beziehungstyp zwischen Entitytypen bezeichnet man als Relationship, welches es bei einer Beziehung zu spezifizieren gilt. Kunde 1 löst aus n Auftrag Table Möchte man nun die in einem Entity definierten Attribute als Tabelle in der Datenbank realisieren, muss man das gewünschte Entity einem Table zuweisen. Kardinalität Die Kardinalität eines Beziehungstyps gibt an, wie viele Ausprägungen des einen Entitytyps, Bezie-hungen zu einer Ausprägung des jeweils anderen Entitytyps haben können. Die Kardinalität wird durch die Beschriftung der Beziehungskanten aus-gedrückt. Diese werden nach dem Autor des ERM benannt, der Chenschen Notation. 1:1 (eins-zu-eins) | 1: n (eins-zu-viele) | m: n (viele-zu-viele) Datenmodellierung Dipl. Ing. Päd. Huwaldt, Laser & Co. Solutions

14 Kardinalitäten (Beziehungstypen)
n:m Beziehung 1 n 1 m n Datenmodellierung Dipl. Ing. Päd. Huwaldt, Laser & Co. Solutions

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Normalformen Die Theorie der Normalisierung, die durch E.F. Codd begründet worden ist, besteht aus Regeln die sicher stellen, dass ihre Datenbank konsistent, zukunftssicher und redundanzarm ist. Diese Regeln werden auch als Normalformen bezeichnet von denen die ersten 3 die wichtigsten sind. Es gibt die Normalformen 1-3 (1NF-3NF), die aus Codds Originaldefinition von 1972 hervorgegangen sind. Boyce und Codd definierten 1974 eine Boyce-Codd-Normalform (BCNF). R. Fagin fügte dieser 1977 eine vierte und 1979 eine fünfte hinzu. Datenmodellierung Dipl. Ing. Päd. Huwaldt, Laser & Co. Solutions

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1. Normalform Eine Relation befindet sich in der ersten Normalform wenn alle Attribute nur atomare Werte beinhalten. KdNr Name GebJahr Alter Bankverbindung 1 Huwaldt, Alexander 1965 36 , Kreissparkasse XYZ, BLZ 2 Riedel, Toralf 1964 35 , SpardaBank ABC, BLZ KdNr Vorname Name GebJahr Alter Kreditinstitut BLZ Konto 1 Alexander Huwaldt 1965 36 Kreissparkasse XYZ 2 Toralf Riedel 1964 35 SpardaBank ABC Datenmodellierung Dipl. Ing. Päd. Huwaldt, Laser & Co. Solutions

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2. Normalform Eine Relation (Tabelle) befindet sich in 2. Normalform wenn sie der 1. Normalform genügt und alle nicht zum Schlüssel gehörenden Attribute vom Schlüssel vollständig abhängig sind. (Abhängigkeit: Attribut-Teilschlüssel) KdNr Vorname Name GebJahr Alter Kreditinstitut BLZ Konto 1 Alexander Huwaldt 1965 36 Kreissparkasse XYZ 2 Toralf Riedel 1964 35 SpardaBank ABC KdNr Firma GebJahr Alter BLZ Konto 1 Huwaldt, Alexander 1965 36 2 Riedel, Toralf 1964 35 BLZ Kreditinstitut Kreissparkasse XYZ SpardaBank ABC Datenmodellierung Dipl. Ing. Päd. Huwaldt, Laser & Co. Solutions

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3. Normalform Eine Relation (Tabelle) befindet sich in 3. Normalform wenn sie der 2. Normalform genügt und keine funktionalen Abhängigkeiten zwischen Attributen bestehen. (funktionale Abhängigkeit: Attribut-Attribut) KdNr Firma GebJahr Alter BLZ Konto 1 Huwaldt, Alexander 1965 36 2 Riedel, Toralf 1964 35 BLZ Kreditinstitut Kreissparkasse XYZ SpardaBank ABC Datenmodellierung Dipl. Ing. Päd. Huwaldt, Laser & Co. Solutions

19 Kardinalitäten und Tabellen
Entity 1 Entity 2 Relationship 1 n m Tabelle 1 Tabelle 3 Tabelle 2 Datenmodellierung Dipl. Ing. Päd. Huwaldt, Laser & Co. Solutions

20 Dipl. Ing. Päd. Huwaldt, Laser & Co. Solutions
ERD Beispiel (SiSy) Rechnung Kunde erhält beinhaltet Artikel 1 1 n m n Datenmodellierung Dipl. Ing. Päd. Huwaldt, Laser & Co. Solutions

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ERD Beispiel (SiSy) erhält Kunde Rechnung beinhaltet 1 n n m Artikel Datenmodellierung Dipl. Ing. Päd. Huwaldt, Laser & Co. Solutions

22 Dipl. Ing. Päd. Huwaldt, Laser & Co. Solutions
ERD Beispiel (SiSy) Rechnung Kunde n m erhält 1 beinhaltet Positionen Artikel Datenmodellierung Dipl. Ing. Päd. Huwaldt, Laser & Co. Solutions

23 Dipl. Ing. Päd. Huwaldt, Laser & Co. Solutions
ERD Beispiel (ACCESS) 1 n 1 O Datenmodellierung Dipl. Ing. Päd. Huwaldt, Laser & Co. Solutions

24 Dipl. Ing. Päd. Huwaldt, Laser & Co. Solutions
ODBC Open DataBase Connectivity = Offene Datenbankschnittstelle ODBC ermöglicht Anwendungen, auf fremde Datenbanken zuzugreifen Voraussetzung ist ein installierter ODBC-Treiber für die jeweiligen Datenbanken Anwendungen Treiber Datenbanken ODBC- Schnitt- stelle (=Betriebs- system- komponente) Word Access Access SiSy dBase dBase Access FoxPro FoxPro Datenmodellierung Dipl. Ing. Päd. Huwaldt, Laser & Co. Solutions

25 Structured Query Language (SQL)
SQL ist eine strukturierte Abfragesprache, die für das Abfragen, Aktualisieren und Verwalten von relationalen Datenbanken verwendet wird. Typische SQL-Statement die in unterschiedlichen Programmiersprachen benutzt werden können: CREATE TABLE erzeugt eine Tabelle ALTER TABLE ändert eine Tabelle DROP TABLE löscht eine Tabelle Beachten Sie, dass hier die physische Datenstrukur erzeugt/verändert wird, d.h. alle eventuell bestehenden Datensätze gehen verloren. SELECT … FROM … WHERE ... fragt eine Tabelle mit bestimten Kriterien ab CREATE TABLE Auftr ( AuftragsNummer CHAR(100), Datum DATETIME, KundenNummer LONG ) Datenmodellierung Dipl. Ing. Päd. Huwaldt, Laser & Co. Solutions

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Datenentwurf und SA Der Strukturierung der Funktionen wird die Strukturierung der Daten beigestellt. Mit dem Entity-Relationship-Modell können die Struktur und die Beziehungen von Daten beschrieben werden. Die so entstandenen Datenmodelle können bis zur Definition der physischen Datenbanken verfeinert werden. Die Entities repräsentieren die Speicher der Strukturierten Analyse. System- funktion 1 Eingabe Ausgabe Rechnung funktion 3 funktion 2 Datenfluss speichern lesen Kunde Rechnung erhält 1 n Datenmodellierung Dipl. Ing. Päd. Huwaldt, Laser & Co. Solutions