Das Entity-Relationship-Modell, kurz ER-Modell oder ERM (deutsch Gegenstands-Beziehungs-Modell) dient dazu, im Rahmen der Datenmodellierung einen Ausschnitt der realen Welt zu beschreiben. Das ER-Modell besteht aus einer Grafik (siehe unten) und einer Beschreibung der darin verwendeten Elemente, wobei Dateninhalte (d.h. die Bedeutung bzw. Semantik der Daten) und Datenstrukturen dargestellt werden.
Der Einsatz von ER-Modellen ist der De-facto-Standard für die Datenmodellierung, auch wenn es unterschiedliche grafische Darstellungsformen gibt. Das ER-Modell wurde 1976 von Peter Chen in seiner «The Entity-Relationship Model» vorgestellt. Aus diesem Grund werden wir uns auch vor allem mit der sogenannten Chen-Notation befassen.
Die Chen-Notation besteht aus den unten abgebildeten drei Elementen (Knoten), die durch Linien (Kanten) miteinander verbunden werden. Sie bilden einen Graphen.
Entität
Die Entität (entity) stellt ein individuell identifizierbares Objekt der Wirklichkeit dar. (Zum Beispiel ein Film oder eine Schauspielerin)
Beispiel
Attribut
Eine Entität kann mehrere Attribute haben. Unterattribute sind auch zugelassen (z.B. könnte das Attribut «Name» in die Unterattribute «Vorname» und «Nachname» aufgeteilt werden). Die Entität «actor» hat die Attribute «name» und «picture» («id» ist ein Schlüssel und kein eigentliches Attribut weil der Wert nichts mit dem realen Objekt zu tun hat und nur für die Datenbank verwendet wird.)
Beispiel
Wir können jetzt der Entität «actor» Attribute hinzufügen:
Beziehung
Eine Beziehung (relationship) verbindet zwei Entitäten. Optional kann der Grad der Beziehung (die Kardinalität) bei den Verbindungslinien notiert werden. So werden die Verknüpfungen der Entität «movies» mit den Entitäten «ratings», «quotes» und «actors» jeweils durch eine Beziehung dargestellt.
Beispiel
Beispiel
Die Beziehung zwischen den Entitäten «Sortiment» und «Lagerbestand» wird durch die Beziehung «ist vorhanden» ausgedrückt. Man könnte sagen «ein Artikel des Sortimentes ist im Lager vorhanden». Die Kardinalität wird durch die beiden Einsen links und rechts von der Beziehung ausgedrückt. Bei komplexen Strukturen (mehr Entitäten und mehrere Beziehungen) werden oft die Attribute und ev. auch die Kardinalitäten ausgeblendet.
Aufgabe: Pizzeria
Ein Pizza-Restaurant beauftragt Sie eine Datenbank zu entwerfen:
Jede Pizza hat einen Namen, einen Preis, verschiedene Zutaten und genau einen Pizzaiolo welcher für diese Pizza zuständig ist. Zutaten haben einen Namen und sind entweder vegetarisch oder nicht. Die Pizzeria beschäftigt mehrere Pizzaioli, welche für eine oder mehrere Pizzen zuständig sind. Die Pizzaioli haben einen Namen und ein Alter.
- Bestimmen und markieren Sie zuerst im Text die Entitäten, Attribute und Relationen
- Planen Sie dann die DB indem sie ein ER-Diagramm zeichnen
- Setzen Sie das ER-Diagramm um, indem sie in Excel die entsprechenden Tabellen erstellen
- Markieren Sie Primärschlüssel durch Unterstreichen, Fremdschlüssel durch gepunktetes Unterstreichen
- Füllen Sie einige Fantasie-Daten in die Tabellen ein
Lösung: Pizzeria
Aus dem Text erhält man Entitäten (fett), Attribute (markiert) und Relationen (kursiv):
Jede Pizza hat einen Namen, einen Preis, verschiedene Zutaten und genau ein Pizzaiolo welcher für diese Pizza zuständig ist. Zutaten haben einen Namen und sind entweder vegetarisch oder nicht. Die Pizzeria beschäftigt mehrere Pizzaioli, welche für eine oder mehrere Pizzen zuständig sind. Die Pizzaioli haben einen Namen und ein Alter.
Dies ergibt das folgende ER-Diagramm:
Daraus lassen sich die folgenden Tabellen ableiten:
| id | name | preis | pizzaiolo_id |
|---|---|---|---|
| 1 | Margarita | 15 | 2 |
| 2 | Prosciutto e Funghi | 17 | 2 |
| 3 | Hawaii | 18 | 1 |
| id | name | vegetarisch |
|---|---|---|
| 1 | Tomaten | ja |
| 2 | Pilze | ja |
| 3 | Schinken | nein |
| 4 | Ananas | ja |
| id | name | alter |
|---|---|---|
| 1 | Mario | 34 |
| 2 | Luigi | 31 |
| pizza_id | zutat_id |
|---|---|
| 1 | 1 |
| 2 | 1 |
| 2 | 2 |
| 2 | 3 |
| 3 | 1 |
| 3 | 3 |
| 3 | 4 |
Zusatzaufgabe: Schulverwaltung
Ein Schule beauftragt Sie eine Datenbank zu entwerfen:
Wir müssen Schüler:innen und Lehrkräfte erfassen können. Für alle erfassten Personen brauchen wir Namen und Adresse. Schüler:innen können Kurse besuchen, Lehrkräfte müssen Kurse unterrichten können. Kurse haben einen Titel und werden in einem bestimmten Quartal angeboten. Das Quartal hat einen Namen, ein Start- und ein Enddatum. Schüler:innen erhalten für jeden besuchten Kurs eine Note.
- Bestimmen und markieren Sie zuerst im Text die Entitäten, Attribute und Relationen
- Planen Sie dann die DB indem sie ein ER-Diagramm zeichnen
- Setzen Sie das ER-Diagramm um, indem sie in Excel die entsprechenden Tabellen erstellen
- Markieren Sie Primärschlüssel durch Unterstreichen, Fremdschlüssel durch gepunktetes Unterstreichen
- Füllen Sie einige Fantasie-Daten in die Tabellen ein
Lösung: Schulverwaltung
| id | Name | Adresse | Typ |
|---|---|---|---|
| 1 | Stefan | Strandweg 4 | S |
| 2 | Stefanie | Strandweg 5 | S |
| 3 | Herr Müller | Bergstrasse 2a | L |
| id | Titel | quartal_id | person_id |
|---|---|---|---|
| 1 | Datenbanken | 1 | 3 |
| id | Name | Startdatum | Enddatum |
|---|---|---|---|
| 1 | Sommer | Juni | September |
| person_id | kurs_id | Note |
|---|---|---|
| 1 | 1 | 5.5 |
| 2 | 1 | 5 |
| id | Name | Adresse |
|---|---|---|
| 3 | Herr Müller | Bergstrasse 2a |
| id | Name | Adresse |
|---|---|---|
| 1 | Stefan | Strandweg 4 |
| 2 | Stefanie | Strandweg 5 |
| id | Titel | quartal_id | lehrkraft_id |
|---|---|---|---|
| 1 | Datenbanken | 1 | 3 |
| id | Name | Startdatum | Enddatum |
|---|---|---|---|
| 1 | Sommer | Juni | September |
| schüler:in_id | kurs_id | Note |
|---|---|---|
| 1 | 1 | 5.5 |
| 2 | 1 | 5 |