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Das ER-Diagramm

Dieser Artikel beschreibt die verschiedenen Elemente der ER-Notation. Die Anwendung dieser Elemente wird dann in einem kleinen Beispiel veranschaulicht.


Autor: Patrick Bucher (paedubucher)
Datum: 03-07-2007, 19:30:08
Referenzen: keine
Schwierigkeit: Fortgeschrittene
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Das Abbilden von Informationsstrukturen aus der realen Welt in das relationale Schema ist ein aufwändiger Prozess. Bei grösseren Informationsstrukturen empfiehlt es sich, in mehreren Arbeitsschritten vorzugehen. Für den Entwurf hat sich das Entity Relationship (ER) Modell zum de facto Standard entwickelt.

Im ER-Modell wird zwischen folgenden Komponenten unterschieden:

  • Entitäten
    Eine Entität ist die Abbildung eines Objekts aus der realen Welt, z.B. Person, Auto, Haus usw.
  • Attribute/Eigenschaften
    Jede Entität besitzt bestimmte Eigenschaften. So hat eine Person z.B. einen Vor- und einen Nachnamen. Eigenschaften die ein Objekt eindeutig identifizieren werden als Schlüsseleigenschaften bezeichnet.
  • Beziehungen
    Entitäten stehen in bestimmten Beziehungen zueinander. So kann z.B. eine Person in einem bestimmten Ort wohnhaft sein oder ein Lastwagen verschiedene Güter transportieren. Beziehungen können auch Eigenschaften besitzen.

Symbolik

Um Entitäten, Eigenschaften und Beziehungen in einem Diagramm darzustellen, wurde folgende Symbolik festgelegt:

Entität


Attribut


Schlüsselattribut


Beziehung


Kardinalitäten

Bei jeder Beziehung gilt eine bestimmte Kardinalität. Diese sagt aus, wie viele Instanzen einer Entität einer Instanz der jeweils anderen Entität zugeordnet werden können.

Beispiel: Die Entitäten Mann und Kind stehen in einer Beziehung zueinander. Ein Mann kann kein, ein oder mehrere Kinder haben. Ein Kind hat aber immer nur einen einzigen Mann als Vater.

SymbolBedeutung
1Einer Entität wird genau eine Instanz der anderen Entität zugeordnet
cEiner Entität wird keine oder genau eine Instanz der anderen Entität zugeordnet
m oder nEiner Entität werden eine oder mehrere Instanzen der anderen Entität zugeordnet
cm oder cnEiner Entität werden keine, eine oder mehrere Instanzen der anderen Entität zugeordnet

Erstellung eines ER-Diagramms

Ein ER-Diagramm wird in mehreren Schritten erstellt. Dabei ist es sinnvoll nach folgendem Muster vorzugehen:

  1. Bestimmung der Entitäten
  2. Bestimmung der Attribute/Eigenschaften
  3. Verknüpfung der Entitäten mit Beziehungen
  4. Bestimmung der Kardinalitäten

Diese Schritte werden in den folgenden Abschnitten anhand eines Beispiels näher erläutert. Es handelt sich dabei um die Abbildung eines einfachen Bestellwesens.

Entitäten

Als erstes werden die notwendigen Entitäten ermittelt und mit dem entsprechenden Symbol abgebildet:


Wie hier zu sehen ist, werden Entitäten immer anhand ihrer Einzahl benannt.

Attribute

Sind alle Entitäten ermittelt, so werden ihnen die entsprechenden Eigenschaften zugewiesen. In diesen Schritt fallen sowohl Schlüssel- wie auch normale Attribute.


Eigenschaften werden immer mithilfe einer geraden Kante mit der zugehörigen Entität verbunden.

Beziehungen

Im dritten Schritt werden die Beziehungen zwischen den Entitäten hergestellt.

Auch die Beziehungen werden mithilfe einer geraden Kante mit den zugehörigen Entitäten verbunden. Beziehungen werden von links nach rechts bzw. von oben nach unten gelesen. In diesem Beispiel bedeutet das folgendes:

  • Kunde macht Bestellung
  • Bestellung beinhaltet Artikel

Das ER-Diagramm enthält nun noch einen Fehler; will man von einem Artikel in der gleichen Bestellung mehrere Einheiten bestellen, so müsste pro Bestellung jeder Artikel mehrmals aufgeführt werden. Dieses Problem kann elegant gelöst werden, indem man der Beziehung "beinhaltet" das Attribut "Anzahl" hinzufügt. Das ER-Diagramm sieht dann schlussendlich so aus:


Auch rekursive Beziehungen sind erlaubt, dabei wird eine Entität mit zwei Kanten mit der Beziehung verbunden.

Kardinalitäten

Sind alle Entitäten mitsamt ihrer Eigenschaften ermittelt und mit Beziehungen entsprechend verknüpft, so gilt es zum Schluss noch die Kardinalitäten korrekt zu bestimmen. Das Vorgehen ist recht simpel; man geht immer von einer Entität aus (Entität A) und denkt sich "Wie viele Instanzen der Entität B können mit einer Instanz der Entität A in Beziehung stehen?". Das gleiche überlegt man sich aus der Sicht von Entität B.

Das Ergebnis aus dieser Überlegung fügt man jeweils in der Nähe der Beziehungskante, direkt neben die entsprechende Entität ein.

Für das verwendete Beispiel ergeben sich folgende Kardinalitäten (die Attribute wurden aus Platzgründen weggelassen):


Aus diesen Kardinalitäten ergeben sich folgende Aussagen:

Beziehung macht:

  • Ein Kunde macht keine, eine oder mehrere Bestellungen (cn)
    • Ein Kunde kann existieren, bevor er eine Bestellung getätigt hat
  • Eine Bestellung ist genau einem Kunden zugeordnet (1)
    • Eine Bestellung kann nur existieren, wenn sie einem Kunden zugeordnet ist

Beziehung beinhaltet:

  • Eine Bestellung beinhaltet einen oder mehrere Artikel (n)
    • Eine Bestellung kann nicht existieren, bevor ihr ein Artikel zugewiesen wurde
  • Ein Artikel kann in keiner, einer oder in mehreren Bestellungen vorkommen (cm)
    • Ein Artikel kann existieren, bevor er in einer Bestellung verwendet wird

Alternative Darstellung von Kardinalitäten

Die hier beschriebene Methode zur Angabe der Kardinalitäten (und die Darstellung der ER-Diagramme als Gesamtes) wird als "Chen-Notation" bezeichnet. In der Praxis trifft man jedoch häufig auf eine alternative Darstellungsart für die Kardinalitäten, die sog. "Martin-Notation" (auch als "Krähenfuss-Notation" bekannt).

KardinalitätDarstellung
c
1
cm oder cn
m oder n


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