Entity-Relationship-Modell
Das Entity-Relationship-Modell, kurz ER-Modell oder ERM, dient dazu, im Rahmen der Datenmodellierung die reale Welt semantisch präzise zu beschreiben. Das ER-Modell besteht aus einer Graphik und einer Beschreibung der darin verwendeten einzelnen Elemente (siehe nachfolgend unter Notationsformen). Es dient zum einen in der konzeptionellen Phase der Anwendungsentwicklung der Verständigung zwischen Anwendern und Entwicklern, wobei ausschließlich das Was, also die Sachlogik, und nicht das Wie, also die Technik, wesentlich ist. Zum anderen dient das ER-Modell in der Implementierungsphase als Grundlage für das Design der Datenbank.
Geschichte
Das ER-Modell wurde 1976 von Peter Chen in seiner Veröffentlichung The Entity-Relationship Model (ERM) vorgestellt und Ende der 1970er Jahre von Wong und Katz weiterentwickelt. Es ist die erste Modellierungssprache zur Erstellung von konzeptionellen Schemata.
Begriffe
Die beiden Begriffe Entity und Relationship können folgendermaßen charakterisiert werden:
- Gegenstand (Entity): Bezeichnung für die Objekte der realen Welt, sprich Entitäten (z. B. Angestellter, Projekt, Buch, Autor, Verlag).
- Beziehung (Relationship): Bezeichnung für die Beziehungen von verschiedenen Gegenständen zueinander z. B.
- "leitet" als Beziehung zwischen Angestellter und Projekt
- "verfasst" als Beziehung zwischen Autor und Buch
- "ist Herausgeber von" als Beziehung zwischen Verlag und Buch
- "ist Vorgesetzter von" als Beziehung zwischen Angestellter und Angestellter.
Notationsformen
Bei dem ER-Modell gibt es mehrere Arten, diese darzustellen. Diese Arten werden Notation genannt. Meist sind diese Notationen in graphischer Form, also Diagramme, und werden auch Entity-Relationship-Diagram (ERD) oder ER-Diagramme genannt.
Die wohl bekanntesten Notationen sind:
- Chen-Notation oder (1,n)-Notation (und davon abgeleitet die UML-Darstellung).
- Bachmann-Notation ("Krähenfuß-Notation")
- Martin-Notation
- Numerische Notation oder (min,max)-Notation
- MC(Must,Can)-Notation oder (1,c,m)-Notation
Das Resource Description Framework (RDF) beruht ebenfalls auf dem Konzept von Entity-Relationship-Modellen und bietet seinerseits verschiedene Notationen an. Zur konkreten Implementation eines ER-Modells in einem relationalen Datenbanksystem wird meistens die Sprache SQL verwendet.
Einsatz in der Praxis
Das ER-Modell kann (und soll) bei der Erstellung von Datenbanken zunächst bei der Konzeption einer Datenbank, auf deren Grundlage dann die Implementierung der Datenbank erfolgt, genutzt werden. Die Umsetzung der in der Realwelt erkannten Objekte und Beziehungen in ein Datenbank-Schema erfolgt dabei in mehreren Schritten:
- Erkennen und Zusammenfassen von Objekten zu Entitäten (1) durch Abstraktion von Einzelobjekten zu einer Entität (z.B. Die Kollegen Fritz Maier und Paul Lehmann und viele weitere zu der Entität "Angestellter").
- Erkennen und Zusammenfassen von Beziehungen zwischen je zwei Objekten zu einem Relationship (z.B. der Angestellte Paul Lehmann leitet das Projekt Verbesserung des Betriebsklimas und der Angestellte Fritz Maier leitet das Projekt Effizienzsteigerung in der Verwaltung). Dies führt zu dem Relationship "Mitarbeiter leitet Projekt".
- Bestimmung der Kardinalitäten, d.h. der Häufigkeit des Auftretens (z.B. wird ein Projekt immer von genau einem Angestellten geleitet und ein Angestellter darf höchsten drei Projekte leiten.)
All dies lässt sich in einem ER-Modell darstellen.
- Erkennen und Zusammenfassen von Beziehungen und Zugehörigkeiten von Einzelobjekten untereinander (z.B. im Rahmen der Erstellung einer Stückliste beim Fertigen von Produkten).
Weiter sind folgende Schritte notwendig, die meist jedoch nicht grafisch dargestellt werden (so z.B. in der obigen Grafik):
- Bestimmung der relevanten Attribute der einzelnen Entitäten.
- Markierung bestimmter Attribute einer Entität als identifizierende Attribute.
- Durchführung des Prozesses der Normalisierung, um die Redundanz, innerhalb der zu erstellenden Datenbank zu verringern und um die Datenintegrität zu erhöhen. Da das Ergebnis der Normalisierung meist zu neuen Entitäten und geänderten Relationships führt, beginnt man in diesen Fällen mit dem ersten Schritt.
- Generierung des Schemas einer relationalen Datenbank mit all seinen Tabellen- und zugehörigen Feld(definitionen) mit ihren jeweiligen Datentypen.
(1) Entitäts t y p wäre hier die genaue Bezeichnung; in der betrieblichen Praxis spricht man aber meist von Entität. Der Unterschied zwischen der Entität als Einzelobjekt und der Entität als Menge aller Objekte ergibt sich i.d.R. aus dem Zusammenhang.
Siehe auch
Relationale Datenbank, E3R-Modell
Literatur
- Peter Pi-Shan Chen: The Entity-Relationship Model. Toward a Unified View of Data. In: ACM Transactions on Database Systems 1/1/1976 ACM-Press ISSN 0362-5915, S. 9-36
- Gottfried Vossen: Datenbankmodelle, Datenbanksprachen und Datenbankmanagementsysteme. 4. Auflage. 2000 München. Oldenbourg. ISBN 3-486-25339-5