Wie entwerfen wir Datenbanken mit dem Entity-Relationship-Modell?
Das ERM als konzeptioneller Bauplan
Du kennst bereits relationale Datenbanken und weißt, wie Tabellen über Primär- und Fremdschlüssel verknüpft werden. Doch bevor du eine Datenbank technisch in SQL umsetzt, benötigst du einen abstrakten Bauplan. Das Entity-Relationship-Modell (ERM) ist genau dieses Werkzeug: Es hilft dir, die Struktur der Daten völlig unabhängig von der späteren Datenbanktechnik zu planen. Das grafische Ergebnis dieses Entwurfs ist das Entity-Relationship-Diagramm (ERD). Es visualisiert übersichtlich, welche Datenobjekte existieren und wie sie logisch zusammenhängen.
Entitäten und Beziehungen in der Chen-Notation
In der weit verbreiteten Chen-Notation werden die Grundbausteine visuell klar getrennt:
- Eine Entität repräsentiert ein reales oder abstraktes Objekt (z. B.
KundschaftoderProdukt) und wird als Rechteck gezeichnet. - Die logischen Verknüpfungen zwischen diesen Objekten sind die Beziehungen (Relationships), welche als Rauten dargestellt werden.
Da dir Kardinalitäten (wie 1:N oder N:M) bereits bekannt sind, weißt du, wie wichtig die Anzahl der beteiligten Objekte ist. Im ERD notierst du diese Kardinalitäten einfach direkt an die Verbindungslinien zwischen den Rauten und Rechtecken, um das Geschäftsmodell exakt abzubilden.
Attribute und ihre grafischen Besonderheiten
Attribute beschreiben die Eigenschaften einer Entität (z. B. den Namen einer Person) und werden als Ovale an das jeweilige Rechteck angehängt. Das ERD nutzt spezifische Formatierungen, um die Art des Attributs sofort erkennbar zu machen:
- Schlüsselattribute: Dienen der eindeutigen Identifikation (wie ein Primärschlüssel) und werden unterstrichen.
- Zusammengesetzte Attribute: Bestehen aus mehreren Teilen (z. B.
AdresseausStraßeundPLZ). Sie verzweigen sich im Diagramm in weitere, untergeordnete Ovale. - Mehrwertige Attribute: Können mehrere Werte gleichzeitig annehmen (z. B. mehrere
Telefonnummern). Sie erhalten eine doppelte Umrandung. - Abgeleitete Attribute: Werden aus anderen Daten berechnet (z. B. das
Alteraus dem Geburtsdatum). Sie werden mit einer gestrichelten Umrandung gezeichnet.
Vom Text zum fertigen Diagramm
In der Praxis erhältst du oft eine textuelle Anforderungsbeschreibung, aus der du das ERD ableiten musst. Hierbei hilft eine einfache sprachliche Analyse:
- Substantive (Nomen) werden meist zu Entitäten (z. B. "Die Abteilung...").
- Verben (Tunwörter) beschreiben die Beziehungen (z. B. "...beschäftigt...").
- Adjektive oder detaillierende Beschreibungen werden zu Attributen (z. B. "...mit einem Namen und einem Standort").
Ein Satz wie "Eine Abteilung beschäftigt mehrere Mitarbeitende, wobei jede mitarbeitende Person eine eindeutige Personalnummer besitzt" liefert dir sofort zwei Entitäten (Abteilung, Mitarbeitende), eine 1:N-Beziehung (beschäftigt) und ein Schlüsselattribut (Personalnummer).
Wie modellieren wir existenzabhängige Entitäten?
Starke Entitäten: Eigenständig und unabhängig
Eine starke Entität steht für sich allein und ist nicht von anderen Daten abhängig. Denke an die Entität Bestellung in einem Online-Shop: Sie hat ein eigenes, eindeutiges Schlüsselattribut (die Bestellnummer) und kann problemlos in der Datenbank existieren. Ihre Identität ist völlig eigenständig. Im ER-Diagramm erkennst du starke Entitäten an ihrer Standarddarstellung: einem einfach umrandeten Rechteck.
Schwache Entitäten: Zwingend existenzabhängig
Im Gegensatz dazu steht die schwache Entität. Stell dir eine Bestellposition vor (z. B. "3x USB-Stick"). Diese Position ergibt absolut keinen Sinn, wenn es nicht die dazugehörige Bestellung gibt. Wird die Bestellung storniert und gelöscht, muss auch die Bestellposition zwingend verschwinden. Sie ist existenzabhängig von einer starken Entität. Um diese Abhängigkeit im ERD sofort sichtbar zu machen, werden schwache Entitäten als doppelt umrandete Rechtecke gezeichnet.
Identifizierende Beziehungen und partielle Schlüssel
Da eine schwache Entität keinen eigenen, global eindeutigen Primärschlüssel besitzt, muss sie fest an ihre starke Entität gekoppelt werden. Dies geschieht über eine identifizierende Beziehung, die im Diagramm als doppelt umrandete Raute dargestellt wird.
Die schwache Entität besitzt lediglich einen partiellen Schlüssel (z. B. die Positionsnummer 1, 2 oder 3), der nur innerhalb der übergeordneten Bestellung eindeutig ist. Dieser partielle Schlüssel wird im ERD mit einer gestrichelten Unterstreichung markiert. Erst die Kombination aus dem Primärschlüssel der starken Entität (Bestellnummer) und dem partiellen Schlüssel der schwachen Entität (Positionsnummer) macht den Datensatz später in der Datenbank global eindeutig.
Teste dein Wissen
Dein Entwicklungsteam plant eine neue Datenbank, hat sich aber noch nicht für ein SQL-System entschieden. Warum ist das ER-Modell in dieser Phase ideal?