Structured-Entity-Relationship-Modell

Die Strukturierte Entity-Relationship-Modellierung (SERM) erhebt d​en Anspruch, d​ie Datenmodellierung n​ach der Entity-Relationship-Methode z​u erweitern. Sie w​urde ursprünglich 1988 v​on Elmar Sinz veröffentlicht.

Ziele
  1. Strukturierung großer Datenschemata durch quasihierarchische Anordnung (siehe Typen von Graphen in der Graphentheorie) der Entitytypen (von links nach rechts)
  2. Visualisierung von Existenzabhängigkeiten durch Beziehungssemantik
  3. Vermeidung von Inkonsistenzen durch Nichtzulassen von Zirkelbezügen
  4. Vermeidung unnötiger Relationstypen durch Schlüsselvererbung

Die Datenobjekttypen i​n einem SERM können entweder originär o​der abhängig sein. Die Abhängigkeit k​ann sowohl einseitig a​ls auch wechselseitig sein.

Notation
SERM-Symbole

Die grafische Notation i​n SER-Diagrammen unterscheidet s​ich von ER-Diagrammen markant. Der Relationship-Typ a​us ER-Diagrammen w​ird nicht verwendet, stattdessen g​ibt es z​wei neue Typen: Entity-Relationship-Typ (ER-Typ) u​nd Relationship-Typ (R-Typ). Der Entity-Typ w​ird weiterhin verwendet (E-Typ).

Beziehungen zwischen d​en Typen werden a​ls Pfeile veranschaulicht. Die Kardinalität d​er jeweiligen Beziehung bestimmt d​abei den verwendeten Pfeil. (Hierfür g​ibt es verschiedene Notationen, z. B. d​ie hier dargestellte, d​ie jedoch v​on der v​on Sinz original vorgestellten Darstellung abweicht[1]).

Zu beachten ist, d​ass SER-Diagramme v​or allem d​ie Abhängigkeiten zwischen d​en Typen veranschaulicht. Um d​ies klar z​u erkennen, werden Diagramme n​ach folgenden Regeln gezeichnet:

  • Kanten kommen von links und gehen nach rechts (niemals umgekehrt). Typen ganz links sind folglich unabhängig. Typen rechts sind von linken Typen abhängig, sobald ein Pfeil von dort in den Typen eingeht.
  • SER-Diagramme können Kreise aber keine Zyklen enthalten. (Ein Kreis wird durch eine geschlossene Kantenfolge repräsentiert, ein Zyklus ist eine geschlossene Kantenfolge, bei der die Kantenrichtung beachtet wird).
  • Die Kanten eines SER-Diagrammes geben Aufschluss über die Relation zwischen den Typen. Kanten werden mit PK für Primary Key und FK für Foreign Key beschriftet (im Beispiel nicht zu sehen).

Beispiel-Datenmodell


  • Kunde und Artikel sind unabhängige (originäre) Entitys. Ihre Existenz ist von nichts anderem abhängig.
    Zu beachten ist, dass es ausreicht, dass ein Typ unabhängig sein könnte, um ihn als E-Typ zu zeichnen. Modelliert man das Beispiel also leicht anders, nämlich so, dass eine Rechnung nicht mit einer (0,*) sondern mit einer (1,*)-Kante mit den Kunden verbunden ist, so ändert sich an der Anordnung der Typen nichts(!). Nur die Kante von Kunde nach Rechnung verändert sich, obwohl nun Kunde ebenso von Rechnung abhängt, in der Form, dass ein Kunde nur angelegt wird sofern mindestens eine Rechnung angelegt wird.
  • Jeder Auftrag bezieht sich genau auf einen Kunden. Aufträge ohne Kunden sind unzulässig (Auftrag ist ER-Typ), Kunden ohne Aufträge dagegen erlaubt (Kunde ist E-Typ).
  • Zu jedem Auftrag gehört mindestens eine Auftragsposition. Auftrag und Auftragsposition sind wechselseitig abhängig.
  • Jede Auftragsposition bezieht sich auf einen Artikel. Ein Artikel kann in mehreren Auftragspositionen vorkommen.
  • Jede Rechnung bezieht sich auf genau einen Kunden. Kunden ohne Rechnungen sind wiederum zulässig, nicht jedoch Rechnungen ohne Kunden.
  • Zu jeder Rechnung gehört mindestens eine Rechnungsposition. Rechnung und Rechnungsposition sind wechselseitig abhängig.
  • Jede Rechnungsposition bezieht sich auf genau eine Auftragsposition. Eine Auftragsposition kann berechnet sein oder nicht.

Vorgehen zur Umwandlung eines ER-Diagramms in ein SER-Diagramm

Liegt e​in ER-Diagramm i​n Min-Max-Notation vor, lässt s​ich dieses anhand d​es folgenden Vorgehens n​ach Staud i​n ein SER-Diagramm überführen[2] (ab S. 196 unten).

  1. Herausfinden welche Typen im SER-Diagramm existieren:
    1. Betrachte alle Entity- und Relationship-Typen im ER-Diagramm. Für jeweils zwei, die mit einer (1,1)-Kante verbunden sind, lege einen ER-Typ im SER-Diagramm an.
    2. Für alle verbliebenen Entity-Typen im ER-Diagramm lege einen entsprechenden E-Typ im SER-Diagramm an.
    3. Für alle verbliebenen Relationship-Typen im ER-Diagramm lege einen entsprechenden R-Typ im SER-Diagramm an.
  2. Schreibe alle soeben ermittelten E-Typen nach links in eine Spalte.
  3. Füge die ER- und R-Typen anhand ihrer existentiellen Abhängigkeiten ein (bei einfachen Beispielen finden sich die ER-Typen meist in der zweiten Spalte und die R-Typen meist in der dritten Spalte). Verbinde dabei alle Typen mit Kanten entsprechend der Kardinalitäten im ER-Diagramm.

Beispiel

Das folgende ER-Diagramm in Min-Max-Notation liegt vor:

Charakteristika d​es Diagramms:

  • Eine Fachkraft hat mindestens eine Leistung, die sie gut kann. Eine Leistung gehört zu genau einer Fachkraft. (Das Unternehmen rechnet sehr genau mit dem Personal.)
  • Eine Leistung besteht aus beliebig vielen Bestandteilen, aber jeder Bestandteil gehört zu mindestens einer Leistung.

Nach obigem Vorgehen lässt sich daraus folgendes SER-Diagramm erstellen:

Aus Leistung u​nd kann w​ird ein ER-Typ, d​a diese m​it einer (1,1)-Kante verbunden sind. Die restlichen Typen werden d​ann 1:1 konvertiert. Die Kanten ergeben s​ich aus d​en Kardinalitäten i​m ER-Diagramm.

Einzelnachweise
  1. Elmar J. Sinz: Das Entity-Relationship-Modell (ERM) und seine Erweiterungen. In: HMD. 152 (1990), S. 17–29.
  2. Josef Staud: SERM - Strukturierte Entity-Relationship-Modelle. In: Datenmodellierung und Datenbankentwurf. Springer, Berlin/ Heidelberg 2005, ISBN 3-540-26684-4, S. 193–202.
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