ER-Modell
Du fragst dich, was ein ER-Modell ist? Das erklären wir dir hier im Beitrag und im Video !
Inhaltsübersicht
ER-Modell einfach erklärt
Ein ER-Modell (Entity-Relationship-Modell, Abkürzung: ERM) ist ein Konzept zur Darstellung von Datenstrukturen in einem relationalen Datenbanksystem. Es ist also ein Modell das anzeigt, wie Informationen in einer Datenbank gespeichert sind und wie sie zueinander in Beziehung stehen.
Ein ER-Modell besteht immer aus einer Modellbeschreibung und einer visuellen Darstellung. Die grafische Abbildung eines ER-Modells nennst du auch Entity-Relationship-Diagramm (Abkürzung: ERD). In einem ER-Diagramm findest du immer drei Grundelemente: Entitäten (Entity), Attribute und Beziehungen (Relationship).
Anwendungsgebiete
Das Entity-Relationship-Modell wurde erstmal 1976 vom Informatiker Peter Chen vorgestellt. Seitdem hat es sich zu einem wichtigen Werkzeug der Datenbankmodellierung entwickelt.
Deswegen begegnen dir ER-Modelle überwiegend bei der Software- und Datenbankentwicklung. Dort wird das ERM genutzt, um komplexe Datenbankstrukturen zu planen und umzusetzen.
Da die grafische Darstellung leicht verständlich ist, können selbst fachfremde Personen schnell die Beziehungen einer Datenbank erfassen. Deshalb eignet sich das ERM besonders gut für die Kommunikation mit externen Auftraggebern.
Doch auch außerhalb der Informatik kannst du auf ER-Modelle treffen. Besonders beliebt ist das ERM bei der Modellierung von Geschäftsprozessen, da so Schwachstellen eines betrieblichen Ablaufs schnell identifiziert werden können.
Grundelemente des ER-Modells
ER-Modelle bestehen immer aus den gleichen Grundelementen: Entitäten, denen bestimmte Attribute zugeordnet sind und die über Beziehungen miteinander verknüpft sind.
Entität (Entity)
Eine Entität repräsentiert ein eindeutig identifizierbares Objekt aus der realen Welt, über das Informationen gespeichert werden. Meist handelt es sich dabei um Dinge, Vorgänge oder Personen, die aktive Handlungen durchführen. Das können Produkte, Bestellungen oder Kunden sein. Du unterscheidest dabei starke Entity-Typen und schwache Entity-Typen.
Starke Entity-Typen (Strong Entity-Type) sind Entitäten, die unabhängig von anderen Elementen existieren. Zum Beispiel könnten einzelne Bücher einen starken Entity-Typen darstellen, da sie nicht voneinander abhängig sind.
Schwache Entitiy-Typen (Weak Entity-Type) sind dagegen abhängig von anderen Entitäten. Das heißt, dass sie nur im Zusammenhang mit anderen Entitäten eindeutig identifiziert werden können. In unserem Beispiel sind das die Bücherseiten, die nur im Kontext eines konkreten Buches genau identifizierbar sind.
Im ER-Diagramm werden Entitäten meist als Rechteck dargestellt. Starke Entity-Typen sind mit einem einfachen Rechteck umfasst, schwache Entity-Typen mit einem doppelten Rechteck.
Attribute & Schlüssel
Attribute sind Eigenschaften oder Merkmale von Entitäten. Sie geben Identifizierungsmerkmale einer Entität an. Zum Beispiel kann eine Person Attribute wie Name, Alter und Berufsbeschreibung haben.
Im ER-Modell werden Attribute oder Kombinationen von Attributen auch dazu genutzt, Entitäten eindeutig zu identifizieren. Das nennt man dann Schlüssel. Du unterscheidest Primärschlüsselattribute und Fremdschlüsselattribute.
Ein Primärschlüsselattribut ist ein Attribut, das jede Entität eindeutig identifiziert. Es darf hier also keine doppelte oder leere Werte geben. Meist werden dazu künstliche Zahlenfolgen als Identifikationsnummer genutzt, beispielsweise in Form einer Kundennummer.
Ein Fremdschlüsselattribut ist ein Attribut einer Entität, das auf den Primärschlüssel in einer anderen Entität verweist. Es wird also genutzt, um Beziehungen zwischen zwei Entitäten darzustellen.
Beispiel: Angenommen du hast eine Liste von Bestellungen. Jede Bestellung ist einem Kunden zugeordnet. Dann wird die Kundennummer in der Bestellliste als Fremdschlüssel verwendet, um zu zeigen, welcher Kunde die Bestellung getätigt hat. Die Kundennummer ist wiederum Primärschlüssel für die Entität „Kunde“.
Wichtig: Du musst sicherstellen, dass der Wert eines Fremdschlüssels jederzeit mit einem gültigen Eintrag eines Primärschlüssels verknüpft ist. Das nennst du dann Referenzintegrität. Über automatisierte Regeln und Einschränkungen kannst du inkonsistente Verknüpfungen in deiner Datenbank verhindern.
Beziehung (Relationship)
Die Beziehung stellt in einem ER-Diagramm eine Verbindung zwischen zwei oder mehreren Entitäten dar. Durch die Verknüpfung wird das Verhältnis zwischen den Entitäten und deren Interaktion miteinander erklärt. Im ER-Diagramm werden sie meist als Raute dargestellt.
Beispiel: In der Datenbank für eine Universität gibt es eine Entität „Student“ und eine Entität „Seminar“. Die beiden Entitäten sind durch eine Beziehung „belegen“ miteinander verbunden. Die Beziehung beschreibt dann, dass ein Student ein oder mehrere Seminare belegen kann.
Kardinalität
Bei Beziehungen unterscheidest du verschiedene Kardinalitäten. Die Kardinalität beschreibt, wie viele Instanzen der einen Entität mit wie vielen Instanzen der anderen Entität verknüpft werden können. Das gibst du meist als Verhältniszeichenpaar an:
- 1:1 (auch „Eins-zu-Eins-Beziehung“) zeigt an, dass beide Entitäten jeweils nur einmal im Zusammenhang mit der verknüpften Entität auftreten können. So hat z. B. jeder Mitarbeiter einen Mitarbeiterausweis, und jeder Mitarbeiterausweis gehört genau zu einem Mitarbeiter.
- 1:n (auch „Eins-zu-Viele-Beziehung“) drückt aus, dass eine Entität wieder nur eine Verknüpfung zur anderen Entität vorweist. In der entgegengesetzten Beziehungsrichtung kann die andere Entität nun jedoch mit unbestimmt vielen Entitätsinstanzen verbunden sein. Beispielsweise wird eine Bestellung immer nur einem Kunden zugeordnet. Ein Kunde kann jedoch mehrere Bestellungen aufgeben.
- n:m (auch „Viele-zu-Viele-Beziehung“) bedeutet, dass beide Entitäten unbestimmt viele verbundene Ausprägungen haben. So kann ein Lieferant mehrere Produkte liefern. Gleichzeitig kann ein Produkt aber auch von mehreren Lieferanten bezogen werden.
In einem Entity-Relationship-Diagramm kann das dann zum Beispiel so aussehen:
In der grafischen Darstellung wird die Kardinalität neben der Beziehung angegeben. Ein Arbeitnehmer arbeitet in der Regel nur für einen Arbeitgeber (Kardinalität 1). Ein Arbeitgeber kann jedoch mehrere Arbeitnehmer beschäftigen (Kardinalität n). Es handelt sich hierbei also um eine 1:n-Beziehung.
Chen-Notation
Die Chen-Notation wurde von Peter Chen entwickelt und gilt als Vorreiter der heutigen ER-Modelle. Sie nutzt die bereits vorgestellten geometrischen Symbole, um Elemente wie Entität, Beziehung und Attribut darzustellen.
Durch die sehr abstrakte und vereinfachte Darstellung von Prozessen, sind Chen-Notationen besonders in der akademischen Lehre verbreitet.
IDEF1X
IDEF1X steht für „Integration Definition for Information Modeling“ und ist eine Methode der Datenbankmodellierung, die ursprünglich für die US-Amerikanische Air Force entwickelt wurde. Mittlerweile ist sie der amerikanische Nationalstandard in den meisten Behörden.
Im Beispiel siehst du ein paar Besonderheiten von IDEF1X: Entität und Attribute sind in Form einer Tabelle im Diagramm miteinander verbunden. Eine gestrichelte Beziehungslinie gibt z. B. an, dass beide Entitäten unabhängig voneinander sind, eine durchgezogene Linie symbolisiert abhängige Entitäten. Auch gibt die Beziehung eine Richtung vor. Das Beziehungsende wird dabei mit einem kleinen schwarzen Kreis symbolisiert.
Da IDEF1X besonders nützlich bei komplexen und sehr großen Datenbanken ist, findest du diese Art der Modellierung häufig bei privatwirtschaftlichen oder behördlichen Organisationen.
Min-Max/ISO
Die Min-Max/ISO-Notation ist ein ER-Modell, das die minimale und maximale Anzahl von Entitätsinstanzen beschreibt. Bei der Min-Max-Notation wird an den Beziehungslinien zu den Entitäten jeweils ein Paar von Zahlen notiert: Das Minimum und das Maximum.
In der Klammer auf der Beziehungslinie wird das Minimum und das Maximum der Anzahl an Ausprägungen einer Entität angeben. Beispielsweise gibt ein Verlag mindestens 1 Buch heraus, kann aber insgesamt unbestimmt viele Bücher herausgeben. Im ER-Diagramm wird das mit „N“ symbolisiert. Ein Buch hat immer mindestens und maximal nur einen Verlag. Dies symbolisiert das Zahlenpaar „(1,1)“.
ER-Modell — häufigste Fragen
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Was ist ein ER-Modell?
Ein ER-Modell (Entity-Relationship-Modell) ist eine grafische Modellierung aus der Datenbankentwicklung. Es zeigt an, welche Daten in einer Datenbank vorhanden sind und in welchem Verhältnis sie zueinander stehen.
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Welche Bestandteile hat ein ER-Modell?
Ein ER-Modell hat drei Hauptbestandteile:- Entitäten, die Objekte und Personen darstellen
- Attribute, die die Eigenschaften von Entitäten festlegen
- Beziehungen, die die Verbindungen zwischen Entitäten beschreiben
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Was macht ein ER-Modell?
Ein ER-Modell dient dir dazu, Strukturen und Beziehungen zwischen den Daten in einer Datenbank anschaulich darzustellen. Es ist somit ein wichtiger Schritt bei der Entwicklung und Prüfung von Datenbankanwendungen.
Aufbau von Datenbanken
Jetzt weißt du, was ein ER-Modell ist. Du willst nun mehr über den Aufbau von Datenbanken erfahren? Dann schau dir doch unser Video dazu an!
