Skript: Datenbanken und SQL mit der Warenautomat-Datenbank

4. ER-Modell nach Chen und Crow’s Foot Notation mit ER-Übungen

4.1 Was ist Modellierung?

Modellierung bedeutet, einen inhaltlichen Ausschnitt der Wirklichkeit so darzustellen, dass er für ein Datenbanksystem verständlich wird. Im Kontext von Datenbanken spricht man dabei auch von semantischer Modellierung, weil die Bedeutung der Daten und ihrer Beziehungen im Mittelpunkt steht.

4.2 ER-Modell nach Chen

Im Chen-Modell werden Entitäten als Rechtecke, Beziehungen als Rauten und Attribute als Ovale dargestellt.

Wichtige Notationsregeln:

• Primärschlüssel werden unterstrichen.
• Fremdschlüssel werden im klassischen Chen-Modell meist nicht angegeben.
• Falls Fremdschlüssel dennoch notiert werden, wird häufig ein * vorangestellt.

Kardinalitäten im Chen-Modell:

• 1:1 bedeutet: Jeder Datensatz von A gehört zu höchstens einem Datensatz von B und umgekehrt.
• 1:n bedeutet: Ein Datensatz von A kann vielen Datensätzen von B zugeordnet sein, B aber nur einem A.
• m:n bedeutet: Viele Datensätze von A können vielen Datensätzen von B zugeordnet sein.

[!NOTE] Beispiel (Warenautomat):

• standort zu automat ist 1:n.
• automat zu mitarbeiter ist m:n.

flowchart LR
	STANDORT[standort] --- BEZ1{hat}
	BEZ1 --- AUTOMAT[automat]
	AUTOMAT --- BEZ2{zugeordnet}
	BEZ2 --- MITARBEITER[mitarbeiter]

	ST_PK((standort_id)) --- STANDORT
	AU_PK((automat_id)) --- AUTOMAT
	MI_PK((mitarbeiter_id)) --- MITARBEITER

	BEZ1 --- K1[1:n]
	BEZ2 --- K2[m:n]

Auflösung von m:n-Beziehungen:

• Eine m:n-Beziehung wird im relationalen Modell immer über eine Zwischentabelle aufgelöst.
• Im Chen-Kontext kann man sich das als “Rechteck um die Raute” merken: Die Beziehung wird zu einer eigenen Entität/Tabelle.
• Diese Zwischentabelle enthält mindestens die beiden Fremdschlüssel der beteiligten Entitäten.

Konkrete Auflösung:

• Beziehung automat <-> mitarbeiter (m:n)
• Zwischentabelle: automat_mitarbeiter(automat_id, mitarbeiter_id, ...)
• Beide Spalten sind Fremdschlüssel und bilden oft zusammen den Primärschlüssel.

4.3 Crow’s Foot Notation

Crow’s Foot Notation stellt Kardinalitäten direkt an den Beziehungslinien dar. Sie ist praxisnah, weil man sofort erkennt, ob eine Beziehung 1:1, 1:n oder m:n ist.

In der praktischen Datenmodellierung wird in Crow’s Foot oft bereits tabellarisch gedacht. Entitäten werden mit ihren Attributen dargestellt, inklusive Primärschlüssel (PK) und Fremdschlüssel (FK).

Wichtig: m:n-Beziehungen sind in dieser Darstellung bereits aufgelöst, also durch eine eigene Zwischentabelle ersetzt.

Tabellarische Darstellung (Beispiel aus dem Warenautomaten-Modell):

Entität/Tabelle	Primärschlüssel (PK)	Fremdschlüssel (FK)	Hinweis
standort	standort_id	-	Stammdaten eines Standorts
automat	automat_id	standort_id	Viele Automaten pro Standort (1:n)
mitarbeiter	mitarbeiter_id	-	Personalstammdaten
automat_mitarbeiter	(automat_id, mitarbeiter_id)	automat_id, mitarbeiter_id	Aufgelöste m:n-Beziehung
lieferant	lieferant_id	-	Lieferantenstammdaten
produkt	produkt_id	lieferant_id	Viele Produkte pro Lieferant (1:n)
inventar	inventar_id	automat_id, produkt_id	Verknüpft Automat und Produkt mit Bestandsdaten

erDiagram
	STANDORT ||--|{ AUTOMAT : hat
	AUTOMAT ||--o{ AUTOMAT_MITARBEITER : hat_zuordnung
	MITARBEITER ||--o{ AUTOMAT_MITARBEITER : ist_zugeordnet
	LIEFERANT ||--|{ PRODUKT : liefert
	AUTOMAT ||--o{ INVENTAR : enthaelt
	PRODUKT ||--o{ INVENTAR : ist_im_bestand

	STANDORT {
		BIGINT standort_id PK
		VARCHAR bezeichnung
	}

	AUTOMAT {
		BIGINT automat_id PK
		BIGINT standort_id FK
		VARCHAR seriennummer
	}

	MITARBEITER {
		BIGINT mitarbeiter_id PK
		VARCHAR vorname
		VARCHAR nachname
	}

	AUTOMAT_MITARBEITER {
		BIGINT automat_id PK, FK
		BIGINT mitarbeiter_id PK, FK
	}

	LIEFERANT {
		BIGINT lieferant_id PK
		VARCHAR name
	}

	PRODUKT {
		BIGINT produkt_id PK
		BIGINT lieferant_id FK
		VARCHAR name
	}

	INVENTAR {
		BIGINT inventar_id PK
		BIGINT automat_id FK
		BIGINT produkt_id FK
	}

So wird in Crow’s Foot sehr schnell sichtbar:

• Welche Tabelle inhaltlich unabhängig ist.
• Welche Tabelle von anderen abhängt (wegen FK).
• Wo eine ehemals m:n-Beziehung bereits technisch aufgelöst wurde.

Querverweise

• 4.2 ER-Modell nach Chen
• Kapitel 2: Datenbankmodelle
• Kapitel 7: CREATE TABLE

Übungen zum Kapitel

Übung 1: Nenne die Grundnotation im Chen-Modell (Formen und Schlüsselkennzeichnung).

Lösung

**Lösung:** Entitäten sind Rechtecke, Beziehungen sind Rauten, Attribute sind Ovale. Primärschlüssel werden unterstrichen. Fremdschlüssel werden im klassischen Chen-Modell meist nicht angegeben; falls doch, wird häufig ein `*` vorangestellt.

Übung 2: Erkläre die Kardinalität zwischen standort und automat sowie zwischen automat und mitarbeiter.

Lösung

**Lösung:** `standort` zu `automat` ist 1:n (ein Standort, viele Automaten). `automat` zu `mitarbeiter` ist m:n (viele Automaten, viele Mitarbeiter).

Übung 3: Löse die m:n-Beziehung zwischen automat und mitarbeiter in Tabellenform auf.

Lösung

**Lösung:** Die Beziehung wird über eine Zwischentabelle aufgelöst, z. B. `automat_mitarbeiter(automat_id, mitarbeiter_id, einsatz_seit)`. `automat_id` und `mitarbeiter_id` sind Fremdschlüssel und bilden oft zusammen den Primärschlüssel.

Übung 4: Bestimme in der Crow’s-Foot-Tabelle jeweils PK und FK für produkt und inventar.

Lösung

**Lösung:** `produkt`: PK = `produkt_id`, FK = `lieferant_id`. `inventar`: PK = `inventar_id`, FK = `automat_id` und `produkt_id`.