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In einer Reihe von Artikeln in der If Fase werden nützliche Elemente von LaTeX vorgestellt, die erprobt sind und bei der Arbeit der Informatiklehrerin eingesetzt werden.
In den bisher vorgelegten elf Teilen der Artikelserie – Ausgaben 0 … 10: rhinodidactics.de/Archiv – finden Sie Hinweise und Anmerkungen zu den Themen: Installation, grundlegende Arbeitsweisen, Quellen zu Dokumentationen, Arbeit mit KOMAscript, PSTricks, Erstellung von Arbeitsblättern, Struktogrammen, Automatengrafen, Elemente von UML, Barcodes, Formularerstellung, Zitieren, Abbildungen. Beginnend mit der Ausgabe 9 (Zitieren – normgerecht) wird das Thema von Fragen bestimmt, die von den Referendarinnen gestellt werden. Damit soll der konkrete Ausbildungsnutzen nachhaltig verbessert werden.
In dieser Ausgabe werden Hinweise zur Modellierung und Erstellung von Diagrammen nach der Entity-Relationship-Model vorgestellt. Häufig werden die Diagramme als ER-Diagramme bezeichnet. Da zur Zeit anderen (vor allem objektorientierten) informatischen Modellierungen maßgeblich Aufmerksamkeit geschenkt wird, wird eine kurze Einführung in die Terminologie dargestellt.
Der grundlegende Artikel von Peter Chen zum Entity-Relationship-Model
(ERM) wurde 1976 veröffentlicht www.idi.ntnu.no/emner/dif8916/p9-chen.pdf Diese Arbeit
gehört zu den meistzitierten Artikeln in der Informatik. Der Artikel
stellt die grundlegenden Begriffe zur Verfügung und ist als Referenz für
diese Modellierung maßgeblich.
Unter
oszhdl.be.schule.de/gymnasium/faecher/informatik/datenbanken/modell/erm.htm
finden sich Materialien, die Johann Penon für den Informatikunterricht
erstellt hat. Die Abbildung wurde nach diesem Material mit Hilfe von dia
www.gnome.org/projects/dia erstellt.
Entity-Relationship-Model Johann Penon
Mir sind keine LaTeX-Klassen bekannt, die direkt die ERM unterstützen.
Daher wird zur Erstellung der Grafiken – im Unterschied zu den
bisher vorgestellten Varianten – ein Werkzeug mit einer grafischen
Benutzungsoberfläche eingesetzt: dia.
Das Werkzeug ist für eine Reihe von Einsatzmöglichkeiten geeignet, da es
sehr viele vordefinierte grafische Beschreibungssprachen direkt
unterstützt:
Hier ist nicht der Platz, um die Modellierung für den Datenbankentwurf
vorzustellen. Dazu sei auf die Materialien von Johann Penon (mit
weiterführenden Hinweisen) verwiesen.
Die ER-Modellierung liefert –im Unterschied zu Elementen der
objektorientierten Modellierung – eine statische Sicht auf den
Gegenstandsbereich. Bei dem ER-Modell werden (nach Chen) vier
verschiedene Sichten auf die Daten identifiziert:
In der von Chen entwickelten grafischen Beschreibungssprache treten
für Knoten die Elemente Entitätstyp, Beziehung und Attribute (für
Entitätstypen) auf. Die Darstellung von Entitätstypen erfolgt in
Rechtecken, Beziehungen werden als Rauten und Attribute in ovaler Form
gezeichnet. Die Bezeichner für Primärschlüssel (besondere Attribute)
werden unterstrichen.
Kanten (als Verbindung zwischen den Knoten) werden mit Kardinalitäten
versehen, die die möglichen Ausprägungen quantifizieren. Dabei werden die
Primärschlüssel bei den Beziehungen angegeben – nicht aber die
Fremdschlüssel.
Für diejenigen, die mit der OOM vertraut sind, entsprechen Entitätstypen den Klassen und konkrete Entitäten den Objekten. Damit sollte deutlich sein, dass von einem Entitätstypen beliebig viele Entitäten (hier spricht man auch von Instanzen) existieren können. Damit stellt das ER-Diagramm eine Abstraktion bereit, die der eines Klassendiagramms gleichkommt.
Um Entitäten voneinander zu unterscheiden, bedarf es einer eindeutigen Kennzeichnung. Diese wird als Primärschlüssel bezeichnet und ist ein Attribut.
Betrachtet man die Attribute einer Beziehung, so wird deutlich, dass dort die Primärschlüssel der Entitätstypen (aber anders bezeichnet) auftreten. Somit wird über die Primärschlüssel der beteiligten Entitäten eine eindeutige Abbildung erreicht.
Regeln zur Überführung der Modelle in die Darstellung von konkreten Tabellen einer Datenbank sind – bezogen auf die Entitätstypen – trivial. Schwieriger gestaltet sich der Prozess der Berücksichtigung der Beziehungen, da hier die Kardinalitäten berücksichtigt werden müssen.
Da algorithmische Lösungen für die Aufgabe existieren, gibt es eine Reihe von Werkzeugen, mit denen aus den unter Dia abgespeicherten Grafikdateien die entsprechenden Datenbankelemente gebaut werden können. Dazu sei auf die Webseite www.gnome.org/projects/dia/links.html verwiesen. Dort finden sich – unter dem Punkt Tools that generates something from Dia diagrams – eine Reihe von Werkzeugen, die die Erstellung von Datenbankelementen durch Automaten unterstützen.
Die folgenden Abbildungen wurden (mit Dia) nach den Materialien (Seite 18f) der EPA erstellt. www.kmk.org/doc/beschl/EPA-Informatik.pdf Die Schülerin erhält die Aufgabe, das folgende ER-Modell bzgl. seiner Vollständigkeit zu untersuchen und zu erweitern bzw. zu ergänzen.
Entity-Relationship-Model, nach EPA, Seite 18
Die erfolgreiche Bearbeitung der Beispielaufgabe stellen sich die Autorinnen so vor, dass die folgende Darstellung als Ergebnis entwickelt wird.
Entity-Relationship-Model, nach EPA, Seite 19
Auffällig ist, dass die Attribute hier nicht angegeben sind. Damit folgen die Autoren der weit verbreiteten Praxis – durch Weglassen von Details die Übersichtlichkeit zu erhöhen.
Aus der Fülle der Materialien sei hier (wie auch bei Johann Penon) auf Skripten verwiesen, die das Thema Datenbanken vertiefend darstellen: wwwcs.uni-paderborn.de/cs/ag-engels/ag_dt/Courses/Lehrveranstaltungen/WS0001/TSEII/Begleitunterlagen