Übungsblatt 2

Lehrstuhl für Praktische Informatik III
Prof. Dr. Guido Moerkotte
Email: [email protected]
Marius Eich
Email: [email protected]
Fisnik Kastrati
Email: [email protected]
Datenbanksysteme 1
Herbst-/Wintersemester 2014
2. Übungsblatt
01. Oktober 2014
Aufgabe 1
Bei einem Projekt ist das ER-Diagramm verloren gegangen, es wird jedoch dringend
für die Dokumentation benötigt. Rekonstruieren Sie das ER-Diagramm (Entitäten und
Beziehungen) aus dem folgenden relationalen Schema und geben Sie die Funktionalitäten an. Gehen Sie davon aus, daß Schlüssel/Fremdschlüssel gleich benannt sind.
• A(a1, a2, a3)
• B(b1, b2)
• C(b1, c1, c2)
• D(d1, d2)
• E(e1, e2)
• R(a1, d1, e1)
• S(b1, c1)
• T(b1, d1, t1)
Lösung
Aufgabe 2
Betrachten Sie folgenden Ausschnitt eines ER-Diagramms.
Aufgabe 2 a)
Überführen Sie diesen in ein relationales Schema!
Lösung
1
t1
d1
1
D
b1
n
T
B
d2
b2
1
m
a1
A
a2
n
R
a3
S
1
n
e1
c1
E
C
e2
c2
Produkt
Nr
Datum
Auftrag
1
N
besteht_aus
Auftragsposition
N
hat
1
Produkt
Auftrags
Nr
Menge
Name
Preis
• Auftrag:{[Auftragsnummer: integer, Datum: date]}
• Auftragsposition:{[Auftragsnummer: integer, Pos: integer, Menge:integer]}
• Produkt:{[Produktnummer: integer, Name: string, Preis:decimal]}
• besteht aus:{[Auftragsnummer: integer, Pos: integer]}
• hat:{[Auftragsnummer: integer, Pos: integer, Produktnummer: integer]}
Diese kann in ein verfeinertes relationales Schema überführt werden
Auftrag:{[Auftragsnummer: integer, Datum: date]}
Auftragsposition:{[Auftragsnummer: integer, Pos: integer, Menge:integer, beinhaltetProdukt]}
Produkt:{[Produktnummer: integer, Name: string, Preis: decimal]}
Aufgabe 2 b)
Geben Sie einen alternativen Modellierungsvorschlag ohne die Entität Auftragsposition an!
Lösung
Aufgabe 2 c)
2
Produkt
Nr
Datum
Auftrag
N
besteht_aus
M
Produkt
Auftrags
Nr
Name
Preis
Menge
Überführen Sie Ihren Vorschlag in ein relationales Schema!
Lösung
Auftrag:{[Auftragsnummer: integer, Datum: date]}
Produkt:{[Produktnummer: integer, Name: string, Preis: decimal]}
bestehtAus:{[Auftragsnummer: integer, Produktnummer: integer, Menge:integer]}
Aufgabe 3
Der Steuerfahndung ist eine grosse Menge von Kontendaten zugespielt worden. Diese
Daten sollen nun mit Hilfe eines Datenbankmanagementsystems verwaltet werden.
Aufgabe 3 a)
Entwickeln Sie ein ER-Modell zur Verwaltung der Steuerdaten. Hierbei sollen die folgenden Entitäten (kursiv gedruckt) erstellt werden.
• Jede Stiftung hat einen eindeutigen Namen.
• Jede Person hat eine eindeutige Steuernummer, einen Namen und ein Geburtsdatum.
• Jedes Konto hat eine eindeutige Kontonummer sowie einen Kontostand.
• Ein Finanzamt hat einen eindeutigen Namen.
Es sollen nun die folgenden Beziehungen berücksichtigt werden.
• Jede Stiftung verwaltet eine beliebige Anzahl von Konten.
• Eine Stiftung begünstigt mehrere Personen.
• Eine Person verfügt über ein Konto. Ein Konto kann mehrere verfügungsberechtigte Personen haben.
• Ein Konto kann eine beliebige Anzahl von Unterkonten haben.
• Jede Stiftung wird von jeweils einem zuständigen Finanzamt betreut.
3
Lösung
Steuernummer
Name
Stiftung
Person
begünstigt
Name
Geburtsdatum
zuständig
verwaltet
verfügt
Kontonummer
Name
Finanzamt
Konto
Kontostand
Unterkonto
Rahmenkonto
enthält
Aufgabe 3 b)
Geben Sie für alle Beziehungen in Aufgabenteil a) die entsprechenden Funktionalitäten
an.
Lösung
Name
Stiftung
n
zuständig
n
begünstigt
m
Steuernummer
Person
Name
n
1
Geburtsdatum
verwaltet
verfügt
n
1
1
Kontonummer
Name
Finanzamt
Konto
Kontostand
n
1
Unterkonto
Rahmenkonto
enthält
4
Aufgabe 3 c)
Geben Sie für alle Beziehungen in Aufgabenteil a) die Anzahl der an der Beziehung
beteiligten Entitäten in (min, max)-Notation an.
Lösung
Name
Stiftung
(1,1)
(2,*)
(0,*)
begünstigt
(1,*)
Steuernummer
Person
Name
(1,1)
Geburtsdatum
zuständig
verwaltet
verfügt
(1,1)
(0,*)
(1,*)
Kontonummer
Name
Finanzamt
Konto
Kontostand
(1,1)
(0,*)
Unterkonto
Rahmenkonto
enthält
Aufgabe 3 d)
Worin liegen die Vorteile der (min,max)-Notation im Vergleich zur Angabe der
Funktionalitäten?
Lösung
Mit Hilfe der (min,max)-Notation können genauere Ober- und Untergrenzen für
die Anzahl der an einer Beziehung beteiligten Entitäten spezifiziert werden. Es ist also
eine genauere Abbildung der Anwendungssemantik möglich als mit Hilfe der Funktionalitäten.
Aufgabe 4
Aufgabe 4 a)
Zeigen Sie, dass die Ausdruckskraft der Funktionalitätsangaben und der (min,
max)-Angaben bei n-stelligen Beziehungen mit n > 2 unvergleichbar ist: Finden Sie
realistische Beispiele für Konsistenzbedingungen, die mit Funktionalitätsangaben, aber
5
1
Studenten
N
Professoren
betreuen
1
Seminarthemen
Abbildung 1: Beziehung betreuen
(0,*)
Studenten
(0,1)
Professoren
DA
(0,1)
Themen
Abbildung 2: Beziehung Diplomarbeit
nicht mit (min, max)-Angaben ausdrückbar sind, und wiederum andere Konsistenzbedingungen, die mit der (min,max)-Angabe formulierbar sind, aber nicht durch Funktionalitätseinschränkungen.
Lösung
In Abbildung 1 ist die dreistellige Beziehung betreuen dargestellt, welche folgende
partiellen Funktionen definiert:
betreuen : P rof essoren × Studenten → Seminarthemen
betreuen : Seminarthemen × Studenten → P rof essoren
• Studenten dürfen bei einem Professor nur ein Seminarthema bearbeiten.
• Studenten dürfen dasselbe Thema nur bei einem Professor bearbeiten.
Damit kann ein Element aus den Entitytypen Studenten, P rof essoren bzw. Seminarthemen
in der Beziehung bewerten mehrmals vorkommen. Um dies mit Hilfe der (min,max)Notation darzustellen, müsste man immer (0, ∗) angeben. Damit sind aber obige Konsistenzbedingungen nicht mehr sichergestellt.
Im Allgemeinen muss bei mehrstelligen Beziehungen bei allen beteiligten Entitäten
die (min, max)-Angabe (0, ∗) stehen – unabhängig von den Funktionalitäten.
In Abbildung 2 ist die dreistellige Beziehung DA (Diplomarbeit) mit Hilfe der
(min,max)-Notation dargestellt. Damit ist sichergestellt, dass ein Student maximal
eine Diplomarbeit schreiben kann. Natürlich gibt es mehrere Themen für verschiedene
Diplomarbeiten, und ein Professor hat mehrere Diplomanden. Es ist weiterhin gefordert, dass ein Thema nur einmalig vergeben werden darf (0, 1)!
Dies kann nicht mit Hilfe von Funktionalitäten dargestellt werden. Da für einen
Studenten automatisch festgelegt ist, bei welchem Professor er welches Thema hat,
6
wäre die Funktionalität 1:1:1. Bei diesen Funktionalitäten muss nur die Kombination
aus Student, Professor und Thema eindeutig sein, so dass ein Student ein anderes
Thema bei einem anderen Professor bearbeiten könnte. Damit sind die Bedingungen
der (min, max)-Angabe verletzt.
Aufgabe 5
Betrachten Sie folgende binäre Beziehungstypen. Setzen Sie die Kardinalitäten in
Funktionalitäten um. Welche partiellen Funktionen gelten jeweils zwischen den Entitymengen A und B?
Aufgabe 5 a)
A
<1,1>
R1
<1,*>
B
Lösung
Für R1 gilt: A → B
A
N
R1
1
B
Aufgabe 5 b)
A
<0,1>
R2
<1,1>
B
Lösung
Für R2 gilt: A → B und B → A
A
1
R2
1
B
Aufgabe 5 c)
A
<1,4>
R3
7
<1,*>
B
Lösung
Für R3 gilt keinerlei partielle Funktion.
A
M
R3
8
N
B