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Relationen-Modell

Das relationale Datenmodell (Relationenmodell, Relational Model, Relationale Modell, RDM, RM, RDBM) ist die Grundlage für das Datenbankdesign Relationaler Datenbank Management Systeme (RDBMS).

Das relationale Datenmodell kennt nur Tabellen. Die Formate der Datenbank-Tabellen werden als Schema beschrieben. Die Tabellen im Datenbankschema tragen eindeutige Namen. Jede Tabelle im Relationenmodell hat eine feste Anzahl eindeutig benannter Spalten. Für jede dieser Spalten muss ein Wertebereich angegeben sein. Die in den Ausprägungen der Tabellen stehenden Zeilen (Tupel) entsprechen alle der gemeinsamen Schema-Definition. Beziehungen im Relationenmodell sind im Gegensatz zum Entity-Relationship-Model (ERM) immer binär.

Das Modellieren der Relationen geschieht in der Systementwicklung über die Sammlung aller (zum Beispiel im Rahmen einer Funktionsanalyse - Strukturierte Analyse oder Essentielle System-Modellierung) gewonnenen Sichten auf die Daten oder durch Transformation aus einem ER-Modell.

weiterführende
externe Links


Entwicklung Relationenmodell

Ist für das Relationenmodell ein eigenständiger Aufbau vorgesehen, werden zunächst die Elemente einer Datensicht (Datenbedarf einer Funktion) auf die Objekte (Relationen) verteilt. Alle beschreibenden Merkmale eines Objektes werden dabei in einer Relation (Tabelle) zusammengefasst. Dann werden im Rahmen der Normalisierung mehrfach auftretende Eigenschaften der Objekte in eigenständige Relationen ausgelagert.

Aus den Attributen einer Relation werden ein einzelnes Attribut oder eine Kombination von Attributen zu Schlüsselkandidaten bestimmt, die ein Tupel (Zeile der Tabelle, Beschreibung eines Objektes) jeweils eindeutig kennzeichnen. Einer der Schlüsselkandidaten oder ein zusätzlich als Attribut eingeführtes künstliches Merkmal wird als Primärschlüssel der Relation definiert.

Für alle Attribute der Relation muss im Relationen-Modell eine voll-funktionale Abhängigkeit von dem Primärschlüssel existieren und es darf keine Abhängigkeit von einem anderen Attribut vorkommen. Sind alle Anforderungen dieser Regeln erfüllt befinden sich die Relationen in der dritten Normalform (3NF).
Primärschlüssel einer Relation können als Fremdschlüssel in einer anderen Relation auftauchen, sie dienen der Verknüpfung zweier Relationen im Relationenmodell. Der Wert des Primärschlüssels kann in mehreren Tupeln der Relation mit dem Fremdschlüssel auftreten. Die beiden Relationen sind dann miteinander durch eine 1:n-Beziehung verknüpft. Damit wird zum Beispiel eine Existenz-Abhängigkeit in der Datenmodellierung dargestellt.


Ableitung aus E/R-Modell

Die Umformung aus dem ER-Modell in ein relationales Modell (ERM nach RM) geschieht nach festen Regeln für die Umwandlung der unterschiedlichen Wertigkeiten der Beziehungen im E/R-Modell.

Bei der Umsetzung rekursiver Beziehungen, der Auflösung von n:m-Beziehungen oder dem Auflösen beidseitig konditionaler Beziehungen werden im Rahmen der Normalisierung zum Beispiel auch neue Relationen geschaffen.

Zu den Beziehungen zwischen Relationen lassen sich dann im Relationen-Modell Integritätsregeln definieren. Diese Integritätsbedingungen legen fest, wie die über den Primärschlüssel/Fremdschlüssel-Eintrag verbundenen Relationen behandelt werden oder Veränderungen durch Fremdschlüssel-Beziehungen unterbunden werden.

Die Umwandlung von ER-Modell zu Relationen-Modell kann in der Design-Phase durch geeignete Werkzeuge der E/R-Modellierung als automatische Abbildung / Transformation nach den im Werkzeug implementierten Regeln ausgeführt werden. Die visuelle Repräsentation der Beziehungen geht bei Darstellung der Relationen in Tabellenform verloren. Einige der Software-Engineering-Werkzeuge bieten jedoch auch für ein relationales Modell eine grafische Aufbereitung an (zum Beispiel: case/4/0).


Das nachfolgende Beispiel stellt die Relation "Reservierung" aus dem ER-Modell "Hotel-Reservierung" im Relationen-Modell dar.

Attribute einer Relation

Die ReservierungsNr ist als Primärschlüssel ("P") gekennzeichnet. PartnerNr und ZimmerNr sind aufgrund der im ER-Modell "Hotel-Reservierung" definierten 1:n- Beziehung jeweils aus der entsprechenden Relation übernommene Fremdschlüssel ("F"). Die ersten vier Attribute haben die Eigenschaft "not null" ("n"), diese Attribute müssen also immer gefüllt sein.

Diese Bedingungen werden im Relationen-Modell als Constraints zu den Tabellen definiert. Als Constraint kann jede weitere Integritätsbedingung zur Tabelle beschrieben werden. Die Bedingung definiert die syntaktische und semantische Korrektheit einer Operation und sichert damit die Konsistenz der aus dem Relationen-Modell abgeleiteten Datenbank.

Eine grafische Darstellung der Relationen und ihrer Abhängigkeiten über die Definition der Schlüssel ist in einigen Modellierung-Tools analog zum E/R-Modell als Netzstruktur möglich. Zur Darstellung der Beziehungen im Relationen-Modell wird im Gegensatz zur Pfeil-Notation im ER-Modell meist die Krähenfuß-Notation in der Grafik verwendet.

microTOOL case/4/0

Beispiel Relationen-Modell Hotel-Reservierung

Beispiel Relationship-Diagramm in Krähenfuß-Notation: Relationen-Modell einer Hotel-Reservierung:
Maschinelle Ableitung RM aus dem ER-Modell (siehe Entity-Relationship-Modellierung),
durchgeführt mit case/4/0

 

Das Datenbank-Design (Datenbankmodellierung, database modeling) schließt sich in beiden Vorgehensweisen an und baut direkt auf dem Relationenmodell auf. Dabei erfolgt die Definition der Design-Objekte: Tabelle, Index, View, usw. für das Datenbankmodell.
Mit dem Datenbank-Design (meist für Relationale Datenbank-Systeme - RDBMS) werden in der Praxis die spezifischen Eigenschaften in einem Ziel-Datenbank-System optimal berücksichtigt. Die Unabhängigkeit der Datenbankstrukturen von Programmen bzw. Zielsprachen bleibt dabei erhalten.
Auf das relationale Modell ausgerichtet ist die Datenbank-Sprache SQL (Structured Query Language). Sie garantiert eine weitgehende Unabhängigkeit der Anwendungen vom eingesetzten Datenbankmanagementsystem.

Zum Thema Relationen-Modellierung und Datenbankdesign bietet INffORUM den Know-how-Transfer in Form von Schulung (Seminar, Workshop, Tutorial) und Coaching der Anwendungsentwickler sowie die Unterstützung bei der Durchführung der Anwendungsentwicklung.
Das Training zur Relationen-Modellierung und zur Transformation in spezielle Datenbank-Systeme, sowohl Seminar als auch Workshop und Tutorial, kann dabei auf den speziellen Bedarf einer Projekt-Gruppe zugeschnittenen werden.

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