# Semantische Datenmodellierung und Relationenmodell
## Lifecycle von Informationssystemen
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### 1. Planungsphase
- Informationsbedarf der zu untersuchenden Organisation ermitteln
- Informationsstrategie erarbeiten

#### Beispiel: CRUD-Matrix (Create - Read - Update - Delete)
- Ergebnis: **Informationsprojekte**
  - Zusammenfassung von Funktionen, die gleiche Informationsobjekte verwenden
  - _Funktionsbereiche_ sind definiert
    - strukturieren Organisationsbereich
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### 2. Analysephase
- _Informationsprojekte_ aus Planung weiter detaillieren
  - Daten- und Prozesssicht
- durchgehende Konsistenz zwischen Daten- und Prozessmodell!
- Ergebnis: **Datenmodell** (UML) und **Prozessmodell** (Analysesicht)


### 3. Designphase
- Berücksichtigung des Datenbankmodells, Implementierungsplattform (DBMS)
  - Implementierung von Beziehungen
    - Definition von Referenzen
  - Festlegung der Datentypen (DBMS-spezifisch)
- _CASE-Tools_ (_computer aided software engineering_)
  - generieren Datenmodelle für 3. aus Datenmodellen aus 2.
  - umgekehrt: Round-Trip-Engineering
- Ergebnis: 
  - Datenmodell 
    - z.B. **[Relationenmodell](#relationenmodell)**, ergänzt um Datentypen des Ziel-DBMS beim Einsatz von RDBMS
  - Prozessmodell der Designsicht

### 4. Implementierungsphase
- Güte von Analyse und Design zeigen sich in relativ problemloser Implementierung
- RDBMS: Implementierung DB-Schema durch deklarative Sprachkomponente von SQL (SQL DDL)
- CASE-Tools: SQL-Skript direkt aus Relationenmodell generieren


### Beispiel Phasen des DB-Entwurfs
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## Relationenmodell
- Grundlage des von E. F. Codd vorgestellten RDB-Modells bildet der Relationenbegriff aus Mathe
  - eine **n-stellige (n-äre) Relation in einer Menge M** ist eine Beziehung, die zwischen je n Elementen aus M besteht oder nicht
    - vorstellbar als Menge von Tupeln gleicher Länge n 
      - auch n-Tupel genannt
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    - Spalten - Attribute
    - einzelne Zeilen - Tupel / Datensätze

### Definitionen Relationenmodell
- Eine **n-stellige Relation R** ist definiert als Untermenge des kartesischen Produkts der Wertebereiche der zugehörigen Attribute $A_1$, $A_2$, ..., $A_n$
  - $$R(A_1, A_2, ..., A_n) ⊆ W(A_1) x ... x W(A_n)$$
  - Beispiel: _Student (MatrNr, Name, Geb.) ⊆ integer x string x date_
- Ein Element der Menge R wird als **Tupel** bezeichnet → $$t ∈ R$$
  - Beispiel: _t= (123456, 'Schmidt', 30.01.2014)_
- Ist der Wert eines Attributs in einem Tupel unbekannt/nicht vorhanden
  - **NULL-Wert**
  - kann für jedes Attribut festgelegt werden, ob erlaubt ist oder nicht
- **Schlüssel** p minimale Menge von Attributen
  - Werte identifizieren Tupel eindeutig
  - Wert von p bestimmt die Attributwerte aller anderen Attribute des Tupels eindeutig
    - Man kann (im zusammengesetzten Fall) kein Attribut aus p entfernen, ohne dass das verletzt wird
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