# 3.2 Datenmodellierung

## ER-Modell (Entity-Relationship)

Das ER-Modell ist ein **konzeptionelles Datenmodell** zur Beschreibung von Datenstrukturen.

### Grundbegriffe

```
ER-Modell - Komponenten
├── Entitäten (Entities)
├── Beziehungen (Relationships)
└── Attribute (Eigenschaften)
```

### Entitäten

Eine Entität ist ein **Objekt der realen Welt**, das eindeutig identifizierbar ist.

| Entität | Beispiel |
|---------|----------|
| Person | Kunde, Mitarbeiter |
| Ding | Produkt, Auto |
| Konzept | Bestellung, Rechnung |

### Attribute

Attribute beschreiben **Eigenschaften** von Entitäten.

```
Attribute - Typen
├── Einfachwertig
├── Mehrwertig (z.B. Telefonnummern)
├── Zusammengesetzt (z.B. Adresse)
└── Abgeleitet (z.B. Alter aus Geburtsdatum)
```

### Beziehungen (Relationships)

Beziehungen verknüpfen Entitäten miteinander.

```
Beziehungsgrade
├── 1:1 (One-to-One)
├── 1:n (One-to-Many)
└── n:m (Many-to-Many)
```

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## ER-Diagramm

### Symbole

```
Notation (Chen-Notation)
Rechteck      → Entität
Raute         → Beziehung
Ellipse       → Attribut
Unterstrich   → Primärschlüssel
Doppel ellipse → Mehrwertiges Attribut
```

### Kardinalitäten

| Symbol | Bedeutung |
|--------|-----------|
| 1 | Genau eins |
| N | Eins bis viele |
| 0..1 | Null bis eins |
| 0..N | Null bis viele |

### Beispiel: Webshop

```
ER-Diagramm - Webshop

    Kunde ──────── Bestellung ──────── Produkt
    (1)   (1..n)  (1)   (1..n)   (1)   (1..n)

Kunde: {Kunden_ID (PK), Name, E-Mail, Adresse}
Bestellung: {Bestell_ID (PK), Kunden_ID (FK), Datum, Status}
Produkt: {Produkt_ID (PK), Name, Preis, Kategorie}
BestellPosition: {Bestell_ID (FK), Produkt_ID (FK), Menge}
```

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## Normalisierung

Normalisierung reduziert **Redundanz** und vermeidet **Anomalien**.

### Normalformen

```
Normalisierungsstufen
├── 1. Normalform (1NF)
├── 2. Normalform (2NF)
├── 3. Normalform (3NF)
└── Boyce-Codd-Normalform (BCNF)
```

### 1. Normalform (1NF)

**Bedingung**: Jedes Attribut enthält nur atomare (unteilbare) Werte.

```
Nicht 1NF:
Bestellung | Produkte
-----------|------------------
1          | A, B, C

1NF:
Bestellung | Produkt
-----------|----------
1          | A
1          | B
1          | C
```

### 2. Normalform (2NF)

**Bedingung**: 1NF erfüllt + jedes Nicht-Schlüssel-Attribut ist vom gesamten Primärschlüssel abhängig.

### 3. Normalform (3NF)

**Bedingung**: 2NF erfüllt + keine transitiven Abhängigkeiten.

```
Nicht 3NF:
{Student_ID, Kurs_ID} → {Note} → {Bewertungstext}

3NF:
{Student_ID, Kurs_ID} → {Note}
{Note} → {Bewertungstext}
```

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## Übung: Datenmodell erstellen

### Aufgabenstellung

Erstelle ein ER-Diagramm für eine Bibliothek:

- Bücher können ausgeliehen werden
- Kunden leihen Bücher aus
- Ein Buch hat mehrere Exemplare

### Lösung

```
Entitäten:
- Kunde (Kunden_ID, Name, Adresse)
- Buch (ISBN, Titel, Autor, Verlag)
- Exemplar (Exemplar_ID, ISBN, Status)
- Ausleihe (Ausleihe_ID, Kunden_ID, Exemplar_ID, Datum)

Beziehungen:
- Kunde (1) ─── (0..n) Ausleihe
- Exemplar (1) ─── (0..1) Ausleihe
- Buch (1) ─── (1..n) Exemplar
```

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## Querverweise

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*Stand: 2024*