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Datenmodellierung (ERM)

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Datenmodellierung (ERM)

 Datenbankdesign - ERM
1 Datenmodellierung
Ziel:
• feste, allgemeingültige Regeln schaffen, nach denen Informatiksysteme aufgebaut werden kö

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Inhalt: Ziel, Probleme, Forderungen, Regeln (Entity-Relationship-Modell), Phasen der Datenmodellierung, Übersicht (Entität, Entitätstyp, Beziehungen, Beziehungstyp, Kardinalität, Attribut, Attributwert, Relationenmodell)

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Datenbankdesign - ERM 1 Datenmodellierung Ziel: • feste, allgemeingültige Regeln schaffen, nach denen Informatiksysteme aufgebaut werden können • Daten müssen soft- und hardwareunabhängig sein • Daten sind unabhängig von der Anwendung zu speichern Auftretende Probleme: • Mangelnde Planung und Koordination • Kommunikationsprobleme zwischen IT-Abteilung und Fachabteilung • unkontrollierte Datenredundanzen -> inkonsistente Datenbestände Forderungen: Implementierungsunabhängige Datenanalyse Orientierung an fachlichen Zusammenhängen (Funktionsanalyse) • Aufbau der Daten für alle Systeme unabhängig von den einzelnen Anwendungen (Datenanalyse) • Verwendung einer gemeinsamen Kommunikationsplattform von Anwendern und IT-Fachleuten (ERD) ● • Vermeidung von Redundanzen -> Forderungen durch implementierungsunabhängiges Vorgehen bei der Analyse sowie durch Verwendung eines für alle verständlichen Datenmodells erfüllen Regeln (Entity-Relationship-Modell nach Peter Chen): Bildet Datenstrukturen ab, dient in konzeptioneller Phase der Anwendungsentwicklung der Verständigung zwischen Anwendern und Entwicklern und das ER-Modell ist in der Implementierungsphase die Grundlage für das Design der Datenbank. Umsetzung der in der Realwelt erkannten Objekte und Beziehungen in ein Datenbank-Schema in mehreren Schritten: a) Entitäten und Beziehungen identifizieren b) Identitätsschlüssel für Entitäten bestimmen c) Festlegen der Entitäts- und Beziehungstypen d) Festlegen der Beziehungskardinalitäten e) Attribute und ihre Wertebereiche (Domänen) ermitteln f) Entity-Relationship-Diagramme (ERD) für Entitäts- und Beziehungsmengen zeichnen g) Definieren von Primär- und Fremdschlüsseln h) Attribute und ihre Wertebereiche in Tabellen eintragen 2 Phasen der Datenmodellierung 1. Beteiligte Objekte und deren Beziehungen erkennen 1.1. Alle Objekte des zu analysierenden Projekts identifizieren Objekt: Gegenstand, Lebewesen, abstrakte Dinge wie Rollen von Personen (Kunde, Mitarbeiter..) oder Ereignisse (Kundenauftrag,...

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Bestellung..) In der Datenbanktheorie werden einzelne Ausprägungen von Dingen, Sachverhalten, Vorgängen, Personen etc. Als Entitäten bezeichnet. Eindeutig bestimmbares, von anderen wohlunterscheidbares Objekt der realen Welt oder Vorstellung. (Individuum, Gegenstand, Abstraktum). 1.2. Beziehungen zwischen je zwei Objekten (Entitäten) identifizieren Eine Beziehung beschreibt das Verhältnis, das zwischen zwei Entitäten besteht. Bsp: ,,Firence Möbel & Leuchten GmbH" hat seinen Firmensitz in Stuttgart". Wandregal ,,INTENDO" Ist Gegenstand des Kundenauftrags vom,,06. September". 2. Identitätsschlüssel für Entitäten bestimmen Jede Entität muss durch ein Merkmal (Attribut) oder durch eine Kombination von Merkmalen (Attributkombination) eindeutig identifizierbar sein. Schlüsselkandidat: minimale Attributkombination, die jede Entität einer Entitätsmenge eindeutig identifiziert ->bei mehreren Möglichkeiten ist eine fest auszuwählen ->Primärschlüssel (Primary key) Wenn keine geeigneten Attribute für einen Primärschlüssel existieren ->künstliches Schlüsselattribut Beispiel: Firence GmbH, Königstr. 12, 70173 Stuttgart (Entität) ->Attribut Firma (Identitätsschlüssel) Ein identifizierendes Attribut bezeichnet die Information, die eine Entität eindeutig identifiziert. 3. Festlegen der Entitäts- und Beziehungstypen 3.1. Objekte zu Gruppen zusammenfassen Alle Objekte, die eine gleiche Struktur aufweisen und gleich beschrieben werden können, werden zu Gruppen (Entitätstypen) zusammengefasst. Jeder Entitätstyp wird durch eine Datenbanktabelle abgebildet im Datenbanksystem. Bsp: ,,70173", „Stuttgart“;„,69120", ,,Heidelberg" -> Entitätstyp Ort Ein Entitätstyp bezeichnet die Gesamtheit aller gleichartigen und zusammengehörenden Entitäten. 3.2. Beziehungen zu Beziehungstypen zusammenfassen Ermittelte Beziehungen zwischen je zwei Objekten gemäß der gebildeten Entitätstypen zu Beziehungstypen zusammenfassen. Bsp: Aus den Beziehungen ,,Firence Möbel & Leuchten GmbH" hat seinen Firmensitz in „Stuttgart"; ,,Möbelhaus Henning GmbH" hat seinen Firmensitz in „Heidelberg"; wird der Beziehungstyp "Kunde hat Firmensitz in Ort" Ein Beziehungstyp bezeichnet die Gesamtheit aller gleichartigen Beziehungen. 4. Festlegen der Beziehungskardinalitäten Für jeden Beziehungstyp die mögliche Anzahl (Kardinalität) der beteiligten Entitäten feststellen. Die Kardinalität eines Beziehungstyps gibt an, mit wie viel anderen Entitäten eine Entität eines bestimmten Entitätstyps in einer konkreten Beziehung stehen kann. 4.1.1: N -Beziehung Bsp: Beziehungstyp "Kunde hat Firmensitz in Ort" -> 1 Kunde hat seinen Firmensitz in genau 1 Ort Und 1 Ort ist der Firmensitz mehrerer/eines/keines Kunden. 4.2. M: N -Beziehung Bsp: Beziehungstyp "Kunde bestellt Fertigerzeugnis” -> 1 Kunde bestellt mehrere/ein Fertigerzeugnis/se Und 1 Fertigerzeugnis wird von mehreren/einem/keinem Kunden bestellt Beziehungen in Datenbanken mit Hilfe von Schlüsselattributen realisieren. Das Primärschlüsselattribut der einen Tabelle wird als Fremdschlüssel in die andere aufgenommen. M: N -Beziehungen können im Datenbanksystem nicht abgebildet werden ->zwei 1 : N- Beziehungen Bsp Entitätstyp Auftrag: Beziehungstyp "Kunde erteilt Auftrag" -> 1 Kunde erteilt mehrere/einen Auftrag und 1 Auftrag wird von genau 1 Kunden erteilt (1 : N) Beziehungstyp "Fertigerzeugnis ist Gegenstand von Auftrag" -> 1 Fertigerzeugnis ist Gegenstand mehrerer/eines/keines Auftrags und 1 Auftrag bezieht sich auf genau 1 Fertigerzeugnis (1 : N) Die Beziehungskardinalität gibt die mögliche Anzahl der an einer Beziehung beteiligten Entitäten an. 5. Graphische Darstellung Die Ergebnisse der Modellierung werden im Entity-Relationship-Diagramm (ERD) grafisch dargestellt. Attribute, die die Eigenschaften der jeweiligen Entitäten bestimmen sollen, festlegen. ->Bestimmung der Attribute und Festlegung des identifizierenden Attributs (Schlüsselattribut) ->für jedes Attribut den jeweiligen Attributtyp festlegen zB VARCHAR (Text), DOUBLE (Kommazahl), DATE (Datumsangabe "JJJJ-MM-TT"), INT (Ganzzahl), TIME (Zeitangabe 838:59:59), YEAR (Jahreszahl) 6. ERD für Entitäts- und Beziehungsmengen zeichnen ERD: Entitätstypen, deren Beziehungen und Kardinalitäten graphisch darstellen ->Entitäten durch Rechtecke, Beziehungstypen durch Rauten, Kardinalität neben Anknüpfungspunkt der Beziehung am Entitätstyp angegeben Im semantischen Datenmodell ist die Darstellung einer M : N -Beziehung zulässig. 1 wohnt in N Kunde Wohnort 1 N Kunde wohnt in Erst mit der Umsetzung in eine relationale Datenbank muss diese Beziehung in 1 : N -Beziehungen aufgelöst werden. Das ERM: N Wohnort SHERINE ne 1 bestellt erteilt N Auftrag M N Fertigerzeugnis bezieht sich auf 1 Fertigerzeugnis 7. Definieren von Primär- und Fremdschlüsseln Jede Entität muss durch ein Merkmal eindeutig identifizierbar sein ->Jeder Entitätstyp erhält ein Primärschlüsselattribut ->zusätzliches, künstliches Attribut Im Datenbanksystem wird die Beziehung zwischen zwei Entitätstypen durch die Verknüpfung von Schlüsselattributen erzeugt. ->auf der N-Seite der Beziehung muss der Primärschlüssel des Entitätstyps der 1-Seite der Beziehung als Fremdschlüssel eingefügt werden Ort 1 Firmen- sitz von N Kunde Das Primärschlüsselattribut des Entitätstyps Ort (ortnr) wird als Fremdschlüsselattribut dem Entitätstyp Kunde hinzugefügt. 8. Attribute und ihre Wertebereiche in Tabellen eintragen Jeder Entitätstyp als eigenständige Relation (Tabelle) abgebildet. ->Relationenmodell (Relationenschema) entwickeln ->bezeichnet Namen der Relationen sowie deren Attribute und kennzeichnet Primärschlüssel und ↑ Fremdschlüssel Bsp: Relationenmodell kunden (kundennr, firma, strasse, ↑ortnr) auftraege (auftragsnr, auftragsdat, menge, kundennr, fertigerznr) fertigerzeugnisse (fertigerznr, bezeichnung, lagerabestand, herstellkosten) orte (ortnr, plz, ort) ->Überprüfen: jeder Entitätstyp (Relation, Tabelle) weist einen Primärschlüssel auf und alle Attribute enthalten atomare Inhalte. Alle Attributwerte müssen direkt vom Primärschlüssel und nicht nur von Schlüsselteilen abhängen ->wenn Bedingungen erfüllt: Relationenmodell in der 3.Normalform ->Redundanzen innerhalb der Datenbank verhindern (keine gleichen Infos mehrfach speichern, ansonsten Anomalien) ->Sicherstellung der referentiellen Integrität ->kann nun in ein relationales Datenbankmanagement-System (RDBMS) übertragen werden 9. Referentielle Integrität -garantiert Korrektheit zwischen den Attributen von Tabellen und der Erhaltung der Eindeutigkeit ihrer Schlüssel -gewährleistet, dass in einer Detailtabelle (N-Seite einer Beziehung) die Fremdschlüssel nur solche Werte annehmen können, wie sie in der betreffenden Mastertabelle (1-Seite einer Beziehung) bereits als eindeutiges Attribut (Primärschlüsselattribut) angelegt worden sind -liegt vor, wenn jedem Wert, der unter einem Fremdschlüssel eingetragen wird, auch tatsächlich ein identischer Eintrag in der in Beziehung stehenden Tabelle spricht ->in einer Detailtabelle dürfen nur Datensätze enthalten sein, zu denen ein entsprechender Datensatz in der Mastertabelle existiert 3 Fortführung der Ausgangssituation Aufträge können mehrere Bestellpositionen haben

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So ein schöner Lernzettel 😍😍 super nützlich und hilfreich!

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Datenbankdesign - ERM 1 Datenmodellierung Ziel: • feste, allgemeingültige Regeln schaffen, nach denen Informatiksysteme aufgebaut werden können • Daten müssen soft- und hardwareunabhängig sein • Daten sind unabhängig von der Anwendung zu speichern Auftretende Probleme: • Mangelnde Planung und Koordination • Kommunikationsprobleme zwischen IT-Abteilung und Fachabteilung • unkontrollierte Datenredundanzen -> inkonsistente Datenbestände Forderungen: Implementierungsunabhängige Datenanalyse Orientierung an fachlichen Zusammenhängen (Funktionsanalyse) • Aufbau der Daten für alle Systeme unabhängig von den einzelnen Anwendungen (Datenanalyse) • Verwendung einer gemeinsamen Kommunikationsplattform von Anwendern und IT-Fachleuten (ERD) ● • Vermeidung von Redundanzen -> Forderungen durch implementierungsunabhängiges Vorgehen bei der Analyse sowie durch Verwendung eines für alle verständlichen Datenmodells erfüllen Regeln (Entity-Relationship-Modell nach Peter Chen): Bildet Datenstrukturen ab, dient in konzeptioneller Phase der Anwendungsentwicklung der Verständigung zwischen Anwendern und Entwicklern und das ER-Modell ist in der Implementierungsphase die Grundlage für das Design der Datenbank. Umsetzung der in der Realwelt erkannten Objekte und Beziehungen in ein Datenbank-Schema in mehreren Schritten: a) Entitäten und Beziehungen identifizieren b) Identitätsschlüssel für Entitäten bestimmen c) Festlegen der Entitäts- und Beziehungstypen d) Festlegen der Beziehungskardinalitäten e) Attribute und ihre Wertebereiche (Domänen) ermitteln f) Entity-Relationship-Diagramme (ERD) für Entitäts- und Beziehungsmengen zeichnen g) Definieren von Primär- und Fremdschlüsseln h) Attribute und ihre Wertebereiche in Tabellen eintragen 2 Phasen der Datenmodellierung 1. Beteiligte Objekte und deren Beziehungen erkennen 1.1. Alle Objekte des zu analysierenden Projekts identifizieren Objekt: Gegenstand, Lebewesen, abstrakte Dinge wie Rollen von Personen (Kunde, Mitarbeiter..) oder Ereignisse (Kundenauftrag,...

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Schlüsselkandidat: minimale Attributkombination, die jede Entität einer Entitätsmenge eindeutig identifiziert ->bei mehreren Möglichkeiten ist eine fest auszuwählen ->Primärschlüssel (Primary key) Wenn keine geeigneten Attribute für einen Primärschlüssel existieren ->künstliches Schlüsselattribut Beispiel: Firence GmbH, Königstr. 12, 70173 Stuttgart (Entität) ->Attribut Firma (Identitätsschlüssel) Ein identifizierendes Attribut bezeichnet die Information, die eine Entität eindeutig identifiziert. 3. Festlegen der Entitäts- und Beziehungstypen 3.1. Objekte zu Gruppen zusammenfassen Alle Objekte, die eine gleiche Struktur aufweisen und gleich beschrieben werden können, werden zu Gruppen (Entitätstypen) zusammengefasst. Jeder Entitätstyp wird durch eine Datenbanktabelle abgebildet im Datenbanksystem. Bsp: ,,70173", „Stuttgart“;„,69120", ,,Heidelberg" -> Entitätstyp Ort Ein Entitätstyp bezeichnet die Gesamtheit aller gleichartigen und zusammengehörenden Entitäten. 3.2. Beziehungen zu Beziehungstypen zusammenfassen Ermittelte Beziehungen zwischen je zwei Objekten gemäß der gebildeten Entitätstypen zu Beziehungstypen zusammenfassen. Bsp: Aus den Beziehungen ,,Firence Möbel & Leuchten GmbH" hat seinen Firmensitz in „Stuttgart"; ,,Möbelhaus Henning GmbH" hat seinen Firmensitz in „Heidelberg"; wird der Beziehungstyp "Kunde hat Firmensitz in Ort" Ein Beziehungstyp bezeichnet die Gesamtheit aller gleichartigen Beziehungen. 4. Festlegen der Beziehungskardinalitäten Für jeden Beziehungstyp die mögliche Anzahl (Kardinalität) der beteiligten Entitäten feststellen. Die Kardinalität eines Beziehungstyps gibt an, mit wie viel anderen Entitäten eine Entität eines bestimmten Entitätstyps in einer konkreten Beziehung stehen kann. 4.1.1: N -Beziehung Bsp: Beziehungstyp "Kunde hat Firmensitz in Ort" -> 1 Kunde hat seinen Firmensitz in genau 1 Ort Und 1 Ort ist der Firmensitz mehrerer/eines/keines Kunden. 4.2. M: N -Beziehung Bsp: Beziehungstyp "Kunde bestellt Fertigerzeugnis” -> 1 Kunde bestellt mehrere/ein Fertigerzeugnis/se Und 1 Fertigerzeugnis wird von mehreren/einem/keinem Kunden bestellt Beziehungen in Datenbanken mit Hilfe von Schlüsselattributen realisieren. Das Primärschlüsselattribut der einen Tabelle wird als Fremdschlüssel in die andere aufgenommen. M: N -Beziehungen können im Datenbanksystem nicht abgebildet werden ->zwei 1 : N- Beziehungen Bsp Entitätstyp Auftrag: Beziehungstyp "Kunde erteilt Auftrag" -> 1 Kunde erteilt mehrere/einen Auftrag und 1 Auftrag wird von genau 1 Kunden erteilt (1 : N) Beziehungstyp "Fertigerzeugnis ist Gegenstand von Auftrag" -> 1 Fertigerzeugnis ist Gegenstand mehrerer/eines/keines Auftrags und 1 Auftrag bezieht sich auf genau 1 Fertigerzeugnis (1 : N) Die Beziehungskardinalität gibt die mögliche Anzahl der an einer Beziehung beteiligten Entitäten an. 5. Graphische Darstellung Die Ergebnisse der Modellierung werden im Entity-Relationship-Diagramm (ERD) grafisch dargestellt. Attribute, die die Eigenschaften der jeweiligen Entitäten bestimmen sollen, festlegen. ->Bestimmung der Attribute und Festlegung des identifizierenden Attributs (Schlüsselattribut) ->für jedes Attribut den jeweiligen Attributtyp festlegen zB VARCHAR (Text), DOUBLE (Kommazahl), DATE (Datumsangabe "JJJJ-MM-TT"), INT (Ganzzahl), TIME (Zeitangabe 838:59:59), YEAR (Jahreszahl) 6. ERD für Entitäts- und Beziehungsmengen zeichnen ERD: Entitätstypen, deren Beziehungen und Kardinalitäten graphisch darstellen ->Entitäten durch Rechtecke, Beziehungstypen durch Rauten, Kardinalität neben Anknüpfungspunkt der Beziehung am Entitätstyp angegeben Im semantischen Datenmodell ist die Darstellung einer M : N -Beziehung zulässig. 1 wohnt in N Kunde Wohnort 1 N Kunde wohnt in Erst mit der Umsetzung in eine relationale Datenbank muss diese Beziehung in 1 : N -Beziehungen aufgelöst werden. Das ERM: N Wohnort SHERINE ne 1 bestellt erteilt N Auftrag M N Fertigerzeugnis bezieht sich auf 1 Fertigerzeugnis 7. Definieren von Primär- und Fremdschlüsseln Jede Entität muss durch ein Merkmal eindeutig identifizierbar sein ->Jeder Entitätstyp erhält ein Primärschlüsselattribut ->zusätzliches, künstliches Attribut Im Datenbanksystem wird die Beziehung zwischen zwei Entitätstypen durch die Verknüpfung von Schlüsselattributen erzeugt. ->auf der N-Seite der Beziehung muss der Primärschlüssel des Entitätstyps der 1-Seite der Beziehung als Fremdschlüssel eingefügt werden Ort 1 Firmen- sitz von N Kunde Das Primärschlüsselattribut des Entitätstyps Ort (ortnr) wird als Fremdschlüsselattribut dem Entitätstyp Kunde hinzugefügt. 8. Attribute und ihre Wertebereiche in Tabellen eintragen Jeder Entitätstyp als eigenständige Relation (Tabelle) abgebildet. ->Relationenmodell (Relationenschema) entwickeln ->bezeichnet Namen der Relationen sowie deren Attribute und kennzeichnet Primärschlüssel und ↑ Fremdschlüssel Bsp: Relationenmodell kunden (kundennr, firma, strasse, ↑ortnr) auftraege (auftragsnr, auftragsdat, menge, kundennr, fertigerznr) fertigerzeugnisse (fertigerznr, bezeichnung, lagerabestand, herstellkosten) orte (ortnr, plz, ort) ->Überprüfen: jeder Entitätstyp (Relation, Tabelle) weist einen Primärschlüssel auf und alle Attribute enthalten atomare Inhalte. Alle Attributwerte müssen direkt vom Primärschlüssel und nicht nur von Schlüsselteilen abhängen ->wenn Bedingungen erfüllt: Relationenmodell in der 3.Normalform ->Redundanzen innerhalb der Datenbank verhindern (keine gleichen Infos mehrfach speichern, ansonsten Anomalien) ->Sicherstellung der referentiellen Integrität ->kann nun in ein relationales Datenbankmanagement-System (RDBMS) übertragen werden 9. Referentielle Integrität -garantiert Korrektheit zwischen den Attributen von Tabellen und der Erhaltung der Eindeutigkeit ihrer Schlüssel -gewährleistet, dass in einer Detailtabelle (N-Seite einer Beziehung) die Fremdschlüssel nur solche Werte annehmen können, wie sie in der betreffenden Mastertabelle (1-Seite einer Beziehung) bereits als eindeutiges Attribut (Primärschlüsselattribut) angelegt worden sind -liegt vor, wenn jedem Wert, der unter einem Fremdschlüssel eingetragen wird, auch tatsächlich ein identischer Eintrag in der in Beziehung stehenden Tabelle spricht ->in einer Detailtabelle dürfen nur Datensätze enthalten sein, zu denen ein entsprechender Datensatz in der Mastertabelle existiert 3 Fortführung der Ausgangssituation Aufträge können mehrere Bestellpositionen haben