Entiteitsrelatie (ER)-diagrammodel met DBMS-voorbeeld

Wat is een ER-diagram?

Het Entity Relationship Diagram (ER-diagram) is een krachtig visueel hulpmiddel voor het ontwerpen van relationele databasestructuren. Het werd voor het eerst voorgesteld door Peter Chen in 1976 en biedt een conceptuele basis voor modellering die entiteiten, attributen, relaties en hun cardinaliteiten nauwkeurig definieert. Deze tutorial behandelt alles, van basisconcepten tot geavanceerde technieken, en helpt u bij het beheersen van database-schemaontwerp.

ER-diagrammen bevatten verschillende symbolen die rechthoeken gebruiken om entiteiten weer te geven, ovalen om attributen te definiëren en ruitvormen om relaties weer te geven.

Op het eerste gezicht lijkt een ER-diagram erg op een stroomdiagram. Een ER-diagram bevat echter veel gespecialiseerde symbolen, en de betekenis daarvan maakt dit model uniek. Het doel van een ER-diagram is om de infrastructuur van het entiteitsframework weer te geven.

Geschiedenis van ER-modellen

Peter Chen introduceerde het ER-diagram in 1976 in zijn baanbrekende artikel "The Entity-Relationship Model: Toward a Unified View of Data". Zijn doel was een uniforme conventie te creëren die zowel voor relationele databases als voor netwerken gebruikt kon worden. Chen zag het ER-model als een conceptuele modelleringsaanpak die de kloof tussen de eisen uit de praktijk en de technische implementatie van databases zou overbruggen.

Sindsdien is het ER-model geëvolueerd met verschillende notatiesystemen, waaronder de Chen-notatie (de oorspronkelijke), de Crow's Foot-notatie (populair in moderne tools) en op UML gebaseerde benaderingen. Ondanks deze variaties blijven de kernconcepten consistent in alle implementaties.

Waarom ER-diagrammen gebruiken?

ER-diagrammen bieden talrijke voordelen voor het ontwerpen en ontwikkelen van databases:

• Visuele communicatie: Ze bieden een duidelijke visuele weergave die zowel technische als niet-technische belanghebbenden kunnen begrijpen.
• Blauwdruk voor ontwikkeling: Ze laten precies zien hoe tabellen met elkaar verbonden moeten worden en welke velden elke tabel zal bevatten.
• Klaar voor vertaling: ER-diagrammen kunnen direct worden omgezet in relationele tabellen, waardoor je snel databases kunt bouwen.
• Foutpreventie: Ze helpen bij het opsporen van ontwerpfouten en redundanties vóór de implementatie, waardoor tijd en middelen worden bespaard.
• Documentatie: Ze dienen als blijvende documentatie die nieuwe teamleden helpt de systeemarchitectuur te begrijpen.
• Systeemanalyse: Ze helpen bij het identificeren van alle entiteiten die in een systeem bestaan ​​en de relaties daartussen.

ER-diagramcomponenten

Elk ER-diagram is opgebouwd uit drie kerncomponenten: entiteiten, attributen en relaties. Inzicht in elk van deze componenten en hoe ze met elkaar samenwerken is essentieel voor het ontwerpen van effectieve databases.

Voorbeelden van ER-diagrammen

In een universitaire database kunnen we bijvoorbeeld entiteiten hebben voor studenten, cursussen en docenten. Een student-entiteit kan attributen hebben zoals studentnummer, naam en afdelingsnummer. Deze entiteiten kunnen relaties hebben met cursussen en docenten.

Entiteiten

Een entiteit vertegenwoordigt elk object uit de echte wereld – levend of niet-levend – dat duidelijk kan worden geïdentificeerd en waarover gegevens kunnen worden opgeslagen. Het kan een fysiek object zijn, een feit over de onderneming of een gebeurtenis die zich in de echte wereld voordoet. Entiteiten kunnen personen, plaatsen, objecten, gebeurtenissen of concepten omvatten.

Voorbeelden van entiteiten per categorie:

• Persoon: Werknemer, student, patiënt, klant
• Plaats: Winkel, gebouw, kantoor, magazijn
• Bezwaar maken: Machine, product, auto, boek
• Evenement: Verkoop, registratie, verlenging, transactie
• Concept: Account, cursus, afdeling, project

Entiteit instellen

Een entiteitenset is een groep vergelijkbare entiteiten die gemeenschappelijke kenmerken delen. Alle studenten van een universiteit vormen bijvoorbeeld de entiteitenset "Student". Entiteiten worden in ER-diagrammen weergegeven met rechthoeken, met de entiteitsnaam erin.

Entiteiten worden weergegeven door hun eigenschappen, ook wel attributen genoemd. Alle attributen hebben hun eigen waarden. Een student-entiteit kan bijvoorbeeld een naam, leeftijd en klas als attributen hebben.

Sterke entiteiten versus zwakke entiteiten

Entiteiten worden geclassificeerd als sterk of zwak op basis van hun vermogen om onafhankelijk te bestaan. Het begrijpen van dit onderscheid is cruciaal voor een goed databaseontwerp.

Een sterke entiteit heeft een eigen primaire sleutel en kan onafhankelijk bestaan. Een entiteit "Student" kan bijvoorbeeld uniek worden geïdentificeerd door Student_ID, zonder afhankelijk te zijn van een andere entiteit.

Een zwakke entiteit heeft geen eigen primaire sleutel en is voor identificatie afhankelijk van een sterke entiteit (de eigenaarsentiteit). Deze gebruikt een gedeeltelijke sleutel (discriminator) in combinatie met de primaire sleutel van de eigenaar om uniciteit te garanderen. In een banksysteem is een entiteit "Transactie" bijvoorbeeld afhankelijk van een entiteit "Rekening"—het transactienummer alleen is niet uniek in de hele database, maar in combinatie met het rekeningnummer wordt het dat wel.

Sterke entiteit	Zwakke entiteit
Heeft een eigen primaire sleutel	Heeft geen primaire sleutel; gebruikt een gedeeltelijke sleutel.
Weergegeven door een enkele rechthoek	Weergegeven door een dubbele rechthoek
De primaire sleutel is onderstreept met een doorgetrokken lijn.	De gedeeltelijke legenda is onderstreept met een stippellijn.
Kan onafhankelijk bestaan	Het bestaan ​​ervan is afhankelijk van de eigenaar.
Verbonden met een relatie met een enkele diamant	Verbonden met een dubbele diamant (identificerende relatie)
Voorbeeld: student, werknemer, product	Voorbeeld: Transactie, Afhankelijk, Order_Item

Verhouding

Een relatie vertegenwoordigt een verband tussen twee of meer entiteiten. Relaties worden doorgaans aangeduid met werkwoorden of werkwoordelijke uitdrukkingen die beschrijven hoe entiteiten met elkaar interageren. In ER-diagrammen worden relaties weergegeven met ruitvormen. Voorbeeld: Tom werkt op de afdeling Scheikunde.

Entiteiten nemen deel aan relaties. We kunnen relaties vaak identificeren met werkwoorden of werkwoorduitdrukkingen.

Voorbeelden:

• U woont deze lezing bij
• Ik geef de lezing
• Een student woont een lezing bij
• Een docent geeft een lezing.

Attributen

Een attribuut is een eigenschap of kenmerk dat een entiteit of relatie beschrijft. Attributen bieden de gedetailleerde informatie die elke entiteitsinstantie uniek en betekenisvol maakt. In ER-diagrammen worden attributen weergegeven met ovalen (ellipsen) die met hun bovenliggende entiteit verbonden zijn door een lijn.

Een Student-entiteit kan bijvoorbeeld attributen hebben zoals Student_ID, Naam, Geboortedatum, E-mailadres en Telefoonnummer.

Soorten attributen

Attribuuttype	Beschrijving	Voorbeeld
Eenvoudig (Atomic)	Kan niet verder worden onderverdeeld in kleinere componenten.	Telefoonnummer, BSN, e-mailadres
Composiet	Kan worden onderverdeeld in kleinere subkenmerken.	Volledige naam (voornaam, tussenvoegsel, achternaam), adres (straat, plaats, postcode)
Afgeleid	De waarde wordt berekend op basis van andere kenmerken; deze wordt niet direct opgeslagen.	Leeftijd (afgeleid van geboortedatum), totale prijs
Meervoudig gewaardeerd	Kan meerdere waarden voor één enkele entiteit bevatten.	Telefoonnummer NumbersE-mailadressen, vaardigheden
Sleutelkenmerk	Identificeert elk entiteitsexemplaar uniek (primaire sleutel)	Studentnummer, Werknemersnummer, ISBN

Belangrijkste tip: In ER-diagrammen worden sleutelkenmerken weergegeven met hun naam onderstreept. Afgeleide kenmerken worden weergegeven met gestippelde ovalen en kenmerken met meerdere waarden met dubbele ovalen.

Cardinaliteit (Relatietypen)

Cardinaliteit definieert de numerieke beperkingen van een relatie, met name hoeveel instanties van de ene entiteit gekoppeld kunnen worden aan instanties van een andere entiteit. Inzicht in cardinaliteit is essentieel voor het ontwerpen van efficiënte databasestructuren.

1. Eén-op-één (1:1)

Eén entiteit uit verzameling A kan aan maximaal één entiteit uit verzameling B worden gekoppeld, en omgekeerd.

Voorbeeld: Aan elke student wordt precies één studentnummer toegewezen, en elk studentnummer behoort tot precies één student.

2. Eén-op-veel (1:N)

Eén entiteit uit set A kan aan meerdere entiteiten uit set B worden gekoppeld, maar elke entiteit in B is slechts aan één entiteit in A gekoppeld.

Voorbeeld: Een klas bestaat uit meerdere studenten.

3. Veel-op-één (N:1)

Meerdere entiteiten uit set A kunnen aan één entiteit uit set B worden gekoppeld.

Veel leerlingen behoren bijvoorbeeld tot dezelfde klas.

4. Veel-op-veel (M:N)

Meerdere entiteiten uit set A kunnen worden gekoppeld aan meerdere entiteiten uit set B, en omgekeerd.

Studenten zijn bijvoorbeeld als groep gekoppeld aan meerdere faculteitsleden, en faculteitsleden kunnen aan meerdere studenten zijn gekoppeld.

ER-diagramsymbolen en -notaties

ER-diagrammen gebruiken gestandaardiseerde symbolen om verschillende componenten weer te geven. Hoewel er verschillende notatiesystemen bestaan, zijn de twee meest gebruikte de Chen-notatie en de Crow's Foot-notatie.

Chen-notatie

De Chen-notatie, ontwikkeld door Peter Chen in 1976, gebruikt geometrische vormen om verschillende elementen weer te geven:

Symbool	Naam	vertegenwoordigt
Rectangle	Geheel	Sterke entiteit (bijv. student, product)
Double Rectangle	Zwakke entiteit	Entiteit die afhankelijk is van een andere (bijv. transactie)
Ellips/Ovaal	Kenmerk	Eigenschap van een entiteit (bijv. naam, ID)
Double Ellips	Meervoudig attribuut	Attribuut met meerdere waarden (bijv. Telefoon) Numbers)
Gestippelde ellips	Afgeleid kenmerk	Berekende waarde (bijv. leeftijd op basis van geboortedatum)
Diamant	Verhouding	Verband tussen entiteiten (bijv. inschrijvingen)
Double Diamant	Identificatie van de relatie	Relatie met een zwakke entiteit
Lijn	Link	Verbindt componenten met elkaar.
Onderstreepte tekst	Hoofdsleutel	Unieke identificatiecode voor entiteit

Kraaienpootnotatie

Crow's Foot Notation (ook wel IE Notation genoemd) wordt vaker gebruikt in moderne tools voor databaseontwerp. Het maakt gebruik van verschillende lijneinden om de kardinaliteit weer te geven en is met name effectief om de "veel"-kant van relaties te tonen.

Symbool Description	Betekenis
Enkele verticale lijn (|)	Verplichte één (precies één)
Cirkel met lijn (O|)	Optioneel één (nul of één)
Kraaienpoot met lijn (>|)	Verplicht Veel (één of meer)
Kraaienpoot met cirkel (>O)	Optioneel: Meerdere (nul of meer)

Chen-notatie versus kraaienpootnotatie: wanneer gebruik je welke?

Aspect	Chen-notatie	Kraaienpootnotatie
beste voor	Conceptuele modellering, academisch gebruik	Fysieke/logische modellering, industrieel gebruik
Attribuutweergave	Toont alle eigenschappen visueel.	Geeft de attributen binnen het entiteitsvak weer.
Kardinaliteit	Gebruikt getallen (1, N, M)	Maakt gebruik van visuele symbolen
Ingewikkeldheid	Kan rommelig worden.	Compactere en schonere omgeving
Hulpmiddelondersteuning	Beperkte ondersteuning voor moderne tools	Breed ondersteund in tools

Een entiteitsrelatiediagram (ERD) maken

In deze handleiding over ER-diagrammen (ERD's) leren we hoe je een ER-diagram maakt. De volgende stappen beschrijven hoe je een ER-diagram maakt:

Laten we ze bestuderen met een voorbeeld van een entiteitsrelatiediagram:

Aan een universiteit schrijft een student zich in voor vakken. Een student moet aan ten minste één vak worden toegewezen. Elk vak wordt door één professor gegeven. Om de kwaliteit van het onderwijs te waarborgen, kan een professor slechts één vak doceren.

Stap 1) Identificatie van de entiteit

We hebben drie entiteiten:

• Student
• Type cursus
• Hoogleraar

Stap 2) Identificatie van relaties

We hebben de volgende twee relaties:

• De student is toegewezen een cursus
• De professor levert een cursus

Stap 3) Identificatie van de kardinaliteit

Uit de probleemstelling weten we dat:

• Er kan een leerling worden toegewezen meervoudig cursussen
• Een professor kan alleen maar leveren een cursus

Stap 4) Identificeer attributen

U moet de bestanden, formulieren, rapporten en gegevens die de organisatie momenteel beheert, bestuderen om kenmerken te identificeren. U kunt ook interviews afnemen met verschillende belanghebbenden om entiteiten te identificeren. In eerste instantie is het belangrijk om de kenmerken te identificeren zonder ze aan een specifieke entiteit te koppelen.

Zodra je een lijst met attributen hebt, moet je deze koppelen aan de geïdentificeerde entiteiten. Zorg ervoor dat elk attribuut aan precies één entiteit wordt gekoppeld. Als je denkt dat een attribuut aan meer dan één entiteit moet worden gekoppeld, gebruik dan een modifier om het uniek te maken.

Zodra de mapping is voltooid, identificeert u de primaire sleutels. Als er niet direct een unieke sleutel beschikbaar is, maak er dan een aan.

Geheel	Hoofdsleutel	Kenmerk
Student	Student_ID	Studenten naam
Hoogleraar	Medewerker_ID	ProfessorNaam
Type cursus	Cursus id	Cursus naam

Voor een cursusentiteit kunnen attributen bijvoorbeeld Duur, Studiepunten, Opdrachten, enzovoort zijn. Om het overzichtelijk te houden, hebben we slechts één attribuut gebruikt.

Stap 5) Maak het ERD aan

Een modernere weergave van een entiteit-relatiediagram (ERD) voorbeeld:

Beste werkwijzen voor effectieve ER-diagrammen

Volg deze richtlijnen om duidelijke, onderhoudbare en effectieve ER-diagrammen te maken:

• Elimineer redundantie: Verwijder dubbele entiteiten, attributen of relaties.
• Gebruik duidelijke naamgevingsconventies: Gebruik consistente, beschrijvende namen. Vermijd afkortingen.
• Valideren aan de hand van de vereisten: Zorg ervoor dat het diagram aan alle behoeften op het gebied van gegevensopslag voldoet.
• Hou het simpel: Maak meerdere diagrammen op verschillende niveaus in plaats van één onoverzichtelijk diagram.
• Gebruik kleur spaarzaam: Gebruik kleuren consequent om categorieën te benadrukken.
• Aannames met betrekking tot het document: Voeg toelichtingen toe over de aannames met betrekking tot de bedrijfsregels.
• Revoverleg met belanghebbenden: Laat de zakelijke gebruikers en het technische team het diagram beoordelen.
• Versiebeheer: Houd de versies up-to-date naarmate het ontwerp zich ontwikkelt.

ER-diagrammen versus UML-klassendiagrammen

Hoewel zowel ER-diagrammen als UML-klassendiagrammen worden gebruikt voor datamodellering, dienen ze verschillende doelen en contexten. Inzicht in wanneer je welke moet gebruiken, is belangrijk voor een effectief systeemontwerp.

Aspect	ER-diagram	UML-klassediagram
Primair doel	Database ontwerp	Software-/objectontwerp
Focus	Gegevens en relaties	Objecten, methoden en gedragingen
Methoden/Operaties	Niet ondersteund	Volledig ondersteund
Erfenis	Beperkt (alleen in EER)	Volledige ondersteuning
Gebruik door de industrie	Databasebeheerders, data-analisten	Softwareontwikkelaars, architecten

Veelgestelde vragen