Datenbanken und Sql - informatik.bildung-rp.de · I N F O R M A T I K 16 Typische Hardware-Verteilung • Viele (Web-) Clients teilen sich die Dienste eines Webservers, der wiederum

I N F O R M A T I K

Informationssysteme / Datenbankabfragen

Thomas Mohr

IN

FO

RM

AT

IK

2

Agenda

Abfragesprachesprache SQL

Verwaltung MySQL

Datenbankmodellierung

Themenvernetzung (DB-Zugriff, etc.)

Ausblick

Datenbanken – Wozu?Datenbanken – Wozu?

IN

FO

RM

AT

IK

3

Informationssysteme

IN

FO

RM

AT

IK

4

Was ist ein Informationssystem ?

• Ein Informationssystem kann auf formalisierte Fragen eines Anwenders Antworten aus einer gegebenen Datenmenge geben� Komponenten eines Informationssystems:

Informationssystem

Erfassung

Speicherung

Analyse

Darstellung

DatenbanksystemDBS

Datenbank(Datenbasis)

Datenbank(Datenbasis)

DatenbankmanagementsystemDBMS, z.B. MySQL

IN

FO

RM

AT

IK

6

Ein Ausgangspunkt im Unterricht…

• Schüler führen eine Internet-Recherche durch:„Städte in Deutschland – Einwohner, geografische Lage“� Schüler nutzen ein Informationssystem

� Schüler stellen automatisch Informationen unterschiedlich dar

MainzMainzMainzMainz� 196.000196.000196.000196.000� 50505050°°°° NordNordNordNord� 8888°°°° 16‘ Ost16‘ Ost16‘ Ost16‘ OstLandauLandauLandauLandau� 43000430004300043000� 49,1949,1949,1949,19� 8,128,128,128,12

Listen

888850505050199000199000199000199000MainzMainzMainzMainz

88884949494943000430004300043000LandauLandauLandauLandau

LängeLängeLängeLängeBreiteBreiteBreiteBreiteEinwohnerEinwohnerEinwohnerEinwohnerNameNameNameName

Tabellen

Tabellen bieten schon „von Hand“ Vorteile:� leichter zu ergänzen (neue Spalte)� Summenzeile� …

IN

FO

RM

AT

IK

7

Motivation - Datenbank

• Idee: Sammlung der gefundenen Städte in einem Tabellenblatt (OpenOffice Calc / MS Excel) auf einem zentralen Laufwerk

� Es treten typische Probleme auf:� Es kann immer nur ein Benutzer die Datei öffnen.

� Daten können von jedem geändert / gelöscht werden.

� Keinerlei Konsistenzprüfung der eingegebenen Daten.

� Abhilfe: Nutzung eines Datenbanksystems…� MS Access ist in dieser Hinsicht schon ungeeignet.

IN

FO

RM

AT

IK

8

Software-Architekturen: „Standalone“-Programm

• z.B. � selbst programmierte Schülerdatei

� in Delphi programmierte Übersicht von Länderinformationen

PCAnwendungsprogramm

IN

FO

RM

AT

IK

9

Software-Architekturen: „Standalone“-Programm

• Vorteile� Übersichtlichkeit (?)

� Schnell zu programmieren

� nur eine Programmiersprache

• Nachteile� Daten meist nur vom

erzeugenden Programm zu lesen

� Erweiterungen aufwändig

� Immer wieder gleiche Probleme (z.B. Datumsformat)

PCAnwendungsprogramm

IN

FO

RM

AT

IK

10

(Datenbank)Server

Anwendungsprogramm

Software-Architekturen - Client-Server

• z.B. � Outlook und Exchange-Server

� „einfache“, datenbank-basierte Schülerverwaltung

Server

ClientAnwendungsprogramm

IN

FO

RM

AT

IK

11


• z.B. � Outlook und Exchange-Server

� „einfache“, datenbank-basierte Schülerverwaltung

(Datenbank)Server

Server


IN

FO

RM

AT

IK

12

(Datenbank)Server


• Vorteile� Datenbank übernimmt

„Standardaufgaben“

� Daten zentral vorhanden(für mehrere Benutzer / Programme)

� Erweiterungen relativ einfach

• Nachteile� Installation von Software auf

allen Clients notwendig

� Weitere „Sprache“ zum Datenbankzugriff

Server


IN

FO

RM

AT

IK

13

Datenbankserver (z.B. MySQL)

Anwendungsprogramm

Software-Architekturen – Webarchitektur

• Eine moderne 3-schichtige Webarchitektur…

Webclient (Browser)

Webserver (z.B. Apache und PHP)

Server

Server

Client

IN

FO

RM

AT

IK

14


• Eine moderne 3-schichtige Webarchitektur…

Webclient (Browser)



Server

Server

Client

IN

FO

RM

AT

IK

15


• Vorteile� Keine Installation von

zusätzlicher Software beim Client

• Nachteile� http-Protokoll ohne

Sessionverwaltung

Webclient (Browser)



Server

Server

Client

IN

FO

RM

AT

IK

16

Typische Hardware-Verteilung

• Viele (Web-) Clients teilen sich die Dienste eines Webservers, der wiederum auf einen Datenbankserver zurückgreift.� In kleinen Systemen können Web- und Datenbankserver auf dem

gleichen Rechner sein.

Datenbankserver

Webserver

Clients

IN

FO

RM

AT

IK

17

… und zum Testen / für die Fortbildung?

• Alle drei Schichten sind auf einem Rechner!

Datenbankserver

Webserver

Clients InternetExplorer

Apache

MySQL

ClientWebserver

Datenbankserver

IN

FO

RM

AT

IK

18

Das andere Extrem – eine Web Farm

HACMP Fail-Over

Production DB Server FailOver DB Server

2,4 TByte

FDDI Switch

32 GByte RAM

Load Balancer

Application Server Farm

je 4 Prozessoren

32 GByte RAM

IN

FO

RM

AT

IK

19

Arten von Datenbanken

• Man unterscheidet verschiedene Arten von Datenbanken:

• Hierarchische Datenbanken� Die Datenelemente sind baumartig miteinander verbunden

• Vernetzte Datenbanken� Die Datenelemente sind mit Zeigern zu einem Netz miteinander

verbunden

• Beide Formen waren vor allem bei Großrechnern im Einsatz und werden zunehmend von relationalen Datenbanken abgelöst

IN

FO

RM

AT

IK

20

• Relationale Datenbanken� Die Daten werden in Form von Tabellen gespeichert

� Zwischen den Tabellen werden Beziehungen aufgebaut (Relationen)

• Empfehlung:� Einheitliche Begriffe nutzen,

� nicht zu nah an der mathematischen Betrachtung (Relationenalgebra)


Name Einwohner Breite Laenge LandBerlin 3458763 52,52 13,41 Deutschland

Mainz 184752 50,00 8,27 Deutschland

Paris 2181300 48,86 2,35 Frankreich

Speyer 50600 49,31 8,43 Deutschland

Ort

Spalte (Merkmal, Attribut)

Datenwert (Attributwert)

Datensatz (Tupel)

Attributklasse

IN

FO

RM

AT

IK

21


• Relationale Datenbanken – typische Vertreter� Oracle

� IBM (DB/2)

� Microsoft SQL Server (Access ?)

� Informix

� MySQL

� PostGreSQLOpenSource

IN

FO

RM

AT

IK

22

Was bietet mir eine Datenbank?

� Strukturierte Speicherung von Daten

� Verteilter, gleichzeitiger Zugriff mehrerer Benutzer / Programme

� Verwaltung von Zugriffsrechten

� ACID – Prinzip (Idee: Analogie zu Bank-Transaktionen)

� Atomicity• Transaktionen (Änderungen an der Datenbank) werden ganz oder gar

nicht durchgeführt.

� Consistency• Eine Transaktion führt wieder zu einem konsistenten (gültigen) Zustand

der Datenbank.

� Isolation• Transaktionen beeinflussen sich nicht gegenseitig.

� Durability• Eine Transaktion ist dauerhaft gespeichert, auch gegen Systemabstürze

gesichert.

Im Unterricht gut durch Rollenspiele zu veranschaulichen.

IN

FO

RM

AT

IK

23

500 €

ACID-Prinzip

• A – Atomicity

• Bsp.: Ein Kontosystem mit nicht überziehbaren Konten� Bob überweist Alice 500 €.

Die Transaktion bricht nach der Abbuchung von Bobs Konto ab.

Bob Alice

700 € 300 €

200 €

Die Transaktion darf nur „ganz oder gar nicht“ stattfinden.Konkret: Das Geld darf unterwegs nicht „verschwinden“

IN

FO

RM

AT

IK

24

1000 €

ACID-Prinzip

• C – Consistency

• Bsp.: � Bob will Alice 1000 € überweisen.

Die Transaktion überzieht sein Konto, was nicht erlaubt ist.

Bob Alice

700 € 300 €

-300 €

Jede Transaktion muss die Datenbank in einem konsistenten(den definierten Regeln entsprechenden) Zustand hinterlassen.

(insbesondere bei der Konsistenz von Schlüsselbeziehungen, s.u.)

1300 €

IN

FO

RM

AT

IK

25

400 €

ACID-Prinzip

• I – Isolation

• Bsp.: � Bob überweist Alice 400 € und gleichzeitig an Carol 500 €.

Jede Transaktion für sich ist in Ordnung, zusammen überziehen sie das Konto.

Bob Alice

700 € 300 €

-200 €

Jede Transaktion muss so ablaufen, dass parallel ablaufendeTransaktionen sie nicht stören können.

(zumindest logisch nacheinander ablaufen – serialisierbar)

500 €

Carol

700 €600 €

100 €

IN

FO

RM

AT

IK

26

Agenda


Verwaltung MySQL



Ausblick

Datenbanken – Wozu?



IN

FO

RM

AT

IK

27

GF -

Le

hrp

lan

Sprachen zur Datenbankverwaltung

• An der Schnittstelle nach außen bietet das Datenbanksystem (DBS) Sprachen für folgende Zwecke:� Datenabfrage und -manipulation (DML)

� Verwaltung der Datenbank und Definition der Datenstrukturen (DDL)

� Berechtigungssteuerung (DCL)

• Bei relationalen DBS ist dies alles in der Sprache SQL vereint.� Beschränkung in der Schule im Wesentlichen auf Abfragesprache.

IN

FO

RM

AT

IK

28

MySQL – Jetzt wird es (endlich) praktisch…

• Starten Sie den Datenbankserver und den Webserver

• Das Datenbanksystem bietet einen Service für andere Rechner an�Die Windows-Firewall kann dies melden.

Der Port muss freigegeben werden.

IN

FO

RM

AT

IK

29

Die erste Datenbank importieren

• Die Administration von MySQL funktioniert selbst schon am einfachsten über den Browser (oder Admin-Button in Control Panel)

�Webarchitektur http://localhost/phpmyadmin

Datenbankserver

Webserver

Client

Browser

Apache

MySQL

IN

FO

RM

AT

IK

30

Die erste Datenbank importieren

• Legen Sie eine neue Datenbank „terra1“ an.

• Wechseln Sie zur Datenbank (links), wählen Sie den Punkt „Importieren“ und suchen die Datei „terra1.sql“

IN

FO

RM

AT

IK

31

Die erste Tabelle…

• Klicken Sie auf „Struktur“: u.a. wird die Tabelle „ort“ angezeigt.� Lassen Sie sich den Inhalt der Tabelle anzeigen.

Tipp: Ändern Sie die Einstellungen von phpmyadmin, so dass nur die Icons angezeigt werden!

IN

FO

RM

AT

IK

32

Abfragen mit SQL

• SQL = Structured Query Language.� bezeichnet eine Sprache zur Kommunikation mit Datenbanken.

� ist international genormt und wird von vielen DBS verstanden.

� wird im Folgenden zur Formulierung von Abfragen eingesetzt.

• Syntax einer (einfachen) SQL-Abfrage:

SELECT [Spalten]

FROM[Tabelle]

WHERE[Bedingung]

ORDER BY [Attribute];

• Die WHERE- und die ORDER BY-Klausel sind optional.

IN

FO

RM

AT

IK

35

Name Einwohner Breite Laenge LandBerlin 3458763 52,52 13,41 Deutschland

Mainz 184752 50,00 8,27 Deutschland

Paris 2181300 48,86 2,35 Frankreich

Speyer 50600 49,31 8,43 Deutschland

… … … … …

Ort

� SELECT Name, Einwohner, LandFROM Ort

WHERE Einwohner > 1000000

Datenbankzugriff mit SQL - Ein erstes Beispiel

Millionenstädte ?

Ergebnistabelle

Name Einwohner LandBerlin 3458763 Deutschland

Paris 2181300 Frankreich

… … …

IN

FO

RM

AT

IK

36

SQL – WHERE

• Bedingungen mit Textattributen:� Name = ' Paris'

� Name LIKE 'P%' (Potsdam, Peine, Pirmasens)

� Name LIKE 'A_len' (Aalen, Ahlen)

• Bedingungen mit Zahlattributen:� Stufe =7 (gleich 7)

� Stufe <>7 (ungleich 7)

� Stufe <7 (kleiner 7)

� Stufe >7 (größer 7)

� Stufe <=7 (kleiner gleich 7)

� Stufe >=7 (größer gleich 7)

� Stufe BETWEEN7 AND 10 (zwischen 7 und 10)

IN

FO

RM

AT

IK

37

SQL – WHERE

• Vergleich auf Nullwert (kein Attributwert angegeben):Breite IS NULL

• Logische Verknüpfungen:� NOT (Land='Deutschland')

(Land nicht Deutschland)

� (Land='Deutschland') AND (Einwohner>100000)

(Millionenstädte in Deutschland)

� (Land='Deutschland') OR (Land='Schweiz')

(Orte in Deutschland und Schweiz)

IN

FO

RM

AT

IK

38

SQL – ORDER BY

• Das Abfrageergebnis kann sortiert werden:

SELECT [Spalten]

FROM [Tabelle]

WHERE [Bedingung]

ORDER BY [Attribute] ;

• Die Sortierung geschieht nach dem angegebenen Attribut.

• Bei mehreren Sortierattributen wird nach dem zweiten (dritten...) sortiert, sobald die Werte des ersten (zweiten...) identisch sind.

• Absteigende Sortierung mit DESC

• Beispiele:SELECT * FROM Ort ORDER BY Name

SELECT * FROM Ort ORDER BY Land, Einwohner DESC

IN

FO

RM

AT

IK

39

Die ersten SQL Befehle

• Öffnen Sie das SQL-Fenster

1. Geben Sie alle Länder aus!

2. Geben Sie alle Länder aus:� Name, Einwohner, Hauptstadt

� Sortierung nach Einwohner absteigend

SELECT *FROM Land

SELECT Name, Einwohner, HauptstadtFROM Land

ORDER BY Einwohner DESC

IN

FO

RM

AT

IK

40

Aufgaben, Datenbank: terra1

3. Welche Länder liegen in Asien und Australien?

4. Welche Länder haben zwischen 10 und 100 Mio. Einwohner?� Absteigend nach Einwohner sortiert

5. Welche Länder haben einen „Arm“ oder ein „Bein“ im Namen?

WHERE Kontinent='Asien' ORKontinent='Australien'

WHERE Einwohner BETWEEN 10 AND 100ORDER BY Einwohner DESC

WHERE name like '%bein%'OR name like '%arm%'

IN

FO

RM

AT

IK

41

Hilfsfunktionen

• Wichtig sind vor allem Funktionen zur Manipulation von Strings und Datumsangaben, z.B.� DATEDIFF(D1, D2) Differenz (Tage)

� NOW() Aktuelle Zeit/Datum (SELECT CURDATE())

� …

• Wichtige Stringfunktionen� CONCAT(S1,S2,…) Verbinden von Strings

� LOWER(),UPPER() In Groß-/Kleinbuchstaben umwandeln

� CHAR_LENGTH() Länge in Zeichen

� MID(str,pos,len) String ausschneiden

� TRIM(s), LTRIM, RTRIM Abschneiden von Leerzeichen

� …

• Weitere Funktionen online in der Hilfe zu MySQL!

SQL ist hier nicht standardisiert � Die Funktionen sind bei anderen DBS oft unterschiedlich

IN

FO

RM

AT

IK

42


5. Geben Sie die Länder in folgender Form aus:

6. Welche Länder gibt es in Europa mit mehr als 20 Mio Einwohner?WHERE Kontinent = 'Europa'

AND Einwohner > 20

Frankreich??Problem: Europa wird unterschiedlich geschrieben!

Lösung: Auslagerung in eine eigene Tabelle

Spalten können mit „AS“ umbenannt werden

CONCAT(UPPER(Name),' - ',Hauptstadt) AS Land ,round(Einwohner) AS "Mio. Einwohner"

IN

FO

RM

AT

IK

43

• Wozu dient die Spalte LNR in der Land-Tabelle ?

• … ein anderes Beispiel:� Suche nach der Hauptstadt „Berlin“

� Suche nach der Hauptstadt „Washington“

Exkurs: Primärschlüssel

Man benötigt noch das Land als Suchhilfe.

Selbst das Land reicht als Suchhilfe nicht aus.

IN

FO

RM

AT

IK

45

Relationale Datenbanken – Beziehungen

• Land und Kontinent werden in zwei getrennten Tabellen gespeichert und über eine Beziehung miteinander verknüpft.

• Zur Verknüpfung dient ein Kürzel des Kontinents, das als Fremdschlüssel in Land gespeichert wird.

KNR Name

EU EuropaAS AsienAF Afrika

Kontinent

LNR Name Einwohner Hauptstadt Kontinent

DK Dänemark 5.16 Kopenhagen EuropaD Deutschland 81.34 Berlin EuropaIND Indien 761.00 Delhi AsienRWA Rwanda 6.30 Kigali Afrika

LNR Name … KNR

DK Dänemark … EUD Deutschland … EUIND Indien … ASRWA Rwanda … AF

Land

Schlüsselattribut aus Kontinent

IN

FO

RM

AT

IK

46

Relationale Datenbanken – Beziehungen

• Die Verknüpfung erfolgt grundsätzlich dadurch, � dass ein Fremdschlüssel der einen Tabelle

� auf den zugehörigen Primärschlüssel der anderen Tabelle zeigt.

• Vorteile:� Daten werden jeweils nur in einer Tabelle gespeichert.

� Datenänderungen sind leichter durchzuführen.

� Strukturänderungen (z.B. das Hinzufügen der Kontinentfläche) lassen sich meist mit geringem Aufwand realisieren.

� Die Struktur lässt flexiblere Abfragen zu.

KNR Name


Kontinent

LNR Name … KNR


Land

Primärschlüssel aus Kontinent

IN

FO

RM

AT

IK

47

SQL – einfache Joins

• Müssen in SQL Daten aus mehreren Tabellen entnommen werden, so werden sog. „Joins“ gebildet.� Die Abarbeitung eines Joins in mehreren Schritten kann an folgendem

Beispiel veranschaulicht werden:• Es sollen alle Länder mit ihren Kontinenten ausgegeben werden, die mehr

als 10 Mio. Einwohner haben.

LNR Name Einwohner KNR

DK Dänemark 5.16 EUD Deutschland 81.34 EUIND Indien 761.00 ASRWA Rwanda 6.30 AF

Land

KNR Name


Kontinent

IN

FO

RM

AT

IK

48


1. Cross-Join („jede Zeile mit jeder“)� SELECT *

FROM Land, Kontinent

LNR Name Einwohner KNR KNR Name

DK Dänemark 5.16 EU EU EuropaDK Dänemark 5.16 EU AS AsienDK Dänemark 5.16 EU AF AfrikaD Deutschland 81.34 EU EU EuropaD Deutschland 81.34 EU AS AsienD Deutschland 81.34 EU AF AfrikaIND Indien 761.00 AS EU EuropaIND Indien 761.00 AS AS AsienIND Indien 761.00 AS AF Afrika… … … … …

LNR Name Einwohner KNR

DK Dänemark 5.16 EUD Deutschland 81.34 EUIND Indien 761.00 ASRWA Rwanda 6.30 AF

Land KNR Name


Kon

tine

nt

IN

FO

RM

AT

IK

49

WHERE Land.KNR= Kontinent.KNR



2. Einschränken auf „passende“ Datensätze.� Es dürfen nur die Zeilen genommen werden, für die die „Land“ und

die „Kontinent“ Tabelle Daten des gleichen Kontinents enthalten.

� Dies wird durch die sog. „Join-Bedingung“ erreicht.

� SELECT *FROM Land, Kontinent


IN

FO

RM

AT

IK

50

AND Land.Einwohner > 10


2. Einschränken auf „passende“ Datensätze (2).� Es sollen nur Länder mit > 10 Mio. Einwohner gezeigt werden.

� Momentan würde auch „Dänemark“ ausgegeben werden.Also muss eine weitere Bedingung erfüllt sein:

� SELECT *FROM Land, Kontinent

WHERE Land.KNR = Kontinent.KNR



IN

FO

RM

AT

IK

51


3. Einschränken auf gesuchte Spalten.� Nur bestimmte Spalten werden ausgegeben.

� SELECT Land.Name, Land.Einwohner, Kontinent.NameFROM Land,Kontinent

WHERE Land.KNR = Kontinent.KNRAND Land.Einwohner > 10

Name Einwohner Name

Deutschland 81.34 EuropaIndien 761.00 Asien… … …

In der Realität versucht das DBMS, durch „geschicktes“ Vorgehen die Datenmenge schon früher zu reduzieren.


D Deutschland 81.34 EU EU EuropaIND Indien 761.00 AS AS Asien… … … … …

IN

FO

RM

AT

IK

52

1. Geben Sie alle Kontinente mit ihren Ländern aus:� Name der Kontinente und Länder

� Sortierung nach Kontinent absteigend

2. In welchen Kontinenten gibt es Länder mit mehr als 100 Mio. Einwohner?

SELECT Kontinent.NameFROM Land, Kontinent


SELECT DISTINCT Kontinent.NameFROM Land, Kontinent



SELECT Kontinent.Name, Land.NameFROM Kontinent, Land

WHERE Kontinent.KNR = Land.KNRORDER BY Kontinent.Name DESC

Problem: Es werden Duplikate angezeigt

Lösung: DISTINCT-Anweisung

IN

FO

RM

AT

IK

53

Erweiterung der Datenbank

• Es sollen nun die wichtigsten Orte der Länder gespeichert werden.

• Wie sieht eine solche Ländertabelle aus?� Es wird eine neue Tabelle „Ort“ angelegt mit einem Fremdschlüssel

auf „Land“.

ONR Name … LNR

BANGAL Bangalore … INDGOETTI Göttingen … DKARLSR Karlsruhe … DKOPENH Kopenhagen … DK

Ort

LNR Name … KNR


Land

Schlüsselattribut aus Land

IN

FO

RM

AT

IK

54

Kontinent

Teil von

Land Ort

Teil von

Hauptstadt

Bisheriges „Schema“ der Datenbank

• Ein erstes „E/R-Modell“ (Entity/Relationship)

� eigentlich intuitiv zu lesen!?

Finden Sie die Stelle in der Datenbank terra3, an der

die „Hauptstadt“ abgespeichert ist?

IN

FO

RM

AT

IK

55

1. Geben Sie alle Orte mit ihren Ländern aus:� Name der Orte und Länder

� Sortierung nach Einwohnerzahl absteigend

2. Geben Sie alle Länder mit ihrer Hauptstadt aus!� Sortierung nach Kontinent und Land.

SELECT Kontinent.Name AS Kontinent, Land.Name, Ort. Name AS HauptstadtFROM Ort, Land, Kontinent

WHERE Ort.ONR = Land.HauptONRAND Land.KNR = Kontinent.KNR

ORDER BY Kontinent.Name, Land.Name


SELECT Ort.Name, Ort.Einwohner, Land.Name AS LandFROM Ort, Land

WHERE Ort.LNR = Land.LNRORDER BY Ort.Einwohner DESC

IN

FO

RM

AT

IK

56

SQL – Tabellen-Alias

• Soll in SQL auf eine Tabelle mehrfach zugegriffen werden, so kann dies mit Alias-Namen geschehen:� Es sollen alle Städte mit mehr als 1 Mio. Einwohner ausgegeben

werden; dabei auch das zugehörige Land mit Hauptstadt.

� logische Struktur:

� SELECT o.Name AS Stadt, l .Name AS Land, hs .NameFROM Ort o, Land l , Ort hs

WHERE o.LNR = l .LNRAND l .HauptONR = hs .ONRAND o.Einwohner>10000000

Der Alias-Name für Land ist nicht

notwendig (verkürzt die

Abfrage)

Land OrtTeil von HauptstadtOrt

IN

FO

RM

AT

IK

57


• Es sollen Flüsse gespeichert werden.� Flüsse fließen durch Orte.

� Manche Orte werden von mehreren Flüssen durchflossen(z.B. Koblenz)

• Wie sieht die Tabelle für die Flüsse aus?

FNR Name Laenge

ELB Elbe 1144MEK Mekong 4500MOS Mosel 544RHE Rhein 1320

Fluss

ONR Name

GOETTI GöttingenKARLSR KarlsruheKOBLEN Koblenz KOPENH Kopenhagen

Ort

ONR

HAMBURPHNOMPKOBLENKOBLEN

Problem: Für Flüsse müssen beliebig viele Orte eingetragen werden.

IN

FO

RM

AT

IK

58




• Wie sieht die Tabelle für die Flüsse aus?

FNR Name Laenge


Fluss

ONR Name


Ort

FNR

LEIRHERHE

Problem: Für Orte müssen mehrere Flüsse eingetragen werden.

Lösung: Auslagerung der Zuordnung in eine eigene Tabelle

IN

FO

RM

AT

IK

59




� Zuordnungstabelle mit Schlüsseln aus beiden Haupttabellen.

FNR Name Laenge


Fluss

ONR Name


Ort

FNR ONR

ELB HAMBURRHE KOBLENRHE KARLSRMOS KOBLEN

Stadtfluss

IN

FO

RM

AT

IK

60

Struktur der Datenbank terra4

Kontinent

Teil von

Land

Fluss

Ort

Teil von

durchfließt

n

1

1 n

Hauptstadt1 1 n

m

IN

FO

RM

AT

IK

61


1. Welche Orte liegen an der Donau?

2. Welche Länder durchfließt die Donau?

3. Welche Flüsse fließen durch Deutschland?

SELECT o.NameFROM Ort o, Stadtfluss sf, Fluss f

WHERE o.ONR = sf.ONRAND sf.FNR = f.FNRAND f.Name = 'Donau'

SELECT DISTINCT l.NameFROM Land l, Ort o, Stadtfluss sf, Fluss f

WHERE l.LNR = o.LNRAND o.ONR = sf.ONRAND sf.FNR = f.FNRAND f.Name = 'Donau'

SELECT DISTINCT f.Name, f.LaengeFROM Fluss f, StadtFluss sf, Ort o, Land l

WHERE f.FNR = sf.FNRAND sf.ONR = o.ONRAND o.LNR = l.LNRAND l.Name = 'Deutschland'

IN

FO

RM

AT

IK

62

Gruppieren von Ergebnissen

• Manchmal müssen die Ergebnisse einer Anfrage gruppiert und verrechnet werden.� Bsp.: Wie viele Städte sind in Europa pro Land verzeichnet?� SELECT o.ONR, l.Name

FROM Ort o, Land lWHERE o.LNR = l.LNR

AND l.KNR = 'EU‘ORDER BY l.Name

Selbst zählen???NEIN!

ONR Name

AALBOR DänemarkKOPENH DänemarkBERLIN DeutschlandDUESSE DeutschlandMAINZ DeutschlandTALLIN Estland

IN

FO

RM

AT

IK

63

Gruppieren von Ergebnissen

• Manchmal müssen die Ergebnisse einer Anfrage gruppiert und verrechnet werden.� Bsp.: Wie viele Städte sind in Europa pro Land verzeichnet?� SELECT l.Name, COUNT(*) AS Anzahl

FROM Ort o, Land lWHERE o.LNR = l.LNR

AND l.KNR = 'EU‘GROUP BY l.NameORDER BY l.Name

ONR Name

AALBOR DänemarkKOPENH DänemarkBERLIN DeutschlandDUESSE DeutschlandMAINZ DeutschlandTALLIN Estland

3

1

2

Name Anzahl

Dänemark 2Deutschland 3Estland 1

IN

FO

RM

AT

IK

64


1. Wie viele Staaten haben Megacities (> 5 Mio. Einwohner) als Hauptstadt?

2. Zählen Sie die Staaten pro Kontinent!� Geben Sie die Kontinente nach der Anzahl absteigend aus.

SELECT COUNT(*)FROM Land L, Ort O

WHERE O.ONR = L.HauptONRAND O.Einwohner > 5000000

SELECT K.Name, COUNT(*) AS AnzahlFROM Land L, Kontinent K

WHERE L.KNR = K.KNRGROUP BY K.NameORDER BY Anzahl DESC

GROUP BY entfällt, wenn „nur“ gezählt

wird.

IN

FO

RM

AT

IK

65


3. Wie viele Einwohner haben die Länder pro Kontinent im Schnitt?

4. Welche Städte liegen an mehr als einem Fluss?

SELECT k.Name AS Kontinent, AVG(l.Einwohner) AS SchnittFROM Kontinent k, Land l

WHERE k.KNR = l.KNRGROUP BY k.NameORDER BY k.Name

SELECT o.Name, COUNT(*) AS AnzahlFROM Ort o, StadtFluss sf

WHERE o.ONR = sf.ONRGROUP BY o.Name

HAVING COUNT(*)>1ORDER BY o.Name

Weitere BuiltIn-Funktionen:

MAX, MIN, SUM,…

IN

FO

RM

AT

IK

66

Struktur der kompletten Datenbank „miniterra“

Kontinent

Sprache

Teil von

gesprochen

Land

Fluss

Ort

Teil von

durchfließt

mündet

n

m

n

1

1 n

Hauptstadt1 1 n

m

1

n

benachbart

m

n

IN

FO

RM

AT

IK

67

Für Experten…

• Welche Städte liegen an mehr als einem Fluss?� Welche Flüsse sind es jeweils?

• Welche Länder grenzen an Deutschland?

SELECT o.Name, f.NameFROM Ort o, StadtFluss sf1, Fluss f

WHERE o.ONR = sf1.ONRAND f.FNR = sf1.FNRAND EXISTS (SELECT NULL FROM StadtFluss sf2

WHERE sf1.FNR<>sf2.FNR AND sf2.ONR=o.ONR)ORDER BY o.Name

SELECT l1.Name, l2.NameFROM Nachbarland n, Land l1, Land l2

WHERE (n.LNR1='D' OR n.LNR2='D')AND l1.LNR = n.LNR1AND l2.LNR = n.LNR2

IN

FO

RM

AT

IK

68

Für Experten…

• Welche Länder grenzen an Deutschland?� Geben Sie nur die Nachbarländer aus!

• Welche Flüsse münden in den Rhein?

SELECT IF(l1.LNR='D',l2.Name, l1.Name) AS "Direkte Nachbarn"FROM Nachbarland n, Land l1, Land l2

WHERE (n.LNR1='D' OR n.LNR2='D')AND l1.LNR = n.LNR1AND l2.LNR = n.LNR2

ORDER BY "Direkte Nachbarn"

SELECT fc.NameFROM Fluss fp, Fluss fc

WHERE fp.FNR = fc.ZielFNRAND fp.Name = 'Rhein'

ACHTUNG:Nicht genormt!

Selbstreferenz der Tabelle Fluss

IN

FO

RM

AT

IK

69

u.v.m.

• SQL bietet noch einige weitere (hier nicht behandelte) Möglichkeiten:� OUTER JOINS:

• Es werden beim Join auch Datensätze angezeigt, die keinen „Join-Partner“ finden.

• Bsp.: Alle Städte sollen ausgegeben werden und zwar (wenn vorhanden) mit ihren Flüssen.

� Behandlung von leeren Feldern (NULL-Werten)

� …

IN

FO

RM

AT

IK

70

Agenda


Verwaltung MySQL



Ausblick



Verwaltung MySQL

IN

FO

RM

AT

IK

71

Verwaltung des Datenbanksystems

• In einem Datenbanksystem müssen Rechte für verschiedene Benutzer verwaltet werden:� MySQL arbeitet nach der Installation ohne Schutz des Administrators

• Jeder kann auf alle Datenbanken zugreifen und diese verändern

� Mehrere Schüler sollen sich einen Datenbankserver „teilen“, dabei sich aber nichts gegenseitig „kaputtmachen“

• Die Rechte können sehr fein vergeben werden, am Wichtigsten sind:� SELECT: Benutzer kann Tabellen auslesen

� INSERT/UPDATE/DELETE: Tabelleninhalte dürfen verändert werden

� CREATE/ALTER/…: Tabellenstruktur darf verändert werden

IN

FO

RM

AT

IK

72

Grundlegenden Schutz einrichten

• Das XAMPP-Paket erlaubt das Einrichten des Administrator-Passworts auf einfache Weise:� Rufen Sie http://localhost auf.

� Klicken Sie auf Sicherheitscheck.

� Im Link unter der Tabelle können wichtigeSicherheitslücken geschlossen werden.

• Setzen Sie zumindest das Passwort für den Administrator (root) und stellen Sie die Anmeldung um auf http.

dann:MySQL Server neu starten(XAMPP Control Panel)

IN

FO

RM

AT

IK

73

MySQL – Passwort für Administrator ändern

• phpMyAdmin in Browser starten� Menüpunkt „Rechte“

� Benutzer „root“ auswählen und bearbeiten

� Passwort eingeben und speichern

� Beim nächsten Aufruf von phpMyAdmin ist die Eingabe des neuen Passworts notwendig

IN

FO

RM

AT

IK

74

Benutzer / Rechte vergeben

• Über den Reiter „Rechte“ können weitere Benutzer angelegt werden und Rechte auf den Datenbanken vergeben werden� z.B. für einen zentralen Datenbankserver sollen pro Schülergruppe

„exklusive“ Datenbanken zur Verfügung gestellt werden

Da phpmyadminimmer lokal auf dem Server läuft…

IN

FO

RM

AT

IK

Benutzer / Rechte vergeben

• Einem Benutzer können aber auch Rechte (z.B. nur Leserecht) auf zentralen Datenbanken wie miniterra vergeben werden:

75

IN

FO

RM

AT

IK

Problem: XAMPP-Rechte

• Jetzt kann der Benutzer über http://Rechnername/phpmyadmin oder über http://IP-Adresse/phpmyadmin vom Schulnetzwerk auf den Server zugreifen.� Problem: Neues Rechte-System in aktuelleren XAMPP-Versionen

�Manuelles Anpassen der Konfigurationsdatei httpd-xampp.conf nötig.

76

IN

FO

RM

AT

IK

Anpassen der Konfigurationsdatei httpd-xampp.conf

• Im Verzeichnis \xampp\apache\conf\extra findet sich die Konfigurationsdatei httpd-xampp.conf� Sicherungskopie anlegen!

� Im letzten Abschnitt muss der Zugriff wieder erlaubt werden, indem das Verbot „auskommentiert“ wird.

� Danach muss der Webserver mit XAMPP Control Panel neu gestartet werden.

�Dies ist die „quick and dirty“-Methodeohne Beachtung eines Sicherheitskonzepts

�Die Anpassung ist für ein „öffentliches“System im Internet absolut ungeeignet!77

IN

FO

RM

AT

IK

78

Benutzer anlegen

1. Schützen Sie den Administrator-Zugang für ihren mySQL-Server wie zuvor beschrieben.

2. Legen Sie einen Benutzer „ifb“ und Passwort „Speyer“ an. Dieser soll die Leserechte (SELECT) auf der Datenbank „miniterra“ erhalten.

3. Passen Sie die Konfigurationsdatei httpd-xampp.conf an.

4. Versuchen Sie, mit diesem Benutzer auf die Datenbank des Nachbarn / der Nachbarin zuzugreifen.

IN

FO

RM

AT

IK

79

Skript zur Anlage der Datenbanken

• Zur Vereinfachung existiert ein PHP-Skript, das eine erste Umgebung für den Unterricht einrichtet:� Verzeichnis terra_install in das htdocs-Verzeichnis des XAMPP-Pakets

kopieren.

� http://localhost/terra_install aufrufen.

• Das Skript � legt die Datenbanken terra1…4 und miniterra an.

� erzeugt Benutzerkonten und Datenbanken für die Schüler mit entsprechenden Rechten.

IN

FO

RM

AT

IK

80

Agenda


Verwaltung MySQL



Ausblick


Verwaltung MySQL


IN

FO

RM

AT

IK

81

Ein neues Informationssystem… Anforderungskatalog

Schulverwaltung

• Die Benutzer können eine Liste aller Lehrer mit ihrem Dienstkürzel abrufen.

• Für jede Klasse ist eine Liste der durchgeführten Klassenfahrten mit dem leitenden Lehrer ersichtlich.

• StD L. Lämpel übernimmt dieses Jahr die 7a als Klassenleiter. Die Klasse kann das im Internet schon in den Ferien erfahren.

• Eine Suche ist möglich über Klassenstufe, Lehrer oder Fach.

• StR A. Kribich hat sich fortgebildet und darf ab diesem Jahr neben Mathematik und ev. Religion auch Informatik unterrichten. Die Fachschaftsliste muss aktualisiert werden.

• Nachdem LiA Sch. Merz in Rente gegangen ist, geht die Fachbereichsleitung in Sport an OStR‘ G. Lenk.

IN

FO

RM

AT

IK

82

• Die Benutzer können eine Liste aller Lehrer mit ihrem Dienstkürzel abrufen.

• StD L. Lämpel übernimmt dieses Jahr die 7a als Klassenleiter. Die Klasse kann das im Internet schon in den Ferien erfahren.

• Eine Suche ist möglich über Klassenstufe, Lehrer oder Fach.

• …

?

Datenmodell

Repräsentation der Informationen als strukturierte Daten

Modellbildung

• Um ein Informationssystem zu erstellen, muss ein Ausschnitt der realen Welt („Miniwelt“) im Computersystem erfasst werden.

Miniwelt

Unstrukturierte Informationen über die

Miniwelt

IN

FO

RM

AT

IK

83

Modellbildung

• Um aus einer Beschreibung einer Miniwelt das Datenmodell einer Datenbank abzuleiten, bietet es sich an, zunächst ein grafisches Konzept der Daten zu erstellen.

Text

ExterneSicht

KonzeptionelleSicht

InternesModell

(z.B. relationalesDatenmodell)

IN

FO

RM

AT

IK

84

Konzeptionelles Modell – E/R-Diagramme

• E/R-Diagramme dienen dazu, das konzeptionelle Modell des Informationssystems zu erstellen. Es werden zwei Konstrukteverwendet:� Entitätstypen

� Beziehungstypen (Relationships)

• Eine Entität ist ein bestimmtes Objekt der realen Welt oder unserer Vorstellung� z.B. eine Person, ein Gegenstand, ein Ereignis

• Entitäten mit gleichen Eigenschaften werden zu Entitätstypenzusammengefasst� Symbol: Rechteck

Lehrer

IN

FO

RM

AT

IK

85

E/R-Diagramme - Entitätstyp

• Beispiel Entitätstyp:� Entität: Lehrer Lämpel, Kürzel Lä

� Entitätstyp: Menge aller Lehrer mit den Merkmalen Vorname,Nachname, Kürzel, …

� Primärschlüssel: Kürzel (?) (oder ein künstlicher Schlüssel)

Entitätstyp„Lehrer“

Kürzel: LäName: LämpelVorname: LudwigTitel: StD

3 Entitäten

Kürzel: KrName: KribichVorname: AlfredTitel: StR

Kürzel: LeName: LenkVorname: GertrudTitel: OStR'

IN

FO

RM

AT

IK

86

Klasse

E/R-Diagramme - Beziehungstyp

• Gleichartige Beziehungen zwischen Entitäten werden als ein Beziehungstyp zwischen den Entitätstypen definiert.� Symbol: Raute

• Beispiel:� Ein Lehrer führt Klassenfahrten durch.

Lehrer

Kuerzel: MeName: Merz

Kuerzel: KrName: Kribich

Kuerzel: LäName: Lämpel

Stufe: 12Teil: m3

Stufe: 11Teil: M1

Stufe: 8Teil: a

Entitätstyp Entitätstyp

Klassenfahrt

Beziehungstyp

Beziehungen

IN

FO

RM

AT

IK

87

Modellierung oft nicht eindeutig

• Die Beziehung „Klassenfahrt“ könnte man auch als eigenen Entitätstyp modellieren.�Modellierung ist oft nicht eindeutig, es gibt je nach Ansicht mehrere

sinnvolle Modelle für eine Miniwelt.

KlasseLehrer

führt durch Klassenfahrt nimmt

teil

IN

FO

RM

AT

IK

88

E/R-Diagramme - Attribute

• Die Eigenschaften aller Entitäten und Beziehungen eines Entitätstyps bzw. eines Beziehungstyps werden mit Hilfe von Attributen erfasst.� Symbol: Ellipse

• Beispiel:

KlasseLehrer Klassenfahrt

NameKürzel

Vornameidentifizierend

beschreibend

Teil

Anzahl

StufeDatum

Ziel

IN

FO

RM

AT

IK

89

E/R-Diagramme – Kardinalität

• Ein Beziehungstyp wird durch die Kardinalität genauer bezeichnet:� 1:n- Beziehung am Beispiel: Klassenzuordnung der Schüler

SchülerKlasse angehören

Name: 9a

Name: 9b

Name: 10d

Name: Müller Vorname: Yvonne

Name: Meier Vorname: Jan

Name: Dietz Vorname: Nicole

Name: Seiler Vorname: Manfred

Klasse Schüler

1 n

Ein Schüler gehört einer Klasse an. Einer Klasse gehören mehrere Schüler an.

IN

FO

RM

AT

IK

90


• n:m – Beziehung am Beispiel: Kurszuordnung von Schülern in der MSS

SchülerKurs besucht

Fach: Mathe LK: ja

Fach: Deutsch LK: ja

Fach: Englisch LK: ja

Kurs Schüler

n m

Ein Kurs hat mehrere Schüler. Ein Schüler nimmt an mehreren Kursen teil.

Name: Müller Vorname: Yvonne

Name: Meier Vorname: Jan

Name: Dietz Vorname: Nicole

Name: Seiler Vorname: Manfred

IN

FO

RM

AT

IK

91


• Die Kardinalitäten (1:1, 1:n, n:m) geben nur an, wie viele Entitäten maximal miteinander verbunden sind.

� Bsp.: Ein Schüler ist maximal einer Klasse zugeordnet.Einer Klasse sind maximal n Schüler zugeordnet.

• Die Kardinalität kann zusätzlich eingeschränkt werden.

� Bsp.: Eine Klasse hat minimal 8 und maximal 30 Schüler.

SchülerKlasse angehören1 n


[8,30][1,1]

IN

FO

RM

AT

IK

92

Personen

E/R-Diagramme – Reflexive Beziehungstypen

• Beziehungen können auch auf dem gleichen Entitätstyp gelten, Selbstbeziehung oder Reflexive Beziehung.� Bsp.: Heirat

Name: Meier Vorname: Klaus

Name: Bach Vorname: Stefan

Name: Meier Vorname: Sabine

Name: Bach-Meier Vorname: Petra

Name: Hurtig Vorname: Hans

Personen Heirat1

1oder n:m ?

IN

FO

RM

AT

IK

94

Normalisierung von relationalen Schemata

• Im ersten Teil wurde eine bestehende Datenbank sukzessive erweitert und vor allem in mehrere Tabellen zerlegt, um Redundanzen zu vermeiden.

• Dieser Prozess kann in der sog. „Normalisierung“ formalisiert werden.� Das Relationenschema wird dabei in die erste, zweite, dritte usw.

Normalform überführt.

� Immer mehr Redundanzen werden vermieden.

� Immer mehr Tabellen sind notwendig (und Anfragen werden komplexer).

� Prozess wird in der Realität nur bis zu einem gewissen Grad durchlaufen.

� Weitergehendes mit Beispielen in: http://de.wikipedia.org/wiki/Normalisierung_(Datenbank)

IN

FO

RM

AT

IK

95

Transformation E/R-Modell in relationales Schema

• Transformation von Entitätstypen� Für jeden Entitätstyp eine Tabelle

Schüler

NameSNR

Vorname

Schueler

SNR Name Vorname

E/R

-Mod

ell

Rel

atio

nale

s Sc

hem

a

IN

FO

RM

AT

IK

96


• Transformation von 1:n-Beziehungstypen� Fremdschlüssel wird auf Seite der „Kind“-Klasse hinzugefügt

(kann, aber muss nicht der Name des Primärschlüssels sein).


NameSNR

Vorname

StufeKNR

Klasse

KNR Stufe

Schueler

SNR Name Vorname

E/R

-Mod

ell

Rel

atio

nale

s Sc

hem

a

KNR

IN

FO

RM

AT

IK

97


• Transformation von n:m-Beziehungstypen� Einfügen eines Fremdschlüssels nicht möglich

� Separate Tabelle mit zwei Fremdschlüsseln

SchülerKurs besuchtn m

Schueler

SNR Name Vorname

NameSNR

Vorname

StufeKNR

Kurs

KNR Stufe

Fehlstunden

KNR

Besucht

Fehlst.SNR

E/R

-Mod

ell

Rel

atio

nale

s Sc

hem

a

IN

FO

RM

AT

IK

98


• Transformation von 1:1-Beziehungstypen� z.B. das separate Speichern von sensiblen Daten zu Personen

� Separate Tabelle, wobei dort Primärschlüssel auch Fremdschlüssel ist.

SchülerPrivatSchüler Zusatzdaten1 1

SchuelerPrivat

KonfessionSNR

Herkunft

NameSNRVorname

Schueler

SNR Name Vorname

E/R

-Mod

ell

Rel

atio

nale

s Sc

hem

a

HerkunftKonfessionSNR

IN

FO

RM

AT

IK

100

Tools für E/R-Diagramme

• DBDesigner4http://fabforce.net/dbdesigner4/

• MySQL Workbenchhttp://www.mysql.com/downloads/workbench/

• Ungetestet:� Mogwai ER-Designer

http://sourceforge.net/projects/mogwai/

� TOAD Data Modeler

� TOAD für MySQL http://toadformysql.com/index.jspa

• Oder doch einfach mit Office-Programmen…

IN

FO

RM

AT

IK

101

Aufgaben

• Erstellen Sie ein E/R-Modell und dann das relationale Schema.

„Schule“

• Es werden alle LehrerInnen mit ihren Namen, Vornamen, Kürzeln und Dienstgrad erfasst.

• Die Benutzer können im Internet eine Liste der Klassen mit ihren KlassenleiterInnen einsehen.

• Es ist eine Suche nach den Fachschaften der Schule möglich. Dabei werden auch alle LehrerInnen angezeigt, die der Fachschaft angehören.

IN

FO

RM

AT

IK

102

Bibliothek … Anforderungskatalog

• Erstellen Sie ein E/R-Modell und dann das relationale Schema.

„Bibliothek“

• In der Bibliothek müssen Bücher erfasst werden. Eine Suche ist möglich über Sachgebiet, Autor, Titel, Erscheinungsort und –jahr, Verlag.

• Bei der Suche wird eine Liste aller verfügbaren Verlage vorgeblendet.

• Leser, die Bücher ausleihen wollen, müssen sich zuvor registrieren.

• Für ein Buch kann herausgefunden werden, ob es zur Zeit ausgeliehen ist und von wem.

• Um Schäden nachvollziehen zu können, können alle vorherigen Ausleiher ermittelt werden.

• Bei zu langer Ausleihe erfolgt eine Mahnung an den Leser. Das muss vermerkt werden.

IN

FO

RM

AT

IK

103

Anfragen an die Bibliothek-Datenbank

• Eine Datenbank für das Schema kann fertig importiert werden!(Bibliotheks-DB_latin.sql)

1. Welche Bücher sind bei einem Verlag aus München erschienen?(214 Ergebnisse)

2. Welche Jugendbücher sind zur Zeit von welchem Leser ausgeliehen?Geben Sie den Buchtitel, den Lesernamen und das Datum der Ausleihe aus!(7 Ergebnisse)

3. Wie viele Bücher existieren zu jedem Sachgebiet?Geben Sie die Sachgebiete nach Anzahl absteigend sortiert aus.

4. Wie viele Bücher aus jedem Sachgebiet sind zur Zeit ausgeliehen?(Kinder: 14)

5. Welche Leser haben zur Zeit Bücher ausgeliehen?(49 Ergebnisse, Achtung Duplikate?)

IN

FO

RM

AT

IK

104

Arztpraxis … Anforderungskatalog

„Arztpraxis“

• Dr. Mager (kurz Ma) behandelt am 21.2.2005 den Patienten Willi Schäfer (Patientennummer 3012). Im Rahmen dieser Behandlung werden die folgenden Leistungen erbracht: Beratung, symptombezogene Untersuchung, Schutzimpfung. Jede dieser Leistungen ist über eine Nummer identifizierbar und kostet eine bestimmte Gebühr.

• Frau Dr. Hurtig (kurz Hu) wird am Sonntag (27.2.2005) zu einem Notfall gerufen. Patient Manfred Achilles ist beim Fußballspiel eine Sehne gerissen. In der Untersuchung vor Ort wird das Bein ruhig gestellt und der Patient ins Krankenhaus eingewiesen.

• Herr Dr. Alzheimer (kurz Al) besucht regelmäßig seine Patientin Paula Stein im Altenheim. Diese Untersuchung gilt als Vorsorgemaßnahme.

IN

FO

RM

AT

IK

105


Verwaltung MySQL



Ausblick



Agenda


IN

FO

RM

AT

IK

106

Vernetzung des Themas - Auswertungen

• Grafische Auswertung der Datenbank(z.B. Anzahl der Länder pro Kontinent)� über Werkzeuge (z.B. Excel)

� über selbst erstellte Programme

IN

FO

RM

AT

IK

107

Vernetzung des Themas - Koordinatensystem

• Umrechnung Breiten/Längen-Angaben in BildschirmkoordinatenI

NF

OR

MA

TI

K

108

Vernetzung des Themas - Grenzen von SQL

• Problem: „Verfolgen eines Flusslaufes“� von der Quelle zum Meer

z.B. Spree

• Hier werden iterative Strukturenbenötigt, die SQL (als mengen-orientierte Sprache) im Standard nicht bietet.

� Anknüpfung an Programmierung� Python, PHP, Delphi, Java

Rhein

Mosel

Main

NeckarDonau

Isar

Inn

FuldaWerra

Weser

Elbe

HavelSpreeAller

Elbe

HavelSpree

Nordsee

IN

FO

RM

AT

IK

109

Vernetzung des Themas - Grenzen von SQL

• Problem: „Verfolgen eines Flusslaufes“� vom Meer zu den Zuflüssen

z.B. Nordsee

� Beispiel für eine (elegante?)rekursive Programmierung

Rhein

Mosel

Main

NeckarDonau

Isar

Inn

FuldaWerra

Weser

Elbe

HavelSpreeAller

Nordsee

Rhein

Mosel

Main

Neckar

FuldaWerra

Weser

Aller

Elbe

HavelSpree

Nordsee

IN

FO

RM

AT

IK

110

Zugriff auf MySQL über Python

• Grundlegende Schritte jedes Datenbankzugriffs am Beispiel Python und der Bibliothek MySQLDb:

1. Verbindung mit dem Datenbanksystem aufbauen

� Ergebnis der Verbindung ist eine Variable (Handle), mit der auf die Verbindung zugegriffen werden kann.

� Fehler sollten (gerade hier) abgefangen (PHP-Konstrukt „or die“) und ausgegeben werden.

� In manchen Fällen (z.B. PHP) kann die Datenbank erst in einem zweiten Schritt ausgewählt werden.

Host='localhost'Benutzer='root'Passwort='sql'Datenbank='miniterra'conn = MySQLdb.connect (Host, Benutzer, Passwort, Datenbank )

IN

FO

RM

AT

IK

111


2. Abfrage ausführen

� Ergebnis ist eine Variable (Handle), mit der auf das Resultat der Anfrage zugegriffen werden kann.

3. Ergebnisse ausgeben� Grundlegendes Problem

• Programmiersprachen sind iterativ

• relationale Datenbanken (und damit SQL) sind mengenorientiert

� Speicherung und „Durchlaufen“ der Ergebnisse notwendig

� Für das Abrufen der Ergebnisse gibt es Varianten:i. Tupel / Dictionary

ii. Speicherung der Ergebnisse auf Server / Client

iii. …

4. Freigabe der Handles

SQLText='SELECT Name, Breite, Laenge FROM …' cursor = conn.cursor(MySQLdb.cursors.DictCursor)cursor.execute(SQLText)

cursor.close()conn.close()

IN

FO

RM

AT

IK

Auslesen und Speicherneiner Ergebniszeile

112

Zugriff auf eine Spalte der Ergebniszeile


row=cursor.fetchone()while (row!=None):

print(row["Name"], row["Laenge"], row["Breite"]))row = cursor.fetchone ()

• Ausgabe der Ergebnisse als Dictionary� cursor.fetchone() liefert eine komplette Zeile des Ergebnisses

als Dictionary (bei anderen Cursorn als Tupel)� Nach der letzten Zeile wird None zurückgegeben

Iteration über alle Zeilen

des Ergebnisses

IN

FO

RM

AT

IK

113

MySQL in Delphi

• In Delphi kann der Zugriff auf Datenbanken mittels Borland Database Engine (BDE) bzw. dbExpress erfolgen.� Problem: Ab Delphi 5 ist die Datenbankunterstützung nur in der

Professional-Version enthalten.

� Lösung: Verzicht auf Borland-Datenbank-Komponenten und Verwendung freier Zugriffssoftware� MySQLDirect (http://www.sourceforge.net/projects/directsql)

• Units, die einen einfachen Datenbankzugriff erlauben

� Einsteiger-Tutorial dazu: http://www.delphi-treff.de/tutorials/

IN

FO

RM

AT

IK

114

Datenschutz

• Anknüpfungspunkt: www.schober.de

IN

FO

RM

AT

IK

115

Datenschutz

• Ein Blick ins Bundesdatenschutzgesetz:(http://bundesrecht.juris.de/bdsg_1990/ )

IN

FO

RM

AT

IK

116

Vernetzung des Themas - Datenschutz

• Datenbank-basierte Umfrage in der Schule� Wie können durch Verknüpfen (eigentlich harmloser) Daten neue

Informationen gewonnen werden?

IN

FO

RM

AT

IK

117


Verwaltung MySQL



Ausblick



Agenda

Ausblick

IN

FO

RM

AT

IK

118

Ausblick - Was hätte man noch alles behandeln können?

• Weitere Möglichkeiten von SQL� Outer Joins

� Sub-Selects

• Datenbank-Management� Zugriffsbeschleunigung über Indizes

� Verwaltung der physischen Speicherung• storage engine InnoDB für MySQL

• Sicherung der Datenbank

• Verändern der Datenbankinhalte mit SQL� INSERT / DELETE / UPDATE

• Verändern der Datenbankstruktur über Anweisungen� Data Definition Language (DDL)

• u.v.m.

IN

FO

RM

AT

IK

119

Software / Links

• XAMPP� http://www.apachefriends.org/de/xampp.html

• Deutsche MySQL Seite� http://www.mysql.de/ (englisch: http://mysql.com/)

• MySQL Workbench (mit XAMPP-Paket noch nicht voll nutzbar)

� http://www.mysql.com/downloads/workbench/

• PHP-Dokumentation (mit MySQL Funktionen)� http://www.php.net/download-docs.php

• Connectors (ODBC, JDBC, …) für MySQL� http://www.mysql.de/downloads/connector/

• Bibliothek für Python 2.6(Python 3 noch nicht offiziell unterstützt – unautorisierte Versionen im „Netz“ zu finden)

� http://sourceforge.net/projects/mysql-python/

IN

FO

RM

AT

IK

120

Software / Links

• Material zur MySQL-Verwendung von Klaus Merkert� http://www.hsg-

kl.de/faecher/inf/material/datenbanken/mysql/index.php

• Material zu PostgreSQL von Klaus Merkert� http://www.hsg-kl.de/faecher/inf/datenbanken/postgres/index.php

• Material zu DB allgemein von OSZ Handel, Berlin� http://oszhdl.be.schule.de/gymnasium/faecher/informatik/datenbank

en/index.htm

• u.v.m.

IN

FO

RM

AT

IK

121

Informationssysteme / Datenbankabfragen

FragenFragen

IN

FO

RM

AT

IK

122

Schemata der Beispieldatenbanken

• Schema zur Beispieldatenbank „schulverwaltung.sql“

Lehrer Faecher

Klassen

Klassenleiter

unterrichtet

n

m

n m

KBuchstabeKStufe Saal

LNR FNR FachName Vorname

IN

FO

RM

AT

IK

123


• Schema zur Beispieldatenbank „bibliothek.sql“

Buecher Ausleihe

BuchNr Autor …

Leser

LeserNr Nachname …

Leserprivat

LeserNr Geschlecht …

Ist Teil von

…zurueck

Verlag

VNR Name Ort

gibt heraus

n

1 1

1

n m

IN

FO

RM

AT

IK

124


• Schema zur Beispieldatenbank „wm2006.sql“

Begegnung

SchiedsrichterTeam

Land

Ort

Team1 Team2

n

11

n

1

1

1 1

n

n

1

Datum

Ergebnis

IN

FO

RM

AT

IK

125


• WM-Datenbank als UML-Diagramm

Begegnung

SchiedsrichterTeam

Land

Ort

TNR2

TNR1

TNRTNR

LNR

TNR

LNR

LNR

SNR

ONR

ONR

Datum

Ergebnis

NameEinwohnerKontinent

NameVorname

NameSitze

Trainer

TNR in Team ist Primär- und

Fremdschlüssel

Documents

Datenbanken und Sql - informatik.bildung-rp.de · I N F O R M A T I K 16 Typische Hardware-Verteilung • Viele (Web-) Clients teilen sich die Dienste eines Webservers, der wiederum