Widerholung• DBVS = eine Softwaresystem zum Organisieren,

Speichern, Zugreifen, Analysieren und Aendern von Datenbestaenden. Ein DBVS arbeitet mit Daten welche in Datenbanken organisiert sind und garantiert die Richtigkeit der Daten, die Richtigkeit im Mehrbenutzerbetrieb, das Datensicherheit.

• Die Datenbank = eine electronisch organisierte Datensammlung zu einem tematisch oder organisatorisch umgrenztnen Gebiet.

• Die Datenbank = eine Sammlung von nicht-redundanten Daten, die von mehreren Anwendungen benutzt werden.

BemerkungBemerkungIn jedem System, in dem Daten verwaltet werden, müssen diese eine bestimmte Struktur haben. Diese Struktur heißt "SCHEMA" einer Datenbank. Diese Struktur, zusammen mit den assoziirten Operatoren wird als Datenmodell, logisches Modell oder konzeptuelles Modell bezeichnet.

Es gibt hierarhische Datenmodelle (mit einer Baumstruktur), Netzwerkdatenmodelle (mit einer Netzstruktur) relationale Datenmodelle und OO Datenmodelle.

ARCHITEKTUR VON DATENBANKVERWALTUNGSSYSTEMEN

• Hierarchische Datenbanksysteme• Netzwerk - Datenbanksysteme• Relationale Datenbanksysteme• Objekt-relationale Datenbanksysteme• Objektorientierte Datenbanksysteme

Gemäss der Konzeption ANSI-SPARC[1] entwickelt sich eine Datenbank auf drei funktionellen Ebenen:

• Externe Ebene (Benutzersichten)• Konzeptuelle Ebene (Logische Gesamtsicht)• Interne Ebene (Physische Sicht)

[1] Standard Planning and Requirement Committee

a)konzeptuelle Ebenea)konzeptuelle Ebene (logische Sicht) (logische Sicht)

beschreibt die Daten einer Unternehmung sowie deren Beziehungen aus Unternehmensgesamtsicht.

b) externe Ebeneb) externe Ebene (Benutzersicht) (Benutzersicht)

beschreibt die Sicht eines Anwenders/ einer Anwendung auf die Daten der konzeptuellen Ebene. Auf der externen Ebene erfolgt die Koordination der Datenbank mit den Benutzerbedürfnissen.

c)interne Ebenec)interne Ebene (technische Sicht) (technische Sicht)

beschreibt wie die Daten auf dem physischen Speichermedium gespeichert werden.

Die wesentliche Speicherformen sind:

• sequentielle Speicherung;

• indizierte Speicherung;

• index-sequentielle Speicherung;

…. Externe Schemata externe/konzeptuelle Modellierung Konzeptuelles Schema konzeptulle/interne Modellierung Internes Schema Geschpeicherte Datenbank

Externe Sicht 1

Externe Sicht 2

Externe Sicht n

Relationale Datenmodell

Das Model benutzt eine eigene formale Sprache, obwohl logisch äquivalente Begriffe aus der Dateiorganization bekannt sind.

Datei-organization

Relationale Modell

Repräsentant für

Datei Relation Objekttyp (Z.B. Kunde)

Feld Attribut Objekteigenschaft (z.B. Name)

Satz Tupel Objektausprägung (Daten zur einem

spezielle Kunden)

Beispiel Relation PERSONAL Name Vorname Matr.Nr. Gehalt Schneider Anne 2312 5200 Derer Franz 2000 8000 Müller Günter 2222 6000

Attribute

Tupeln

Die Grundterminologie

Relationale Objekte• Relation (Tabelle)• Attribut (Spalte, Feld)• Domain (Wertebereich)• Degree(Ausdehnungsgrad der Tabelle)• Tupel (Datensatz, Rekord)• Cardinalität• Key (Schlüsselfeld)• Candidate – Key (eindeutiger Schlüssel)• Primary – Key ( Hauptschlüssel)• Alternate – Key (Zweitschlüssel)• Foreign – Key (Fremdschlüssel)

Relationale Integritätsregeln• Entity – Integrität• Referentielle Integrität

Relationale Operationen• Restriction (Zeilenselektion)• Projection (Spaltenselektion)• Union (Vereinigung)• Intersection (Schnittmenge)• Difference (Diferenz)• Product (Kartesisches Produkt)• Join (Verbindung)• Division (Division)

Relation – eine Tabelle, in der in zweidimensionaler Anordnung die Daten-elemente erfaßt sind, wobei:

• Bestandsrelation: bildet eine Objektklasse mit identischen Merkmale (Feldern);

• Beziehungsrelation: schafft eine Beziehung zwischen zwei verschiedenen Bestandsrelationen.

Eine Relation hat zusätzlich folgende Eigenschaften:

• Keine doppelten Tupel. D.h. es gibt zu keinem Zeitpunkt zwei Tupel, deren Attributwerte den gleichen Inhalt haben.

• Tupelreihenfolge.Die Reihenfolge, mit der die Tupel in einer Relation gespeichert sind, ist nicht definiert. Man darf sich also nie auf eine bestimmte Reihenfolge der Tupel in einer Relation verlassen!

• Attributreihenfolge. Die Reihenfolge der Attribute in einer Relation ist nicht definiert. Es ist also nicht möglich, das n-te Attribut einer Relation anzusprechen. Man kann ein bestimmtes Attribut nur mit seinem Namen ansprechen.

• Attributenwerte sind atomar. Die Werte eines Attributes unterliegen einer Domäne. Da alle Elemente einer Domäne atomar sind, sind auch die Elemente eines Attributes atomar. Wenn eine Relation diese Eigenschaft hat, erfüllt sie die Bedingung der ersten Normalform (siehe Normalformen).

Relationsschema. Die Menge der Felder (Attributen)die einer Relation entsprechen wird Relationsschema genannt. Die Syntax ist folgende

<Relationsname> (<Feld1>,<Feld2>,<Feld3>, ...<Feld n>)

Attribut. Unter einem Attribut versteht man ein Feld innerhalb der Beschreibung eines Tupels (z.B. Möbelart).

Domäne bezeichnet den Definitionsbereich eines Attributes. So besteht zum Beispiel die Domäne Möbelart aus den Werten "Stuhl", "Tisch", "Sessel".

Degree. Die Anzahl der Attribute einer Relation wird mit Degree (Ausdehnungsgrad) bezeichnet. Eine Relation mit nur einem Attribut wird unär, eine mit zwei Attributen binär genannt. Eine Relation mit n Attributen wird n-ary gennant.

Tupel. Ein Tupel entspricht einer Zeile innerhalb der Tabelle und enthält alle auf ein Objekt bezogenen Feldwerte bzw. Merkmals-ausprägungen.

Cardinalität. Mit Cardinalität bezeichnet man die Anzahl der Tupel einer Relation. Diese ist zeitabhängig und kann auch gleich Null sein, wenn die Relation leer ist.

Schlüsselfeld dient der eindeutigen identifikation eines Tupels in einer Relation und der Herstellung von Beziehungen zwischen verschiedenen Relationen.

Schlüsselkandidat (Candidate – Key). Eine Attributmenge wird Schlüsselkandidat genannt, wenn alle Werte dieser Attributmenge unique (eindeutig) sind. Es existieren somit zu keinem Zeitpunkt zwei Werte eines Candidate-Keys mit gleichem Inhalt.

Eine Relation kann ein oder mehrere Candidate-Keys besitzen:

Relation BÜCHERREGAL Nr. Titel Autor ISBN 1 Einsicht ins Ich Hofstadter 3-608-9303038 2 Metamagicum Hofstadter 3-608-930089 3 Gödel, Escher, Bach Hofstadter 3-608-93037 4 Das Sein Sartre 3-498060600 5 Der Pfahl im Fleische Sartre 3-33499105268

Relation mit mehreren Candidate-Keys

Primärschlüssel(Primary–Key): Attribut mit eindeutig identifizierender Eigenschaft; kann sich aus einem oder mehreren Attributen zusammensetzen.

Jede Relation besitzt genau einen Primary – Key, um ein Tupel der Relation eindeutig zu identifizieren. Es wird definiert, indem einer der Candidate- Keys zum Primärschlüssel erklärt oder ein neues Attribut speziell für diesen Zweck eingeführt wird. (z.B. eine Nummer).

Der Primärschlüssel darf keine Null-Werte enthalten und sie ist "die Adresse" des Tupels, was nicht bedeutet, daß ein Zugriff nur über ihn möglich sein soll.

Der Primärschlüssel soll mindestens einen schnellen Zugriffspfad garantieren, mit dem exakt ein Tupel angesprochen werden kann.

Mit Hilfe dieses Primary-Keys werden meist die Verknüpfungen der Relationen in der Datenbank hergestellt.

Fremdschlüssel (Foreign Key). Ein Attribut einer Relation B wird als Fremdschlüssel bezeichnet, wenn es nicht Primärschlüssel von B ist, aber Primärschlüssel der Relation A ist.

Beide Attribute(oder Attributmengen, wenn der Key aus mehr als einem Attribut besteht) müssen der gleichen Domäne unterliegen.

Es ist wichtig, daß ein Datenbanksystem weiß, welche Attributmenge den Primärschlüssel definiert und welche Fremdschlüssel existieren.

Nur so kann das DBVS die referenzielle Integrität der Datenbank gewährleisten.

Relation ARTIKEL

Artnr. Name Möbelart Artgrnr. 110 Felix Sthul M10 120 Bruno Tisch M10 125 Pascha Sessel M15

Relation ARTIKELGRUPPE

Artgrnr. Bezeichnung Lagerort M10 Eßmöbel A25 M15 Kleinmöbel B13 M37 Gartenmöbel C12

Primärschlüssel und Fremdschlüssel

Aus Performancegründen (durch Performance versteht man die

Arbeitsgeschwindigkeit eines DV-Systems)

können zusätzlich beliebig viele Keys in einer Relation definiert werden.

Diese werden dann Alternate-Keys oder auch Secondary–Keys (Zweitschlüssel oder Sekundärschlüssel) genannt.

Sekundärschlüssel (Secondary–Key) : jedes beliebige Attribut, das nicht Primär-schlüssel ist und Klassifizierende Eigenschaften haben kann. Relation KUNDE Kundennr.

Name Strasse PLZ Wohnort Kontonr

25 Honeywell Friedenstr.34 5450 Neuwied 739495 64 IBM Kaiser-Ring 10 6500 Mainz 94588324 35 Müller AG Waldstr. 123 6200 Wiesbaden 5632734 46 Epson Rheinstr. 75 6000 Frankfurt 63744 66 Schmidt

KG Sonnenstr. 243 6000 Frankfurt 8377402

67 K&N Industriestr. 12 6200 Wiesbaden 748288 99 Köbig Flachstr. 45 6500 Mainz 8474700

Mit Hilfe dieses Konzepts lassen sich aber nicht nur verschiedene Objekte darstellen, sondern auch Beziehungen zwischen diesen.

Relation LAND Name Einwohner Hauptstadt AbL

Deutschland 62.150.200 Berlin D Scheweden 8.358.000 Stockholm S Norwegen 4.190.000 Oslo N Finland 4.925.772 Helsinki SF

Relation STADT

Name Einwohner AbL Stockholm 663.217 S Oslo 449.337 N Bonn 292.727 D München 1.290.079 D Berlin 1.860.000 D Moskau 8.801.000 RF

Relation ARTIKEL Haupschlüssel Fremdschlüssel Artnr. Name Möbelart Artgrnr. 110 Felix Sthul M10 120 Bruno Tisch M10 125 Pascha Sessel M15

Degree = 4

Die wichtigsten Begriffe des Relationalen Modells

4 Attribute aus 4 Werte- bereiche

3 Tupel , Cardinalität = 3

die Grundeigenschaften des relationallen Modelles

• eine Relation wird durch eine Tabelle dargestellt in welcher jede Reihe einen Tupel (Satz) und jede Spalte ein Domän darstellt;

• jede Reihe der Tabelle muss verschieden von den anderen Reihen sein (Duplikate sind verboten);

• die Reihenfolge der Reihen in der Tabelle ist nicht festgelegt und kann ohne Einschränkungen verändert werden;

• die Spalten der Tabellen werden durch verschiedene Namen identifiziert und stellen die Felder (Attribute) dar;

• Ein Attribut darf nur ein einziges Mal innerhalb einer Relation auftreten.

• in jeder Spalte der Tabelle sind die Ausprägungen vom selben Typen und bilden ein Domän.

Relationale IntegritätsregelnIntegrität im Bezug auf eine Datenbank bedeutet, das sie unversehrt ist, also keine wiedersprüchlichen Daten in ihr gespeichert sind.

Die relationale Integritätsregeln beziehen die Entity – Integrität und die Referenzielle- Integrität.

Mit der Entity – Integrität wird sichergestellt, daß jedes Tupel (Entity) in einer Relation einen eindeutigen Schlüssel besitzt. Also, wenn ein Attribut die Komponente eines Primärschlüssels ist, dann darf dieses Attribut zu keinem Zeitpunkt einen NULL-Wert enthalten.

Durch die referentielle Integrität wird sichergestellt, daß z.B. alle Artikel-gruppennummern in der Artikel-relation auch in der Relation Artikelgruppe sind.

Also, für die referentielle Integrität, besitzt eine Relation R2 einen Fremdschlüssel, der auf einen Primärschlüssel in einer Relation R1 verweist. Dabei muß jeder Wert des Fremdschlüssel in R2 gleich einem Wert des Primärschlüssel in R1 sein oder der Wert des Fremdschlüssels muss ein NULL-Wert sein.