Aufgabe

Prof. Dr. Stephan Karczewski
Beispielaufgaben Datenbanken
Name:.............................................................. Matrikelnummer:............................................
Aufgabe
1
Max. Pkte. 10
Ihre Pkte.
2
15
3
15
4
15
5
15
6
15
7
15
Gesamt
100
Aufgabe 1 Grundlagen (10 Punkte)
a) Erläutern Sie kurz (3 Argumente), warum Datenbanksysteme besser geeignet sind, große
Datenmengen zu speichern als Dateisysteme
b) Benennen Sie die Ebenen der Datenbankarchitektur und erläutern Sie kurz (max. 1 Satz),
wozu jede Ebene dient.
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Aufgabe 2 B-Baum (15 Punkte)
Gegeben sei der folgende B-Baum der Ordnung n = 2:
27
8 19
2 3 4 6
10 12 14 17
33 42
21 22 23 25
28 31
35 39
45 49
a) Zeichnen Sie den B-Baum nach Löschen des Schlüssels 31 auf.
b) Fügen Sie in den B-Baum folgenden Schlüssel ein: 18 und zeichnen Sie anschließend den
entstehenden Baum auf.
Zwei Zusatzpunkte können Sie erwerben, wenn Sie in b) den Ergebnisbaum aus a)
verwenden.
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Aufgabe 3 Datenmodellierung (15 Punkte)
Gegeben sei die folgende informelle Beschreibung:
Ein Material zeichnet sich durch die Attribute Materialnummer, Name und Gewicht aus.
Materialien können aus mehreren Materialien bestehen oder auch nicht. Materialien können
Bestandteil von mehreren Materialien sein oder auch nicht. Für Bestandteile wird die Anzahl
gespeichert. Es gibt Metalle und Holz als spezielle Materialien. Es gibt noch weitere spezielle
Materialien, die jedoch (noch) nicht im Modell aufgenommen sind. Metalle haben als
zusätzliche Eigenschaften Biegefähigkeit, Holz hat zusätzlich die Dichte. Es gibt auch
gemischte Holz-/ Metall-Materialien.
Entwickeln Sie zu der oben genannten Beschreibung ein Entity-Relationship-Modell mit
Entitäts-Typen, Relationship-Typen, Attributen und Kardinalitäten in Tupelschreibweise.
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Aufgabe 4 SQL (15 Punkte)
In einer relationalen Datenbank seien die folgenden Tabellen gegeben:
TIER:
TNR
1
2
3
4
5
TNAME
Benno
Hasso
Karla
Frieda
Chita
FUTTERMITTEL:
FNR
1
2
3
4
ART
Orang-Utah
Zebra
Gorilla
Giraffe
Schimpanse
FNAME
Banane
Apfel
Hafer
Gerste
ALTER
9
8
15
12
7
PREIS
2,50
2,00
2,20
1,80
TAGESRATION: TNR
1
1
2
3
5
3
FNR
1
2
3
1
1
2
Menge
10
5
3
20
8
7
VORRAT
200
500
100
150
Für die folgenden Teilaufgaben ist jeweils
der passende SQL-Befehl zu formulieren
und die Bildschirmausgabe anzugeben.
a) Gib das mittlere Alter aller Tiere an, die Bananen fressen.
SQL-Ausdruck:
Ergebnis:
b) Gib die Nummern und Namen der Tiere aus, die wenigstens 10 Bananen fressen und älter als12
Jahre sind.
SQL-Ausdruck:
Ergebnis:
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Aufgabe 5 Relationenalgebra (15 Punkte)
Für die folgende Aufgabe gelten die Tabellen aus Aufgabe 3.
a) Formulieren Sie den passenden Ausdruck der Relationenalgebra
und geben Sie das Ergebnis an zu der folgenden Anfrage:
Gib die Nummer und Namen der Futtermittel aus, die von Gorillas gefressen werden und
deren Preis größer als 2 ist.
Ausdruck der Relationenalgebra:
Ergebnis:
b) Wandeln Sie den folgenden SQL-Befehl in einen äquivalenten Ausdruck der
Relationenalgebra um
und geben Sie das Ergebnis an zu der folgenden Anfrage:
select FNAME, PREIS from FUTTERMITTEL
where FNR in
(select FNR from TAGESRATION
where ANZAHL < 6
and TNR in (select TNR from TIER
where ALTER < 10
)
)
Ausdruck der Relationenalgebra:
Ergebnis:
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Aufgabe 6 ER-Modell -> Relationales Modell (15 Punkte)
Ein Land besitzt die Attribute LNR (Primärschlüssel), LNAME und EINWOHNERZAHL.
Ein Produkt besitzt die Attribute PNR (Primärschlüssel), PNAME und GEWICHT.
Länder exportieren verschiedene Produkte, mindestens aber eines. Ein Produkt wird entweder
von keinem oder mehreren Ländern exportiert. Jeder Export findet über einen bestimmten
Zeitraum statt.
a) Modellieren Sie den o.a. Sachverhalt in einem ER-Diagramm mit Kardinalitäten in TupelSchreibweise.
b) Wandeln Sie das ER-Diagramm in ein Relationenmodell um, indem Sie die „create
table“-Befehle (inkl. Schlüssel- und Fremdschlüssel-Definition) aufzeichnen.
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Aufgabe 7 Normalisierung (15 Punkte)
In dem Relationenschema LANDWIRTSCHAFT (LW) kommen folgende Attribute vor:
Bauernnummer (B), Kuhnummer (K), LiterMilch (L), Hektarbesitz (H), PreisFürMilch (P).
Zu jeder Bauernnummer (B) gibt es genau einen eindeutigen Hektarbesitz (H), zu jeder
Kuhnummer gibt es genau eine LiterMilch (L) - Produktion und zu jeder LiterMilch (L) Produktion gibt es einen eindeutigen PreisFürMilch (P).
a) Schreiben Sie das o.a. Relationenschema so mit den Funktionalen Abhängigkeiten auf,
dass die in Klammern stehenden Buchstaben für die Attribute stehen.
b) Geben Sie den Schlüssel des Relationenschemas an.
c) Begründen Sie, weshalb das o.a. Relationenschema nicht in 2. Normalform ist.
d) Begründen Sie, weshalb das o.a. Relationenschema nicht in 2. Normalform ist.
e) Zerlegen Sie das Relationenschema so, dass im Ergebnis nur Relationenschemata in 3.
Normalform vorkommen.
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Aufgabe 8 Datenschutz und Datensicherheit (10 Punkte)
a) Erläutern Sie die ACID-Eigenschaften von Datenbanken
A
C
I
D
b) Erläutern Sie kurz den Begriff Uncommited Dependency Problem
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Aufgabe 9 Views (15 Punkte)
a)
Gegeben sei folgende Relation:
ANGESTELLTER:
ANR
1
2
3
4
NAME
Maier
Müller
Schulze
Kirst
ORT
Wiesbaden
Darmstadt
Kirst
Frankfurt
GEHALT
4444
5555
3333
2222
und folgende View-Definition
create view V1
as select ANR, NAME, ORT
from ANGESTELLTER
where GEHALT <any (select GEHALT from ANGESTELLTER)
-- any bedeutet “irgend ein”
Was liefert die folgende Anfrage:
select NAME
from V1
where ORT = ´Darmstadt´;
b) In einer Datenbank gibt es folgende Relationenschemata:
PFERDE:
STÄLLE:
PNR
ZÜCHTERNR
NAME
ALTER
ZÜCHTERNR
VATERNR
NAME
PLZ
ORT
STRASSE
Zu beachten: Die VATERNR in dem Schema PFERDE gibt eine Nummer an, zu der es ein „passendes“
Pferd geben muss.
Beantworten Sie folgende Fragen mit SQL:
b1) Welche dreijährigen Pferde (auszugeben ist nur der NAME) sind in den Ställen von Frankfurter
Züchtern untergebracht?
b2) Welche Züchter (auszugeben ist nur der NAME des STALLES) haben in ihren Ställen mindestens 1
Kind von dem VATER mit Namen ´Hermes´?
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Aufgabe 10 PL/SQL – Interpretation (15 Punkte)
Gegeben sei die folgende Relation mit den nachfolgenden Inhalten:
SNR
1
3
16
21
13
51
55
69
60
59
SNAME
Lehmann
Friedrich
Lahm
Metzelder
Ballack
Buffon
Canavaro
Zambrotta
Totti
Toni
SALTER
36
27
22
25
29
28
32
29
29
29
SGEHALT
3000
1500
2000
1800
5000
3500
2000
2500
3200
2700
Interpretieren Sie das folgenden PL/SQL-Programm, indem Sie
a) in einem Satz beschreiben, was dieses Programm tut:
b) die Bildschirmausgabe aufschreiben
declare cursor c1 is select sname, salter, sgehalt, mname from spieler;
declare cursor c1 is select sname, salter, sgehalt, mname from spieler;
Ergebnis a)
s_N
s_A
s_G
s_MN
spieler.sname%type;
spieler.salter%type;
spieler.sgehalt%type;
spieler.mname%type;
ALT
GEH
ANZ
integer;
integer;
integer;
begin
open c1;
fetch c1 into s_N, s_A, s_G, s_MN;
ALT := 0;
ANZ := 0;
while c1%found
loop
if s_MN = 'Deutschland' then
ALT := ALT + s_A;
ANZ := ANZ + 1;
dbms_output.put_line('ALT = '||ALT||' ANZ = '||ANZ);
Ergebnis b)
end if;
fetch c1 into s_N, s_A, s_G, s_MN;
end loop;
close c1;
dbms_output.put_line('Erg = '||ALT/ANZ);
end;
/
MNAME
Deutschland
Deutschland
Deutschland
Deutschland
Deutschland
Italien
Italien
Italien
Italien
Italien
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Aufgabe 11 PL/SQL – Eigenentwicklung (15 Punkte)
Die folgende Aufgabe bezieht sich auf das Beispiel aus Aufgabe 4.
Formulieren Sie ein PL/SQL-Programm, das als Ausgabe die Differenz der Durchnittsgehälter deutscher und
italienischer Spieler ausgibt und geben Sie das entsprechende Ergebnis an: