A. Grundlagen des relationalen Modells

Datenbanken
Zusammenfassung
Relationales Datenmodell und DDL
Frank, Pablo / Reußner, Elisabeth / Zeidler, Christian
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A. Grundlagen des relationalen Modells
1. Domänen
mögliche Wertebereiche für die Attribute
2. Relationen
Tabelle eines Datenbanksystems
- Attribute entsprechen den Spalten
- Tupel entsprechen den Zeilen
3. Tupel
Relationen mit konkreten Attributwerten
t = („Mickey Mouse“, „Main Street“, 4711)
4. Schema
legt die Struktur einer Relation fest
Telefonbuch: {[Name : string, Adresse : string, TelefonNr : integer]}
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A. Grundlagen des relationalen Modells
5. Ausprägung
aktueller Zustand der Datenbasis
6. Schlüsselkandidaten
minimale Anzahl der zur eindeutigen Identifikation eines Tupel nötigen Attribute
7. Primärschlüssel
nur einer der Schlüssel wird zum Primärschlüssel
wird zur Kennzeichnung unterstrichen
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A. Grundlagen des relationalen Modells
8. Relationale Darstellung von Entitymengen
Studenten: {[MatrNr : integer, Name : string, Semester : integer]}
9. Relationale Darstellung von Beziehungen
hören (N:M): {[MatrNr : integer, VorlNr : integer]}
10. Verfeinerte Abbildungsregeln für Beziehungen zwischen 2 Entities E und F
1:1-Beziehungen
Primärschlüssel von E in Relation F schreiben oder Umgekehrt
1:N-Beziehungen
Primärschlüssel von E in Relation F schreiben
Attribute der Relation R ebenfalls in F übernehmen
Vorlesungen: {[VorlNr, Titel, SWS, gelesenVon]}
Professoren: {[PersNr, Name, Rang, Raum]}
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A. Grundlagen des relationalen Modells
11. Anomalien
Update-Anomalie: was passiert wenn Sokrates einen anderen Raum bekommt?
Lösch-Anomalie: was passiert wenn „Glaube und Wissen“ wegfällt?
Einfügeanomalie: Curie ist neu und liest noch keine Vorlesungen
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A. Grundlagen des relationalen Modells
12. Relationale Modellierung der Generalisierung
Angestellte: {[PersNr, Name]}
Professoren: {[PersNr, Rang, Raum]}
Assistent: {[PersNr, Fachgebiet]}
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B. SQL (Structured Query Language)
1. Allgemeines
a. Deklarative Anfragesprache
b. Mengenorientiert
c. In andere Programmiersprachen einbettbar
d. Vier große Teile
i.
DRL (Data Retrieval Language)
 Kommandos für Anfragen
ii.
DML (Data Manipulation Language)
 Befehle, um Daten einzufügen, zu löschen und zu ändern (insert, delete,
update)
iii. DDL (Data Definition Language)
 Definition des Schemas der Datenbank
 Befehle, um den Zugriff auf Daten zu kontrollieren (create table, alter table,
create view, create index, drop)
iv. DCL (Data Control Language)
 Befehle, um den Fluss von Transaktionen zu steuern
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B. SQL (Structured Query Language)
2. Varianten von SQL
a.
b.
Embedded SQL
 SQL-Befehle werden direkt in die jeweilige Hostsprache eingebettet
 SQL-Befehle werden durch ein vorangestelltes EXEC SQL markiert
 sie werden vom Präprozessor durch Konstrukte der jeweiligen Sprache ersetzt
Dynamic SQL
 Wird eingesetzt, wenn die Anfragen zur Übersetzungszeit des Programms noch
nicht bekannt sind
 Standardisierte Schnittstellen (ODBC, JDBC)
 Flexibler, aber üblicherweise etwas langsamer als Embedded SQL
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B. SQL (Structured Query Language)
3. DDL: Create Table Statement
CREATE TABLE Tabellenname (
Attribut_1 Datentyp_1 [NOT NULL],
…
…
Attribut_n Datentyp_n [NOT NULL]);
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B. SQL (Structured Query Language)
4. DDL: Datentypen
a.
b.
c.
Zeichenketten und Zahlen
 VARCHAR (n)
 CHAR[ACTER]
 NUMERIC
 DEC[IMAL]
 INT[EGER]
 SMALLINT
 FLOAT
Datum und Zeit
 DATE, TIME, TIMESTAMP
Zeichenketten, Binärdaten
 LONG, CLOB, RAW (n), LONG RAW, BLOB, CFILE, BFILE, DATALINK,
MONEY/SMALLMONEY, …
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C. Integritätsbedingungen
1. Definition
Beschreibung der Eigenschaften der modellierten Miniwelt durch semantische
Integritätsbedingungen
2. Ziel
Sicherung der Konsistenz der Daten einer Datenbank
3. Überprüfung durch Constraints
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C. Integritätsbedingungen
4. Arten
a. NOT NULL Bedingung
i. erzwingt Definition von Attributwerten beim Einfügen von Tupeln
-> zwingend erforderlich für Schlüssel
ii. Formulierung: NOT NULL direkt hinter Attributdefinition
-> Bsp.: PersNr INTEGER NOT NULL
iii. Default-Angabe möglich, wo NOT NULL nicht eingesetzt wird
-> ratsam, um Auftreten von NULL-Werten zu vermeiden
-> Formulierung: DEFAULT ‘Attributwert‘ direkt hinter Attributdefinition
-> Bsp.: Ort VARCHAR(80) DEFAULT ‘Garching‘
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C. Integritätsbedingungen
b. Primärschlüssel Bedingung
i. Primärschlüssel: Attribut(-kombination), die in jeder Ausprägung der Relation
keinen Wert hat, der mehr als einmal vorkommt
-> entsprechende Attribute müssen mit NOT NULL definiert sein!
ii. Formulierung
- Langform
[CONSTRAINT constraintname_pk] PRIMARY KEY (Attribut_x,…,Attribut_z)
-> Bsp.: PersNr INTEGER NOT NULL,
…,
PRIMARY KEY (PersNr)
- Kurzform
NOT NULL PRIMARY KEY direkt hinter entsprechende Schlüsseldefinition
-> Bsp.: PersNr INTEGER NOT NULL PRIMARY KEY
Frank, Pablo / Reußner, Elisabeth / Zeidler, Christian
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C. Integritätsbedingungen
c. UNIQUE Bedingung
i. stellt Schlüsseleigenschaft für Attribut sicher: kann nur einmal vorkommen
ii. Formulierung: UNIQUE direkt hinter Attributdefinition
-> Bsp.: PersNr INTEGER NOT NULL UNIQUE
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C. Integritätsbedingungen
d. CHECK Klauseln
i. Einschränkung des Wertebereiches für Attribute
ii. Formulierung: CHECK (Wertebereichbedingung)
-> Bsp.: CHECK (PersNr > 0 AND PersNr < 99999)
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C. Integritätsbedingungen
e. Referentielle Integrität: Fremdschlüssel Bedingung
i. Referenz von einer Kindtabelle auf eine Elterntabelle
ii. Annahmen
-> Relationen R und S mit Schemata R und S
-> R hat Primärschlüssel k
iii. Voraussetzungen für Fremdschlüssel f in S: für alle Tupel s in S gilt
-> entweder Attribut f aus Tupel s enthält nur NULL-Wert
-> oder Attribut f aus Tupel s enthält keine NULL-Werte und es existiert ein Tupel
r aus R, dessen Attribut k gleich Attribut f aus Tupel s ist (r.k = s.f)
Frank, Pablo / Reußner, Elisabeth / Zeidler, Christian
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C. Integritätsbedingungen
e. Referentielle Integrität: Fremdschlüssel Bedingung
iv. Formulierung
- Langform
[CONSTRAINT constraintname_fk] FOREIGN KEY (Attribut_x,…,Attribut_z)
REFERENCES Elterntabellenname (Attribut_u,…,Attribut_w)
-> Bsp.: gelesenVon INTEGER,
…,
FOREIGN KEY (gelesenVon) REFERENCES Professoren (PersNr)
- Kurzform
REFERENCES Elterntabellenname direkt hinter entsprechende
Schlüsseldefinition
-> Bsp.: gelesenVon INTEGER REFERENCES Professoren
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C. Integritätsbedingungen
e. Referentielle Integrität: Fremdschlüssel Bedingung
v. Varianten: automatische Propagierung der Änderung von Schlüsselattributen
-> Änderung der Fremdschlüsselwerte bei Änderung (ON UPDATE) oder
Löschung (ON DELETE) der Schlüssel, auf die sie zeigen
- SET NULL
-> alle Fremdschlüsselwerte werden auf NULL gesetzt
-> Formulierung: SET NULL nach Fremdschlüsseldefinition
-> Bsp.: gelesenVon INTEGER REFERENCES Professoren
ON DELETE SET NULL
- CASCADE
-> alle Fremdschlüsselwerte werden ebenfalls geändert oder gelöscht
-> Formulierung: CASCADE nach Fremdschlüsseldefinition
-> Bsp.: VorlNr INTEGER REFERENCES Vorlesungen
ON DELETE CASCADE
Frank, Pablo / Reußner, Elisabeth / Zeidler, Christian
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D. Beispielaufgabe
Erstelle Tabelle Professoren mit folgenden
Bedingungen:
- PersNr ist Primärschlüssel
- Name muss Wert erhalten, Rang nicht
- Raumnummer hat höchstens fünf Stellen
CREATE TABLE Professoren
(PersNr INTEGER NOT NULL,
Name VARCHAR(30) NOT NULL,
Rang CHAR(2),
Raum INTEGER CHECK (PersNr > 0 AND PersNr < 99999),
PRIMARY KEY (PersNr));
Frank, Pablo / Reußner, Elisabeth / Zeidler, Christian
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