Datenbanksysteme - Zugriff mit SQL

Informationssysteme / Datenbankabfragen
Thomas Mohr
I
N
F
O
R
M
A
T
I
K
K
Agenda
T
I
Datenbanken – Wozu?
A
Abfragesprachesprache SQL
R
M
Verwaltung MySQL
O
Datenbankmodellierung
F
Zugriff auf Datenbanken (PHP & Co.)
I
N
Ausblick
2
I
N
F
O
R
M
A
T
I
K
Informationssysteme
3
Was ist ein Informationssystem ?
I
K
• Ein Informationssystem kann auf formalisierte Fragen eines
Anwenders Antworten aus einer gegebenen Datenmenge geben
A
T
 Komponenten eines Informationssystems:
R
Erfassung
O
M
Informationssystem
Speicherung
Datenbanksystem
DBS
Datenbankmanagementsystem
F
DBMS, z.B. MySQL
N
Analyse
Darstellung
I
Datenbank
(Datenbasis)
4
Datenbank
(Datenbasis)
Ein Ausgangspunkt im Unterricht…
I
K
• Schüler führen eine Internet-Recherche durch:
„Städte in Deutschland – Einwohner, geografische Lage“
A
T
 Schüler nutzen ein Informationssystem
 Schüler stellen automatisch Informationen unterschiedlich dar
N
F
O
R
M
Mainz
 196.000
 50° Nord
 8° 16‘ Ost
Landau
 43000
 49,19
 8,12
I
Listen
6
Name
Einwohner Breite
Länge
Mainz
199000
50
8
Landau
43000
49
8
Tabellen
Tabellen bieten schon „von Hand“ Vorteile:
 leichter zu ergänzen (neue Spalte)
 Summenzeile
 …
Motivation - Datenbank
I
K
• Idee: Sammlung der gefundenen Städte in einem Tabellenblatt
(OpenOffice Calc / MS Excel) auf einem zentralen Laufwerk
T
 Es treten typische Probleme auf:
I
N
F
O
R
M
A
 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.
7
Software-Architekturen: „Standalone“-Programm
K
• z.B.
O
R
M
A
T
I
 selbst programmierte Schülerdatei
 in Delphi programmierte Übersicht von Länderinformationen
I
N
F
Anwendungsprogramm
8
PC
Software-Architekturen: „Standalone“-Programm
K
•
Vorteile
Nachteile
 Daten meist nur vom
erzeugenden Programm zu lesen
 Erweiterungen aufwändig
 Immer wieder gleiche Probleme
(z.B. Datumsformat)
O
R
M
A
T
I
 Übersichtlichkeit (?)
 Schnell zu programmieren
 nur eine Programmiersprache
•
I
N
F
Anwendungsprogramm
9
PC
• z.B.
 Outlook und Exchange-Server
 „einfache“, datenbank-basierte Schülerverwaltung
Anwendungsprogramm
Anwendungsprogramm
Client
I
N
F
O
R
M
A
T
I
K
Software-Architekturen - Client-Server
(Datenbank)Server
Server
10
• z.B.
 Outlook und Exchange-Server
 „einfache“, datenbank-basierte Schülerverwaltung
Anwendungsprogramm
Client
I
N
F
O
R
M
A
T
I
K
Software-Architekturen - Client-Server
(Datenbank)Server
Server
11
Vorteile
 Datenbank übernimmt
„Standardaufgaben“
 Daten zentral vorhanden
 Erweiterungen relativ einfach
(für mehrere Benutzer / Programme)
•
Nachteile
 Installation von Software auf
allen Clients notwendig
 Weitere „Sprache“ zum
Datenbankzugriff
Anwendungsprogramm
Client
I
N
F
O
R
M
I
T
•
A
K
Software-Architekturen - Client-Server
(Datenbank)Server
Server
12
• Eine moderne 3-schichtige Webarchitektur…
Webclient
Client
(Browser)
Anwendungsprogramm
Webserver (z.B. Apache und PHP)
Server
I
N
F
O
R
M
A
T
I
K
Software-Architekturen – Webarchitektur
Datenbankserver
(z.B. MySQL)
Server
13
• Eine moderne 3-schichtige Webarchitektur…
Webclient
Client
(Browser)
Webserver
(z.B. Apache und PHP)
Server
I
N
F
O
R
M
A
T
I
K
Software-Architekturen – Webarchitektur
Datenbankserver
(z.B. MySQL)
Server
14
•
Vorteile
•
 Keine Installation von
zusätzlicher Software beim Client
Nachteile
 http-Protokoll ohne
Sessionverwaltung
Webclient
Client
(Browser)
Webserver
(z.B. Apache und PHP)
Server
I
N
F
O
R
M
A
T
I
K
Software-Architekturen – Webarchitektur
Datenbankserver
(z.B. MySQL)
Server
15
• 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.
A
T
I
K
Typische Hardware-Verteilung
Webserver
I
N
F
O
R
M
Clients
Datenbankserver
16
• Alle drei Schichten sind auf einem Rechner!
A
T
I
K
… und zum Testen / für die Fortbildung?
Internet
Explorer
Client
Webserver
Webserver
Datenbankserver
Apache
I
N
F
O
R
M
Clients
Datenbankserver
17
MySQL
K
Das andere Extrem – eine Web Farm
T
I
Load Balancer
M
A
Application Server Farm
R
je 4 Prozessoren
O
HACMP Fail-Over
FailOver DB Server
32 GByte RAM
32 GByte RAM
I
N
F
Production DB Server
FDDI Switch
2,4 TByte
18
• 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
I
N
F
O
R
M
A
T
I
K
Arten von Datenbanken
• Beide Formen waren vor allem bei Großrechnern im Einsatz und
werden zunehmend von relationalen Datenbanken abgelöst
19
• Relationale Datenbanken
 Die Daten werden in Form von Tabellen gespeichert
 Zwischen den Tabellen werden Beziehungen aufgebaut (Relationen)
Attribut (Merkmal, Spalte)
N
I
20
Attributwert (Datenwert)
Ort
Name
Einwohner
Breite
Berlin
Mainz
Paris
Speyer
3458763
184752
2181300
50600
52,52 13,41
50,00
8,27
48,86
2,35
49,31
8,43
F
O
R
M
A
T
I
K
Arten von Datenbanken
Laenge
Land
Deutschland
Deutschland
Frankreich
Deutschland
Attributklasse
Datensatz (Tupel)
I
N
F
O
R
M
A
T
I
K
Arten von Datenbanken
21
• Relationale Datenbanken – typische Vertreter






Oracle
IBM (DB/2)
Microsoft SQL Server (Access ?)
Informix
MySQL
OpenSource
PostGreSQL
 Strukturierte Speicherung von Daten
 Verteilter, gleichzeitiger Zugriff mehrerer Benutzer / Programme
 Verwaltung von Zugriffsrechten
R
M
A
T
I
K
Was bietet mir eine Datenbank?
 ACID – Prinzip
(Idee: Analogie zu Bank-Transaktionen)
 Atomicity
• Transaktionen (Änderungen an der Datenbank) werden ganz oder gar
nicht durchgeführt.
N
F
O
 Consistency
• Eine Transaktion führt wieder zu einem konsistenten (gültigen) Zustand
der Datenbank.
 Isolation
• Transaktionen beeinflussen sich nicht gegenseitig.
I
 Durability
22
• Eine Transaktion ist dauerhaft gespeichert, auch gegen Systemabstürze
gesichert.
• A – Atomicity
• Bsp.: Ein Kontosystem mit nicht überziehbaren Konten
 Bob überweist Alice 500 €.
Die Transaktion bricht nach der Abbuchung von Bobs Konto ab.
O
R
M
A
T
I
K
ACID-Prinzip
Alice
F
Bob
I
N
700 €
23
500 €
300 €
200 €
Die Transaktion darf nur „ganz oder gar nicht“ stattfinden.
Konkret: Das Geld darf unterwegs nicht „verschwinden“
Im Unterricht gut durch Rollenspiele zu veranschaulichen.
• C – Consistency
• Bsp.:
 Bob will Alice 1000 € überweisen.
Die Transaktion überzieht sein Konto, was nicht erlaubt ist.
O
R
M
A
T
I
K
ACID-Prinzip
Alice
F
Bob
-300 €
1000 €
300 €
1300 €
I
N
700 €
24
Jede Transaktion muss die Datenbank in einem konsistenten
(den definierten Regeln entsprechenden) Zustand hinterlassen.
(insbesondere bei der Konsistenz von Schlüsselbeziehungen, s.u.)
• I – Isolation
• Bsp.:
 Bob überweist Alice 400 € und gleichzeitig an Carol 500 €.
Jede Transaktion für sich ist in Ordnung, zusammen überziehen sie
das Konto.
O
R
M
A
T
I
K
ACID-Prinzip
Bob
Alice
F
Carol
600 €
500 €
700 €
400 €
-200 €
I
N
100 €
25
Jede Transaktion muss so ablaufen, dass parallel ablaufende
Transaktionen sie nicht stören können.
(zumindest logisch nacheinander ablaufen – serialisierbar)
300 €
700 €
Datenbanken – Wozu?
Abfragesprachesprache SQL
Verwaltung MySQL
Datenbankmodellierung
I
N
F
O
R
M
A
T
I
K
Agenda
26
Zugriff auf Datenbanken (PHP & Co.)
Ausblick
• Starten Sie den Datenbankserver und den Webserver
I
N
F
O
R
M
A
T
I
K
MySQL – Jetzt wird es (endlich) praktisch…
27
• Das Datenbanksystem bietet einen Service für andere Rechner an
 Die Windows-Firewall kann dies melden.
Der Port muss freigegeben werden.
• Die Administration von MySQL funktioniert selbst schon am
einfachsten über den Browser
 Webarchitektur
T
I
K
Die erste Datenbank importieren
A
Browser
R
M
Client
Webserver
N
F
O
Apache
I
MySQL
28
Datenbankserver
http://localhost/phpmyadmin
• Legen Sie eine neue Datenbank „geoinfo“ an.
I
N
F
O
R
M
A
T
I
K
Die erste Datenbank importieren
29
• Wählen Sie den Punkt „Importieren“ und suchen die Datei
„terra1.sql“ (Zeichencodierung „latin1“)
I
N
F
O
R
M
A
T
I
K
Die erste Tabelle…
30
• Klicken Sie auf „Struktur“: u.a. wird die Tabelle „ort“ angezeigt.
 Lassen Sie sich den Inhalt der Tabelle anzeigen.
• 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.
A
T
I
K
Abfragen mit SQL
SELECT
FROM
WHERE
ORDER
[Spalten]
[Tabelle]
[Bedingung]
BY [Attribute];
I
N
F
O
R
M
• Syntax einer (einfachen) SQL-Abfrage:
31
• Die WHERE- und die ORDER BY-Klausel sind optional.
Ort
Name
Einwohner
Breite
Berlin
Mainz
Paris
Speyer
…
3458763
184752
2181300
50600
…
52,52 13,41
50,00
8,27
48,86
2,35
49,31
8,43
…
…
Laenge
Millionenstädte ?
Land
Deutschland
Deutschland
Frankreich
Deutschland
…
I
N
F
O
R
M
T
 SELECT Name, Einwohner, Land
FROM Ort
WHERE Einwohner > 1000000
A
I
K
Datenbankzugriff mit SQL - Ein erstes Beispiel
34
Ergebnistabelle
Name
Einwohner
Land
Berlin
Paris
…
3458763
2181300
… …
Deutschland
Frankreich
• Bedingungen mit Textattributen:
 Name = 'Paris'
 Name LIKE 'P%'
 Name LIKE 'A_len'
(Potsdam, Peine, Pirmasens)
(Aalen, Ahlen)
A
T
I
K
SQL – WHERE
I
N
F
O
R
M
• Bedingungen mit Zahlattributen:
35







Stufe=7
Stufe<>7
Stufe<7
Stufe>7
Stufe<=7
Stufe>=7
Stufe BETWEEN 7 AND 10
(gleich 7)
(ungleich 7)
(kleiner 7)
(größer 7)
(kleiner gleich 7)
(größer gleich 7)
(zwischen 7 und 10)
• Vergleich auf Nullwert (kein Attributwert angegeben):
Breite IS NULL
• Logische Verknüpfungen:
 NOT (Land='Deutschland')
(Land nicht Deutschland)
R
M
A
T
I
K
SQL – WHERE
 (Land='Deutschland') AND (Einwohner>100000)
I
N
F
O
(Millionenstädte in Deutschland)
36
 (Land='Deutschland') OR (Land='Schweiz')
(Orte in Deutschland und Schweiz)
• Das Abfrageergebnis kann sortiert werden:
SELECT
FROM
WHERE
ORDER
[Spalten]
[Tabelle]
[Bedingung]
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
I
N
F
O
R
M
A
T
I
K
SQL – ORDER BY
• Beispiele:
SELECT * FROM Ort ORDER BY Name
SELECT * FROM Ort ORDER BY Land, Einwohner DESC
37
•
Öffnen Sie das SQL-Fenster
1. Geben Sie alle Länder aus!
SELECT *
FROM Land
I
N
F
O
R
M
A
T
I
K
Die ersten SQL Befehle
38
2. Geben Sie alle Länder aus:


Name, Einwohner, Hauptstadt
Sortierung nach Einwohner absteigend
SELECT Name, Einwohner, Hauptstadt
FROM Land
ORDER BY Einwohner DESC
3. Welche Länder liegen in Asien und Australien?
WHERE Kontinent='Asien' OR
Kontinent='Australien'
4. Welche Länder haben zwischen 10 und 100 Mio. Einwohner?

Absteigend nach Einwohner sortiert
I
N
F
O
R
M
A
T
I
K
Aufgaben, Datenbank: terra1
39
WHERE Einwohner BETWEEN 10 AND 100
ORDER BY Einwohner DESC
• Wichtig sind vor allem Funktionen zur Manipulation von Strings
und Datumsangaben, z.B.
 DATEDIFF(D1, D2)
 NOW()
 …
Differenz (Tage)
Aktuelle Zeit/Datum
(SELECT CURDATE())
• Wichtige Stringfunktionen






CONCAT(S1,S2,…)
LOWER(),UPPER()
CHAR_LENGTH()
MID(str,pos,len)
TRIM(s), LTRIM, RTRIM
…
Verbinden von Strings
In Groß-/Kleinbuchstaben umwandeln
Länge in Zeichen
String ausschneiden
Abschneiden von Leerzeichen
• Weitere Funktionen online in der Hilfe zu MySQL!
I
N
F
O
R
M
A
T
I
K
Hilfsfunktionen
SQL ist hier nicht standardisiert
 Die Funktionen sind bei anderen DBS oft unterschiedlich
40
5. Geben Sie die Länder in folgender Form aus:
CONCAT(UPPER(Name),' - ',Hauptstadt) AS Land,
round(Einwohner) AS "Mio. Einwohner"
Spalten können mit „AS“ umbenannt werden
6. Welche Länder gibt es in Europa mit mehr als 20 Mio Einwohner?
WHERE Kontinent = 'Europa'
AND Einwohner > 20
I
N
F
O
R
M
A
T
I
K
Aufgaben, Datenbank: terra1
41
Frankreich??
Problem: Europa wird unterschiedlich geschrieben!
Lösung: Auslagerung in eine eigene Tabelle
• Wozu dient die Spalte LNR in der Land-Tabelle ?
• … ein anderes Beispiel:
 Suche nach der Hauptstadt „Berlin“
R
M
A
T
I
K
Exkurs: Primärschlüssel
 Suche nach der Hauptstadt „Washington“
I
N
F
O
Man benötigt noch das
Land als Suchhilfe.
42
Selbst das Land reicht als
Suchhilfe nicht aus.
• 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.
LNR
Name
Einwohner
Hauptstadt
Kontinent
DK
D
IND
RWA
Dänemark
Deutschland
Indien
Rwanda
5.16
81.34
761.00
6.30
Kopenhagen
Berlin
Delhi
Kigali
Europa
Europa
Asien
Afrika
F
O
R
M
A
T
I
K
Relationale Datenbanken – Beziehungen
I
N
Land
Kontinent
LNR
Name
…
KNR
KNR
Name
DK
D
IND
RWA
Dänemark
Deutschland
Indien
Rwanda
…
…
…
…
EU
EU
AS
AF
EU
AS
AF
Europa
Asien
Afrika
44
Schlüsselattribut aus Kontinent
 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.
I
N
F
O
R
M
T
• Müssen in SQL Daten aus mehreren Tabellen entnommen werden,
so werden sog. „Joins“ gebildet.
A
I
K
SQL – einfache Joins
46
Land
Kontinent
LNR
Name
Einwohner
KNR
KNR
Name
DK
D
IND
RWA
Dänemark
Deutschland
Indien
Rwanda
5.16
81.34
761.00
6.30
EU
EU
AS
AF
EU
AS
AF
Europa
Asien
Afrika
1. Cross-Join („jede Zeile mit jeder“)
Land
SELECT *
FROM Land, Kontinent
LNR
Name
Einwohner
KNR
KNR
Name
DK
D
IND
RWA
Dänemark
Deutschland
Indien
Rwanda
5.16
81.34
761.00
6.30
EU
EU
AS
AF
EU
AS
AF
Europa
Asien
Afrika
I
N
F
O
R
M
A
T
I

47
LNR Name
Einwohner
KNR
KNR
Name
DK
DK
DK
D
D
D
IND
IND
IND
…
5.16
5.16
5.16
81.34
81.34
81.34
761.00
761.00
761.00
…
EU
EU
EU
EU
EU
EU
AS
AS
AS
…
EU
AS
AF
EU
AS
AF
EU
AS
AF
…
Europa
Asien
Afrika
Europa
Asien
Afrika
Europa
Asien
Afrika
Dänemark
Dänemark
Dänemark
Deutschland
Deutschland
Deutschland
Indien
Indien
Indien
…
Kontinent
K
SQL – einfache Joins
I


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
WHERE Land.KNR= Kontinent.KNR
I
N
F
O
R
M

T
2. Einschränken auf „passende“ Datensätze.
A
K
SQL – einfache Joins
48
LNR Name
Einwohner
KNR
KNR
Name
DK
DK
DK
D
D
D
IND
IND
IND
…
5.16
5.16
5.16
81.34
81.34
81.34
761.00
761.00
761.00
…
EU
EU
EU
EU
EU
EU
AS
AS
AS
…
EU
AS
AF
EU
AS
AF
EU
AS
AF
…
Europa
Asien
Afrika
Europa
Asien
Afrika
Europa
Asien
Afrika
Dänemark
Dänemark
Dänemark
Deutschland
Deutschland
Deutschland
Indien
Indien
Indien
…
2. Einschränken auf „passende“ Datensätze (2).


T
I
K
SQL – einfache Joins
I
N
F
O
R
M
A

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
AND Land.Einwohner > 10
49
LNR Name
Einwohner
KNR
KNR
Name
DK
DK
DK
D
D
D
IND
IND
IND
…
5.16
5.16
5.16
81.34
81.34
81.34
761.00
761.00
761.00
…
EU
EU
EU
EU
EU
EU
AS
AS
AS
…
EU
AS
AF
EU
AS
AF
EU
AS
AF
…
Europa
Asien
Afrika
Europa
Asien
Afrika
Europa
Asien
Afrika
Dänemark
Dänemark
Dänemark
Deutschland
Deutschland
Deutschland
Indien
Indien
Indien
…
3. Einschränken auf gesuchte Spalten.


Nur bestimmte Spalten werden ausgegeben.
SELECT Land.Name, Land.Einwohner, Kontinent.Name
FROM Land,Kontinent
WHERE Land.KNR = Kontinent.KNR
AND Land.Einwohner > 10
LNR Name
Einwohner
KNR
KNR
Name
D
Deutschland
IND Indien
…
…
81.34
761.00
…
EU
AS
…
EU
AS
…
Europa
Asien
Name
Einwohner
Name
Deutschland
Indien
…
81.34
761.00
…
Europa
Asien
…
I
N
F
O
R
M
A
T
I
K
SQL – einfache Joins
50
In der Realität versucht das
DBMS, durch „geschicktes“
Vorgehen die Datenmenge
schon früher zu reduzieren.
1. Geben Sie alle Kontinente mit ihren Ländern aus:


Name der Kontinente und Länder
Sortierung nach Kontinent absteigend
SELECT
FROM
WHERE
ORDER
Kontinent.Name, Land.Name
Kontinent, Land
Kontinent.KNR = Land.KNR
BY Kontinent.Name DESC
2. In welchen Kontinenten gibt es Länder mit mehr als 100 Mio.
Einwohner?
SELECT
FROM
WHERE
AND
DISTINCT
Kontinent.Name
Kontinent.Name
Land, Kontinent
Land.KNR = Kontinent.KNR
Land.Einwohner > 100
I
N
F
O
R
M
A
T
I
K
Aufgaben, Datenbank: terra2
Problem: Es werden Duplikate angezeigt
Lösung: DISTINCT-Anweisung
51
• 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“.
Ort
Land
ONR
Name
…
LNR
LNR
Name
…
KNR
BANGAL
GOETTI
KARLSR
KOPENH
Bangalore
Göttingen
Karlsruhe
Kopenhagen
…
…
…
…
IND
D
D
DK
DK
D
IND
RWA
Dänemark
Deutschland
Indien
Rwanda
…
…
…
…
EU
EU
AS
AF
I
N
F
O
R
M
A
T
I
K
Erweiterung der Datenbank
Schlüsselattribut aus Land
52
• Ein erstes „E/R-Modell“
 eigentlich intuitiv zu lesen!?
T
I
K
Bisheriges „Schema“ der Datenbank
M
A
Teil von
Land
Ort
Teil von
I
N
F
O
R
Hauptstadt
53
Kontinent
Finden Sie die Stelle in der
Datenbank terra3, an der
die „Hauptstadt“
abgespeichert ist?
1. Geben Sie alle Orte mit ihren Ländern aus:


Name der Orte und Länder
Sortierung nach Einwohnerzahl absteigend
T
I
K
Aufgaben, Datenbank: terra3
Ort.Name, Ort.Einwohner, Land.Name AS Land
Ort, Land
Ort.LNR = Land.LNR
BY Ort.Einwohner DESC
R
M
A
SELECT
FROM
WHERE
ORDER
2. Geben Sie alle Länder mit ihrer Hauptstadt aus!
Sortierung nach Kontinent und Land.
I
N
F
O

54
SELECT
FROM
WHERE
AND
ORDER
Kontinent.Name AS Kontinent, Land.Name, Ort.Name AS Hauptstadt
Ort, Land, Kontinent
Ort.ONR = Land.HauptONR
Land.KNR = Kontinent.KNR
BY Kontinent.Name, Land.Name
• 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:
Ort
Teil von
Land
Hauptstadt
Ort
I
N
F
O
R
M
A
T
I
K
SQL – Tabellen-Alias
55
 SELECT
FROM
WHERE
AND
AND
o.Name AS Stadt, l.Name AS Land, hs.Name
Ort o, Land l, Ort hs
o.LNR = l.LNR
Der Alias-Name für
l.HauptONR = hs.ONR
Land ist nicht
o.Einwohner>10000000
notwendig
(verkürzt die
Abfrage)
• 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?
Fluss
Ort
FNR
Name
Laenge ONR
ONR
Name
ELB
MEK
MOS
RHE
Elbe
Mekong
Mosel
Rhein
1144
4500
544
1320
GOETTI
KARLSR
KOBLEN
KOPENH
Göttingen
Karlsruhe
Koblenz
Kopenhagen
HAMBUR
PHNOMP
KOBLEN
KOBLEN
I
N
F
O
R
M
A
T
I
K
Erweiterung der Datenbank
Problem: Für Flüsse müssen beliebig viele Orte eingetragen werden.
56
• 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?
Fluss
Ort
FNR
Name
Laenge
ONR
Name
FNR
ELB
MEK
MOS
RHE
Elbe
Mekong
Mosel
Rhein
1144
4500
544
1320
GOETTI
KARLSR
KOBLEN
KOPENH
Göttingen
Karlsruhe
Koblenz
Kopenhagen
LEI
RHE
RHE
I
N
F
O
R
M
A
T
I
K
Erweiterung der Datenbank
Problem: Für Orte müssen mehrere Flüsse eingetragen werden.
57
Lösung: Auslagerung der Zuordnung in eine eigene Tabelle
F
O
R
M
A
T
I
K
Erweiterung der Datenbank
• Es sollen Flüsse gespeichert werden.
 Flüsse fließen durch Orte.
 Manche Orte werden von mehreren Flüssen durchflossen
(z.B. Koblenz)
 Zuordnungstabelle mit Schlüsseln aus beiden Haupttabellen.
Fluss
Ort
FNR
Name
Laenge
ONR
Name
ELB
MEK
MOS
RHE
Elbe
Mekong
Mosel
Rhein
1144
4500
544
1320
GOETTI
KARLSR
KOBLEN
KOPENH
Göttingen
Karlsruhe
Koblenz
Kopenhagen
FNR
ONR
ELB
RHE
RHE
MOS
HAMBUR
KOBLEN
KARLSR
KOBLEN
I
N
Stadtfluss
58
I
K
Struktur der Datenbank terra4
T
1
Teil von
n
Ort
n
Teil von
N
I
59
1
Hauptstadt
1
n
durchfließt
1
m
F
O
R
M
A
Land
Kontinent
Fluss
1. Welche Orte liegen an der Donau?
SELECT
FROM
WHERE
AND
AND
o.Name
Ort o,
o.ONR
sf.FNR
f.Name
Stadtfluss sf, Fluss f
= sf.ONR
= f.FNR
= 'Donau'
2. Welche Länder durchfließt die Donau?
SELECT
FROM
WHERE
AND
AND
AND
I
N
F
O
R
M
A
T
I
K
Aufgaben, Datenbank: terra4
60
DISTINCT l.Name
Land l, Ort o, Stadtfluss sf, Fluss f
l.LNR = o.LNR
o.ONR = sf.ONR
sf.FNR = f.FNR
f.Name = 'Donau'
3. Welche Flüsse fließen durch Deutschland?
SELECT
FROM
WHERE
AND
AND
AND
DISTINCT
Fluss f,
f.FNR =
sf.ONR =
o.LNR =
l.Name =
f.Name, f.Laenge
StadtFluss sf, Ort o, Land l
sf.FNR
o.ONR
l.LNR
'Deutschland'
• 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 l
WHERE o.LNR = l.LNR
AND l.KNR = 'EU‘
ORDER BY l.Name
I
N
F
O
R
M
A
T
I
K
Gruppieren von Ergebnissen
61
ONR
Name
AALBOR
KOPENH
BERLIN
DUESSE
MAINZ
TALLIN
Dänemark
Dänemark
Deutschland
Deutschland
Deutschland
Estland
Selbst zählen???
NEIN!
• 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 l
WHERE o.LNR = l.LNR
AND l.KNR = 'EU‘
GROUP BY l.Name
ORDER BY l.Name
I
N
F
O
R
M
A
T
I
K
Gruppieren von Ergebnissen
62
ONR
Name
AALBOR
KOPENH
BERLIN
DUESSE
MAINZ
TALLIN
Dänemark
Dänemark
Deutschland
Deutschland
Deutschland
Estland
2
3
1
Name
Anzahl
Dänemark
Deutschland
Estland
2
3
1
1. Wie viele Staaten haben Megacities
Hauptstadt?
SELECT COUNT(*)
FROM
WHERE
AND
ORDER
(> 5 Mio. Einwohner)
Land L, Ort O
O.ONR = L.HauptONR
O.Einwohner > 5000000
BY O.Einwohner DESC
I
N
F
O
R
M
A
T
I
K
Aufgaben, Datenbank: terra4
63
als
GROUP BY entfällt,
wenn „nur“ gezählt
wird.
2. Zählen Sie die Staaten pro Kontinent!

Geben Sie die Kontinente nach der Anzahl absteigend aus.
SELECT
FROM
WHERE
AND
AND
GROUP
ORDER
K.Name, COUNT(*) AS Anzahl
Ort O, Land L, Kontinent K
O.ONR = L.HauptONR
L.KNR = K.KNR
O.Einwohner > 5000000
BY K.Name
BY Anzahl DESC
3. Wie viele Einwohner haben die Länder pro Kontinent im Schnitt?
SELECT
FROM
WHERE
GROUP
ORDER
k.Name AS Kontinent, AVG(l.Einwohner) AS Schnitt
Kontinent k, Land l
k.KNR = l.KNR
BY k.Name
Weitere BuiltInBY k.Name
Funktionen:
MAX, MIN, SUM,…
4. Welche Städte liegen an mehr als einem Fluss?
I
N
F
O
R
M
A
T
I
K
Aufgaben, Datenbank: terra4
64
SELECT
FROM
WHERE
GROUP
HAVING
ORDER
o.Name, COUNT(*) AS Anzahl
Ort o, StadtFluss sf
o.ONR = sf.ONR
BY o.Name
COUNT(*)>1
BY o.Name
K
Struktur der kompletten Datenbank „miniterra“
I
Sprache
T
n
benachbart
m
m
1
Teil von
n
Land
n
Ort
1
Hauptstadt
1
n
F
R
n
O
M
A
gesprochen
durchfließt
m
1
I
N
Teil von
Kontinent
65
Fluss
n
1
mündet
• Welche Städte liegen an mehr als einem Fluss?
 Welche Flüsse sind es jeweils?
SELECT
FROM
WHERE
AND
AND
o.Name, f.Name
Ort o, StadtFluss sf1, Fluss f
o.ONR = sf1.ONR
f.FNR = sf1.FNR
EXISTS (SELECT NULL FROM StadtFluss sf2
WHERE sf1.FNR<>sf2.FNR AND sf2.ONR=o.ONR)
ORDER BY o.Name
R
M
A
T
I
K
Für Experten…
I
N
F
O
• Welche Länder grenzen an Deutschland?
66
SELECT
FROM
WHERE
AND
AND
l1.Name, l2.Name
Nachbarland n, Land l1, Land l2
(n.LNR1='D' OR n.LNR2='D')
l1.LNR = n.LNR1
l2.LNR = n.LNR2
• Welche Länder grenzen an Deutschland?
 Geben Sie nur die Nachbarländer aus!
SELECT
FROM
WHERE
AND
AND
ORDER
IF(l1.LNR='D',l2.Name, l1.Name) AS "Direkte Nachbarn"
Nachbarland n, Land l1, Land l2
(n.LNR1='D' OR n.LNR2='D')
l1.LNR = n.LNR1
l2.LNR = n.LNR2
ACHTUNG:
BY "Direkte Nachbarn"
Nicht genormt!
R
M
A
T
I
K
Für Experten…
SELECT
FROM
WHERE
AND
fc.Name
Fluss fp, Fluss fc
fp.FNR = fc.ZielFNR
fp.Name = 'Rhein'
I
N
F
O
• Welche Flüsse münden in den Rhein?
Selbstreferenz der
Tabelle Fluss
67
I
N
F
O
R
M
A
T
I
K
u.v.m.
68
• 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)
 …
Datenbanken – Wozu?
Abfragesprachesprache SQL
Verwaltung MySQL
Datenbankmodellierung
I
N
F
O
R
M
A
T
I
K
Agenda
69
Zugriff auf Datenbanken (PHP & Co.)
Ausblick
• In einem Datenbanksystem müssen Rechte für verschiedene
Benutzer verwaltet werden:
• Jeder kann auf alle Datenbanken zugreifen und diese verändern
 Mehrere Schüler sollen sich einen Datenbankserver „teilen“, dabei
sich aber nichts gegenseitig „kaputtmachen“
I
N
F
O
R
M
T
 MySQL arbeitet nach der Installation ohne Schutz des Administrators
A
I
K
Verwaltung des Datenbanksystems
70
• 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
I
N
F
O
R
M
A
T
I
K
Grundlegenden Schutz einrichten
71
• Das XAMPP-Paket erlaubt das Einrichten des AdministratorPassworts auf einfache Weise:
 Rufen Sie http://localhost auf.
 Klicken Sie auf Sicherheitscheck.
 Im Link unter der Tabelle können wichtige
Sicherheitslücken geschlossen werden.
• Setzen Sie zumindest das Passwort für den
Administrator (root) und stellen Sie die Anmeldung um
auf http.
• phpMyAdmin in Browser starten
 Menüpunkt „Rechte“
 Benutzer „root“ auswählen und bearbeiten
I
N
F
O
R
M
A
T
I
K
MySQL – Passwort für Administrator ändern
73
 Passwort eingeben und speichern
 Beim nächsten Aufruf von phpMyAdmin ist die Eingabe des neuen
Passworts notwendig
I
N
F
O
R
M
A
T
I
K
Benutzer / Rechte vergeben
74
• Über den gleichen Dialog 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
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 „geoinfo“
erhalten.
I
N
F
O
R
M
A
T
I
K
Benutzer anlegen
75
3. Versuchen Sie, mit diesem Benutzer auf die Datenbank des
Nachbarn / der Nachbarin zuzugreifen.
• 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.
I
N
F
O
R
M
A
T
I
K
Skript zur Anlage der Datenbanken
76
• Das Skript
 legt die Datenbanken terra1…4 und miniterra an.
 erzeugt Benutzerkonten und Datenbanken für die Schüler mit
entsprechenden Rechten.
Datenbanken – Wozu?
Abfragesprachesprache SQL
Verwaltung MySQL
Datenbankmodellierung
I
N
F
O
R
M
A
T
I
K
Agenda
77
Zugriff auf Datenbanken (PHP & Co.)
Ausblick
Schulverwaltung
T
I
K
Ein neues Informationssystem… Anforderungskatalog
A
•
•
•
•
N
F
O
R
M
•
I
•
78
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.
• Um ein Informationssystem zu erstellen, muss ein Ausschnitt der
realen Welt („Miniwelt“) im Computersystem erfasst werden.
I
N
F
O
R
M
A
T
I
K
Modellbildung
79
Miniwelt
Datenmodell
• 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.
• …
Unstrukturierte
Informationen über die
Miniwelt
?
Repräsentation der
Informationen als
strukturierte Daten
• Um aus einer Beschreibung einer Miniwelt das Datenmodell einer
Datenbank abzuleiten, bietet es sich an, zunächst ein grafisches
Konzept der Daten zu erstellen.
Text
I
N
F
O
R
M
A
T
I
K
Modellbildung
80
Externe
Sicht
Konzeptionelle
Sicht
Internes
Modell
(z.B. relationales
Datenmodell)
• E/R-Diagramme dienen dazu, das konzeptionelle Modell des
Informationssystems zu erstellen. Es werden zwei Konstrukte
verwendet:
 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 Entitätstypen
zusammengefasst
 Symbol: Rechteck
I
N
F
O
R
M
A
T
I
K
Konzeptionelles Modell – E/R-Diagramme
Lehrer
81
• Beispiel Entitätstyp:
 Entität:
 Entitätstyp:
Lehrer Lämpel, Kürzel Lä
Menge aller Lehrer mit den Merkmalen Vorname,
Nachname, Kürzel, …
 Primärschlüssel: Kürzel (?) (oder ein künstlicher Schlüssel)
Kürzel:
Name:
Vorname:
Titel:
Lä
Lämpel
Ludwig
StD
Kürzel:
Name:
Vorname:
Titel:
Kr
Kribich
Alfred
StR
Kürzel:
Name:
Vorname:
Titel:
Le
Lenk
Gertrud
OStR'
I
N
F
O
R
M
A
T
I
K
E/R-Diagramme - Entitätstyp
82
Entitätstyp
„Lehrer“
3 Entitäten
• Gleichartige Beziehungen zwischen Entitäten werden als ein
Beziehungstyp zwischen den Entitätstypen definiert.
 Symbol: Raute
• Beispiel:
 Ein Lehrer führt Klassenfahrten durch.
Kuerzel:
Name:
Lä
Lämpel
Stufe:
Teil:
8
a
Kuerzel:
Name:
Kr
Kribich
Stufe:
Teil:
11
M1
Kuerzel:
Name:
Me
Merz
Stufe:
Teil:
12
m3
Beziehungen
I
N
F
O
R
M
A
T
I
K
E/R-Diagramme - Beziehungstyp
83
Lehrer
Klassenfahrt
Klasse
Entitätstyp
Beziehungstyp
Entitätstyp
• 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.
Lehrer
Klasse
I
N
F
O
R
M
A
T
I
K
Modellierung oft nicht eindeutig
84
führt
durch
Klassenfahrt
nimmt
teil
• Die Eigenschaften aller Entitäten und Beziehungen eines
Entitätstyps bzw. eines Beziehungstyps werden mit Hilfe von
Attributen erfasst.
 Symbol: Ellipse
• Beispiel:
R
M
A
T
I
K
E/R-Diagramme - Attribute
Lehrer
Klasse
Name
I
N
F
O
Klassenfahrt
Stufe
Teil
identifizierend
Vorname
beschreibend
85
Datum
Kürzel
Ziel
Anzahl
• Ein Beziehungstyp wird durch die Kardinalität genauer bezeichnet:
T
9a
Name: Müller
Vorname: Yvonne
Name:
9b
Name: Meier
Vorname: Jan
Name:
10d
Name: Dietz
Vorname: Nicole
Name: Seiler
Vorname: Manfred
O
R
Name:
A
 1:n- Beziehung am Beispiel: Klassenzuordnung der Schüler
M
I
K
E/R-Diagramme – Kardinalität
Schüler
I
N
F
Klasse
86
1
Klasse
n
angehören
Schüler
Ein Schüler gehört einer Klasse an. Einer Klasse gehören mehrere Schüler an.
• n:m – Beziehung am Beispiel:
Kurszuordnung von Schülern in der MSS
T
LK: ja
Name: Müller Vorname: Yvonne
A
Fach: Deutsch
LK: ja
Name: Meier
Vorname: Jan
Fach: Englisch
LK: ja
Name: Dietz
Vorname: Nicole
R
Fach: Mathe
M
I
K
E/R-Diagramme – Kardinalität
Name: Seiler Vorname: Manfred
Schüler
Kurs
n
besucht
m
Schüler
I
N
F
O
Kurs
Ein Kurs hat mehrere Schüler. Ein Schüler nimmt an mehreren Kursen teil.
87
• Die Kardinalitäten (1:1, 1:n, n:m) geben nur an, wie viele
Entitäten maximal miteinander verbunden sind.
Klasse
1
angehören
n
Schüler
 Bsp.: Ein Schüler ist maximal einer Klasse zugeordnet.
Einer Klasse sind maximal n Schüler zugeordnet.
• Die Kardinalität kann zusätzlich eingeschränkt werden.
N
F
O
R
M
A
T
I
K
E/R-Diagramme – Kardinalität
I
Klasse
1
[1,1]
angehören
n
Schüler
[8,30]
 Bsp.: Eine Klasse hat minimal 8 und maximal 30 Schüler.
88
• Beziehungen können auch auf dem gleichen Entitätstyp gelten,
Selbstbeziehung oder Reflexive Beziehung.
 Bsp.: Heirat
T
I
K
E/R-Diagramme – Reflexive Beziehungstypen
Vorname: Klaus
Name: Bach
Vorname: Stefan
Name: Meier
Vorname: Sabine
R
Name: Hurtig
Vorname: Hans
Personen
N
F
Name: Bach-Meier Vorname: Petra
O
M
A
Name: Meier
I
Personen
oder n:m ?
89
1
1
Heirat
• 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.
I
N
F
O
R
M
A
T
I
K
Normalisierung von relationalen Schemata
 Weitergehendes mit Beispielen in:
http://de.wikipedia.org/wiki/Normalisierung
91
K
 Für jeden Entitätstyp eine Tabelle
T
• Transformation von Entitätstypen
I
Transformation E/R-Modell in relationales Schema
E/R-Modell
Name
SNR
R
M
A
Schüler
Schueler
I
SNR
92
Name
Vorname
Relationales Schema
N
F
O
Vorname
• Transformation von 1:n-Beziehungstypen
 Fremdschlüssel wird auf Seite der „Kind“-Klasse hinzugefügt
(kann, aber muss nicht der Name des Primärschlüssels sein).
n
angehören
Schüler
KNR
Name
SNR
Stufe
O
R
M
Klasse
1
E/R-Modell
A
T
I
K
Transformation E/R-Modell in relationales Schema
Klasse
I
KNR
93
Schueler
Stufe
SNR
Name
Vorname
KNR
Relationales Schema
N
F
Vorname
• Transformation von n:m-Beziehungstypen
 Einfügen eines Fremdschlüssels nicht möglich
 Separate Tabelle mit zwei Fremdschlüsseln
besucht
m
Schüler
Name
KNR
Stufe
SNR
Fehlstunden
O
R
M
Kurs
n
E/R-Modell
A
T
I
K
Transformation E/R-Modell in relationales Schema
Kurs
I
KNR
94
Besucht
Stufe
KNR
SNR
Schueler
Fehlst.
SNR
Name Vorname
Relationales Schema
N
F
Vorname
• Transformation von 1:1-Beziehungstypen
 z.B. das separate Speichern von sensiblen Daten zu Personen
 Separate Tabelle, wobei dort Primärschlüssel auch Fremdschlüssel ist.
Zusatzdaten
1
SchülerPrivat
Vorname
SNR
Konfession
SNR
Name
O
R
M
Schüler
1
E/R-Modell
A
T
I
K
Transformation E/R-Modell in relationales Schema
Schueler
I
SNR
95
Name
SchuelerPrivat
Vorname
SNR Konfession
Herkunft
Relationales Schema
N
F
Herkunft
• DBDesigner4
http://fabforce.net/dbdesigner4/
• Ungetestet:
 Mogwai ER-Designer
(http://sourceforge.net/projects/mogwai/)
 TOAD Data Modeler
 TOAD für MySQL (Beta)
http://www.toadsoft.com/toadmysql/Overview.htm
I
N
F
O
R
M
A
T
I
K
Tools für E/R-Diagramme
97
• Oder doch einfach mit Office-Programmen…
I
•
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.
I
N
F
O
R
M
„Schule“
T
• Erstellen Sie ein E/R-Modell und dann das relationale Schema.
A
K
Aufgaben
98
I
T
•
In der Bibliothek müssen Bücher erfasst werden. Eine Suche
ist möglich über Sachgebiet, Autor, Titel, Erscheinungsort
und –jahr, Verlag.
M
•
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.
I
N
F
A
„Bibliothek“
R
• Erstellen Sie ein E/R-Modell und dann das relationale Schema.
O
K
Bibliothek … Anforderungskatalog
99
•
Eine Datenbank für das Schema kann fertig importiert werden!
(Bibliotheks-DB_latin.sql)
O
R
M
A
T
I
K
Anfragen an die Bibliothek-Datenbank
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!
I
N
F
(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?)
100
I
•
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.
I
N
F
O
R
M
A
„Arztpraxis“
T
K
Arztpraxis … Anforderungskatalog
101
Datenbanken – Wozu?
Abfragesprachesprache SQL
Verwaltung MySQL
Datenbankmodellierung
I
N
F
O
R
M
A
T
I
K
Agenda
102
Zugriff auf Datenbanken (PHP & Co.)
Ausblick
I
N
F
O
R
M
A
T
I
K
Vernetzung des Themas - Auswertungen
103
• Grafische Auswertung der Datenbank
(z.B. Anzahl der Länder pro Kontinent)
 über Werkzeuge (z.B. Excel)
 über selbst erstellte Programme
I
N
F
O
R
M
A
T
I
K
Vernetzung des Themas - Koordinatensystem
104
• Umrechnung Breiten/Längen-Angaben in Bildschirmkoordinaten
• Problem: „Verfolgen eines Flusslaufes“
 von der Quelle zum Meer
z.B. Spree
Nordsee
T
I
K
Vernetzung des Themas - Grenzen von SQL
• Hier werden iterative Strukturen
benötigt, die SQL (als mengenorientierte Sprache) im Standard
nicht bietet.
Weser
Rhein
Fulda
Mosel
Neckar
Donau
Inn
F
I
N
Werra
Main
 Anknüpfung an Programmierung
 PHP, Delphi, Java
Havel
Aller
O
R
M
A
Elbe
Isar
105
Spree
• Problem: „Verfolgen eines Flusslaufes“
 vom Meer zu den Zuflüssen
z.B. Nordsee
Nordsee
T
I
K
Vernetzung des Themas - Grenzen von SQL
R
M
A
Elbe
Havel
Aller
 Beispiel für eine (elegante?)
rekursive Programmierung
Weser
Rhein
O
Fulda
Werra
F
Main
Neckar
Donau
Inn
I
N
Mosel
Isar
106
Spree
•
Grundlegende Schritte jedes Datenbankzugriffs am Beispiel PHP:
1. Verbindung mit dem Datenbanksystem aufbauen
$link = mysql_connect($Host, $Benutzer, $Passwort)
or die("DB-Verbindung unmöglich: " . mysql_error());
M
A
T
I
K
Zugriff auf MySQL über PHP

Ergebnis der Verbindung ist eine Variable (Handle), mit der auf die
Verbindung zugegriffen werden kann.
Fehler sollten (gerade hier) abgefangen (PHP-Konstrukt „or die“) und
ausgegeben werden.
N
F
O
R

I
2. Datenbank auswählen
107
mysql_select_db($Datenbank)
or die("Auswahl Datenbank unmöglich: " . mysql_error());
Abfrage ausführen
$result = mysql_query($SQLText)
or die("Anfrage fehlgeschlagen: " . mysql_error());

4.
Grundlegendes Problem
F
O
•
Programmiersprachen sind iterativ
•
relationale Datenbanken (und damit SQL) sind mengenorientiert
 Speicherung und „Durchlaufen“ der Ergebnisse notwendig

Für das Abrufen der Ergebnisse gibt es drei wesentliche Varianten:
I
N
i.
ii.
iii.
5.
108
Ergebnis ist eine Variable (Handle), mit der auf das Resultat der
Anfrage zugegriffen werden kann.
Ergebnisse ausgeben

R
M
A
I
3.
T
K
Zugriff auf MySQL über PHP
Array
Assoziatives Array
Objektorientiert
Freigabe der Handles
(kann entfallen)
mysql_free_result($result);
mysql_close($link);
 mysql_fetch_array liefert eine komplette Zeile des Ergebnisses
als Array (Alternative: mysql_fetch_row)
 Nach der letzten Zeile wird FALSE zurückgegeben
A
I
• Ausgabe der Ergebnisse als Array
T
K
Zugriff auf MySQL über PHP
Schleife über
alle Zeilen
des Ergebnisses
while ($arrRow = mysql_fetch_array($result))
{
echo "$arrRow[0] : $arrRow[1]";
}
I
N
F
O
R
M
Auslesen und Speichern einer
Ergebniszeile als Array
Zugriff auf eine Spalte der Ergebniszeile
109
• 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.
O
• Units, die einen einfachen Datenbankzugriff erlauben
 Einsteiger-Tutorial dazu: http://www.dsdt.info/tutorials/
I
N
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R
 Lösung: Verzicht auf Borland-Datenbank-Komponenten und
Verwendung freier Zugriffssoftware
F
A
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K
MySQL in Delphi
112
 MySQLDirect (http://www.sourceforge.net/projects/directsql)
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F
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A
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I
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Datenschutz
113
• Anknüpfungspunkt: www.schober.de
I
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Datenschutz
114
• Ein Blick ins Bundesdatenschutzgesetz:
(http://bundesrecht.juris.de/bdsg_1990/ )
I
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A
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K
Vernetzung des Themas - Datenschutz
115
• Datenbank-basierte Umfrage in der Schule
 Wie können durch Verknüpfen (eigentlich harmloser) Daten neue
Informationen gewonnen werden?
Datenbanken – Wozu?
Abfragesprachesprache SQL
Verwaltung MySQL
Datenbankmodellierung
I
N
F
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R
M
A
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K
Agenda
116
Zugriff auf Datenbanken (PHP & Co.)
Ausblick
• Weitere Möglichkeiten von SQL
 Outer Joins
 Sub-Selects
 Zugriffsbeschleunigung über Indizes
 Verwaltung der physischen Speicherung
• storage engine InnoDB für MySQL
• Sicherung der Datenbank
• Verändern der Datenbankinhalte mit SQL
 INSERT / DELETE / UPDATE
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M
• Datenbank-Management
R
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K
Ausblick - Was hätte man noch alles behandeln können?
• Verändern der Datenbankstruktur über Anweisungen
 Data Definition Language (DDL)
• u.v.m.
117
• XAMPP
 http://www.apachefriends.org/de/xampp.html
• Deutsche MySQL Seite
 http://www.mysql.de/
(englisch: http://mysql.com/)
• MySQL Gui Tools
 http://www.mysql.de/downloads/gui-tools/
• PHP-Dokumentation (mit MySQL Funktionen)
 http://www.php.net/download-docs.php
N
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Software / Links
I
• Connectors (ODBC, JDBC, …) für MySQL
118
 http://www.mysql.de/downloads/connector/
• Material zur MySQL-Verwendung von Klaus Merkert
 http://www.hsgkl.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
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K
Software / Links
119
• u.v.m.
I
N
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K
Informationssysteme / Datenbankabfragen
120
Fragen
• Schema zur Beispieldatenbank „schulverwaltung.sql“
LNR
Name
A
T
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K
Schemata der Beispieldatenbanken
Vorname
n
M
Lehrer
FNR
Klassenleiter
F
O
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n
N
m
I
Klassen
KStufe
121
KBuchstabe
Saal
unterrichtet
m
Fach
Faecher
• Schema zur Beispieldatenbank „bibliothek.sql“
BuchNr
Autor
…
zurueck
n
A
T
I
K
Schemata der Beispieldatenbanken
Ausleihe
LeserNr
m
Nachname
…
Leser
M
Buecher
…
1
R
n
F
Verlag
Ist Teil von
1
Leserprivat
I
1
N
O
gibt heraus
VNR
122
Name
Ort
LeserNr
Geschlecht
…
• Schema zur Beispieldatenbank „wm2006.sql“
I
K
Schemata der Beispieldatenbanken
Ort
T
1
A
n
Team1
Begegnung
Datum
Team2
1
n
Ergebnis
1
1
Team
Schiedsrichter
N
F
O
R
M
n
n
I
1
1
123
Land
1
• WM-Datenbank als UML-Diagramm
I
K
Schemata der Beispieldatenbanken
Ort
T
ONR
A
TNR1
M
TNR2
Name
Sitze
ONR
Begegnung
SNR
Datum
TNR
TNR
Team
124
Schiedsrichter
Trainer
LNR
TNR
LNR
I
N
F
O
R
Ergebnis
TNR in Team ist
Primär- und
Fremdschlüssel
Land
LNR
Name
Einwohner
Kontinent
Name
Vorname
Informationssysteme / Datenbankabfragen
Thomas Mohr
I
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