15 - Udo Matthias Munz

15
Datenbankgrundlagen
15.1 Allgemeines zu Datenbanken
15.2 Relationale Datenbanken
15.3 Entity-Relationship-Modell
15.4 Normalisierung von Daten
15 Datenbankgrundlagen
Inhalt
1
Allgemeines zu Datenbanken
 Ein Datenbankprogramm verwaltet in der Regel
große Mengen von Daten und ermöglicht für diese
Datensammlung folgende Funktionalität:
 Lesen
 Ändern
 Löschen
 Hinzuzufügen
Lohn- und
Gehaltsabrechnung
PERSONALDATEN
15 Datenbankgrundlagen
Zuordnungsliste:
Mitarbeiter in den
Abteilungen
ABTEILUNGSDATEN
Allgemeines zu Datenbanken
Adressliste sortiert
nach Wohnort
KUNDENVERZEICHNIS
2
Datenbanktypen
 Hierarchische Datenbanken
 Rangordnung zwischen den Datensätzen
 Verarbeitung unterschiedlich langer Datensätze
 Netzwerk-Datenbanken
 Beziehungen zwischen den Daten sind immer vom Typ 1 : n
 Objektorientierte Datenbanken
 Keine Speicherung von Daten, sondern von
Objekten (= Daten + Operationen auf den Objekten)
 Verteilte Datenbanken
 Datenhaltung in mehreren Datenbanken
 Relationale Datenbanken
 Daten werden als Tabellen gespeichert, zwischen denen
Beziehungen bestehen können (Abfragesprache SQL)
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Allgemeines zu Datenbanken
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Sichten auf eine Datenbank
Lagerbestand
(Formular 1)
Umsätze
(Formular 2)
Lagerbestand
(Abfrage 1)
Umsatz
pro Kunde
(Abfrage 2)
Artikeltabelle
(Access-DB)
Kundentabelle
(Access-DB)
Externe Sicht (Benutzersicht)
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Europäische
Top 10-Kunden
(Bericht 1)
Top 10-Kunden
(Abfrage 3)
Rechnungen
(Excel-Datei)
Logische Sicht
Allgemeines zu Datenbanken
Europäische
Kunden
(Abfrage 4)
Artikeltabelle
(dBase-DB)
Interne Sicht
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Datenbankentwurf
 Logisch (Struktur der Daten und Bindungen
untereinander)
 Art der Datenzusammenfassung (z.B. Tabellen)
 Art der Beziehungen zwischen den Daten
(z.B. referenzielle Integrität)
 Einfügen der Business-Logik: Gültigkeitsprüfungen,
Eingabeformate etc. (Gewährleistung der Konsistenz)
 Physisch (Speicherung der Daten)
 Verteilung der Daten auf dem Datenträger
 Zugriffsmöglichkeiten auf die Daten (Netzwerk, Internet, lokal, ..)
 Optimierung der Datenspeicherung für oft auftretende
Suchoperationen
 Automatische Sicherungsmechanismen
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Allgemeines zu Datenbanken
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Datenbankmanagementsysteme
 Datenbankmanagementsystem DBMS =
Software zur Verwaltung der Daten
 Aufgaben
 Verarbeitung von Benutzeranfragen
 Lieferung der gewünschten Daten
 Abbildung der drei Sichten auf die Daten
 Berücksichtigung von Benutzerberechtigungen
 Protokollierung von Datenänderungen
 Überprüfung von Dateneingaben und Löschvorgängen
 Berücksichtigung eines Mehrbenutzerbetriebs
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Allgemeines zu Datenbanken
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Hilfsmittel und Methoden zum Datenbankentwurf
 Relationales Datenmodell
 Darstellung der Daten in Tabellen, zwischen denen
Beziehungen bestehen können
 Integritätsregeln
 Überprüfung der Daten bei Änderungen, Lösch- und
Einfügevorgängen
 Direkt in den Tabellen hinterlegt
 Normalisierungsprozess
 Methode zur redundanzfreien Speicherung von Daten
 Vermeidung fehlerhafter Datenerfassung beim Löschen,
Ändern, Hinzufügen von Daten
 Entity-Relationship-Modell
 Grafische Darstellung aller relevanten Tabellen und
Beziehungen
15 Datenbankgrundlagen
Allgemeines zu Datenbanken
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Begriffe in relationalen Datenbanken
 Relation =





Tabelle (Konstruktion aus Zeilen und Spalten)
Tabelle =
Speicherort für Daten
Spalten =
Felder bzw. Attribute
Zeilen =
Datensätze bzw. Tupel
Schlüssel =
Hauptindex (Primärschlüssel)
Fremdschlüssel =
Beziehung zu einem Schlüsselfeld einer anderen
Tabelle
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Relationale Datenbanken
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Entity-Relationship-Modell
 Entity-Relationship-Modell (ER-Modell) =
Abbildung aller Elemente eines relationalen
Datenbanksystems und deren Beziehungen
untereinander
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ABTEILUNG
a
cn
besteht aus
b
e
e
AbteilungsNr
n
MITARBEITER
a
Bezeichnung
PersonalNr
Nachname
arbeitet in
b
PROJEKTE
a
c
Vorname AbteilungsNr
ProjektNr
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dm
Entity-Relationship-Modell
e
ProjektNr
f
Beschreibung
PersonalNr
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Elemente im ER-Modell (1 von 3)
 Entität (Entity)
 Objekt, Begriff, Ereignis, Person
 Entspricht einem Datensatz
 Besitzt Eigenschaften (= Datenfeldnamen)
 Beispiele:
 Abteilung Forschung
 Mitarbeiter Schmidt
 Projekt 1009
 Entitätsmenge
 Sammlung von Entitäten
 Entspricht einer Tabelle
 Beispiele:
 Alle Abteilungen
 Alle Mitarbeiter
 Alle Projekte
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Entity-Relationship-Modell
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Elemente im ER-Modell (2 von 3)
 Beziehung (Relationship)
 Verknüpfung von Entitäten
 Beispiel:
 Mitarbeiter Schmidt arbeitet an Projekt 1009
 Beziehungsmenge
 Verknüpfung von Entitätsmengen
 Beispiel:
 Mitarbeiter arbeitet an Projekt
 Beziehungstyp
 0
- keine Zuordnung
 1
- genau eine Zuordnung
 n, m - viele Zuordnungen
 Beispiele:
 1 Abteilung besteht aus n Mitarbeitern
 n Mitarbeiter arbeiten an m Projekten
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Entity-Relationship-Modell
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Elemente im ER-Modell (3 von 3)
 Eigenschaften (Attribute)
 Charakterisieren Entitäten oder Beziehungen
(= Datenfeldnamen)
 Beispiel:
 Abteilungsname
 Mitarbeitername
 Projektname
 Domäne
 Wertebereich einer Eigenschaft
 Beispiel:
 Personal-Nr (1 - 999)
 Primärschlüssel (= Eigenschaft)
 Eindeutige Identifizierung einer Entität
 Beispiel: Personal-Nr
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Entity-Relationship-Modell
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Beschreibung eines Datenmodells (1 von 2)
 ABTEILUNG (AbteilungsNr, Bezeichnung)
Abteilung
AbteilungsNr
Bezeichnung
 MITARBEITER (PersonalNr, Nachname, Vorname,
AbteilungsNr)
Mitarbeiter
PersonalNr
Nachname
Vorname
AbteilungsNr
 PROJEKT (ProjektNr, Beschreibung)
Projekt
ProjektNr
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Beschreibung
Entity-Relationship-Modell
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Beschreibung eines Datenmodells (2 von 2)
 Projektauswertung
(ProjektNr, PersonalNr, Stunden)
Projektauswertung
(arbeitet in)
ProjektNr
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PersonalNr
Entity-Relationship-Modell
Stunden
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Fertiges Entity-Relationship-Modell
Abteilung
1
besteht aus
n
Mitarbeiter
m
arbeitet in
n
Projekt
15 Datenbankgrundlagen
Entity-Relationship-Modell
15
Umsetzung Tabellen, 1:1-, 1:n-Beziehungen
Abteilung
Mitarbeiter
Projekt
15 Datenbankgrundlagen
Entity-Relationship-Modell
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Umsetzung m:n-Beziehungen
Projektauswertung
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Entity-Relationship-Modell
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Problem: Datenredundanz
 Datensätze oder Datenfeldinhalte werden mehrfach
in verschiedenen Tabellen gespeichert
=> Speicherplatzverschwendung
=> Änderungen und Löschvorgänge der Daten
an mehreren Stellen erforderlich
=> Gefährdung der Datenkonsistenz
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Normalisierung von Daten
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Lösung: Normalisierung
 Normalisierungsprozess
 Daten werden auf mehrere Tabellen verteilt
 Regeln zur 1. - 5. Normalform
(in der Praxis: bis zur 3. Normalform)
 1. Normalform
 Keine Mehrfacheinträge in einem Feld
 2. Normalform
 Jedes Nichtschlüsselfeld ist nur vom gesamten Schlüssel
abhängig
 3. Normalform
 Nichtschlüsselfelder sind nicht über ein anderes NichtSchlüsselfeld identifizierbar (transitive Abhängigkeit)
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Normalisierung von Daten
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1. Normalform
Keine Mehrfacheinträge in Datensätzen
15 Datenbankgrundlagen
Normalisierung von Daten
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2. Normalform
Nichtschlüsselfelder
vom
Gesamtschlüssel
abhängig
15 Datenbankgrundlagen
Normalisierung von Daten
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3. Normalform
Nichtschlüsselfelder
nicht über andere
Nichtschlüsselfelder
identifizierbar
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Normalisierung von Daten
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