WS 2014/15 Datenbanksysteme Do 15:15 – 16:45 R 0.005 Vorlesung #2 Das relationale Modell (Teil 1) „Fahrplan“ WS 2014/15 Datenbanksysteme Do 15:15 – 16:45 R 0.005 Feedback Vorlesung#1 Vorlesung#1 abschliessen Das relationale Modell Einordnung (wir überspringen die Modellierung, das kommt im 4. Semester „Datenmanagement“) Definition, Relationenschema, Ausprägung Relationale Abfrage-Sprachen (relationale Algebra, Kalkül) Fazit und Ausblick Vorlesung #3 © Bojan Milijaš, 09.10.2014 Organisatorisches WS 2014/15 Datenbanksysteme Do 15:15 – 16:45 R 0.005 Übungsaufgaben vertiefen den Vorlesungsstoff und beziehen sich nichts auf das Praktikum Praktikum Praktikumsaufgaben sind von Vorlesungen und Übungen „entkoppelt“. Heute zeigen wir anhand von interner SQL Verarbeitung Bedeutung der relationalen Algebra Diejenigen, die sich mit SQL auskennen können schon heute mit dem Praktikumblatt 1 anfangen Kemper-Tabellen sollen hochgeladen werden © Bojan Milijaš, 09.10.2014 WS 2014/15 Datenbanksysteme Do 15:15 – 16:45 R 0.005 Einordnung Miniwelt UML-Klassen ER-Diagramm Objektorientiertes Schema Relationales Schema 1. NetzwerkSchema DBMS -Speicherparameter Cluster Index(e) partitionierte Tabelle(n) © Bojan Milijaš, 09.10.2014 2. 3. Prerelationale Systeme (1) Netzwerk-Modell WS 2014/15 Datenbanksysteme Do 15:15 – 16:45 R 0.005 Sieht aus wie ein Netzwerk (beliebiger gerichteter Graph) bestehend aus: Satztypen (record types) entsprechen den Entitäten Sammlungstypen (set types) entsprechen den Relationen zusätzlich: Anker (owner), Glieder (member) Hilfskonstrukte: link records, dummies Verbindungen sind wie bei verketteten Listen durch Zeiger (Pointer) implementiert, die stets beim Informationszugriff benutzt und gegebenenfalls auch verändert werden (-) Keine Rekursion, keine Datenunabhängigkeit, komplizierte Abfragen UDS (Siemens), IDMS (CA) © Bojan Milijaš, 09.10.2014 Prerelationale Systeme (2) Hierarchisches Modell WS 2014/15 Datenbanksysteme Do 15:15 – 16:45 R 0.005 Spezialfall des Netzwerk-Modells, sieht aus wie ein Baum und nicht wie beliebiger Graph Nachfolger, die mehrere Vorgänger haben, werden durch das Kopieren dem jeweiligen Vorgänger exklusiv zugeordnet, Graph mehrere Bäume Jeder Datensatz über einen eindeutigen Zugriffspfad erreichbar, Redundanzvermeidung durch Implementierung zusätzlicher Zeiger (-) schlecht für nicht hierarchische Zusammenhänge wegen unnötiger Redundanz, keine Datenunabhängigkeit, komplizierte Abfragen IMS (IBM) © Bojan Milijaš, 09.10.2014 Orientierung Postrelationale Modelle WS 2014/15 Datenbanksysteme Do 15:15 – 16:45 R 0.005 Objekt-orientiertes Modell Objekt-relationales Modell (evolutionär) Deduktives Modell (Datalog) Verteilte Datenbanken Web-Datenbanken (XML, XPath, XQuery) In-Memory Datenbanken NoSQL Datenbanken werden nach dem relationalen Modell kurz vorgestellt © Bojan Milijaš, 09.10.2014 Orientierung Warum gerade relational? WS 2014/15 Datenbanksysteme Do 15:15 – 16:45 R 0.005 Sehr einfach und intuitiv Marktbeherrschend ca. 80% der bereits installierten DatenbankSysteme sind relational (bzw. objekt-relational) ca. 90% der neu gekauften Datenbank-Systeme sind relational (bzw. objekt-relational) Relationales Model bzw. RDBMS hat aber auch Schwächen in bestimmten Anwendungsszenarios, die wir als Motivation für postrelationale DBMS vorstellen © Bojan Milijaš, 09.10.2014 Geschichte WS 2014/15 Datenbanksysteme Do 15:15 – 16:45 R 0.005 Von Edward F. Codd 1970 vorgestellt: "A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks." Erste Prototypen System R (IBM) Ingres (University of California, Berkeley unter Leitung von M. Stonebraker) Erste Produkte Oracle (Software Development Laboratories, später Relational Systems Inc., später Oracle Corporation) SQL/DS (IBM), Ingres (Relational Technology Inc.) ... © Bojan Milijaš, 09.10.2014 Mathematische Definition WS 2014/15 Datenbanksysteme Do 15:15 – 16:45 R 0.005 Gegeben sind n atomare, nicht notwendigerweise unterschiedliche Wertebereiche (Domänen) D1, D2, ... , Dn Beispiel: string, string, float, ... , integer Relation R ist die Teilmenge des kartesischen Produkts der Domänen R D1 x ... x Dn Beispiel: Vorlesungen integer x string x integer Ein Tupel ist ein Element aus R tR Beispiel: t = (4052, „Logik“, 4) © Bojan Milijaš, 09.10.2014 Relationenschema WS 2014/15 Datenbanksysteme Do 15:15 – 16:45 R 0.005 • legt die Struktur der gespeicherten Daten fest Beispiel: Vorlesungen: {[VorlNr:integer,Titel:string,SWS:integer]} VorlNr Vorlesungen Titel SWS 5001 Grundzüge 4 5041 Ethik 3 ... ... ... Ausprägung: der aktuelle Zustand der Datenbasis © Bojan Milijaš, 09.10.2014 Relationenschema (2) WS 2014/15 Datenbanksysteme Do 15:15 – 16:45 R 0.005 Relation (Tabelle, table) Vorlesungen VorlNr 5001 Titel Grundzüge SWS 4 5041 Ethik 3 ... ... ... Attribut (Spalte, column) © Bojan Milijaš, 09.10.2014 Tupel (Zeile, row) Relationenschema (3) WS 2014/15 Datenbanksysteme Do 15:15 – 16:45 R 0.005 Trennung zwischen Schema und Ausprägung sch(R) – Menge der Attribute einer Relation R – die aktuelle Ausprägung dom(A) – Domäne eines Attributs sch(R) = {A1, ... , An} R dom(A1) x ... x dom(An) Primärschlüssel – identifiziert eindeutig die Relation, wird unterstrichen © Bojan Milijaš, 09.10.2014 WS 2014/15 Datenbanksysteme Do 15:15 – 16:45 R 0.005 © Bojan Milijaš, 09.10.2014 Relationale Abfragesprachen WS 2014/15 Datenbanksysteme Do 15:15 – 16:45 R 0.005 Man braucht neben der Strukturbeschreibung (relationales Datenbankschema) auch eine Sprache, um die Informationen aus der Datenbank gemäß vorgegeben Kriterien extrahieren zu können Relationale Algebra beinhaltet einen relational-algebraischen Ausdruck wird bei der Anfragenbearbeitung benutzt (wie werden die Daten selektiert) Relationenkalkül Rein deklarativ (was und nicht wie selektiert wird) Tupelkalkül Domänenkalkül © Bojan Milijaš, 09.10.2014 Relationale Algebra Operatoren (1) Selektion Projektion x Kreuzprodukt A Join (Verbund) Umbenennung Mengendifferenz Division Vereinigung Mengendurchschnitt © Bojan Milijaš, 09.10.2014 WS 2014/15 Datenbanksysteme Do 15:15 – 16:45 R 0.005 Relationale Algebra Operatoren (2) F Semi-Join (linker) E Semi-Join (rechter) C linker äußerer Join D rechter äußerer Join © Bojan Milijaš, 09.10.2014 WS 2014/15 Datenbanksysteme Do 15:15 – 16:45 R 0.005 WS 2014/15 Datenbanksysteme Do 15:15 – 16:45 R 0.005 © Bojan Milijaš, 09.10.2014 WS 2014/15 Datenbanksysteme Do 15:15 – 16:45 R 0.005 © Bojan Milijaš, 09.10.2014 WS 2014/15 Datenbanksysteme Do 15:15 – 16:45 R 0.005 Vorlesung #2 Ende