WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R 0.006 Vorlesung #2 Das relationale Modell (Teil 1) WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R 0.006 „Fahrplan“ Feedback Vorlesung#1 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, 14.10.2011 Vorlesung #2 - Das relationale Modell 2 Organisatorisches WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R 0.006 Übungsaufgaben vertiefen den Vorlesungsstoff und beziehen sich nichts auf das Praktikum Praktikum Praktikumsaufgaben sind von Vorlesungen und Übungen „entkoppelt“. Es wird erst nach der SQL-Einführung richtig los gehen Diejenigen, die sich mit SQL auskennen können schon heute mit dem Praktikumblatt 1 anfangen © Bojan Milijaš, 14.10.2011 Vorlesung #2 - Das relationale Modell 3 WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R 0.006 Einordnung Miniwelt UML-Klassen ER-Diagramm Objektorientiertes Schema Relationales Schema 1. NetzwerkSchema DBMS -Speicherparameter Cluster Index(e) partitionierte Tabelle(n) © Bojan Milijaš, 14.10.2011 Vorlesung #2 - Das relationale Modell 2. 3. 4 Prerelationale Systeme (1) Netzwerk-Modell WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R 0.006 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, 14.10.2011 Vorlesung #2 - Das relationale Modell 5 Prerelationale Systeme (2) Hierarchisches Modell WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R 0.006 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, 14.10.2011 Vorlesung #2 - Das relationale Modell 6 Orientierung Postrelationale Modelle WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R 0.006 Objekt-orientiertes Modell Objekt-relationales Modell (evolutionär) Deduktives Modell (Datalog) Verteilte Datenbanken Web-Datenbanken (XML, XPath, XQuery) werden nach dem relationalen Modell kurz vorgestellt © Bojan Milijaš, 14.10.2011 Vorlesung #2 - Das relationale Modell 7 Orientierung Warum gerade relational? WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R 0.006 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, 14.10.2011 Vorlesung #2 - Das relationale Modell 8 Geschichte WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R 0.006 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, 14.10.2011 Vorlesung #2 - Das relationale Modell 9 Mathematische Definition WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R 0.006 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, 14.10.2011 Vorlesung #2 - Das relationale Modell 10 Relationenschema WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R 0.006 • 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, 14.10.2011 Vorlesung #2 - Das relationale Modell 11 Relationenschema (2) WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R 0.006 Relation (Tabelle, table) Vorlesungen VorlNr 5001 Titel Grundzüge SWS 4 5041 Ethik 3 ... ... ... Tupel (Zeile, row) Attribut (Spalte, column) © Bojan Milijaš, 14.10.2011 Vorlesung #2 - Das relationale Modell 12 Relationenschema (3) WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R 0.006 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, 14.10.2011 Vorlesung #2 - Das relationale Modell 13 WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R 0.006 © Bojan Milijaš, 14.10.2011 Vorlesung #2 - Das relationale Modell 14 Relationale Abfragesprachen WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R 0.006 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, 14.10.2011 Vorlesung #2 - Das relationale Modell 15 Relationale Algebra Operatoren (1) WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R 0.006 Selektion Projektion x Kreuzprodukt A Join (Verbund) Umbenennung Mengendifferenz Division Vereinigung Mengendurchschnitt © Bojan Milijaš, 14.10.2011 Vorlesung #2 - Das relationale Modell 16 Relationale Algebra Operatoren (2) F Semi-Join (linker) E Semi-Join (rechter) C linker äußerer Join D rechter äußerer Join © Bojan Milijaš, 14.10.2011 WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R 0.006 Vorlesung #2 - Das relationale Modell 17 WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R 0.006 © Bojan Milijaš, 14.10.2011 Vorlesung #2 - Das relationale Modell 18 WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R 0.006 © Bojan Milijaš, 14.10.2011 Vorlesung #2 - Das relationale Modell 19 WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R 0.006 © Bojan Milijaš, 14.10.2011 Vorlesung #2 - Das relationale Modell 20 WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R 0.006 © Bojan Milijaš, 14.10.2011 Vorlesung #2 - Das relationale Modell 21 WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R 0.006 © Bojan Milijaš, 14.10.2011 Vorlesung #2 - Das relationale Modell 22 WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R 0.006 © Bojan Milijaš, 14.10.2011 Vorlesung #2 - Das relationale Modell 23 WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R 0.006 © Bojan Milijaš, 14.10.2011 Vorlesung #2 - Das relationale Modell 24 WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R 0.006 © Bojan Milijaš, 14.10.2011 Vorlesung #2 - Das relationale Modell 25 WS 2011/12 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R 0.006 Vorlesung #2 Ende