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3. Datenbanken
Begriffe:
Eine Datenbank ist eine Menge zu verwaltender Daten. Die Verwaltungssoftware nennt sich
Datenbankmanagementsystem (DBMS).
Anforderungen an ein DBMS:
Einziger Prozess, der direkt auf Daten zugreift und diese verändert
Andere Programme laufen über DBMS
Muss Mehrbenutzer ausgelegt sein (Nutzerrechte, Zugriffsrechte)
Unterstützung der Datenkonsistenz (Datensicherung, Wiederherstellung)
Mehrfachspeicherung verringern und kontrollieren
Führt Konsistenzprüfung durch
Datenbankmodelle:
Grundlage für die Strukturierung der Daten und ihrer Beziehungen zueinander ist das
Datenbankmodell, das durch den DBMS-Hersteller festgelegt wird. Je nach Datenbankmodell
muss das Datenmodell an bestimmte Strukturierungsmöglichkeiten angepasst werden:




hierarchisch: Die Datenobjekte stehen in verdrahteten Eltern-Kind-Beziehungen
zueinander.
netzwerkartig: Die Datenobjekte werden miteinander in Netzen verdrahtet.
relational: Die Datenobjekte stehen in flachen Tabellen, Beziehungen ergeben sich aus
Werten der Tabellenspalten.
objektorientiert: Die Datenobjekte werden miteinander verdrahtet, sind gegebenenfalls
miteinander verwandt und können vom System immer eindeutig identifiziert werden.
Es existiert eine Vielzahl von Misch- und Nebenformen, wie zum Beispiel das
objektrelationale Modell.
Datenbankstruktur:
Datenfeld:
Zelle innerhalb einer Tabelle
Speichert Einzelinfo (Attribut/Eigenschaft)
Datensatz:
Tupel
Zeile der Tabelle
Datenfelder, die logischen Zusammenhang haben
Einzelinfos, die über Entität gespeichert sind
Tabelle:
Relation
Sammlung von Datensätzen gleicher Struktur
Mit logischer Beziehung
Datenbank
organisierte Sammlung von Daten unterschiedlicher Struktur
Ebenen eines Datenbanksystems:
Externe Ebene:
Anzahl von verschiedenen Schemen oder Benutzerschichten
Beschreibt Datenbanksicht einer Gruppe von Nutzern
Sicht für Benutzer je nach Rechten und Interesse
Konzept. Ebene:
Umsetzung von realer Welt in logisches Schema
Schema, dass logische Struktur der Datenbank bestimmt
Globale Beschreibung der Datenbank, die Details der physischen
Speicherstruktur verbirgt
Datenschutzkriterien und Zugriffsrechte
Interne Ebene:
physische Speicherstruktur der Datenbank
Physisches Datenbankmodell  Datenaufbau, Speicherung und
Zugriffspfade
Art der Speicherung  Verteilung, Zugriff, Speicherung, Kooperation
Mit Betriebssystem
Komponenten eines Datenbanksystems:
Anwendungsprogr.
Anwender
DB-Admins
Kommunikationsschnittstelle
Daten-Anfrage-Sprache (DQL)
Daten-Definitions-Sprache (DDL)
Daten-Manipulations-Sprache (DML)
Daten-Steuerungs-Sprache (DCL)
SQL
DBMS
Datenbank
Datenspeicherung/Zugriff:
Minimaler Speicherbedarf
Maximale Geschwindigkeit
Art der Speicherung:
Unsortiert
Sequentiell (aufeinanderfolgend)
Indexiert (Verschöagwortung)
Datenzugriff:
wahlfrei
direkt
forlaufend
Relationale Datenbank:
Datenverwaltung in 2 Datentabellen
Verknüpfung der Tabellen über Schlüsselfelder zur Realisierung der logischen Beziehungen
Datenfelder haben einen Datentyp mit Wertebereich
Datenfelder können indexiert werden
Bestandteile von ACCESS:
Tabelle:
Ort der Datenspeicherung
Abfrage:
Vorschrift zur Auswertung/ÄnderungAuswahl
Formular:
Maske zur Dateneingabe –ausgabe sowie zur Programmbedienung
Bericht:
Druckobjekt
Makro:
Programmablauf
Modul:
Programme in VBA-Quelltext
Seiten:
extern zu speichernde Daten-Zugriffsseite im HTML-Format
Datenbankentwurf:
Ziele: minimale Redundanz
Minimaler Speicherbedarf
Vermeiden von Problemen bei Datenpflege (Anomalien)
Datenbank so gestalten, dass problemlos erweiterbar
Vorgehen:
Normalisierung (Bottom Up)
Entity-Relationship-Modell (Top Down)
Normalisierung:
1. Schritt  Beseitigen der Wiederholungsgruppen durch bilden von Datensätzen
Identifizieren bestehender Datensätze
Normalform: wenn in jeder Zeile/Spalte nur atomare Werte existieren
Datensätze und Datentabellen eindeutig durch Identifikationsschlüssel
identifiziert
Identifikationsschlüssel  muss eindeutig sein, so klein wie möglich
gestalten, aus einem oder mehreren Datenfeldern
Bestehend, natürliche o. künstliche Merkmale der
Gespeicherten Entität
Nach 1. Schritt sind Daten grundsätzlich in relationaler Datenbank speicherbar, aber Problem
der Anomalien besteht
Anomalien 
Infos, die vom tatsächlichen Sachverhalt abweichen
Entstehen durch Einfügen (Insert-Anomalien)
Entstehen durch Ändern (Update-Anomalien)
Entstehen durch Löschen (Delete-Anomalien)
2. Schritt 
Felder, die nur von Teilen des zusammengesetzten Schlüssels abhängig sind,
werden in eine gesonderte Tabelle ausgelagert
 2 neue Tabellen, Teile des zusammengesetzten Schlüssels sind
Primärschlüssel (in Ursprungstabelle Fremdschlüssel)
3. Schritt 
Felder, die von Feldern abhängig sind, die nicht Bestandteil eines
Primärschlüssels sind können in eine neue Tabelle (funktionale Abhängigkeit)
 2 weitere Tabellen, siehe 2. Schritt
Beziehungstypen:
1:1  1 Dastensatz der Tabelle 1 ist genau ein Datensatz der Tabelle 2 zugeordnet
1:n  1 Datensatz der Tabelle 1 sind mehrere Datensätze der Tabelle 2 zugeordnet
n:m  mehrere Datensätze der Tabelle 1 sind mehreren Datensätzen der Tabelle 2
zugeordnet
letzter Schritt 
Relationenmodell erstellt mit referentieller Integrität (gegenseitiger
Bedingungsprüfung)
ERM:
Darstellung der realen Welt in einem Entity-Relationship-Diagramm
Einhaltung einer Schrittfolge ist wichtig:
1) Zeichnen des ERD durch:
a) Finden der Entitätsmengen
b) Finden der Beziehungsmengen
c) Festlegen der Identifikationsschlüssel
d) Eliminieren der nicht-hierarchischen Beziehungen (globale Normalisierung)
e) Festlegen der weiteren Attribute
2) Zeichnen des Relationenmodells
3) (Festlegen der Transaktionen)
Entitäten  Individuum, reales Objekt, abstraktes Konzept, Vorgang/Ereignis
Entity-Set  Entitätsmengen (ähnlich, zusammengehörig, vergleichbar)
Zu d) beseitigen der n:m Beziehung durch erstellen einer Hilfstabelle, Primärschlüssel
Der zugehörigen Entity-Sets werden zu Fremdschlüsseln in der neuen Tabelle
Auflösen einer 1:n Beziehung: Primärschlüssel der 1-Seite wird zum Fremdschlüssel auf der
n-Seite
Abfragen:
Vorschriften zur Auswahl oder/und Auswertung, Änderung von Daten einer Datenbank
Folge von SQL Anweisungen, die logisch zusammen gehören
Befehle zur Datenmanipulation:
Select (Auswahl von Daten)
Update (ändern von Daten)
Delete (löschen von Daten)
Insert (einfügen von Daten)
Operationen der Relationentheorie:
Selektion  Auswahl des Datensatzes der Tabelle, die Slektionskriterium erfüllt
Projektion  Auswahl von Datenfeldern einer Datentabelle
Mengenoperation  Vereinigung U  Menge der Datensätze die in DT 1 oder DT 2
vorkommen
Durchschnitt 
Menge der Datensätze, die in DT 1 und DT 2 vorkommen
Differenz  Menge der Datensätze die in DT 1 aber nicht in DT 2 vorkommen
Verbund (Joining)  Das Kreuprodukt ist Kombination jedes Datensatzes der DT 1 mit
jedem Datensatz der DT 2, Joining reduziert die Anzahl der Datensätze
auf tatsächlich vorhandene
Erstellen mit Hilfe von ACCESS:
QBE 
Neues Dokument erstellen
Links auf „Abfrage“
Oben auf „Neu“
Tabellen wählen, aus denen die DS gebraucht werden
Nach Auswahl „Schließen“
Mit Doppelklick die DS aus der Tabellenübersicht auswählen
Häkchen bedeutet „wird angezeigt“
„Sortierung“ frei wählbar
„Kriterien“ auch frei wählbar (z. B. „d“; >100 Und <200; Zwischen 9:00 Und 10:00; Am 9809-21)
Struktur einer Abfrage:
SELECT… Wahl der Tabelle, des Datenfeldes
FROM… aus welcher Tabelle, aus welchem Datenfeld
WHERE… Kriterium unter dem ausgewählt/angezeigt werden soll
ORDER BY… Ergebnisse ordnen nach Kriterium (optional)
Bsp.:
SELECT TANKEN.Fahrerkürzel, TANKEN.Datum, TANKEN.Uhrzeit
FROM TANKEN
WHERE TANKEN.Treibstoffart = „d“
ORDER BY TANKEN.Uhrzeit;
 Fahrerkürzel, Datum und Uhrzeit aller Tankvorgänge bei denen Diesel getankt wurde,
sortiert nach Uhrzeit
Joining:
Inner Join  zeigt alle Datensätze, die in beiden Tabellen vorhanden sind
Left Join  zeigt alle Datensätze der DT 1 und die zugehörigen Infos aus DT 2
Right Join  zeigt alle Datensätze der DT 2 und die zugehörigen Infos aus DT 1