Gliederung und Einordnung 1. Objektorientierte Programmierung mit Object Pascal (5. Studienbrief, Kapitel 5) 9.4. + 16.4. 2. Software-Bausteine am Beispiel der Delphi-Komponenten (5. Studienbrief, Kapitel 5) 23.4. 3. Datenbankprogrammierung: Prinzipien und Beispiele (5. Studienbrief, Kapitel 6) 30.4. + 7.5. 4. Einordnung, Ausblick, Klausurvorbereitung Technische Universität Dresden Prof. Hußmann 14.5. Informatik II (Maschinenwesen) Datenbanksysteme • Datenbanksysteme verwalten große Mengen strukturierter Daten. • Typische Eigenschaften: – – – – – Schema-Definition für die abgelegten Datensätze Einlesen und Ausgeben großer Mengen von Datensätzen Abfragesprache zur gezielten Abfrage bestimmter Daten Manipulationssprache zur kontrollierten Änderung bestimmter Daten Transaktionskonzept zum Zusammenfassen logisch zusammengehöriger Modifikationen – Maßnahmen zur Sicherung der Integrität des Datenbestandes – Schnittstellen zu Programmiersprachen und -systemen – Oft: Mehrbenutzerbetrieb, Zugriffsrechteverwaltung Technische Universität Dresden Prof. Hußmann Seite 1 Informatik II (Maschinenwesen) Typen von Datenbanksystemen • 1. Generation: Spezielle Dateitypen – ISAM, VSAM • 2. Generation: Hierarchische Datenbanksysteme – Baumstrukturen • 3. Generation: Netzwerk-Datenbanksysteme – CODASYL • 4. Generation: Relationale Datenbanksysteme – Tabellen als Repräsentation von Relationen – Abfragen durch Operationen auf Relationen • 5. Generation: Objektorientierte Datenbanksysteme – Dauerhaft bestehende (persistente) Objekte • Praktische Nutzung (derzeit): – überwiegend relationale Datenbanksysteme – gelegentlich: hierarchisch (Altsysteme), objektorientiert (Neusysteme) Technische Universität Dresden Prof. Hußmann Informatik II (Maschinenwesen) Relationale Datenbanksysteme • Verteilungsarchitektur: – lokal – Client-Server – verteilt • Bekannte lokale Datenbanksysteme für Windows: – Access – Paradox – dBase • Bekannte Client-Server-Datenbanksysteme für Unix und Großrechner (Mainframes): – – – – Oracle Sybase DB2 (IBM) ADABAS (Software AG) Technische Universität Dresden Prof. Hußmann Seite 2 Informatik II (Maschinenwesen) Relationen • Beispiel für Datensatz-Schema: – Vorname (String10), Nachname (String10), Alter (Integer) • Mathematisches Modell: Relation – Datenbestand D ist Relation: D ⊆ String10 × String10 × Integer – Konkreter Beispiel-Datenbestand (3 Datensätze): { ("Anna", "Schmitt", 20), ("Bernhard", "Müller", 25), ("Christoph", "Maier", 30) } • Mathematische Operationen auf Relationen: – z.B. Projektion, Vereinigung, Komposition Technische Universität Dresden Prof. Hußmann Informatik II (Maschinenwesen) Tabellen • Tabellen dienen als effiziente Implementierung von Relationen. • Beispiel "Personen": Vorname (String10) Nachname (String10) Alter (Integer) Anna Schmitt 20 Bernhard Müller 25 Christoph Maier 30 • Zeilen sind Datensätze des aktuellen Schemas. • Spalten sind Datenfelder des aktuellen Schemas. • Alle Einträge in einer Spalte (einem Datenfeld) sind vom selben, im Schema festgelegten Datentyp. Technische Universität Dresden Prof. Hußmann Seite 3 Informatik II (Maschinenwesen) Relationale Datenbanken und Delphi • Delphi bietet ausgereifte und umfangreiche Unterstützung der Datenbankprogrammierung. • Unterstützte Datenbanksysteme: – dBase – Access – Paradox (Inprise) » einfache Version von Paradox wird mit Delphi geliefert » "Datenbankoberfläche" – SQL-basierte Client-Server-Systeme » SQL = Standard-Abfragesprache für relationale Datenbanken • Hinweis: Der Übergang zu einem anderen Datenbanksystem ist im allgemeinen nicht einfach! – Auch unter Delphi bestehen Differenzen zwischen Datenbanken: z.B. bezüglich unterstützter Datentypen, Integritätsprüfungen. – Delphi bietet aber einheitliche Entwicklungsumgebung. Technische Universität Dresden Prof. Hußmann Informatik II (Maschinenwesen) Sichten auf Datenbanktabellen • Struktursicht: – Anlegen oder ändern des Schemas der Tabelle – Führt bei vorhandenen Datenbeständen u.U. zu Problemen » Datenverlust » Konversion • Datensicht (lesend): – Abfrage von Daten aus den Tabellen • Datensicht (schreibend/editierend): – Modifizieren von Daten in den Tabellen – Läßt Struktur unverändert – Beschränkung des Modifikationsmöglichkeiten sinnvoll » Integritätserhaltung ! Technische Universität Dresden Prof. Hußmann Seite 4 Informatik II (Maschinenwesen) Struktursicht: Beispiel Stahlsorten Technische Universität Dresden Prof. Hußmann Informatik II (Maschinenwesen) Datensicht (editierend): Beispiel Stahlsorten Technische Universität Dresden Prof. Hußmann Seite 5 Informatik II (Maschinenwesen) Datensicht (lesend): Abfrage zu Stahlsorten • "Query by Example": – Technik der Delphi-Datenbanloberfläche – Einfaches interaktives Zusammenstellen von Abfragen Technische Universität Dresden Prof. Hußmann Informatik II (Maschinenwesen) Sortierung und Schlüssel • Sortieroperation auf Tabelle: – Einmaliges physisches Sortieren des Tabelleninhalts – Später eingefügte Datensätze können Sortierung zerstören • Schlüssel (=Kombination von Datenfeldern): – Automatisches laufendes Sortieren der Tabelle nach dem Schlüssel – Zusatzbedingung: Eindeutigkeit » Keine zwei Datensätze mit gleichem Schlüsselwert! » Ermöglicht einfachen Zugriff auf Datensätze – Primärschlüssel: » Fest der Tabelle zugeordnet, definiert Speicherorganisation » Existenz für viele Operationen vorausgesetzt – Sekundärschlüssel: » Zusätzliche Indizes zum schnellen Suchen in der Tabelle Technische Universität Dresden Prof. Hußmann Seite 6 Informatik II (Maschinenwesen) Verbinden von Tabellen • Fremdschlüssel einer Tabelle verweist auf Primärschlüssel anderer Tabelle • Delphi: Referentielle Integrität nutzen – Inkonsistenzen automatisch vermeiden » Löschen indirekt zugänglicher Daten verhindern » Als Verweis genutzte Schlüsselfelder konsistent halten • Abfragen: – Delphi: Query-by-Example erfordert weitere Arbeitsschritte: » Hinzufügen weiterer Tabellen » Verbinden der Schlüsselattribute – SQL: "Join"-Operation Technische Universität Dresden Prof. Hußmann Informatik II (Maschinenwesen) Beispiel: Zweite Tabelle "Normenvergleich" Technische Universität Dresden Prof. Hußmann Seite 7 Informatik II (Maschinenwesen) Abfrage über zwei Tabellen Technische Universität Dresden Prof. Hußmann Informatik II (Maschinenwesen) Programmierung mit Datenbanken • Direkte Nutzung des Datenbanksystems: – eigene Benutzungsoberfläche – arbeitet auf Datenbank-Dateien – Beispiele: » (1) Delphi-Datenbankoberfläche, "Query by Example" (QBE) » (2) SQL-Kommandoschnittstellen • Datenbankanbindung in konventionellen Programmen – insbesondere Einbettung von SQL-Code – verbreitet für COBOL- und C-Programme • Verwendung spezieller Programmbibliotheken – Beispiel: Datenbank-Komponenten in Delphi • "Verstecken" der Datenbankspeicherung durch geeignete Softwarearchitektur – "Persistenzdienst" für Objekte – Beispiele: CORBA, Enterprise Java Beans Technische Universität Dresden Prof. Hußmann Seite 8 Informatik II (Maschinenwesen) Satzzeiger-Prinzip • In Delphi werden Tabellen ähnlich behandelt wie Dateien von Record-Daten: type Stadt = file of record name: String15; PLZ: String5; EWZ: Integer; end; – Wie bei einer Datei gibt es einen Zeiger auf das aktuelle Element (den aktuellen Datensatz). • Der Zugriff auf Datenbankdaten erfolgt durch spezielle Funktionen. – – – – – – First: Next: EOF: Last: Prior: BOF: Technische Universität Dresden Setzen des Zeigers auf Anfang (erster Datensatz) Weiterschalten des Zeigers auf nächsten Datensatz Abfrage, ob Zeiger am Ende Setzen des Zeigers auf Ende (letzter Datensatz) Weiterschalten des Zeigers auf vorherigen Datensatz Abfrage, ob Zeiger am Anfang Prof. Hußmann Informatik II (Maschinenwesen) Projekt TABELLENANZEIGE • Einfaches Delphi-Programm zum Anzeigen einer beliebigen Datenbank-Tabelle • Aufbau weitestgehend aus Datenbank-Komponenten – Table – DataSource – DBGrid • Vorteile von Datenbank-Komponenten: – Vereinfachte Programmierung – Automatische Verwendung einer gemeinsamen Abstraktionsschicht für verschiedene Datenbanksysteme (Borland Database Engine DBE) Technische Universität Dresden Prof. Hußmann Seite 9 Informatik II (Maschinenwesen)