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Lehrstuhl für Praktische Informatik III
Prof. Dr. Guido Moerkotte
Email: [email protected]
Pit Fender
B6, 29, Raum C0.02
68131 Mannheim
Telefon: (0621) 181–2517
Email: [email protected]
Datenbanksysteme 2
Herbst-/Wintersemester 2011
1. Übungsblatt
28. September 2011
Aufgabe 1
In der Vorlesung wurden anhand einer ER-Modellierung von Polyedern die Nachteile
relationaler Datenbanken diskutiert.
Geben Sie ein ODL-Schema für das Polyeder-ER-Modell aus der Vorlesung an. Verwenden Sie das relationship-Konstrukt zur Realisierung der Beziehungen. Benutzen
Sie den Datentyp float für die Koordinatenwerte. Die Polyeder sollen außerdem die
Attribute Material (string) und Gewicht (float) haben. Geben Sie allen Klassen eine
Extension.
Wenn Sie mehrere Alternativen zur Realisierung der Beziehungen erkennen, diskutieren Sie jeweils Vor- und Nachteile.
Lösung
class Polyeder (extent AllePolyeder)
{
attribute float Gewicht;
attribute string Material;
relationship set<Flaechen> seiten inverse Flaechen::seiteVon;
};
class Flaechen (extent AlleFlaechen)
{
relationship Polyeder seiteVon inverse Polyeder:: seiten ;
relationship set<Kanten> kanten inverse Kanten::kanteVon;
};
class Kanten (extent AlleKanten)
{
relationship set<Flaechen> kanteVon inverse Flaechen::kanten;
relationship set<Punkte> verbindet inverse Punkte::kanten;
};
class Punkte (extent AllePunkte)
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{
relationship set<Kanten> kanten inverse Kanten::verbindet;
attribute float X;
attribute float Y;
attribute float Z;
};
Aufgabe 2
In einem 3D-Zeichenprogramm soll eine photorealistische Darstellung von einigen
der gespeicherten Objekte generiert werden. Dazu müssen zunächst für alle im Bildausschnitt vorkommenden Materialien die Texturen (Oberflächenbilder) geladen werden.
Aufgabe 2 a)
Gegeben sei das relationale Schema für die Polyeder aus der Vorlesung. Formulieren Sie
die folgende Anfrage in SQL: Ermittle alle Materialien jener Polyeder, die Punkte mit
”
X- und Y -Koordinaten zwischen 0 und 100 haben.“
Lösung
select
from
where
c.material
polyeder c, flaechen f, kanten k, punkte p
p.x between 0 and 100 and p.y between 0 and 100 and
(k.P1=p.PunktID or k.P2=p.PunktID) and
(k.F1=f.FlaechenID or k.F2=f.FlaechenID) and
f.PolyID=c.PolyID
Aufgabe 2 b)
Formulieren Sie die Anfrage in OQL, mit dem ODL-Schema aus Aufgabe 1. Nutzen sie
die relationships in Ihrem Schema aus, verwenden Sie z.B. möglichst einen Pfadausdruck!
Lösung
select
from
where
f.seiteVon.material
p in AllePunkte, k in p.kanten, f in k.kanteVon
p.X>=0 and p.X<=100 and p.Y>=0 and p.Y<=100
oder
select
from
where
p.material
p in AllePolyeder, f in p.seiten, k in f.kanten, v in k.verbindet
v.X>=0 and v.X<=100 and v.Y>=0 and v.Y<=100
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Aufgabe 3
Wie lässt sich die Objektidentität in einer objektorientierten Datenbank implementieren? Denken sie dabei insbesondere an den Objektidentifikator. Wie kann man sicherstellen, dass ein einmal vergebener Identifikator (OID) nicht wieder verwendet werden
kann (dies muss während der gesamten Lebensdauer der Objektbank gelten)?
Lösung
Nach Kemper, Wimmer, Aufgabe 13.7
Prinzipiell gibt es zwei Ansätze:
• physische OIDs und
• logische OIDs.
Die physische OID kodiert den Speicherort des identifizierten Objekts. Das geschieht
über die ID des Speichermediums, der Seitenummer und Seitenposition. Die Seitenposition ist dann selbst ein Verweis auf den eigentlichen Speicherort innerhalb der Seite
(slotted page).
• Vorteil: Schneller Zugriff
• Nachteil: Bei einer Datenbankreorganisation kann der Speicherort sich ändern
(innerhalb der Seite wäre das kein Problem). In diesem Fall muss ein Platzhalter
auf der Seite mit einer Referenz auf den neuen Speicherort eingefügt werden,
damit die OID konstant bleibt. Dadurch entsteht eine weitere Indirektion (vgl.
TID Konzept, overflow record). Des weiteren lässt sich die Wiederverwendbarkeit
der OID nach erfolgter Löschung schwer verhindern.
Logische OIDs referenzieren den Speicherort nur indirekt und unterstützen Datenbankreorganisationen und Löschoperationen von vornherein. Die Auflösung der OID
erfolgt über eine Indirektion, bei welcher der aktuelle Speicherort des Objektes ermittelt wird. Dazu werden Indexstrukturen wie B-Bäume oder Hash-Tabellen verwendet.
Ein weiteres Verfahren für logische OID wurde als direct mapping bekannt. Hier wird
ein Objekt-Handle eingeführt, dessen Speicheradresse in der OID kodiert wird (somit
ist die OID mit einer Art physischer OID für das Objekt-Handle vergleichbar). Das
Handle selbst ist ein Zeiger, welcher die tatsächliche Position des Objektes speichert.
Handles werden in dem sogenannten Handle Segment abgelegt, welches als (erweiterbares) Array implementiert ist. Im Detail besteht die OID aus einer System-ID, einer
Seiten-ID, dem Slot auf der Seite und dem eindeutigen Abschnitt. Über die System-ID,
Seiten-ID und dem Slot-ID wird somit das zuständige Handle im Handle Segment bestimmt. Der eindeutige Abschnitt ist nicht Teil der Referenz sondern verhindert eine
Wiederverwendbarkeit der OID. Er ist im Wesentlichen ein Zähler, der Aktualisierungen in der Datenbasis unterstützt und ungültige Verweise (dangling references) von
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gültigen zu unterscheiden hilft. Soll ein Handle wiederverwendet werden, wird dann einfach der Zähler inkrementiert, wodurch die Eindeutigkeit der OID gewährleistet wird.
Aufgabe 4
Erstellen sie eine User Defined Function (UDF) in dem Datenbanksystem ihrer
Wahl. Die Funktion hat einen Parameter vom Typ Character(32), der als Name einer
Stadt dienen soll. Der Ausgabewert soll vom Typ Smallint sein. Die Funktion soll die
aktuelle Temperatur der übergebenen Stadt ermitteln. Für die Ermittlung der Wetterdaten eignet sich die Google oder Yahoo Wetter API. Als Datenbanksystem empfiehlt
sich die DB2 Express-Edition 9.7 (kostenlos). Implementieren sie die UDF in Java.
Lösung
import
import
import
import
COM.ibm.db2.app.UDF;
java.io.IOException;
java.io.InputStream;
java.net.URL;
import
import
import
import
javax.xml.parsers.DocumentBuilder;
javax.xml.parsers.DocumentBuilderFactory;
javax.xml.xpath.XPathExpressionException;
javax.xml.xpath.XPathFactory;
import org.w3c.dom.Document;
public class DB2 UDF extends UDF {
public void getTemperature(String inValue, short outValue) throws Exception {
String result = ”−273”;
try {
URL url = new URL(”http://www.google.com/ig/api?weather=”
+ inValue);
InputStream inputStream = url.openStream();
DocumentBuilderFactory docBuilderFactory =
DocumentBuilderFactory
.newInstance();
DocumentBuilder docBuilder = docBuilderFactory.
newDocumentBuilder();
Document doc = docBuilder.parse(inputStream);
inputStream.close();
result = XPathFactory
.newInstance()
.newXPath()
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.evaluate(
}
}
}
}
”/xml api reply/weather/
current conditions/temp c/
@data”,
doc);
catch (javax.xml.parsers.ParserConfigurationException pce) {
pce.printStackTrace();
catch (org.xml.sax.SAXException sa) {
sa.printStackTrace();
catch (IOException ioe) {
ioe .printStackTrace();
catch (XPathExpressionException xpe) {
xpe.printStackTrace();
}
set (2, Short.valueOf(result)) ;
}
}
Add the following JAR-Files to your Build Path:
• .../SQLLIB/java/db2jcc.jar
• .../SQLLIB/java/db2jcc license cu.jar
DROP FUNCTION get temperature;
CREATE FUNCTION get temperature(character(32))
RETURNS SMALLINT
LANGUAGE JAVA
EXTERNAL NAME ’DB2 UDF!getTemperature’
PARAMETER STYLE DB2GENERAL
EXTERNAL ACTION
NOT DETERMINISTIC
FENCED;
COMMIT;
SELECT get temperature(’Berlin’) from sysibm.sysdummy1;
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