Datenbankanbindungen Grundlagen von Datenbanken Datenbankabfragen Thomas Hödlmoser, ICP systems.

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Datenbankanbindungen

Grundlagen von Datenbanken

Datenbankabfragen

Thomas Hödlmoser, ICP systems

DI Thomas Hödlmoser 2

Ziele dieser Schulung

• Was ist eine Datenbank• Nutzungsmöglichkeiten• Arten von Datenbanken• notwendige Hard- bzw.

Software• Planung von

Datenbankstrukturen• Daten-

abfragemöglichkeiten

DI Thomas Hödlmoser 3

Praktische Inhalte

• Planung und Aufbau einer Datenbankstruktur

• Erstellen von Datenbankabfragen

• Problemlösungen und Fragen????

DI Thomas Hödlmoser 4

Agenda

• Mittwoch: – Datenbanken allgemein– Datenbanktypen– Datenbankarchitekturen– Datenbank Aufbau und Organisation– Der Datenbankentwurf– Das relationale Datenmodell

• Donnerstag:– Praktische Übung Datenbankdesign und –erstellung– Datenbankabfragesprache SQL – Grundkomponenten– Datendefinition

DI Thomas Hödlmoser 5

Agenda

• Freitag:– Einfache SQL-Abfragen– Änderungen an Tabelleninhalten mittels SQL– Praktische Beispiele SQL

DI Thomas Hödlmoser 6

Datenbanken - allgemein

DI Thomas Hödlmoser 7

Warum Datenbanken?

• Herkömmliche Speicherung in Dateisystemen

DI Thomas Hödlmoser 8

Warum Datenbanken?

• Probleme:– Redundanzen

» Mehrfache Speicherung von Daten

– Inkonsistenzen» Gleichzeitige Änderung von Daten von mehreren Benutzern möglich

– Datenschutzprobleme» Zugriff auf Dateien kann nicht stark genug eingeschränkt werden

– Fehlende Datenunabhängigkeit» Verwalten der Daten nur durch entsprechende Software (z.B. Explorer)

DI Thomas Hödlmoser 9

Warum Datenbanken?

• Sinn der Datenbank:– Logische Datenunabhängigkeit– Physikalische Datenunabhängigkeit– Prozedurale und nichtprozedurale Schnittstellen– Effiziente Abarbeitung von Datenbankoperationen– Minimale Datenredundanz– Datenintegrität– Konkurrierender Datenzugriff– Datensicherheit– Datenschutz

DI Thomas Hödlmoser 10

Warum Datenbanken?

• Logische Datenunabhängigkeit

– Es existiert eine logische Struktur der Datenbank

– Jeder Benutzer sieht nur „seine“ relevanten Daten

DI Thomas Hödlmoser 11

Warum Datenbanken?

• physikalische Datenunabhängigkeit

– Unabhängigkeit zwischen logischer und physikalischer Struktur

– Änderung der physikalische Struktur möglich ohne die logische Struktur zu ändern

DI Thomas Hödlmoser 12

Warum Datenbanken?

• Prozedurale und nichtprozedurale Schnittstellen

– Unterscheidung Entwickler - Anwender

– Entwickler: Prozedurale Schnittstellen (C++, Java, Basic,…)

– Anwender: nichtprozedurale Schnittstellen (Anwendungssoftware)

DI Thomas Hödlmoser 13

Warum Datenbanken?

• Effiziente Abarbeitung der Datenbankoperationen

– Verarbeitungszeit eines „Jobs“ sehr wichtig (responsetime)

– Viele „Jobs“ müssen parallel ausgeführt werden (Internet)

– Optimale Nutzung der Prozessorleistung (AS/400)

DI Thomas Hödlmoser 14

Warum Datenbanken?

• Minimale Datenredundanz

– Reduktion des Speicherbedarfs

– Verwaltungsaufwand bei Datenänderung wird geringer

– Abhängig vom Datenbankdesign des Entwicklers

DI Thomas Hödlmoser 15

Warum Datenbanken?

• Datenintegrität

– Unsinnige Daten werden geprüft, und zurückgewiesen

– Standardplausibilitätsprüfungen (z.B. 30. Februar)

– Plausibilitätsprüfungen des Entwicklers (z.B. Jahrgang > 1890)

DI Thomas Hödlmoser 16

Warum Datenbanken?

• Konkurrierender Datenzugriff

– Viele gleichzeitige Zugriffe auf die gleichen Daten

– Datenbank muss Zugriffe richtig abarbeiten

Konto Nr. 1234 Kontostand EUR 10.000,--

Person 1 Abhebung EUR 5.000,-- Person 2 Abhebung EUR 5.000,--

Kontostand ?

DI Thomas Hödlmoser 17

Warum Datenbanken?

• Datensicherheit

– Herstellung des letzten konsistenten Datenstandes nach Ausfall von Hard od. Software

– Wiederhergestellter Datenstand muss verifizierbar sein (Buchungen)

DI Thomas Hödlmoser 18

Warum Datenbanken?

• Datenschutz

– Schutz gegen unerlaubten Zugriff (z.B. Mitarbeitergehälter)

– Zugriff kann auf spezielle Daten eingeschränkt werden

DI Thomas Hödlmoser 19

Datenbanktypen

DI Thomas Hödlmoser 20

Datenbanktypen

• Übergang Dateisystem - Datenbank– Speicher auf Magnetplatten (60er Jahre)– 1. Datenbanksysteme (70er Jahre)

• Hierarchisches Datenbankmodell• Netzwerkdatenbanken• Relationale Datenbanken• Objektorientierte Datenbanken

DI Thomas Hödlmoser 21

Datenbanktypen

• Hierarchisches Datenbankmodell (Vater-Sohn Darstellung)

K unde A

B este llung A 1 B este llung A 2 B este llung A 3

P o sten A 11 P o sten A 11 P o sten A 21 P o sten A 31 P o sten A 32 P o sten A 33

– Für jeden Knoten (Kunde, Bestellung, Posten) 1 Datensatz– Redundante Datendarstellung

DI Thomas Hödlmoser 22

Datenbanktypen

• Netzwerkdatenbanken

A bteilung A

M itarbeiter 1

M itarbeiter 2

M itarbeiter 3

M itarbeiter 1 - P ro jekt G W

P ro jekt M E

P ro jektX Y

P ro jekt G W

P ro jekt S T

M itarbeiter 1 - P ro jekt X Y

M itarbeiter 2 - P ro jekt X Y

M itarbeiter 3 - P ro jekt X Y

M itarbeiter 3 - P ro jekt M E

M itarbeiter 3 - P ro jekt S T

DI Thomas Hödlmoser 23

Datenbanktypen

• Relationale Datenbanken

A bte ilung P ro jektM itarbe iterbeschäf tig t arbeite t an1 n n m

– Beziehungen werden benannt und im ER –Diagramm dargestellt

– Beziehungen wird Kardinalität zugeordnet (1:n; n:m,…)

DI Thomas Hödlmoser 24

Datenbanktypen

• objektorientierte Datenbanken OODB

– Objekt-Klassen enthalten Attribute, Beziehungen und Methoden

– Dzt. Unterstützen nur wenige Datenbanksysteme OODB

Klasse Abteilung

// A ttributeN am eN r.

//B eziehungenbeschäf tig t < M itarbeiter>

//M ethodenum benennen()neuerM itarbeiter()

Klasse Mitarbeiter

// A ttributeN am eW o hno rt

//B eziehungenarbeitet_ in <A bteilung>arbeitet_an <P ro jekt>

//M ethodenabteilungswechsel()entlassen()

Klasse Projekt

// A ttributeN am eB eschreibung

//B eziehungenbearbeite t_vo n <M itarbeiter>

//M ethodenerzeugen()abschliessen()

beschäf tig tarbeitet_ in

arbeitet_anbearbeite t_vo n

DI Thomas Hödlmoser 25

Datenbankstruktur

DI Thomas Hödlmoser 26

Datenbankstruktur

• Zentralisierte Datenbanksysteme

• Verteilte Datenbanksysteme

• Client-Server Datenbanken

• Parallele Datenbanken

DI Thomas Hödlmoser 27

Datenbankstruktur

• Zentralisierte Datenbanksysteme

Zentralrechner

K no ten 1 K no ten 2 K no ten 3 K no ten 4

N etzwerkA nwendung

D atenbank

D aten

- Zentralrechner übernimmt alle Aufgaben

- „dumme“ Terminals

- Einfache Administration

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Datenbankstruktur

• Verteilte Datenbanksysteme

- Logisch zusammengehörige Teildatenbanken

- Datenbanksystem kümmert sich um das Zusammenführen der Daten

- Geographische Trennung möglich (Filialen)

K no ten 1

A nwendung

D atenbank

D aten

K no ten 2

A nwendung

D atenbank

D aten

K no ten 3

A nwendung

D atenbank

D aten

K no ten4

A nwendung

D atenbank

D aten

N etzwerk

DI Thomas Hödlmoser 29

Datenbankstruktur

• Vorteile verteilter Datenbanksysteme

- Lokale Autonomie (Daten sind gespeichert wo sie benötigt werden)

- Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit (erhöht durch Redundanz)

- Leistung (Parallelarbeit, geringerer Netzwerkverkehr)

- Erweiterbarkeit (Hinzufügen neuer Knoten)

DI Thomas Hödlmoser 30

Datenbankstruktur

• Nachteile verteilter Datenbanksysteme

- Mangel an praktischen Erfahrungen (selten eingesetzt)

- Komplexität (Synchronisation, Replikation,..)

- Dezentrale Verwaltung (erhöhter Verwaltungsaufwand)

- Sicherheit ist komplizierter zu realisieren

- Kosten für Software und Hardware

DI Thomas Hödlmoser 31

Datenbankstruktur

• Client – Server Datenbanken

- Datenbankabfragen und Anzeigeprogramme sind getrennt

- Client und Serverprogramme können auf einen Rechner laufen

- definierte Abfragesprache zwischen Client und Server (SQL)

S erv er2. B earbeitung

2. B earbeitungClient 2

C lient 1

3. A ntwo rt

1. A nfo rderung

1. A nfo rderung3. A ntwo rt

DI Thomas Hödlmoser 32

Datenbankstruktur

• Parallele Datenbanksysteme

– Mehrere Prozessoren, Platten und Hauptspeicher

– Daten werden auf verfügbare Platten verteilt

– Datenbankabfragen werden zerlegt, und parallel abgearbeitet

DI Thomas Hödlmoser 33

Datenbankstruktur

• Parallele Datenbanksysteme

– Shared Memory Architektur (Shared Everything Architektur)

– Shared Nothing Architektur

– Shared Disk Architektur

DI Thomas Hödlmoser 34

Datenbankstruktur

Shared Memory Architektur (Shared Everything Architektur)

Prozessor 1 Prozessor 2 Speicher 1 Speicher 2

Platte 1 Platte 2 Platte x

Hochgeschwindigkeitsnetz

DI Thomas Hödlmoser 35

Datenbankstruktur

Shared Nothing Architektur

Prozessor 1 Prozessor 2

Speicher 1 Speicher 2

Platte 1 Platte 2

Prozessor n

Speicher n

Platte n

Hochgeschwindigkeitsnetz

DI Thomas Hödlmoser 36

Datenbankstruktur

Shared Disk Architektur

Prozessor 1 Prozessor 2

Speicher 1 Speicher 2

Platte 1 Platte 2

Prozessor n

Speicher n

Platte n

Hochgeschwindigkeitsnetz

DI Thomas Hödlmoser 37

Datenbankaufbau und Organisation

DI Thomas Hödlmoser 38

Datenbankaufbau

• Wichtigste Aufgaben des Datenbanksystems

– Trennung von Datenspeicher und Anwendungsprogrammen

– Logische Datenunabhängigkeit (logische Struktur)

– Physische Datenunabhängigkeit (Strukturänderung möglich)

DI Thomas Hödlmoser 39

Datenbankaufbau

• 3-Ebenen Modell nach ANSI-SPARC 1978

Transformationsregeln

externe Ebenebenutzerdefinierte Sichten (Ausschnitte)

Sicht 1 Sicht 2 Sicht n

konzeptionelle Ebenelogische Gesamtsicht

interne Ebenephysikalische Beschreibung(Datenorganisation im Speicher)

konzeptionelles Schema

Transformationsregeln

internes Schema

D a te n b a n k

DI Thomas Hödlmoser 40

Datenbankaufbau

• Externe Ebene

– Darstellungen der Daten für den Benutzer

– Benutzer sieht nur die für ihn relevanten Daten

– Zugriffsberechtigungen werden hier festgelegt

DI Thomas Hödlmoser 41

Datenbankaufbau

• konzeptionelle Ebene

– Daten nach Anwendungsbereich (z.B. alle Abteilungsdaten)

– Logische Zusammenhänge zwischen Daten werden definiert

DI Thomas Hödlmoser 42

Datenbankaufbau

• interne Ebene

– Organisation der Daten auf dem Speichermedium

– Benutzer sieht diese Struktur nicht

– Design der internen Ebene ist verantwortlich für die Funktionsweise der Datenbank

DI Thomas Hödlmoser 43

Datenbankaufbau

• Datenbankmanagementsystem DBMS - Aufgaben

– Ist die eigentliche Datenbanksoftware

z.B. Oracle, MySQL, Access, Centura, Sybase,…

– Übernimmt die Verwaltung der Daten

– Prüft Datenzugriffsrechte des Benutzers

– Prüft die Datenintegrität aufgrund des konzeptionellen Schemas

DI Thomas Hödlmoser 44

Datenbankaufbau

• Datenbankmanagementsystem DBMS - Aufgaben

– Führt die Datensicherung (Recovery) nach Systemabstürzen durch

– Ist verantwortlich für die Datensynchronisation

– Verwaltet die verschiedenen Transaktionen der Benutzer

DI Thomas Hödlmoser 45

Datenbankaufbau

• Datenbankmanagementsystem DBMS - Komponenten

– Data Dictonary / Repositories

– Logbuch

– Utilities zur Fehleranalyse

– CASE – Anwendungen (für Entwurf von Softwareanwendungen)

DI Thomas Hödlmoser 46

Datenbankentwurf

DI Thomas Hödlmoser 47

Datenbankentwurf

• Datenbanklebenszyklus– Analyse

– Planung

– Entwicklung

– Testen

– Eigentlicher Betrieb

DI Thomas Hödlmoser 48

Datenbankentwurf

• Entwurfsphasen

Anforderungsanalyse

konzeptioneller Entwurf

logischer Entwurf

Entwurf der Verteilung im Netz

Physischer Entwurf / Implementierung

Test und Validation

Anwendung und W artung

DI Thomas Hödlmoser 49

Datenbankentwurf

• Datenbankentwurfsphasen (Wasserfallmodell)

Anforderungsanalyse

konzeptioneller Entwurf

logischer Entwurf

Entwurfsverfeinerung

Implementierung

A n fo rd e ru n g en

k on z ep tion e llesS c h em a

log is ch es S ch em a

verfe in e rteslog is ch es S ch em a

p h ys is c h es S c h em a

Auswahl des DBS

Dokumentation

DI Thomas Hödlmoser 50

Datenbankentwurf

• Das Entity – Relationship Modell (ER-Modell)

– Hilfsmittel für den Datenbankentwurf

– Unabhängig vom Datenmodell bzw. DBMS

– Grundlage für die physikalische Struktur der Datenbank

DI Thomas Hödlmoser 51

Entity – Relationship Modell

• Elemente des ER-Modell

– Entities (Entitäten), Entity-Sets

– Attribute (Eigenschaften), Domänen

– Schlüssel und Primärschlüssel

– Beziehungen (Relationships), Kardinalität (Komplexität)

DI Thomas Hödlmoser 52

Entity – Relationship Modell

• Entities – Unterscheidbare Dinge aus der realen Welt– Entitäten unterscheiden sich durch ihre Eigenschaften

z.B. Abteilung Forschung

Mitarbeiter Huber

Projekt 1234

DI Thomas Hödlmoser 53

Entity – Relationship Modell

• Entity-Sets– Eine Menge (Sammlung) von Entities mit gleichen

Eigenschaften

z.B. Alle Abteilungen

Alle Mitarbeiter

Alle Projekte

DI Thomas Hödlmoser 54

Entity – Relationship Modell

• Attribute (Eigenschaften) – Charakterisieren eine Entität, eine Entitätsmenge oder eine

Beziehung– Attribute besitzen einen Namen und einen Wert

z.B. Abteilung

Abteilungsnummer

Projektname

Projektnummer

Mitarbeitername

DI Thomas Hödlmoser 55

Entity – Relationship Modell

• Domäne – Beschreibt den zulässigen Wertebereich eines Attributes– Können feste Werte sein, Wertebereiche oder Datentypangaben

z.B. Abteilung Forschung, Entwicklung, Konstruktion

Projektnummer 1 - 9999

Projektbeginn tt.mm.jjjj

DI Thomas Hödlmoser 56

Entity – Relationship Modell

• Schlüssel

– Setzt sich aus einem oder mehreren Attributen zusammen

– Sollte so kurz wie möglich aber so lange wie nötig sein

– Dient zur schnellen Suche einer Entität in einer Entitätsmenge

DI Thomas Hödlmoser 57

Entity – Relationship Modell

• Primärschlüssel – Ermöglicht eine eindeutige Indentifizierung einer Entität in einer

Entitätsmenge

– Wert kommt pro Entitätsmenge nur einmal vor

– Eine Entitätsmenge kann nur einen Primärschlüssel besitzen

DI Thomas Hödlmoser 58

Entity – Relationship Modell

• Primärschlüssel

Projekt

Projektnummer Projektname Projektbeginn

Entitätsmenge PROJEKT besitzt den Primärschlüssel PROJEKTNUMMER

Person

Geburtsdatum PLZ W ohnort

NameStrasse

Entitätsmenge PERSON besitzt einen Primärschlüssel, der aus den AttributenNAME und GEBURTSDATUM besteht

DI Thomas Hödlmoser 59

Entity – Relationship Modell

• Domäne – Beschreibt den zulässigen Wertebereich eines Attributes– Können feste Werte sein, Wertebereiche oder Datentypangaben

z.B. Abteilung Forschung, Entwicklung, Konstruktion

Projektnummer 1 - 9999

Projektbeginn tt.mm.jjjj

DI Thomas Hödlmoser 60

Entity – Relationship Modell

• Relationships (Beziehungen) – Beschreiben die Wechselwirkungen bzw. Abhängigkeiten von

Entitäten– Beziehungen unterscheiden sich durch ihre Eigenschaften– Beziehungen können auch Attribute enthalten– Rekursive Beziehungen beschreiben Assoziationen zwischen

zwei Entitäten der gleichen Entitätsmenge

z.B. Mitarbeiter Huber arbeitet an Projekt 1234

DI Thomas Hödlmoser 61

Entity – Relationship Modell

• Beziehungsmenge– Sammlung von Beziehungen gleicher Art– Darstellung im ER-Modell als Raute

arbeitet anMitarbeiter Projekt

arbeitet anMitarbeiter Projekt

Tätigkeit Prozent

DI Thomas Hödlmoser 62

Entity – Relationship Modell

• Kardinalität– Legt fest wie viele Entitäten einer Entitätsmenge mit einer Entität

einer anderen Entitätsmenge in Beziehung stehen können

z.B. wieviele Mitarbeiter an einen Projekt mitarbeiten

1 : 1 Beziehung (1 Person ist verheiratet mit 1 Person)1 : n Beziehung (Abteilung – Mitarbeiter)n : m Beziehung (Mitarbeiter – Projekt)

DI Thomas Hödlmoser 63

Entity – Relationship Modell

• Konstrukte des ER Modells

– Entitätsmenge

– Attribut (Eigenschaft)

– Primärschlüssel

– Relation (Beziehung) 1 n

DI Thomas Hödlmoser 64

Das relationale Datenmodell

DI Thomas Hödlmoser 65

Das relationale Datenmodell

• 1970 vom Mathematiker E. F. Codd entwickelt

• Heute am weitesten verbreitet

• Beschreibt die physikalische Datenbankstruktur

• Datenmanipulationssprache SQL ist Standard

• Datenbank besteht aus einer Menge von Relationen

DI Thomas Hödlmoser 66

Das relationale Datenmodell

• Relation– Darin werden die Daten gespeichert– Ist eine Menge von Datensätzen (Tupeln)– Hat die Form einer Tabelle – Modelliert Entities und Beziehungen aus dem ER-Modell

DI Thomas Hödlmoser 67

Das relationale Datenmodell

• Kennzeichen einer Relation– Eindeutiger Name– Mehrere Attribute (Spalten)– Keine bis beliebig viele Tupel (Tabellenzeilen od. Datensätze)– Einen einzigen Wert pro Attribut in einem Tupel (Tabellenzelle)– Einen Primärschlüssel

• Dieser identifiziert jedes Tupel eindeutig

• Dessen Wert ändert sich nicht (für jeden Datensatz)

DI Thomas Hödlmoser 68

Das relationale Datenmodell

• Aufbau einer Relation

Nummer Name PLZ Ort Strasse

1 Huber 5020 Salzburg Plainstrasse 17

2 Maier 5071 Wals Unterfeldstr. 17

Attribut, Spalte, Feld

Tupel, Datensatz

DI Thomas Hödlmoser 69

Das relationale Datenmodell

• Schlüssel

– Primärschlüssel

– Index (Sekundärindizes)

– Fremdschlüssel

DI Thomas Hödlmoser 70

Das relationale Datenmodell

• Primärschlüssel

– Identifiziert jedes Tupel einer Relation eindeutig

– Kann ein Attribut bzw. eine Attributskombination sein

– Besitzt eine Relation keine eindeutigen Schlüsselfelder muss eine Identifikationsnummer hinzugefügt werden

DI Thomas Hödlmoser 71

Das relationale Datenmodell

• Index (Sekundärindizes)

– Dient dem schnelleren Zugriff auf Tupel (Sortierungen)

– Das Füllen von Tabellen dauert allerdings länger (bei vielen Indizes)

DI Thomas Hödlmoser 72

Das relationale Datenmodell

• Fremdschlüssel

– Attribut einer Relation das eine Beziehung zu einem Primärschlüssel einer anderen Relation beinhaltet.

z.B. Beinhaltet jedes Tupel der Relation Mitarbeiter ein Attribut Abteilungsnummer. Dies ist der Primärschlüssel in der Relation Abteilung

DI Thomas Hödlmoser 73

Das relationale Datenmodell

• Normalisierung des Datenbankschemas

– Redundanzen zu vermeiden

– Übersichtlicher und einfacher Aufbau der Datenbank

– Ermöglichen einer einfachen Datenpflege

DI Thomas Hödlmoser 74

Das relationale Datenmodell

• Nicht normalisierte Datenstruktur

– Eine Eigenschaft eines Datensatzes enthält eine Liste

PersonalNr Name AbtNr AbtBezeichnung ProjNr ProjBeschreibung

0003 Huber 3 Verkauf 1,

2,

3

Kundenumfrage,

Verkaufsmesse,

Teileanalyse

DI Thomas Hödlmoser 75

Das relationale Datenmodell

• 1. Normalform einer Relation

– Relation ist zweidimensional (Zeilen und Spalten)– Jeder Datensatz kommt nur einmal vor– In jedem Datensatz befinden sich Daten die zu einem Objekt

gehören– Für jede Eigenschaft ist nur ein Wert eingetragen

DI Thomas Hödlmoser 76

Das relationale Datenmodell

• 2. Normalform einer Relation

– Jedes Nicht-Schlüsselfeld ist vom Primärschlüssel abhängig

DI Thomas Hödlmoser 77

Das relationale Datenmodell

• 3. Normalform einer Relation

– Alle Datenfelder sind nur vom gesamten Schlüssel abhängig– Untereinander treten keine Abhängigkeiten auf– Ist ein Nichtschlüsselfeld über ein anderes Nichtschlüsselfeld

identifizierbar spricht man von transitiver Abhängigkeit– z.B. PLZ - Ort

DI Thomas Hödlmoser 78

Das relationale Datenmodell

• Transformation ER-Modell in relationales Modell (physikalische Struktur)

arbeitet anMitarbeiter Projekt

P ro jek tN rP rozen tTä tig ke it B esch re ib u n g

A n sch riftV o rn am e

besteht ausAbteilung

N ach n am eP erson a lN r

P os it ion

B eze ich n u n gA b te ilu n g sn r

1 n n m

DI Thomas Hödlmoser 79

Beispiel S-Designor

• Beispiel ER-Diagramm eingeben in S-Designor• Automatische Erstellung physikalische DB-Struktur

arbeitet anMitarbeiter Projekt

P ro jek tN r B esc h re ib u n g

A n s c h riftV o rn am e

besteht ausAbteilung

N ac h n am eP ers on a lN r

B eze ic h n u n gA b te ilu n g s n r

1 n n m

A b te ilu n g s le ite r

ist vorgesetzt

1 n

DI Thomas Hödlmoser 80

Planung einer Datenbank

DI Thomas Hödlmoser 81

Datenbankplanung

• Vorgehensweise:

– Anforderungsanalyse

– Konzeptionelles Schema

– Logischen Datenbankentwurf

– Physikalischer Datenbankentwurf (Relationales Datenmodell)

DI Thomas Hödlmoser 82

Datenbankplanung - Beispiel

Auftraggeber ist eine Bibliothek oder Bücherei. Für diese soll eine

Datenbank entwickelt werden, welche den Bücherbestand und die

Entlehner (Leser) verwaltet.

Für jedes Buch sollen einige Stichworte festgelegt werden, die den

Inhalt charakterisieren.

Alle Stichworte seien in einem Thesaurus zusammengefasst, der

auch die Häufigkeit enthalten soll, wieviele Literaturquellen zu einem

Stichwort vorhanden sind

Es soll möglich sein durch logische Kombination von Stichworten, die

entsprechenden Quellen zu finden.

DI Thomas Hödlmoser 83

Datenbankplanung - Beispiel

Folgende Abfragemöglichkeiten sollten gegeben sein:

- Welche Buchbestände sind vorhanden?- Welche Leser sind registriert?- Welche Bücher sind ausgeliehen?- Von welchen Lesern sind Ausleihfristen überschritten?- Angaben über Autoren (Name, Anschrift, Tel,…)- Angaben über Verlage?

DI Thomas Hödlmoser 84

SQLStructured Query Language

DI Thomas Hödlmoser 85

SQL-allgemeines

• Entwickelt aus der Sprache SEQUEL von IBM

• Ziel ist möglichst einfache Sprache zur Abfrage von Daten

• 1986 wurde SQL zum Standard erklärt als SQL1 (SQL-86)

• Derzeit Aktuell SQL2 (SQL-92)

DI Thomas Hödlmoser 86

SQL-allgemeines

• Sprachumfang wird untergliedert in 3 Conformance Level

– Entry Level

– Intermediate Level

– Full Level

DI Thomas Hödlmoser 87

SQL-allgemeines

• Entry Level

– Wird von nahezu allen DBMS unterstützt

– Entspricht dem Standard von 1989

– Umfasst Befehle zum Anlegen von Datenbanken und Tabellen

– Bearbeitung und Verwaltung von Datenbanken und Tabellen

DI Thomas Hödlmoser 88

SQL-allgemeines

• Intermediate Level

– Zusätzliche Funktionalitäten

– Zusätzlicher Zeit-Datentyp

– Mengenoperationen

– Dynamisches SQL

DI Thomas Hödlmoser 89

SQL-allgemeines

• Full Level

– Enthält weitere Verwaltungsfunktionen

– Bis jetzt nur unvollständig in den DBMS integriert

DI Thomas Hödlmoser 90

SQL-allgemeines

• Sprachumfang von SQL

– Data Definition Language (Datenbank bzw. Tabellenerstellung)

– Data Query Language (Abfragen von Daten)

– Data Manipulation Language (Bearbeitung von Datensätzen)

– Data Control Language (Benutzeranlage, Zugriffsrechtsvergabe)

DI Thomas Hödlmoser 91

SQL-allgemeines

• Grundelemente der SQL-Sprache

– Literale („Salzburg“, „Maier“, 1234)

– Begrenzer , ( ) < > . : = + - * / >= <=

– Namen (Bezeichner für Objekte der Datenbank)

– Reservierte Wörter (Befehle der Sprache SQL z.B. SELECT)

DI Thomas Hödlmoser 92

SQL-allgemeines

• Datentypen der SQL-Sprache

– Numerische Datentypen (int, smallint, real,…)

– Alphanumerische Datentypen (char(), varchar(), text,…)

– Datentypen für Datum und Zeit (datetime, smalldatetime)

– Binäre Datentypen und der Dateityp bit (binary(), imgage(), bit)

DI Thomas Hödlmoser 93

SQL-allgemeines

• Prädikate der SQL-Sprache

– Kennzeichnen logische Bedingungen die auf Datensätze angewendet werden

– Alle Vergleichsoperatoren

– BETWEEN, IN, LIKE, NULL, ALL, ANY, EXISTS

DI Thomas Hödlmoser 94

SQL-allgemeines

• Skalare Funktionen der SQL-Sprache

– Numerische Funktionen (abs(), log(),)

– Datumsfunktionen (yy, dd,…)

– Zeichenkettenfunktionen (trim(), upper(),…)

– BLOB-Funktionen für Datentyp text bzw. image

– Systemfunktionen (datalength(), …)

DI Thomas Hödlmoser 95

SQL

• Zusammensetzung der SQL-Statements

Select nachname, vorname from mitarbeiter where personalnummer=1

create unique index ABTEILUNG_PK on ABTEILUNG (ABTEILUNGSNUMMER asc);

create table ABTEILUNG( ABTEILUNGSNUMMER INTEGER not null , BEZEICHNUNG VARCHAR(50) not null , ABTEILUNGSLEITER INTEGER not null , primary key (ABTEILUNGSNUMMER));

DI Thomas Hödlmoser 96

SQL

• Vorgehensweise beim Erstellen einer Datenbank

– Anlegen der Datenbank (Container für Tabellen)

– Erstellen der benötigten Tabellen (Festlegen der Struktur)

– Füllen der Tabellen mit Datensätzen

– Datenauswertung bzw. -änderung

DI Thomas Hödlmoser 97

SQL

• Anlegen der Datenbank

Create database [if not exists] beispieldatenbank [user ‚benutzername‘ password ‚passwort‘;

Die Create Database Anweisung legt eine neue Datenbank im DBMS an.

• Verwenden einer Datenbank

use beispieldatenbank;

DI Thomas Hödlmoser 98

SQL

• Löschen einer Datenbank

drop database [if not exists] beispieldatenbank;

Die Create Database Anweisung legt eine neue Datenbank im DBMS an.

• Datenbanken anzeigen

show databases;

DI Thomas Hödlmoser 99

SQL

• Erstellen von Tabellen

create table MITARBEITER

(

PERSONALNUMMER INTEGER [DEFAULT Standardwert | NULL | NOT NULL [AUTO_INCREMENT]

ABTEILUNGSNUMMER INTEGER [DEFAULT Standardwert | NULL | NOT NULL [AUTO_INCREMENT]

primary key (PERSONALNUMMER)

);

DI Thomas Hödlmoser 100

SQL

• Beispiele für Definitionen von Datenfeldern

NACHNAME VARCHAR(50)

Personalnummer integer not null

anzahl default 1

Beschreibung default ‚Projektbeschreibung‘

DI Thomas Hödlmoser 101

SQL

• Ändern von bestehenden Tabellen

Alter table Mitarbeiter add Telefonnummer char(80) default ‚unbekannt‘

Alter table mitarbeiter add primary key (personalnummer

DI Thomas Hödlmoser 102

SQL

• Einfügen von Daten

Insert into projekt (projektnummer, beschreibung) values (1, ‚projektbeschreibung‘);

• Abfragen der Daten

Select * from projekt;

DI Thomas Hödlmoser 103

SQL

• Einfügen von Daten mit Abfrage von anderen Daten

Insert into projekt (projektnummer, beschreibung) select * from tabelle2;

• Ändern von Daten

Update Mitarbeiter set nachname=‚maier‘, Adresse=‚Salzburg‘ where personalnummer=10;

DI Thomas Hödlmoser 104

SQL

• Löschen von Daten

Delete from Mitarbeiter where Personalnummer=15;

DI Thomas Hödlmoser 105

SQL

• Daten abfragen

Select * from Mitarbeiter;

Select Nachname, Vorname from Mitarbeiter;

Select Nachname, Vorname from Mitarbeiter where Adresse like ‚%5020%‘;

Select * from mitarbeiter order by Nachname asc;

Select adresse as Anschrift, Vorname as name2 from Mitarbeiter;

DI Thomas Hödlmoser 106

SQL

• Daten abfragen

Select distinct nachname * from Mitarbeiter;

Select * from mitarbeiter where nachname = ‚huber‘ limit 10;

Select * from mitarbeiter where Personalnummer between 100 and 1000;

Select ort as Wohnort, count(*) from Mitarbeiter group by ort;

Select nachname count(*) from Mitarbeiter group by ort having count(*)>5;