SS 2004 Datenbanken 4W Mi 13:30 – 15:00 G 2.30 Vorlesung #4 Das relationale Modell.

SS 2004Datenbanken 4WMi 13:30 – 15:00

G 2.30

Vorlesung #4

Das relationale Modell

© Bojan Milijaš, 07.04.2004 Vorlesung #4 - Das relationale Modell 2


G 2.30„Fahrplan“

Besprechung der Übungsaufgaben Orientierung, logischer Datenbankentwurf

Kurzer Exkurs in die Geschichte - prerelationale Modelle Hierarchisches Datenmodell Netzwerk-Modell

Blick über den Tellerrand hinaus – postrelationale Modelle: Objektorientiertes Datenmodell Deduktives Datenmodell Objekt-relationales Datenmodell

Relationales Datenmodell Überführung eines ER-Modells in das relationale

Modell



G 2.30

Orientierung (Einordnung - Vorlesung #2)

Miniwelt

Relationales Schema

Objektorientiertes Schema

Netzwerk- Schema

UML-Klassen ER-Diagramm

Index(e)Cluster

partitionierte Tabelle(n)

DBMS -Speicherparameter 3.

1.

2.



G 2.30

Prerelationale Systeme (1)Netzwerk-Modell 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 gegebenfalls auch verändert werden

(-) Keine Rekursion, keine Datenunabhängigkeit, komplizierte Abfragen

UDS (Siemens), IDMS (CA)



G 2.30

Prerelationale Systeme (2)Hierarchisches Modell 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)



G 2.30

OrientierungPostrelationale Modelle

Objekt-orientiertes Modell Objekt-relationales Modell (evolutionär) Deduktives Modell (Datalog) Verteilte Datenbanken Web-Datenbanken (XML, XPath, XQuery) werden nach dem relationalen Modell kurz

vorgestellt



G 2.30

OrientierungWarum gerade relational?

Sehr einfach und intuitiv Marktbeherrschend

ca. 80% der bereits installierten Datenbank-Systeme 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



G 2.30Geschichte

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.) ...



G 2.30Mathematische Definition

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

t RBeispiel: t = (4052, „Logik“, 4)



G 2.30Relationenschema

• legt die Struktur der gespeicherten Daten fest Beispiel:Vorlesungen: {[VorlNr:integer,Titel:string,SWS:integer]}

Ausprägung: der aktuelle Zustand der Datenbasis

Vorlesungen

VorlNr Titel SWS

5001 Grundzüge 4

5041 Ethik 3

... ... ...



G 2.30Relationenschema (2)

Vorlesungen

VorlNr Titel SWS

5001 Grundzüge 4

5041 Ethik 3

... ... ...

Relation (Tabelle, table)Relation (Tabelle, table)

Tupel (Zeile, row)Tupel (Zeile, row)

Attribut (Spalte, column)Attribut (Spalte, column)



G 2.30Relationenschema (3)

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 – (wie beim ER Modell) identifiziert eindeutig die Relation, wird unterstrichen



G 2.30

Transformation:ER Modell relationales Modell ER (Entity Relationship) Modell

Entitiytypen Beziehungstypen

Relationales Modell Relationen

Aufgabe: Entity- und Beziehungstypen auf Relationen abbilden Entitiytyp Relation 1:1 Beziehungstyp Relation 1:n Beziehungstyp Relation n:m Beziehungstyp Relation



G 2.30



G 2.30

Transformationsregeln:ER Modell relationales Modell Entitiytyp Relation (selbsterklärend) 1:1 Beziehungstyp Relation

Ein Fremdschlüssel der an der Beziehung teilnehmenden Entitytypen wird als Schlüssel der Relation übernommen. Der andere Schlüssel bleibt als Attribut(menge) in der Relation bestehen.

1:n Beziehungstyp Relation Ein Fremdschlüssel - Schlüssel des „n-Entitytypen“ wird als

Schlüssel übernommen, der andere Schlüssel bleibt als Attribut(menge) in der Relation bestehen

n:m Beziehungstyp Relation Beide Fremdschlüssel werden als Schlüssel der Relation

übernommen



G 2.30



G 2.30

Formulierung der Anfragen im relationalen Modell

Die Relationale Algebra (Selektion, Projektion, Vereinigung, relationale Division, Mengendurchschnitt, Mengendifferenz, Joins, kartesisches Produkt etc.)

Der Relationenkalkül Der relationale Tupelkalkül Der relationale Domänenkalkül

SQL (Standard Query Language)

Ausblick Vorlesung #5


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Vorlesung #4

Ende

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