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Daten

bank

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Datenbanken

DatenbasisDBMS

Datenbanksystem

Aufbau und Arbeitsweise

z. B. Tabellen wie Schüler, Lehrer, Kurse

Datenbankmanagementsystem (Datenbankverwaltungssystem) z. B. dBase, Oracle, Paradox, MS-Access

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Die Verwaltung der Stadt Lichtenfels möchte ein Informationssystem für ihre Kleinstadt und die umliegenden Ortschaften aufbauen, das Hilfsangebote von Nachbarn für Nachbarn enthält.

Das Angebot an Hilfsdiensten, die Kosten dafür und Informationen über den Anbieter (Adresse, Alter usw.) sollen dabei in einer Datenbankanwendung gespeichert werden.

Die Kosten für die Hilfsdienste werden von der Stadtverwaltung festgelegt, weil soziale und nicht kommerzielle Gesichtspunkte im Vordergrund stehen sollen.

Die Datenbankanwendung soll den Mitarbeitern der Stadtverwaltung die Vermittlung von Hilfsleistungen an Hilfesuchende erleichtern.

Datenbanken

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Die Informationsstruktur des Datenmodells wird geplant.

Welche Informationen soll das Datenbanksystem liefern? (Output)

Welche Informationen sind dafür bereitzustellen? (Input)

Der Input bildet die Datenbasis der Datenbank. (Objekte wie z. B. Schüler, Klassen, ...)

Der Output bildet die zu erzielenden Ergebnisse, die Benutzersichten. (z. B. in Form von Berichten und Formularen)

DatenbankenExterne Phase

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DatenbankenKonzeptionelle Phase

Konstruktion des Datenmodells

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Datenfeld Adresse : Straße und Ort (Probleme bei Abfragen z.B. nach dem Herkunftsort

Analyse

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Datenfeld Adresse : Straße und Ort (Probleme bei Abfragen z.B. nach dem Herkunftsort

Datenfeld Name : Vor- und Nachname in beliebiger Reihenfolge (Probleme bei der Handhabung der Daten)

Analyse

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Datenbanken

Datenfeld Adresse : Straße und Ort (Probleme bei Abfragen z.B. nach dem Herkunftsort

Datenfeld Name : Vor- und Nachname in beliebiger Reihenfolge (Probleme bei der Handhabung der Daten)

Datenfeld Alter : Jährliche Aktualisierung notwendig (führt zu Inkonsistenz (Unkorrektheit) , falls sich bei der Änderung der Daten Fehler einschleichen)

Analyse

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Datenfeld Dienstname : Probleme bei der Speicherung (mehrere Dienstnamen in einem Feld behindern die Abfrage von Datensätzen; Mehrmals abgespeicherte Datensätze mit verschiedenen Dienstnamen führen zu Redundanz. (überflüssige Mehrfachspeicherungen)

Analyse

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Datenfeld Dienstname : Probleme bei der Speicherung (mehrere Dienstnamen in einem Feld behindern die Abfrage von Datensätzen; Mehrmals abgespeicherte Datensätze mit verschiedenen Dienstnamen führen zu Redundanz. (überflüssige Mehrfachspeicherungen)

Der Name Alfons Meier erscheint zweimal. Hat sich der Datenbankanwender beim Alter nur vertippt? Die Datensätze sind nicht eindeutig identifizierbar.

Analyse

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Für den gleichen Dienst werden verschiedene Preise angezeigt - Inkonsistenz durch Redundanz

Analyse

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Für den gleichen Dienst werden verschiedene Preise angezeigt - Inkonsistenz durch Redundanz Neue Dienstleistungen und deren Preise können nicht in den Datenbestand aufgenommen werden, solange kein Anbieter vorhanden ist. Probleme beim Einfügen von Daten

Einzelne Dienste und die zugehörigen Preise gehen verloren, falls der entsprechende Anbieter ausscheidet. Datenverlust bei Löschung von Daten

Analyse

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Unter Redundanz bei der Datenspeicherung versteht man, dass gleiche Fakten (z. B. die Adresse) mehrfach abgespeichert sind.

Qualitätsmerkmale eines Datenbankentwurfs

- Geringe Datenredundanz

- Konsistenz (Widerspruchsfreiheit) der Daten

Eine Folge von Redundanz (Mehrfachspeicherung) ist, dass beim Ändern oder Einfügen von Datensätzen sachlich falsche oder inhaltlich widersprüchliche Daten (Inkonsistenz) entstehen bzw. beim Löschen von Datensätzen Daten verloren gehen.

Durch die Verminderung der Redundanz wird die Konsistenz der Daten, d. h. die Widerspruchsfreiheit und Korrektheit der Daten gewährleistet.

- höchstmögliche Flexibilität

- schneller Zugriff

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Beseitigung der Redundanzen (Normalisierungsregeln 1 – 3)

Mit Hilfe dieser Normalformen wird eine Tabelle, die Redundanzen

enthält, in ein System von mehreren Tabellen zerlegt, die über

gemeinsame Datenfelder in Beziehung zueinander stehen. Die

Normalformen bauen aufeinander auf, d. h. die Anwendung der

2. NF setzt voraus, dass sich die Tabellen in der 1. NF befinden!

Tabellen in der dritten Normalform sind weitgehend redundanzfrei,

d. h. kein Teil des Datenbestandes kann weggelassen werden,

ohne dass dies zu Informationsverlusten führt.

(nach E. F. Codd )

Logische Phase

(Umsetzung des Datenmodells)

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Erste Normalform (1NF)

Eine Relation (Tabelle) ist in der ersten Normalform, wenn alle Datenfelder mit zusammengesetzten Inhalten in ihre einzelnen Bestandteile zerlegt sind.

Daten atomisieren

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Erste Normalform (1NF)

Datenfelder, die in einem Datensatz mehrfach auftreten (sogenannte Wiederholungsfelder; hier: Dienstname, Dienstname2, Preis pro Std. usw.) werden aus der Tabelle entfernt und gemeinsam mit einem Schlüsselfeld (Primärschlüssel) in einer eigenen Tabelle angelegt.

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Erste Normalform (1NF)

Ein Primärschlüssel ist ein spezielles Datenfeld, dessen Inhalt bei jedem Datensatz unterschiedlich sein muss. Definiere ein Schlüsselfeld (Primärschlüssel) für jede Tabelle, welches die Datensätze eindeutig voneinander unterscheidet.

Es entstehen die Tabelle Anbieter und die Tabelle Angebot:

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Erste Normalform (1NF)

Damit aus den Tabellen abgelesen werden kann, wer welche Angebote anbietet, müssen die beiden Tabellen Anbieter und Angebot zueinander in Beziehung gebracht werden über ein gemeinsames Schlüsselfeld.

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Erste Normalform (1NF)

Tabellenstruktur

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Zweite Normalform (2NF)

Eine Relation (Tabelle) ist in der zweiten Normalform, wenn alle Nichtschlüsselfelder einer Tabelle vom gesamten Kombinations-schlüssel abhängen.

Eine Tabelle besitzt einen Kombinationsschlüssel, wenn sich der Primärschlüssel aus mehreren Datenfeldern zusammensetzt bzw. eine Tabelle einen Primär- und einen Sekundärschlüssel enthält.

Hängt ein Datenfeld nicht vom gesamten Kombinationsschlüssel ab, wird dieses Datenfeld aus der Tabelle entfernt und gemeinsam mit dem Teil des Schlüssels, von dem es abhängt, in einer neuen Tabelle gespeichert.

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Zweite Normalform (2NF)

Eine Relation (Tabelle) ist in der zweiten Normalform, wenn alle Nichtschlüsselfelder einer Tabelle vom gesamten Kombinations-schlüssel abhängen.

Die Tabelle Angebot besitzt einen Kombinationsschlüssel :

Die Datenfelder

Sind nur abhängig vom Schlüsselfeld

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Zweite Normalform (2NF)

Eine Relation (Tabelle) ist in der zweiten Normalform, wenn alle Nichtschlüsselfelder einer Tabelle vom gesamten Kombinations-schlüssel abhängen.

Und werden deshalb zusammen mit dem Schlüsselfeld in einer neuen Tabelle Dienste ausgelagert :

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Zweite Normalform (2NF)

Dienste:

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Dritte Normalform (3NF)

Eine Relation (Tabelle) ist in der dritten Normalform, wenn alle Datenfelder, die nicht Teil des Schlüssels sind, untereinander in keiner Abhängigkeit stehen.

Das abhängige Datenfeld wird aus der Tabelle gelöscht, sofern sich die Inhalte dieses Datenfelds aus anderen Datenfeldinhalten berechnen oder bestimmen lassen.

1. Beispiel:

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Dritte Normalform (3NF)

Eine Relation (Tabelle) ist in der dritten Normalform, wenn alle Datenfelder, die nicht Teil des Schlüssels sind, untereinander in keiner Abhängigkeit stehen.

Kann der Inhalt des Datenfelds nicht berechnet werden, wird das abhängige Datenfeld aus der Tabelle entfernt ...

2. Beispiel:

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Datenbanken

Dritte Normalform (3NF)

Eine Relation (Tabelle) ist in der dritten Normalform, wenn alle Datenfelder, die nicht Teil des Schlüssels sind, untereinander in keiner Abhängigkeit stehen.

... und gemeinsam mit dem Datenfeld, von dem es abhängt, in einer neuen Tabelle abgespeichert.

2. Beispiel:

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DatenbankenDatenbankentwurf für die Bearbeitung von Projekten in einer Firma Tabellen in der 2NF :

Tabellen in der 3NF :

3. Beispiel:

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