Datenbankentwurf Das Telefonbuch als Datenbasis

Präsentation zum Thema: "Datenbankentwurf Das Telefonbuch als Datenbasis"—  Präsentation transkript:

1 Datenbankentwurf Das Telefonbuch als Datenbasis
Das herkömmliche Telefonbuch... ... ist eine Ansammlung vieler Daten ... besteht aus einzelnen Teilnehmern als Datensätze ... ist nach festem Schlüssel sortiert (Ort, Name, Vorname, ...) ... enthält keine Möglichkeit zum Eintragen, Ändern, Löschen oder Umsortieren ... ist deshalb nur eine Datenbasis, keine Datenbank. Eine Telefonbuch-CD... ... enthält exakt die gleiche Datenbasis wie das Telefonbuch ... ist durch die zusätzliche Software eine Datenbank ... kann durch Änderung der Sortierschlüssel wesentlich mehr Information bereitstellen: landesweite Namensuche Nachbarsuche (Adressbuch) Rufnummeridentifikation (Datenschutzkonflikt!) ... hat (oft) keine Möglichkeit zum Ändern/Löschen/Hinzufügen von Datensätzen Teilnehmer Ort Hausnr Straße Vorname Name Vorwahl Nummer ER-Modell „Telefonbuch“

2 Datenbankentwurf Datenschutz
Früher: alles ist erlaubt, was nicht verboten ist! Heute: alles ist verboten, was nicht erlaubt ist! Das Bundesdatenschutzgesetz unterscheidet Datenverarbeitung bei Behörden und öffentlichen Stellen (z.B. Einwohnermeldeamt) bei nicht öffentlichen Stellen für eigene Zwecke (z.B. Banken) bei nicht öffentlichen Stellen für fremde Zwecke (z.B. Kundenkarte) Jeder Bürger hat das Recht auf Auskunft über die gespeicherten Daten Berichtigung bzw. Sperrung oder Löschung von fehlerhaften Daten Recht auf informationelle Selbstbestimmung, d.h. Daten dürfen nur mit Einverständnis und für bestimmte Zwecke gespeichert werden! Beispiel: Die Telekom darf Verbindungsdaten zum Zwecke der Rechnungsstellung speichern. Danach müssen sie gelöscht werden. Eine Verwendung für andere Zwecke ist nur in Ausnahmefällen erlaubt (Zugriff durch die Polizei?).

3 Datenbankentwurf Datenbanken mit persönlichen Inhalten
bei Behörden und öffentlichen Stellen Einwohnermeldeamt Polizei Sozialamt Finanzamt ... bei nicht öffentlichen Stellen für eigene Zwecke Bank Krankenkasse, Ärzte Telekommunikationsunternehmen, Provider Arbeitgeber, auch Schule? Maut bei nicht öffentlichen Stellen für fremde Zwecke Kundenkarte Gewinnspiele

4 Datenbankentwurf Eine Tabellenkalkulation als Datenbankwerkzeug
Eine Tabellenkalkulation ist in Ansätzen als Datenbankwerkzeug einsetzbar: Es können Tabellen für die Datensätze angelegt werden Die Datenfelder sind (in Ansätzen) typisierbar Es besteht die Möglichkeit zur Umsortierung bzw. Suche Datensätze können direkt eingefügt/geändert und gelöscht werden Es existieren spezielle Datenbankbenutzeroberflächen Es existieren Schnittstellen zu anderen Datenbankwerkzeugen Es besteht die Möglichkeit, eigene Oberflächen zu erschaffen ... aber: es besteht in der Regel keine Möglichkeit, Tabellen zu verknüpfen, Rechte gezielt zu vergeben oder die Datenbank mehreren Nutzern gleichzeitig zur Verfügung zu stellen.

5 Datenbankentwurf kleines Begriffslexikon

6 Datenbankentwurf allgemeine Vorgehensweise
Aufgabenstellung konkretisieren (Analyse der Realität/Miniwelt) Charakteristische Vorgänge, benötigte Informationen, ... Erstellen eines ER-Modells der Miniwelt Bestimmung der Objekte, Attribute, Relationen und Schlüssel Wahl des (Datenbank-) Werkzeugs Excel, Access, MySQL, ... Erstellen der Tabellen und Strukturen Tabellen und Felder anlegen, Attribute mit geeignetem Typ festlegen, Schlüssel festlegen, ... evtl. Erstellung von Oberflächen Excel: Maske / SVERWEIS Access: Abfragen / Formulare / Berichte MySQL: phpMyAdmin als Standardoberfläche MySQL: eigene PHP-Internetseiten zum Eintragen / Abfragen / ... Daten eintragen, abfragen, ändern, auswerten, ...

7 Datenbankentwurf ER-Diagramm CD-Liste Versuch 1
Laenge Interpret Titel CDnr Liedzahl Probleme: 1.Die einzelnen Lieder sind nicht aufgeführt! 2.Jede CD kann nur Lieder von einem Interpreten enthalten! Allgemeines zu ER-Diagrammen (entity-relationship) CD Objekt (entity) Interpret Attribut eines Objekts CDnr Titel Interpret Laenge Liedzahl Waterloo Abba : The Wall Pink Floyd : Zahl Text Text Zahl/Zeit Zahl Schlüsselattribut eines Objekts, muss für jedes Objekt unterschiedlich sein! CDnr leitet Beziehung (relation) zwischen 2 Objekten 1 Kardinalität der Beziehung (1:1, 1:n, n:1 oder n:m)

8 Die Information steht schon in der CD-Liste!
Datenbankentwurf ER-Diagramm CD-Liste Versuch 2 Redundanz! Die Information steht schon in der CD-Liste! CD Laenge Interpret Titel CDnr Liedzahl Lied Laenge Interpret Titel Liednr enthält 1 n Probleme: 1.Jede CD kann nur Lieder von einem Interpreten enthalten! 2.Jedes Lied kann nur auf einer CD sein! CDnr Titel Interpret Laenge Liedzahl To the bone Kinks : So far Bryan Adams : Zahl Text Text Zahl/Zeit Zahl Liednr CDnr Titel Laenge Interpret Summer of ` : B.Adams Heaven : B.Adams Apeman : Kinks Zahl Zahl Text Zahl/Zeit Text Fremdschlüssel „CDnr“: Der Eintrag im Datenfeld CDnr der Tabelle Lied muss als Primärschlüssel in der Tabelle CD vorkommen!

9 Auf jeder CD können mehrere Interpreten sein!
Datenbankentwurf ER-Diagramm CD-Liste Versuch 3 Auf jeder CD können mehrere Interpreten sein! CD Laenge Interpret Titel CDnr Liedzahl Lied Laenge Interpret Titel Liednr enthält 1 n m Jede m:n - Relation bekommt ihre eigene Zuordnungstabelle! Jedes Lied kann auf mehreren CDs sein! CDnr Titel Interpret Laenge Liedzahl To the bone Kinks : So far Bryan Adams : Zahl Text Text Zahl/Zeit Zahl Cdnr Liednr 2 1 3 ... Liednr CDnr Titel Laenge Interpret Summer of ` : B.Adams Heaven : B.Adams Apeman : Kinks Zahl Zahl Text Zahl/Zeit Text

10 Ich will mehr Information über den Interpreten!
Datenbankentwurf ER-Diagramm CD-Liste Versuch 4 Plattenfirma Umsatz Name Adresse Pnr Interpret Alter Name Adresse Intnr enga-giert m n ver-treibt 1 n nimmt auf 1 n Ich will mehr Information über den Interpreten! Lied Laenge Interpret Titel Liednr CD Laenge Titel CDnr Liedzahl enthält m n Position Eine m:n - Relation kann auch Attribute besitzen!

11 Datenbankentwurf ER-Diagramm der Miniwelt Schule
Lehrer fach2 fach1 name kuerzel Raum raumnr raumart sitze leitet 1 findet statt in n 1 hält 1 n ge-hört 1 Klasse klassenname schülerzahl gehört zu 1 n hat 1 n Schüler snr jahrgang wohnort name Unterricht fach stunde tag unr

12 Datenbankentwurf Beispiel aus Datenbanken.pps (Dr.Becker)
Aufgabe: Worin besteht der Unterschied zwischen den beiden Modellen? LNr Leser Ausleihe Buch Name Autor Sig Datum ...

13 Datenbankentwurf Aufgabe zu ER-Diagrammen
Miniwelt Sportverein Ein Sportverein besteht aus Mitgliedern (z.B. Heike Drechsler, geb , Karlsruhe), die zu bestimmten Trainingszeiten (z.B. Montag, 19 Uhr, Leichtathletik, Frauen) teilnehmen und Sport treiben. Für das Training stehen dem Verein verschiedene Sportstätten (z.B. Rasenplatz, große Halle, kleine Halle, Tennisplatz , ...) zur Verfügung. Jede Sportstätte befindet sich an einem bestimmten Ort und hat Öffnungszeiten (z.B. Schwimmbad, Herxheim, 9-21 Uhr). Aufgabe: Erstellen Sie aus der obigen Beschreibung die Miniwelt Sportverein als ER-Diagramm! Sorgen Sie bei den Objekten für sinnvolle Primärschlüssel und geben Sie auch jeweils die Art der Relation (1:1,1:n,...) an. Miniwelt Bibliothek Warum ist die Relation “leiht aus” eine m:n-Relation? Welche Tabellen müssen anhand dieses Modells angelegt werden? Geben Sie für jede Tabelle den Tabellennamen und die Namen und Typen der Datenfelder an. Sorgen Sie für geeignete Primärschlüssel für die Tabellen! Rückgabedatum Buch Benutzer leiht aus Standort Jahr Leihdatum BNummer Name Wohnort Titel Autor Alter n m

14 Datenbankentwurf Umsetzung eines ER-Diagramms in Tabellen
Jedes Objekt braucht eine eigene Tabelle Die Attribute des Objekts sind die Datenfelder. Jedes Datenfeld bekommt einen Datentyp: Speicherbedarf, Vorgriff auf die Variablentypen der Programmiersprachen. Ist das Objekt auf der „n-Seite“ einer (1:n) - Beziehung, so kommt der Primärschlüssel des Beziehungsobjekts als Fremdschlüssel hinzu. Ist das Objekt Teil einer (1:1) - Beziehung, so kommt (zur Redundanzvermeidung) nur bei einem der beiden Objekte der Primärschlüssel des jeweils anderen Objekts hinzu. Bei (m:n) - Beziehungen kommt nichts hinzu, denn: Jede (m:n) - Beziehung braucht eine eigene Tabelle Die Primärschlüssel der beiden dazugehörigen Objekte tauchen als Fremdschlüssel auf. Alle weiteren Attribute der Beziehung tauchen als Datenfeld auf.

15 Datenbanksystem DB DBVS Sammlung von Daten
Software zur Verwaltung der Daten Anwender Anwender Datenbanksystem Ein Datenbanksystem ist eine systematisch strukturierte, langfristig verfügbare Sammlung von Daten (DB) einschließlich der zur sicheren Bearbeitung und Verwaltung dieser Daten erforderlichen Software (DBVS).

16 Datenbanksysteme sind überall
Beispiele: - Bibliothek - Bank - Reisebüro: Buchungssystem - Bahn: Auskunftssystem - Suchmaschine im Internet - ...

17 Das Modellierungsproblem
Miniwelt DB-Modellwelt Zustand: Gerd Müller ist registrierter Leser der Bibliothek. Er hat am das Buch „Fußball ist mein Leben“ von Franz Beckenbauer ausgeliehen. ... Vorgang: Gerd Müller gibt das Buch ... zurück. ? Informationen über die Miniwelt Ziel: Repräsentation von Information

18 Repräsentation mit Tabellen
Information: Gerd Müller ist registrierter Leser der Bibliothek. Er hat am das Buch „Fußball ist mein Leben“ von Franz Beckenbauer ausgeliehen. Repräsentation:

19 Redundanz und Inkonsistenz
Ausleihen Das Tabellenmodell ist redundant: Informationen werden hier z. T. mehrfach repräsentiert. Eine Transaktion (Ändern) führt leicht zu inkonsistenten Modellen: Informationen werden auf unterschiedliche Weise repräsentiert.

20 Verknüpfte Tabellen Fremd-schlüssel Primärschlüssel
Die Verknüpfung von Tabellen erfolgt mit Hilfe von Schlüsseln.

21 Verknüpfte Tabellen Leser Buch Ausleihe

22 Tabellenspezifikation
Leser: Das logische Schema einer Tabelle wird durch eine endliche Menge von Attributspezifikationen (Attributname; Datentyp) festgelegt. TABELLE Leser LNr: Zahl Name: Zeichenkette Vorname: Zeichenkette GebJahr: Zahl Stammkurs: Zeichenkette

23 Datentypen / Datenstrukturen
Ein Datentyp legt einen Wertebereich fest einschließlich der Operationen, die auf die Werte angewandt werden dürfen. Bsp.: Datentyp Zahl Eine Datenstruktur legt den Aufbau von komplexen Wertebereichen aus elementaren Wertebereichen fest. Bsp.: Datenstruktur Tabelle (bzw. Relation)

24 Relation Eine Relation kann in Tabellenform dargestellt werden. {
(1; “Meier”; “Karin”), (2; “Schmitt”; “Otto”), (3; “Breuer”; “Hans”) } Beachte: Die Reihenfolge der Zeilen (Tupel) ist ohne Bedeutung. Die Reihenfolge der Spalten (Attribute) ist ohne Bedeutung.

25 Relationale Datenbank
Eine relationale Datenbank besteht aus einer endlichen Menge von Relationen. Bem.: Das relationale Datenmodell wurde 1970 von E. F. Codd entwickelt. Datenbank Bibliothek: - Relation Leser - Relation Buch - Relation Ausleihe

26 Schlüssel Primärschlüssel:
Ein (Primär-) Schlüssel für eine Tabelle ist ein Attribut oder eine Attributkombination, mit dem / mit der jeder Datensatz der Tabelle eindeutig identifiziert werden kann. Schlüssel müssen immer minimal gewählt werden; d. h. man kann auf kein Attribut verzichten. Leser Ausleihe

27 Schlüssel Fremdschlüssel:
Wird ein Primärschlüssel einer Tabelle in einer anderen Tabelle benutzt, so stellt er dort einen Fremdschlüssel dar. Mit Hilfe von Fremdschlüsseln werden Bezüge zwischen Tabellen hergestellt. Ausleihe

28 Referentielle Integrität
Buch Ausleihe Referentielle Integrität Wenn in einer Tabelle ein Fremdschlüssel vorhanden ist, dann muss jeder Fremdschlüsselwert auch als Primärschlüsselwert in der korrespondierenden Tabelle vorkommen.

29 Übungen - Aufgabe 1 Miniwelt „Schule“
Herr P. Müller (MP) unterrichtet die Klasse 5a (Raum M21) in den Fächern Mathematik und NWU. Frau A. Albrecht (AL) unterrichtet die 5a in Französisch. Sie ist auch Klassenlehrerin der 5a. Die Französischstunden finden Mo 3 | Di 2 | Mi 6 | Fr 1 statt. (...) Entwerfen Sie ein relationales Datenmodell zu dieser Miniwelt und implementieren Sie es mit Access. Erstellen Sie hierzu die entsprechenden Tabellen (in der Entwurfsansicht), geben Sie einige Testdaten ein und verknüpfen Sie die Tabellen (Primärschlüssel festlegen und Beziehungen knüpfen).

30 Aufgabe 1 - Lösungsvorschlag
Miniwelt „Schule“ Herr P. Müller (MP) unterrichtet die Klasse 5a (Raum M21) in den Fächern Mathematik und NWU. Frau A. Albrecht (AL) unterrichtet die 5a in Französisch. Sie ist auch Klassenlehrerin der 5a. Die Französischstunden finden Mo 3 | Di 2 | Mi 6 | Fr 1 statt. (...)