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WS 2014/15 Datenbanksysteme Do 15:15 – 16:45 R 0.005 Vorlesung #2 Das relationale Modell (Teil 1)

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1 WS 2014/15 Datenbanksysteme Do 15:15 – 16:45 R Vorlesung #2 Das relationale Modell (Teil 1)

2 WS 2014/15 Datenbanksysteme Do 15:15 – 16:45 R © Bojan Milijaš, „Fahrplan“  Feedback Vorlesung#1  Vorlesung#1 abschliessen  Das relationale Modell  Einordnung (wir überspringen die Modellierung, das kommt im 4. Semester „Datenmanagement“)  Definition, Relationenschema, Ausprägung  Relationale Abfrage-Sprachen (relationale Algebra, Kalkül)  Fazit und Ausblick Vorlesung #3

3 WS 2014/15 Datenbanksysteme Do 15:15 – 16:45 R © Bojan Milijaš, Organisatorisches  Übungsaufgaben vertiefen den Vorlesungsstoff und beziehen sich nichts auf das Praktikum  Praktikum  Praktikumsaufgaben sind von Vorlesungen und Übungen „entkoppelt“.  Heute zeigen wir anhand von interner SQL Verarbeitung Bedeutung der relationalen Algebra  Diejenigen, die sich mit SQL auskennen können schon heute mit dem Praktikumblatt 1 anfangen  Kemper-Tabellen sollen hochgeladen werden

4 WS 2014/15 Datenbanksysteme Do 15:15 – 16:45 R © Bojan Milijaš, Einordnung Miniwelt Relationales Schema Objektorientiertes Schema Netzwerk- Schema UML-Klassen ER-Diagramm Index(e) Cluster partitionierte Tabelle(n) DBMS -Speicherparameter

5 WS 2014/15 Datenbanksysteme Do 15:15 – 16:45 R © Bojan Milijaš, 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 gegebenenfalls auch verändert werden  (-) Keine Rekursion, keine Datenunabhängigkeit, komplizierte Abfragen  UDS (Siemens), IDMS (CA)

6 WS 2014/15 Datenbanksysteme Do 15:15 – 16:45 R © Bojan Milijaš, 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)

7 WS 2014/15 Datenbanksysteme Do 15:15 – 16:45 R © Bojan Milijaš, Orientierung Postrelationale Modelle  Objekt-orientiertes Modell  Objekt-relationales Modell (evolutionär)  Deduktives Modell (Datalog)  Verteilte Datenbanken  Web-Datenbanken (XML, XPath, XQuery)  In-Memory Datenbanken  NoSQL Datenbanken  werden nach dem relationalen Modell kurz vorgestellt

8 WS 2014/15 Datenbanksysteme Do 15:15 – 16:45 R © Bojan Milijaš, Orientierung Warum 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

9 WS 2014/15 Datenbanksysteme Do 15:15 – 16:45 R © Bojan Milijaš, Geschichte  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.) ...

10 WS 2014/15 Datenbanksysteme Do 15:15 – 16:45 R © Bojan Milijaš, Mathematische Definition  Gegeben sind n atomare, nicht notwendigerweise unterschiedliche Wertebereiche (Domänen) D 1, D 2,..., D n Beispiel: string, string, float,..., integer  Relation R ist die Teilmenge des kartesischen Produkts der Domänen R  D 1 x... x D n Beispiel: Vorlesungen  integer x string x integer  Ein Tupel ist ein Element aus R t  R Beispiel: t = (4052, „Logik“, 4)

11 WS 2014/15 Datenbanksysteme Do 15:15 – 16:45 R © Bojan Milijaš, Relationenschema legt die Struktur der gespeicherten Daten fest Beispiel: Vorlesungen: {[VorlNr:integer,Titel:string,SWS:integer]} Ausprägung: der aktuelle Zustand der Datenbasis Vorlesungen VorlNrTitelSWS 5001Grundzüge4 5041Ethik3...

12 WS 2014/15 Datenbanksysteme Do 15:15 – 16:45 R © Bojan Milijaš, Relationenschema (2) Vorlesungen VorlNrTitelSWS 5001Grundzüge4 5041Ethik3... Relation (Tabelle, table) Tupel (Zeile, row) Attribut (Spalte, column)

13 WS 2014/15 Datenbanksysteme Do 15:15 – 16:45 R © Bojan Milijaš, Relationenschema (3)  Trennung zwischen Schema und Ausprägung  sch(R) – Menge der Attribute einer Relation  R – die aktuelle Ausprägung  dom(A) – Domäne eines Attributs  sch(R) = {A 1,..., A n }  R  dom(A 1 ) x... x dom(A n )  Primärschlüssel – identifiziert eindeutig die Relation, wird unterstrichen

14 WS 2014/15 Datenbanksysteme Do 15:15 – 16:45 R © Bojan Milijaš,

15 WS 2014/15 Datenbanksysteme Do 15:15 – 16:45 R © Bojan Milijaš, Relationale Abfragesprachen  Man braucht neben der Strukturbeschreibung (relationales Datenbankschema) auch eine Sprache, um die Informationen aus der Datenbank gemäß vorgegeben Kriterien extrahieren zu können  Relationale Algebra  beinhaltet einen relational-algebraischen Ausdruck  wird bei der Anfragenbearbeitung benutzt (wie werden die Daten selektiert)  Relationenkalkül  Rein deklarativ (was und nicht wie selektiert wird)  Tupelkalkül  Domänenkalkül

16 WS 2014/15 Datenbanksysteme Do 15:15 – 16:45 R © Bojan Milijaš, Relationale Algebra Operatoren (1)  Selektion  Projektion x Kreuzprodukt A Join (Verbund)  Umbenennung  Mengendifferenz  Division  Vereinigung  Mengendurchschnitt

17 WS 2014/15 Datenbanksysteme Do 15:15 – 16:45 R © Bojan Milijaš, Relationale Algebra Operatoren (2) F Semi-Join (linker) E Semi-Join (rechter) C linker äußerer Join D rechter äußerer Join

18 WS 2014/15 Datenbanksysteme Do 15:15 – 16:45 R © Bojan Milijaš,

19 WS 2014/15 Datenbanksysteme Do 15:15 – 16:45 R © Bojan Milijaš,

20 WS 2014/15 Datenbanksysteme Do 15:15 – 16:45 R Vorlesung #2 Ende


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