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Datenbanken Christof Rumpf 22.10.2008. Was ist eine Datenbank? Datenbank, Datenbanksystem, englisch Data-Base-System, zentral verwaltetes System zur widerspruchsfreien.

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1 Datenbanken Christof Rumpf

2 Was ist eine Datenbank? Datenbank, Datenbanksystem, englisch Data-Base-System, zentral verwaltetes System zur widerspruchsfreien und permanenten Speicherung großer Datenmengen eines Informationsgebietes (z. B. naturwissenschaftliche Daten, Wirtschaftsstatistiken), auf die nach unterschiedlichen Anwendungskriterien zugegriffen werden kann. Ein Datenbanksystem besteht aus den auf der Grundlage eines Datenbankmodells organisierten Datenbeständen (Datenbasis) und dem Datenbank-Managementsystem (Abkürzung DBMS), einem Softwarepaket, das die Datenbestände und Zugriffsrechte verwaltet sowie eine Anwenderschnittstelle für die Datendefinition, -eingabe und -manipulation enthält. Meyers Lexikon

3 Datenbankmodelle Relational - verbreitetster Standard Deduktiv - relational + Prolog Objektorientiert - entspr. OO-Programmierung Objektrelational - relational + objektorientiert Hierarchisch - Baumstruktur, veraltet Netzwerk - Graphen

4 Datenbankmanagementsystem Ein DBMS ist ein Softwarepaket –zur Speicherung und Organisation von Daten aufgrund eines Datenbankmodells –zur Verwaltung von Zugriffsrechten –enthält Entwicklerschnittstelle zur Definition von Datenmodellen Eingabe und Pflege von Daten Erstellung von Sichten auf Daten (Abfragen) Erstellung von Berichten (Reportgenerator) Erstellung von Benutzerschnittstellen für Normalbenutzer (Formulargenerator)

5 Relationale DBMS Desktop-DBMS –MS Access, dBase, OpenOffice Base, … –Müssen in einer Client-Server-Umgebung ganze Datenbestände auf den Client laden, um eine Abfrage auszuwerten. Server-DBMS –Oracle, MySQL, Microsoft SQL Server, … –Abfragen werden auf dem Server ausgewertet und nur die Ergebnisse zum Client übertragen.

6 Aufbau relationaler DBs Relationale Datenbanken bestehen aus Tabellen, die in Felder (Attribute) und Datensätze (Relationen, Tupel) organisiert sind. In jedem Feld stehen Daten eines bestimmten Typs (Text, Zahlen, Datum/Zeit-Ausdrücke, Ja/Nein-Werte, BLOBs, …). Alle Datensätze einer Tabelle haben einen gleichartigen Aufbau, sind gleich lang. Eine Tabelle kann beliebig viele Datensätze enthalten. IdVornameName 1HanSolo 2HarryPotter 3Madonna 4PeterMeier 5PeterMeier Daten- sätze Felder z.B. Tabelle Personen

7 Tabellenverknüpfung 1:n Über Schlüsselfelder kann man Tabellen bequem miteinander verknüpfen. Bei einer 1:n-Verknüpfung kann jeder Datensatz der 1-Seite beliebig vielen Datensätzen der n-Seite zugeordnet werden. Umgekehrt kann jeder Datensatz der n-Seite nur mit einem Datensatz der 1-Seite verknüpft sein. Szenario: Jeder Studierende studiert genau einen Studiengang. PIdVornameNameStgId 1HanSolo3 2HarryPotter2 3Madonna2 4PeterMeier1 5PeterMeier2 StgIdStudiengang 1Informationswissenschaft 2Linguistik 3Informatik n1 Mastertabelle StgId = Primärschlüssel Detailtabelle StgId = Fremdschlüssel Studierende Studiengänge

8 Tabellenverknüpfung n:m SemIdSeminar 1Wissensrepräsentation 2Datenbanken 3Semantik TIdPIdSemIdAbschluss 111BN AP 442BN 552AP Bei n:m-Verknüpfungen können jedem Datensatz der einen beliebig viele Datensätze der anderen Tabelle zugeordnet werden. Die Vermittlung zwischen n- und m-Seite erfolgt über eine dritte Tabelle und zwei 1:n-Verknüpfungen. Szenario: Jeder Student besucht beliebig viele Seminare. PIdVornameName 1HanSolo 2HarryPotter 3Madonna 4PeterMeier 5PeterMeier m1 n1 Personen Teilnehmer Seminare

9 Datenmodell Ein Datenmodell ist eine Abbildung von Objekten (z.B. aus der wirklichen Welt) mit ihren (relevanten) Eigenschaften und Beziehungen in einem Datenbankmodell. Beispiel: –Universität mit Fakultäten, Instituten, Angestellten, Studenten, Studiengängen, Lehrveranstaltungen, Abschlüssen, Semestern, Gebäuden, Räumen, …

10 Redundanz und Konsistenz Eine Datenbank soll redundanzfrei sein –Jedes (komplexe) Objekt soll nur einmal repräsentiert werden und in allen Beziehungskontexten referenziert werden. Das leistet ein gutes Datenmodell (Normalformen). Eine Datenbank soll konsistent sein –Keine Mutationsanomalien Das leistet ein gutes Datenmodell (Normalformen). –Alle Referenzen sollen auflösbar sein. Das leistet ein gutes DBMS (referentielle Integrität).

11 Mutationsanomalien Treten bei der Repräsentation verschiedener Entitäten in derselben Tabelle auf: Updateanomalien –Redundante Einträge müssen mehrfach geändert werden: Fehlerquelle Einfügeanomalien –Zuordnungsprobleme bei unvollständigen Datensätzen Löschanomalien –Drohender Datenverlust: Beim Löschen einer Entität gehen die Daten zu einer anderen evt. verloren

12 Normalformen Normalformen garantieren Redundanzfreiheit und verhindern Mutationsanomalien 1. Normalform –Alle Attribute haben atomare Werte 2. Normalform –Jedes Attribut einer Tabelle ist nur vom Schlüssel abhängig 3. Normalform –xxx

13 1. Normalform PIdVornameNameSeminare 1HanSoloWissensrepräsentation, Semantik 2HarryPotterSemantik 3MadonnaSemantik 4PeterMeierDatenbanken 5PeterMeierDatenbanken Alle Attribute haben atomare Werte PIdVornameNameSeminare 1HanSoloWissensrepräsentation 1HanSoloSemantik 2HarryPotterSemantik 3MadonnaSemantik 4PeterMeierDatenbanken 5PeterMeierDatenbanken 1. NF


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