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WS 2013/14 Datenbanksysteme Do 17:00 – 18:30 R 1.007 Vorlesung #2 Das relationale Modell (Teil 1)

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1 WS 2013/14 Datenbanksysteme Do 17:00 – 18:30 R Vorlesung #2 Das relationale Modell (Teil 1)

2 WS 2013/14 Datenbanksysteme Do 17:00 – 18:30 R © Bojan Milijaš, Fahrplan Feedback Vorlesung#1 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 2013/14 Datenbanksysteme Do 17:00 – 18:30 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 2013/14 Datenbanksysteme Do 17:00 – 18:30 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 2013/14 Datenbanksysteme Do 17:00 – 18:30 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 2013/14 Datenbanksysteme Do 17:00 – 18:30 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 2013/14 Datenbanksysteme Do 17:00 – 18:30 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 2013/14 Datenbanksysteme Do 17:00 – 18:30 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 2013/14 Datenbanksysteme Do 17:00 – 18:30 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 2013/14 Datenbanksysteme Do 17:00 – 18:30 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 2013/14 Datenbanksysteme Do 17:00 – 18:30 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 2013/14 Datenbanksysteme Do 17:00 – 18:30 R © Bojan Milijaš, Relationenschema (2) Vorlesungen VorlNrTitelSWS 5001Grundzüge4 5041Ethik3... Relation (Tabelle, table) Tupel (Zeile, row) Attribut (Spalte, column)

13 WS 2013/14 Datenbanksysteme Do 17:00 – 18:30 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 2013/14 Datenbanksysteme Do 17:00 – 18:30 R © Bojan Milijaš,

15 WS 2013/14 Datenbanksysteme Do 17:00 – 18:30 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 2013/14 Datenbanksysteme Do 17:00 – 18:30 R © Bojan Milijaš, Relationale Algebra Operatoren (1) Selektion Projektion x Kreuzprodukt A Join (Verbund) Umbenennung Mengendifferenz Division Vereinigung Mengendurchschnitt

17 WS 2013/14 Datenbanksysteme Do 17:00 – 18:30 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 2013/14 Datenbanksysteme Do 17:00 – 18:30 R © Bojan Milijaš,

19 WS 2013/14 Datenbanksysteme Do 17:00 – 18:30 R © Bojan Milijaš,

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26 WS 2013/14 Datenbanksysteme Do 17:00 – 18:30 R Vorlesung #2 Ende


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