Datenbanksysteme Datenbanksysteme verwalten große Mengen strukturierter Daten. Typische Eigenschaften: Schema-Definition für die abgelegten Datensätze Einlesen und Ausgeben großer Mengen von Datensätzen Abfragesprache zur gezielten Abfrage bestimmter Daten Manipulationssprache zur kontrollierten Änderung bestimmter Daten Transaktionskonzept zum Zusammenfassen logisch zusammengehöriger Modifikationen Maßnahmen zur Sicherung der Integrität des Datenbestandes Schnittstellen zu Programmiersprachen und -systemen Oft: Mehrbenutzerbetrieb, Zugriffsrechteverwaltung

Typen von Datenbanksystemen 1. Generation: Spezielle Dateitypen ISAM, VSAM 2. Generation: Hierarchische Datenbanksysteme Baumstrukturen 3. Generation: Netzwerk-Datenbanksysteme CODASYL 4. Generation: Relationale Datenbanksysteme Tabellen als Repräsentation von Relationen Abfragen durch Operationen auf Relationen 5. Generation: Objektorientierte Datenbanksysteme Dauerhaft bestehende (persistente) Objekte Praktische Nutzung (derzeit): überwiegend relationale Datenbanksysteme gelegentlich: hierarchisch (Altsysteme), objektorientiert (Neusysteme)

Relationale Datenbanksysteme Verteilungsarchitektur: lokal Client-Server verteilt Bekannte lokale Datenbanksysteme für Windows: Access Paradox dBase Bekannte Client-Server-Datenbanksysteme für Unix und Großrechner (Mainframes): Oracle Sybase Informix DB2 (IBM) ADABAS (Software AG)

Relationen Beispiel für Datensatz-Schema: Stadtname (String15), Postleitzahl (String5), Einwohnerzahl (Integer) Mathematisches Modell: Relation Datenbestand D ist Relation: D  String15  String5  Integer Konkreter Beispiel-Datenbestand (3 Datensätze): { ("Jena", "07743", 105000), ("Lübeck", "23552", 150000), ("Pirna", "01796", 50000) } Mathematische Operationen auf Relationen: z.B. Projektion, Vereinigung, Komposition

Tabellen Tabellen dienen als effiziente Implementierung von Relationen. Beispiel "Städte": Zeilen sind Datensätze des aktuellen Schemas. Spalten sind Datenfelder des aktuellen Schemas. Alle Einträge in einer Spalte (einem Datenfeld) sind vom selben, im Schema festgelegten Datentyp. Name (String15) PLZ (String5) EWZ (Integer) Jena 07743 105000 Lübeck 23552 150000 Pirna 01796 50000

Relationale Datenbanken und Delphi Delphi bietet ausgereifte und umfangreiche Unterstützung der Datenbankprogrammierung. Unterstützte Datenbanksysteme: dBase Access Paradox (Inprise) einfache Version von Paradox wird mit Delphi geliefert "Datenbankoberfläche" SQL-basierte Client-Server-Systeme SQL = Standard-Abfragesprache für relationale Datenbanken Hinweis: Der Übergang zu einem anderen Datenbanksystem ist im allgemeinen nicht einfach! Auch unter Delphi bestehen Differenzen zwischen Datenbanken: z.B. bezüglich unterstützter Datentypen, Integritätsprüfungen. Delphi bietet aber einheitliche Entwicklungsumgebung.

Sichten auf Datenbanktabellen Struktursicht: Anlegen oder ändern des Schemas der Tabelle Führt bei vorhandenen Datenbeständen u.U. zu Problemen Datenverlust Konversion Datensicht (lesend): Abfrage von Daten aus den Tabellen Datensicht (schreibend/editierend): Modifizieren von Daten in den Tabellen Läßt Struktur unverändert Beschränkung des Modifikationsmöglichkeiten sinnvoll Integritätserhaltung !

Sortierung und Schlüssel Sortieroperation auf Tabelle: Einmaliges physisches Sortieren des Tabelleninhalts Später eingefügte Datensätze können Sortierung zerstören Schlüssel (=Kombination von Datenfeldern): Automatisches laufendes Sortieren der Tabelle nach dem Schlüssel Zusatzbedingung: Eindeutigkeit Keine zwei Datensätze mit gleichem Schlüsselwert! Ermöglicht einfachen Zugriff auf Datensätze Primärschlüssel: Fest der Tabelle zugeordnet, definiert Speicherorganisation Existenz für viele Operationen vorausgesetzt Sekundärschlüssel: Zusätzliche Indizes zum schnellen Suchen in der Tabelle

Normalformen für Datenbankschemata Regeln für saubere, redundanzfreie Datenbankschemata: 1. Normalform: Keine zusammengesetzten Datentypen (z.B. record) für Datenfelder 2. Normalform: Jede Tabelle hat einen Schlüssel, von dem alle Datenfelder abhängig sind. 3. Normalform: Es gibt keine Abhängigkeiten zwischen zwei Datenfeldern der Tabelle (außer der Abhängigkeit vom Schlüssel) Beispiel: In der Stadt-Tabelle des Lehrbriefs hängt das Feld "NEU" vom Feld "LAND" ab. - Keine 3. Normalform. Abhilfe ("Normalisierung"): Einführen von zusätzlichen Tabellen und Fremdschlüsseln Nachteile von Normalisierung: Viele Tabellen Viele Schlüssel Praxis: Normalisierung maßvoll betreiben

Beispiel für Normalisierung Vorher: Nachher: Tabelle Stadt: Datentyp von LAND: Alphanumerisch (String) (Beispiel: "Sachsen") STADT LAND NEU PLZ EWZ Tabelle Stadt: Datentyp von LAND: Schlüssel für andere Tabelle (Fremdschlüssel) z.B.: Ländercode (2 Buchstaben) (Beispiel: "SN") STADT LAND PLZ EWZ Tabelle Land: Datentyp von LANDCODE: Schlüssel für Land-Tabelle (Primärschlüssel) z.B.: Ländercode (2 Buchstaben) LANDCODE NEU

Verbinden von Tabellen Fremdschlüssel einer Tabelle verweist auf Primärschlüssel anderer Tabelle Delphi: Referentielle Integrität nutzen Inkonsistenzen automatisch vermeiden Löschen indirekt zugänglicher Daten verhindern Als Verweis genutzte Schlüsselfelder konsistent halten Abfragen: Delphi: Query-by-Example erfordert weitere Arbeitsschritte: Hinzufügen weiterer Tabellen Verbinden der Schlüsselattribute SQL: "Join"-Operation

Programmierung mit Datenbanken Direkte Nutzung des Datenbanksystems: eigene Benutzungsoberfläche arbeitet auf Datenbank-Dateien Beispiele: (1) Delphi-Datenbankoberfläche, "Query by Example" (QBE) (2) SQL-Kommandoschnittstellen Datenbankanbindung in konventionellen Programmen insbesondere Einbettung von SQL-Code verbreitet für COBOL- und C-Programme Verwendung spezieller Programmbibliotheken Beispiel: Datenbank-Komponenten in Delphi "Verstecken" der Datenbankspeicherung durch geeignete Softwarearchitektur "Persistenzdienst" für Objekte Beispiele: CORBA, Enterprise Java Beans

Satzzeiger-Prinzip In Delphi werden Tabellen ähnlich behandelt wie Dateien von Record-Daten: type Stadt = file of record name: String15; PLZ: String5; EWZ: Integer; end; Wie bei einer Datei gibt es einen Zeiger auf das aktuelle Element (den aktuellen Datensatz). Der Zugriff auf Datenbankdaten erfolgt durch spezielle Funktionen. First: Setzen des Zeigers auf Anfang (erster Datensatz) Next: Weiterschalten des Zeigers auf nächsten Datensatz EOF: Abfrage, ob Zeiger am Ende Last: Setzen des Zeigers auf Ende (letzter Datensatz) Prior: Weiterschalten des Zeigers auf vorherigen Datensatz BOF: Abfrage, ob Zeiger am Anfang