WS 2007/08 Datenbanksysteme Mi 17:00 – 18:30 R 1.007 Vorlesung #2 Das relationale Modell.

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1 WS 2007/08 Datenbanksysteme Mi 17:00 – 18:30 R 1.007 Vorlesung #2 Das relationale Modell

2 WS 2007/08 Datenbanksysteme Mi 17:00 – 18:30 R 1.007 © Bojan Milijaš, 17.10.2007Vorlesung #2 - Das relationale Modell2 Fahrplan Organisatorisches, Praktikumgruppen: Neue Räume (siehe das virtuelle Schwarzbrett) Zugang auch von zu Hause Feedback Vorlesung#1 Besprechung der Übungsaufgaben Übungsblatt#2 wird ins Netz gestellt, je nach dem wie weit wir heute kommen Das relationale Modell Einordnung (wir überspringen die Modellierung, das kommt im 4. Semester Datenmanagement) Definition, Relationenschema, Ausprögung Relationale Abfrage-Sprachen (relationale Algebra, Kalkül) Fazit und Ausblick Vorlesung #3

3 WS 2007/08 Datenbanksysteme Mi 17:00 – 18:30 R 1.007 © Bojan Milijaš, 17.10.2007Vorlesung #2 - Das relationale Modell3 Organisatorisches Übungsaufgaben vertiefen den Vorlesungsstoff und beziehen sich nichts auf das Praktikum Praktikum Praktikumsaufgaben sind von Vorlesungen und Übungen entkoppelt. Es wird erst nach der SQL-Einführung richtig los gehen (-) Praktikums-Räume und Zugänge gelöst Mi: R2.012 18:45 - 20:15 Uhr (19 Arbeitsplätze) Do: R2.008 und R2.009 18:45 - 20:15 (je 13 Arbeitsplätze)

4 WS 2007/08 Datenbanksysteme Mi 17:00 – 18:30 R 1.007 © Bojan Milijaš, 17.10.2007Vorlesung #2 - Das relationale Modell4 Feedback Vorlesung #1 (+) Feedback durchgehend positiv, interessiert uns nicht weiter, wir wollen und verbessern (?) Folien im Web Ja, sobald mein FH Account funktioniert (?) Unterschiede zu den Definitionen von Prof. Schwenkert Prüfungsstoff bleibt gleich (?) Nächstes Semester schau ma mal... (?) Werden wir nur ORACLE lernen? Nein, wir lernen Standards (SQL-92 bzw. SQL3, JDBC usw.)

5 WS 2007/08 Datenbanksysteme Mi 17:00 – 18:30 R 1.007 © Bojan Milijaš, 17.10.2007Vorlesung #2 - Das relationale Modell5 Einordnung Miniwelt Relationales Schema Objektorientiertes Schema Netzwerk- Schema UML-Klassen ER-Diagramm Index(e) Cluster partitionierte Tabelle(n) DBMS -Speicherparameter 3. 1. 2.

6 WS 2007/08 Datenbanksysteme Mi 17:00 – 18:30 R 1.007 © Bojan Milijaš, 17.10.2007Vorlesung #2 - Das relationale Modell6 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)

7 WS 2007/08 Datenbanksysteme Mi 17:00 – 18:30 R 1.007 © Bojan Milijaš, 17.10.2007Vorlesung #2 - Das relationale Modell7 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)

8 WS 2007/08 Datenbanksysteme Mi 17:00 – 18:30 R 1.007 © Bojan Milijaš, 17.10.2007Vorlesung #2 - Das relationale Modell8 Orientierung Postrelationale Modelle Objekt-orientiertes Modell Objekt-relationales Modell (evolutionär) Deduktives Modell (Datalog) Verteilte Datenbanken Web-Datenbanken (XML, XPath, XQuery) werden nach dem relationalen Modell kurz vorgestellt

9 WS 2007/08 Datenbanksysteme Mi 17:00 – 18:30 R 1.007 © Bojan Milijaš, 17.10.2007Vorlesung #2 - Das relationale Modell9 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

10 WS 2007/08 Datenbanksysteme Mi 17:00 – 18:30 R 1.007 © Bojan Milijaš, 17.10.2007Vorlesung #2 - Das relationale Modell10 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.)...

11 WS 2007/08 Datenbanksysteme Mi 17:00 – 18:30 R 1.007 © Bojan Milijaš, 17.10.2007Vorlesung #2 - Das relationale Modell11 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)

12 WS 2007/08 Datenbanksysteme Mi 17:00 – 18:30 R 1.007 © Bojan Milijaš, 17.10.2007Vorlesung #2 - Das relationale Modell12 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...

13 WS 2007/08 Datenbanksysteme Mi 17:00 – 18:30 R 1.007 © Bojan Milijaš, 17.10.2007Vorlesung #2 - Das relationale Modell13 Relationenschema (2) Vorlesungen VorlNrTitelSWS 5001Grundzüge4 5041Ethik3... Relation (Tabelle, table) Tupel (Zeile, row) Attribut (Spalte, column)

14 WS 2007/08 Datenbanksysteme Mi 17:00 – 18:30 R 1.007 © Bojan Milijaš, 17.10.2007Vorlesung #2 - Das relationale Modell14 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

15 WS 2007/08 Datenbanksysteme Mi 17:00 – 18:30 R 1.007 © Bojan Milijaš, 17.10.2007Vorlesung #2 - Das relationale Modell15

16 WS 2007/08 Datenbanksysteme Mi 17:00 – 18:30 R 1.007 © Bojan Milijaš, 17.10.2007Vorlesung #2 - Das relationale Modell16 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

17 WS 2007/08 Datenbanksysteme Mi 17:00 – 18:30 R 1.007 © Bojan Milijaš, 17.10.2007Vorlesung #2 - Das relationale Modell17 Relationale Algebra Operatoren (1) Selektion Projektion x Kreuzprodukt A Join (Verbund) Umbenennung Mengendifferenz Division Vereinigung Mengendurchschnitt

18 WS 2007/08 Datenbanksysteme Mi 17:00 – 18:30 R 1.007 © Bojan Milijaš, 17.10.2007Vorlesung #2 - Das relationale Modell18 Relationale Algebra Operatoren (2) F Semi-Join (linker) E Semi-Join (rechter) C linker äußerer Join D rechter äußerer Join

19 WS 2007/08 Datenbanksysteme Mi 17:00 – 18:30 R 1.007 © Bojan Milijaš, 17.10.2007Vorlesung #2 - Das relationale Modell19

20 WS 2007/08 Datenbanksysteme Mi 17:00 – 18:30 R 1.007 © Bojan Milijaš, 17.10.2007Vorlesung #2 - Das relationale Modell20

21 WS 2007/08 Datenbanksysteme Mi 17:00 – 18:30 R 1.007 © Bojan Milijaš, 17.10.2007Vorlesung #2 - Das relationale Modell21

22 WS 2007/08 Datenbanksysteme Mi 17:00 – 18:30 R 1.007 © Bojan Milijaš, 17.10.2007Vorlesung #2 - Das relationale Modell22

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25 WS 2007/08 Datenbanksysteme Mi 17:00 – 18:30 R 1.007 © Bojan Milijaš, 17.10.2007Vorlesung #2 - Das relationale Modell25

26 WS 2007/08 Datenbanksysteme Mi 17:00 – 18:30 R 1.007 © Bojan Milijaš, 17.10.2007Vorlesung #2 - Das relationale Modell26

27 WS 2007/08 Datenbanksysteme Mi 17:00 – 18:30 R 1.007 © Bojan Milijaš, 17.10.2007Vorlesung #2 - Das relationale Modell27

28 WS 2007/08 Datenbanksysteme Mi 17:00 – 18:30 R 1.007 © Bojan Milijaš, 17.10.2007Vorlesung #2 - Das relationale Modell28

29 WS 2007/08 Datenbanksysteme Mi 17:00 – 18:30 R 1.007 © Bojan Milijaš, 17.10.2007Vorlesung #2 - Das relationale Modell29

30 WS 2007/08 Datenbanksysteme Mi 17:00 – 18:30 R 1.007 © Bojan Milijaš, 17.10.2007Vorlesung #2 - Das relationale Modell30

31 WS 2007/08 Datenbanksysteme Mi 17:00 – 18:30 R 1.007 © Bojan Milijaš, 17.10.2007Vorlesung #2 - Das relationale Modell31

32 WS 2007/08 Datenbanksysteme Mi 17:00 – 18:30 R 1.007 © Bojan Milijaš, 17.10.2007Vorlesung #2 - Das relationale Modell32

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38 WS 2007/08 Datenbanksysteme Mi 17:00 – 18:30 R 1.007 © Bojan Milijaš, 17.10.2007Vorlesung #2 - Das relationale Modell38

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40 WS 2007/08 Datenbanksysteme Mi 17:00 – 18:30 R 1.007 © Bojan Milijaš, 17.10.2007Vorlesung #2 - Das relationale Modell40

41 WS 2007/08 Datenbanksysteme Mi 17:00 – 18:30 R 1.007 © Bojan Milijaš, 17.10.2007Vorlesung #2 - Das relationale Modell41 Fazit Das relationale Modell wurde eingeführt Einordnung in das Gesamtbild eines Information-Management Systems Modellierung (Entity Relationship wird übersprungen und in 4. Semester behandelt) Definition des relationalen Modells Relationenschema und Ausprägung Relationale Abfragesprachen

42 WS 2007/08 Datenbanksysteme Mi 17:00 – 18:30 R 1.007 © Bojan Milijaš, 17.10.2007Vorlesung #2 - Das relationale Modell42 Ausblick Vorlesung #3 Das relationale Modell Relationale Modellierung von 1:1, 1:n, n:m Beziehungen, Generalisierung, schwachen Entity-Typen etc. Die Relationale Algebra (Selektion, Projektion, Vereinigung, relationale Division, Mengendurchschnitt, Joins, kartesisches Produkt etc.)

43 WS 2007/08 Datenbanksysteme Mi 17:00 – 18:30 R 1.007 Vorlesung #2 Ende