C++ Anwendungskurs Tag 4: Datenbanken Daniela Horn Institut für Neuroinformatik Real-time Computer Vision
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- Melanie Böhmer
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1 C++ Anwendungskurs Tag 4: Datenbanken Daniela Horn Institut für Neuroinformatik Real-time Computer Vision 15. März 2018 C++ Anwendungskurs 15. März 2018 Daniela Horn 1
2 Übersicht 1 Motivation 2 Relationale Datenbanken 3 SQL-Befehle 4 SQLite 5 Aufgabe C++ Anwendungskurs 15. März 2018 Daniela Horn 2
3 Übersicht 1 Motivation 2 Relationale Datenbanken 3 SQL-Befehle 4 SQLite 5 Aufgabe C++ Anwendungskurs 15. März 2018 Daniela Horn 3
4 Motivierendes Beispiel Programm A Datei A C++ Anwendungskurs 15. März 2018 Daniela Horn 4
5 Motivierendes Beispiel Programm A' Datei A' C++ Anwendungskurs 15. März 2018 Daniela Horn 5
6 Motivierendes Beispiel Programm A Programm B Datei A C++ Anwendungskurs 15. März 2018 Daniela Horn 6
7 Motivierendes Beispiel Programm A' Programm B Datei A' C++ Anwendungskurs 15. März 2018 Daniela Horn 7
8 Motivierendes Beispiel Programm A' Programm B Datei A' C++ Anwendungskurs 15. März 2018 Daniela Horn 8
9 Lösungsansätze Dateiversionsnummer verwalten (Minimum!) C++ Anwendungskurs 15. März 2018 Daniela Horn 9
10 Lösungsansätze Dateiversionsnummer verwalten (Minimum!) Semantik abspeichern Datei enthält Informationen über ihren Inhalt XML / JSON XML in Qt C++ Anwendungskurs 15. März 2018 Daniela Horn 9
11 Lösungsansätze Dateiversionsnummer verwalten (Minimum!) Semantik abspeichern Datei enthält Informationen über ihren Inhalt XML / JSON XML in Qt Heute: Datenbanken C++ Anwendungskurs 15. März 2018 Daniela Horn 9
12 Übersicht 1 Motivation 2 Relationale Datenbanken 3 SQL-Befehle 4 SQLite 5 Aufgabe C++ Anwendungskurs 15. März 2018 Daniela Horn 10
13 (Relationale) Datenbanken (Relationale) Datenbanken Speichern Semantik und Relationen zwischen Datenelementen Relation entspricht Tabelle Semantik entspricht Spaltenbenennung und Verknüpfung der Tabellen C++ Anwendungskurs 15. März 2018 Daniela Horn 11
14 (Relationale) Datenbanken (Relationale) Datenbanken Speichern Semantik und Relationen zwischen Datenelementen Relation entspricht Tabelle Semantik entspricht Spaltenbenennung und Verknüpfung der Tabellen Transaktionskontrolle C++ Anwendungskurs 15. März 2018 Daniela Horn 11
15 (Relationale) Datenbanken (Relationale) Datenbanken Speichern Semantik und Relationen zwischen Datenelementen Relation entspricht Tabelle Semantik entspricht Spaltenbenennung und Verknüpfung der Tabellen Transaktionskontrolle Benutzerverwaltung C++ Anwendungskurs 15. März 2018 Daniela Horn 11
16 (Relationale) Datenbanken (Relationale) Datenbanken Speichern Semantik und Relationen zwischen Datenelementen Relation entspricht Tabelle Semantik entspricht Spaltenbenennung und Verknüpfung der Tabellen Transaktionskontrolle Benutzerverwaltung Konsistenzprüfung C++ Anwendungskurs 15. März 2018 Daniela Horn 11
17 (Relationale) Datenbanken (Relationale) Datenbanken Speichern Semantik und Relationen zwischen Datenelementen Relation entspricht Tabelle Semantik entspricht Spaltenbenennung und Verknüpfung der Tabellen Transaktionskontrolle Benutzerverwaltung Konsistenzprüfung Sichtprüfung C++ Anwendungskurs 15. März 2018 Daniela Horn 11
18 (Relationale) Datenbanken (Relationale) Datenbanken Speichern Semantik und Relationen zwischen Datenelementen Relation entspricht Tabelle Semantik entspricht Spaltenbenennung und Verknüpfung der Tabellen Transaktionskontrolle Benutzerverwaltung Konsistenzprüfung Sichtprüfung Zugriffskontrolle C++ Anwendungskurs 15. März 2018 Daniela Horn 11
19 (Relationale) Datenbanken (Relationale) Datenbanken Speichern Semantik und Relationen zwischen Datenelementen Relation entspricht Tabelle Semantik entspricht Spaltenbenennung und Verknüpfung der Tabellen Transaktionskontrolle Benutzerverwaltung Konsistenzprüfung Sichtprüfung Zugriffskontrolle Optimierung von Zugriffen C++ Anwendungskurs 15. März 2018 Daniela Horn 11
20 (Relationale) Datenbanken (Relationale) Datenbanken Speichern Semantik und Relationen zwischen Datenelementen Relation entspricht Tabelle Semantik entspricht Spaltenbenennung und Verknüpfung der Tabellen Transaktionskontrolle Benutzerverwaltung Konsistenzprüfung Sichtprüfung Zugriffskontrolle Optimierung von Zugriffen (Berechnung von Zwischenergebnissen) C++ Anwendungskurs 15. März 2018 Daniela Horn 11
21 Motivierendes Beispiel Programm A Programm B Datenbankmanagementsystem Tabelle A Tabelle B C++ Anwendungskurs 15. März 2018 Daniela Horn 12
22 Inhalt (Relationale) Datenbanken Crash-Course SQL SELECT FROM, Joins CREATE TABLE, DROP TABLE UPDATE, INSERT, DELETE C++ Anwendungskurs 15. März 2018 Daniela Horn 13
23 Inhalt (Relationale) Datenbanken Crash-Course SQL SQLite SELECT FROM, Joins CREATE TABLE, DROP TABLE UPDATE, INSERT, DELETE Was ist das? Verwendung mit Qt C++ Anwendungskurs 15. März 2018 Daniela Horn 13
24 Übersicht 1 Motivation 2 Relationale Datenbanken 3 SQL-Befehle 4 SQLite 5 Aufgabe C++ Anwendungskurs 15. März 2018 Daniela Horn 14
25 CREATE TABLE 1 CREATE TABLE countries ( 2 name varchar(80), -- Name des Landes 3 population int, -- Bevoelkerung 4 area real -- Flaeche in Quadratkilometer 5 ); Datentypen: varchar(len) int real date point... countries name population area C++ Anwendungskurs 15. März 2018 Daniela Horn 15
26 CREATE TABLE IF NOT EXISTS 1 CREATE TABLE IF NOT EXISTS countries ( 2 name varchar(80), 3 population int, 4 area real 5 ); -- tja, gibt s aber schon Datentypen: varchar(len) int real date point... countries name population area C++ Anwendungskurs 15. März 2018 Daniela Horn 16
27 INSERT INTO 1 INSERT INTO countries (name, population, area) 2 VALUES ( Belize, , ); 3 INSERT INTO countries (name, population, area) 4 VALUES ( Palau, 20750, 459.0); 5 INSERT INTO countries (name, population, area) 6 VALUES ( Osttimor, , ); Datentypen: varchar(len): Hallo int: -123 real: e-5 date: point: (12.3, 45.6)... countries name population area Belize ,0 Palau ,0 Osttimor ,44 C++ Anwendungskurs 15. März 2018 Daniela Horn 17
28 SELECT FROM 1 SELECT name, population, area FROM countries WHERE population > ; SELECT * um alle Spalten auszuwählen (schlechter Stil) countries name population area Belize ,0 Palau ,0 Osttimor ,44 C++ Anwendungskurs 15. März 2018 Daniela Horn 18
29 SELECT mit Operationen 1 SELECT name, population / area FROM countries 2 WHERE population / area > 40; SELECT * um alle Spalten auszuwählen (schlechter Stil als Code) SELECT DISTINCT um doppelte Zeilen aus der Antwort zu löschen countries name population area Belize ,0 Palau ,0 Osttimor ,44 name Antwort population / area Palau 45,20697 Osttimor 74, C++ Anwendungskurs 15. März 2018 Daniela Horn 19
30 SELECT mit ORDER BY 1 SELECT name FROM countries ORDER BY population ASC; Sortierung von Einträgen in aufsteigender / abfallender Reihenfolge mitorder BY ASC um aufsteigend zu sortieren (Standard) DESC um absteigend zu sortieren Antwort name Palau Belize Osttimor C++ Anwendungskurs 15. März 2018 Daniela Horn 20
31 SELECT mit Join 1 CREATE TABLE capitals ( 2 name varchar(80), 3 country varchar(80), 4 population real 5 ); 6 7 INSERT INTO capitals (name, country, population) 8 VALUES ( Melekeok, Palau, 391),( Dili, Osttimor, ), 9 ( Naypyidaw, Myanmar, ); SELECT countries.name AS Land, capitals.population AS CapPop 12 FROM countries, capitals 13 WHERE countries.name = capitals.country 14 AND capitals.population / countries.population >= 0.1; capitals name country population Melekeok Palau 391 Dili Osttimor Naypyidaw Myanmar Antwort Land CapPop Osttimor C++ Anwendungskurs 15. März 2018 Daniela Horn 21
32 SELECT mit anderen Joins 1 SELECT * FROM countries INNER JOIN capitals ON (countries.name = capitals.name) 2 WHERE capitals.population / countries.population >= 0.1; 3 4 SELECT * FROM countries LEFT OUTER JOIN capitals ON (countries.name = capitals.name) 5 WHERE capitals.population / countries.population >= 0.1; 6 7 SELECT * FROM countries RIGHT OUTER JOIN capitals ON (countries.name = capitals.name) 8 WHERE capitals.population / countries.population >= 0.1; 9 10 SELECT * FROM countries FULL OUTER JOIN capitals ON (countries.name = capitals.name) 11 WHERE capitals.population / countries.population >= 0.1; C++ Anwendungskurs 15. März 2018 Daniela Horn 22
33 UPDATE 1 UPDATE countries 2 SET population = population WHERE name = Belize ; countries name population area Belize ,0 Palau ,0 Osttimor ,44 C++ Anwendungskurs 15. März 2018 Daniela Horn 23
34 DELETE FROM 1 DELETE FROM countries WHERE population < ; countries name population area Belize ,0 Osttimor ,44 C++ Anwendungskurs 15. März 2018 Daniela Horn 24
35 DROP COLUMN / TABLE 1 DROP COLUMN area FROM countries; 2 3 DROP TABLE countries; countries name population Belize Osttimor C++ Anwendungskurs 15. März 2018 Daniela Horn 25
36 VIEW 1 CREATE TABLE countries ( 2 name varchar(80), -- country s name 3 population int, -- its population 4 area real -- its land area in square km 5 ); 6 7 INSERT INTO countries (name, bevoelkerung, area) 8 VALUES ( Belize, , ), ( Palau, 20750, 459.0), 9 ( Osttimor, , ); ALTER TABLE countries RENAME COLUMN population AS bevoelkerung ; CREATE VIEW mycountries AS 14 SELECT name, bevoelkerung AS population, area 15 FROM countries; countries name bevoelkerung area Belize ,0 Palau ,0 Osttimor ,44 C++ Anwendungskurs 15. März 2018 Daniela Horn 26
37 Update VIEW 1 CREATE VIEW mycountries AS 2 SELECT name, bevoelkerung AS population, area 3 FROM countries; 4 5 SELECT * FROM mycountries; verhält sich wie eine Tabelle (fürselect) kann ggf. Programmänderungen bei Datenbankänderungen vermeiden UPDATE und INSERT INTO sind unter Einschränkungen möglich aber in SQLite nicht implementiert C++ Anwendungskurs 15. März 2018 Daniela Horn 27
38 Constraints 1 CREATE TABLE countries ( 2 Id INTEGER PRIMARY KEY, -- Primaerschluessel, muss eindeutig und!= null sein 3 -- Default wird gesetzt 4 Name VARCHAR(100) NOT NULL UNIQUE, -- eindeutig und nicht null 5 Population INTEGER DEFAULT 0, -- Defaultwert 6 PopCapital INTEGER DEFAULT 0, 7 CHECK (PopCapital <= Population) -- Konsistenzpruefung 8 ); kann (zum Teil) verhindern, dass die Daten in einen ungültigen Zustand geraten C++ Anwendungskurs 15. März 2018 Daniela Horn 28
39 Übersicht 1 Motivation 2 Relationale Datenbanken 3 SQL-Befehle 4 SQLite 5 Aufgabe C++ Anwendungskurs 15. März 2018 Daniela Horn 29
40 SQLite - Was ist das? Datenbank für Arme Kommandozeilenprogramm, das Datenbank in eine Datei schreibt keine Transaktionskontrolle keine Benutzerverwaltung mittelmäßig performant C++ Anwendungskurs 15. März 2018 Daniela Horn 30
41 SQLite - Was ist das? Aber: Datenbank für Arme Kommandozeilenprogramm, das Datenbank in eine Datei schreibt keine Transaktionskontrolle keine Benutzerverwaltung mittelmäßig performant ideal, um schnell was auszuprobieren von Vornherein in Qt 5.3 integriert C++ Anwendungskurs 15. März 2018 Daniela Horn 30
42 CMake-Anbindung Folgende Variablen/ Funktionen müssen gesetzt / ausgeführt werden: CMake FIND_PACKAGE(Qt5Sql) Sql zu QT5_USE_MODULES hinzufügen bzw. Qt5::Sql zu TARGET_LINK_LIBRARIES hinzufügen C++ Anwendungskurs 15. März 2018 Daniela Horn 31
43 SQLite in Qt - Header 1 #include <QtSql/QSqlDatabase> // verwaltet die Verbindung zur Datenbank 2 #include <QtSql/QSqlQuery> // stellt einen SQL-Befehl bzw. eine SQL-Abfrage dar 3 #include <QtSql/QSqlError> // stellt einen SQL-Fehler dar 4 //(Kommunikation mit Treiber) 5 #include <QtSql/QSqlRecord> // stellt eine Zeile einer SQL-Abfrage dar C++ Anwendungskurs 15. März 2018 Daniela Horn 32
44 SQLite in Qt - Verbindung mit der Datenbank 1 #include <QtSql/QSqlDatabase> // verwaltet die Verbindung zur Datenbank 2 #include <QtSql/QSqlQuery> // stellt einen SQL-Befehl bzw. eine SQL-Abfrage dar 3 #include <QtSql/QSqlError> // stellt einen SQL-Fehler dar 4 //(Kommunikation mit Treiber) 5 #include <QtSql/QSqlRecord> // stellt eine Zeile einer SQL-Abfrage dar QSqlDatabase database; 9 10 database = QSqlDatabase::addDatabase("QSQLITE"); 11 database.sethostname("localhost"); 12 database.setdatabasename("d:/mydatabase.db"); bool ok = database.open(); // hier kann mit der Datenbank gearbeitet werden database.close(); Bei anderen Datenbankmanagementsystemen funktioniert es nahezu genauso. C++ Anwendungskurs 15. März 2018 Daniela Horn 33
45 SQLite in Qt - Absetzen einer Query 1 2 QSqlDatabase database; QSqlQuery query("create TABLE test(id INTEGER PRIMARY KEY," 5 "Name VARCHAR(100))", database); 6 // wird sofort ausgefuehrt 7 8 QSqlQuery delayedquery(database); // wird spaeter ausgefuehrt 9 10 delayedquery.prepare("select Name FROM test"); bool ok = delayedquery.exec(); // ob Anfrage abgesetzt werden konnte if (!ok) 15 { 16 std::cout << delayedquery.lasterror().text().tostdstring() 17 << std::endl; 18 } C++ Anwendungskurs 15. März 2018 Daniela Horn 34
46 SQLite in Qt - Iterieren eines SELECT-Resultats 1 2 QSqlDatabase database; QSqlQuery query("select Name FROM test", database); 5 6 while (query.next()) 7 { 8 int colidx = 0; 9 std::cout << query.value(colidx).tostring() << std::endl; 10 // oder auch 11 std::cout << query.value(query.record().indexof("name")).tostring() 12 << std::endl; 13 } C++ Anwendungskurs 15. März 2018 Daniela Horn 35
47 SQLite in Qt - bindvalue() 1 QSqlDatabase database; 2 QString dataname; QSqlQuery insertquery(database); // wird spaeter ausgefuehrt 5 6 insertquery.prepare("insert INTO table(name) VALUES(:nameInsert)"); 7 8 insertquery.bindvalue(":nameinsert", dataname); 9 10 bool ok = insertquery.exec(); // ob Anfrage abgesetzt werden konnte Zeichenketten nicht einfach in SQL-Statements einfügen! (SQL Injection) falls z.b.dataname = Robert ); DROP TABLE Students; ist, wird weiterer Code ausgeführt C++ Anwendungskurs 15. März 2018 Daniela Horn 36
48 SQLite in Qt - bindvalue() 1 QSqlDatabase database; 2 QString dataname; 3 QString colname("name"); QSqlQuery insertquery(database); // wird spaeter ausgefuehrt 6 7 insertquery.prepare(qstring( 8 "INSERT INTO table(%1) VALUES(:nameInsert)").arg(colName) ); 9 10 insertquery.bindvalue(":nameinsert", dataname); bool ok = insertquery.exec(); // ob Anfrage abgesetzt werden konnte std::cout << insertquery.executedquery().tostdstring() << std::endl; 15 // zeigt ausgefuehrte Anweisung an SQL-Binding kann nur Werte ersetzen, andere Teile der SQL-Anweisung müssen über klassische Zeichenketten-Operationen eingefügt werden. C++ Anwendungskurs 15. März 2018 Daniela Horn 37
49 Übersicht 1 Motivation 2 Relationale Datenbanken 3 SQL-Befehle 4 SQLite 5 Aufgabe C++ Anwendungskurs 15. März 2018 Daniela Horn 38
50 Aufgabe Ändern sie die Adressverwaltung aus der Aufgabe von Tag 3 und ersetzen Sie den Datenzugriff durch den Zugriff auf eine Datenbank. Beachten Sie dabei folgende Hinweise zur Implementierung: Implementieren Sie den Datenbankzugriff als einen Cache, bei dem initial die gesamten Daten aus der Datenbank eingelesen werden und der bei lesendem Zugriff die Daten allein aus dem Hauptspeicher bereitstellt. Bei schreibendem Zugriff sollen die Änderungen sowohl im Hauptspeicher als auch in der Datenbank vorgenommen werden. Sie können die benötigten Tabellen zunächst von Hand erstellen. Wenn der Rest funktioniert, lassen Sie die Tabellen vom Programm erstellen, wenn Sie noch nicht existieren. C++ Anwendungskurs 15. März 2018 Daniela Horn 39
51 Aufgabe Hinweis: Sie können für Testzwecke die Command-Line Shellsqlite3.exe verwenden, um Queries in ihrer Datenbank abzusetzen. Das Programm kann HIER heruntergeladen und ohne weitere Installation verwendet werden. C++ Anwendungskurs 15. März 2018 Daniela Horn 40
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