stadtlandfluss.mdb Weitere Access-Beispieldatenbank

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1 2. Beispieldatenbank: "Stadt-Land Land-Fluss" Weitere Access-Beispieldatenbank Beispieldatenbank,, die in der Vorlesung verwendet wird und zu Übungszwecken allen Teilnehmern zur Verfügung steht (siehe Vorlesungsseiten im Web). stadtlandfluss.mdb Datenbank mit grundlegenden Informationen zur Geographie Deutschlands: wichtigste Städte und Flüsse (z.b. alle deutschen Städte über Einwohner) alle Bundesländer nder und Regierungsbezirke zahlreiche Informationen zum geographischen Zusammenhang dieser r Objekte (z.b. In welchem Land liegt Bonn? Welche Nebenflüsse hat der Rhein?) DB wird ständig erweitert - eigene Beiträge willkommen! Ziel dieser "Investition": Gelegenheit zum Üben korrekter Anfrageformulierung anhand einer hin- reichend großen Datenmenge aus realistischen Fakten von allg. Interesse. Wird im ersten Teil der Vorlesung und in den Übungen verwendet. Informationssysteme 1

2 Tabellen in der StadtLandFluss-Datenbank Das Schema dieser Beispiel-DB enthält zahlreiche Tabellen, aber nur wenige vor- definierte Anfragen. Aber es eignet sich hervorragend zum Üben im Formulieren eigener Anfragen! Informationssysteme 2

3 SLF-Datenbank: Objektklassen und Beziehungen hauptstadt_von nachbarland_von Land Stadt stadt_in_land fluss_durch_land Kommt Kommt man man auf auf so so eine eine Weise Weise zu zu einem einem "guten" "guten" Tabellenentwurf Tabellenentwurf?? fluss_entspringt_in_land stadt_an_fluss Fluss quellfluss_von nebenfluss_von Informationssysteme 3

4 Verknüpfen von Tabellen über "gleichartige" Felder (beinahe) wichtigste Technik der Anfrageformulierung: Verknüpfen von Tabellen über Felder mit gleichem Felddatentyp im QBE-Stil (d.h. in der Entwurfssicht): Erzeugen von Verbindungslinien zwischen Feldern durch "Drag and Drop" oder selbstständig durch Access stadt ID Kfz Name Einwohner stadt_in_land Name Land hauptstadt_von_land Bundesland Hauptstadt automatisch von Access erstellt wegen Namens- gleichheit der Felder per Hand zu erstellen wegen gleichem Typ und gleicher Bedeutung Informationssysteme 4

5 Verknüpfungen: implizite Antworttabelle stadt ID Kfz Name Einwohner stadt_in_land Name Land hauptstadt_von_land Bundesland Hauptstadt Effekt der Verknüpfung: Bilden einer grossen "Produkttabelle" aus allen Feldern der verknüpften Tabellen ID Kfz stadt.name Einwohner stadt_in_land.name Land Bundesland Hauptstadt nötig wegen Namensgleichheit aber: : Nur Datensätze tze mit identischem Wert in verknüpften Feldern werden auf- genommen! 1 B Berlin 3382 Berlin BE BE Berlin Informationssysteme 5

6 Verknüpfung in SQL-Stil: Stil: JOIN-Operation Operation im SQL-Stil Stil: : eigener Operator zum Verknüpfen von Tabellen Join Join (engl., auf Deutsch: "Verbund") diverse Varianten: INNER JOIN, LEFT JOIN, RIGHT JOIN genaue Beschäftigung damit in Kapitel 4 SELECT stadt.*, stadt.*, stadt_in_land.*, hauptstadt_von_land.* FROM FROM (stadt (stadt INNER INNER JOIN JOINstadt_in_land ON ON stadt.name = stadt_in_land.name) INNER INNER JOIN JOINhauptstadt_von_land ON ON stadt_in_land.land = hauptstadt_von_land.bundesland; Join-Bedingung Bedingung: : Namensgleichheit Join-Bedingung Bedingung: : von Hand wegen gleichem Typ Informationssysteme 6

7 Warum "Query by Example" "? stadt ID Kfz Name Einwohner stadt_in_land Name Land hauptstadt_von_land Bundesland Hauptstadt Bezeichnung "Query by example" (= "Anfrage durch Beispiel") stammt von der ursprünglichen Form dieser graphischen Sprache (aus den 1970er Jahren): Verknüpfung wurde definiert durch Verwenden identischer Beispiel- werte in zu verknüpfenden Feldern stadt_in_land.name Land ID Kfz stadt.name Einwohner Berlin BE Berlin Bundesland BE Hauptstadt Informationssysteme 7

8 Aufbau von Anfragen im QBE-Stil: Details Bezeichnung für f r solche Abfragen/Anfragen, die Antworttabellen liefern: Auswahlabfrage Feldname Tabellenname Feld: Tabelle: Sortierung: Anzeige: Kriterien: oder: Einwohner stadt Aufsteigend > 150 fest fest vorgegebene Sortierung Feld Feld soll soll angezeigt werden werden?? Auswahlkriterien für für r anzuzeigende Feldwerte mehrere Kriterien für f r ein Feld mit Booleschen Operatoren verknüpft, z.b.: > 150 Und < 500 Informationssysteme 8

9 Aufbau von Anfragen im QBE-Stil: Konjunktion Kriterien für f r verschiedene Felder werden implizit konjunktiv verknüpft. Feld: Tabelle: Sortierung: Anzeige: Kriterien: oder: Einwohner stadt Aufsteigend > 150 Und < 500 Land stadt_in_land <> "BY" Formulierung der dahinter stehenden Bedingung im SQL-Stil: Stil: WHERE stadt.einwohner > AND AND stadt.einwohner < AND AND stadt_in_land.land <> <> "BY" "BY" implizite Konjunktion explizite Konjunktion Informationssysteme 9

10 Aufbau von Anfragen im QBE-Stil: Disjunktion In einer neuen Kriterienzeile können k Alternativen (implizite Oder-Verkn Verknüpfungen) auch über mehrere Felder hinweg formuliert werden: Feld: Tabelle: Sortierung: Anzeige: Kriterien: oder: Einwohner stadt Aufsteigend > 150 Land stadt_in_land = "BY" = "NW" Formulierung der dahinter stehenden Bedingung im SQL-Stil: Stil: WHERE ( ( stadt.einwohner > AND AND stadt_in_land.land <> <> "BY" "BY") ) OR OR (stadt_in_land.land <> <> "NW" "NW") ) implizite Disjunktion Informationssysteme 10

11 Differenz im QBE-Stil Wir hatten bereits gesehen, dass der QBE-Stil deutlich begrenzt hinsichtlich seiner Ausdrucksmöglichkeiten ist (z.b. keine Möglichkeit, M Vereinigung auszudrücken). Auch Mengendifferenz ist in QBE nur durch Ausweichen in den SQL-Stil Stil darstellbar. Beispiel: Welche Großstadt liegt nicht in Nordrhein- Westfalen? Verknüpfung mit der Tabelle stadt_in_land ist nur im Kriterienfeld mittels einer eingebetteten SQL-Anfrage möglich: Nicht In (SELECT stadt FROM stadt_in_land WHERE land= NW NW ) Informationssysteme 11

12 Parametrisierte Abfragen Oft ist es erforderlich, immer wieder ähnliche Anfragen zu stellen, die sich nur in einem oder mehreren "Anfrageparametern" unterscheiden, en, ansonsten aber strukturell identisch sind, so dass man sie gerne vordefinieren würde. w Beispiel: : "Welche Großst städte liegen im Bundesland X?" Variante 1: "Welche Großst städte liegen in Nordrhein-Westfalen Westfalen?" Variante 2: "Welche Großst städte liegen in Bayern?" Access unterstützt tzt solche parametrisierten Anfragen durch Zulassen von Varia- blen in Anfragen (in QBE und SQL). Variablen werden durch Einschließen en in Klammern kenntlich gemacht. (Vorsicht! Gefahr der Verwechslung mit Feldnamen) Wird eine parametrisierte Anfrage ausgewertet, dann erscheint t zunächst pro Parameter ein Dialogfeld,, in dem nach dem aktuellen Werten für f r diesen Parameter gefragt wird. Der Name der Variable erscheint in diesem Feld, kann also (als String) zum Formulieren einer Eingabeaufforderung "missbraucht" werden. Informationssysteme 12

13 Parametrisierte Anfrage: Beispiel "Welche Großst Großstädte liegen liegen im im Bundesland X?"?" Feld: Tabelle: Sortierung: Anzeige: Kriterien: oder: Name großstadt Einwohner Land großstadt stadt_in_land ["Bundesland, in Variable: Variable: Statt Statt [X] [X] wird wird String String mit mit Eingabe- Eingabeaufforderungver- ver- aufforderung wendet. wendet. automatisch erzeugtes Dialogfeld zur Eingabe des aktuellen Parameters: Informationssysteme 13

14 Aggregieren und Gruppieren weitere wichtige Grundfunktionalität t aller DB-Anfragesprachen: Berechnen von zusammenfassenden numerischen Werten über bestimmten Feldern einer Tabelle (z.b. Anzahl, Summe, Maximum, Minimum usw.) zugehörige arithmetische Funktionen: Aggregatfunktionen im Access-Entwurfsmodus für f r Anfragen: Durch Klicken auf das Funktionensymbol in der Schaltflächenleiste chenleiste aktivierbar! Anwenden von Aggregatfunktionen erfordert in der Regel vorher das Einteilen der jeweiligen Tabelle in Gruppen gemäß den Werten eines anderen Feldes: Gruppieren Aggregieren Beispiel: : Maximum der Werte im Feld B pro Wert im Feld A Gruppen A B a1 3 a1 5 a2 6 a2 9 a2 1 Maximum: 5 Maximum: 9 Informationssysteme 14

15 Aggregieren und Gruppieren: ein einfaches Beispiel Größ öße e der größ ößten Stadt im Land: Gruppierung nach Ländern Aggregierung mit Max(imum)-Fkt Fkt. über 'Einwohner' Funktionsmodus aktiviert! Vorsicht! Will man auch den Namen dieser größ ößten Stadt sehen, gibt's Probleme - das geht nicht so einfach... Gruppierung Aggregierung Informationssysteme 15

16 Aggregieren und Gruppieren: eine schwierige Variante!... das geht nur unter Rückgriff auf die vorige Anfrage: Welche Stadt hat die gleiche Einwohnerzahl wie die größ ößte Stadt in dem Land, in dem sie liegt? vorige Anfrage als Unteranfrage oder eigentlich: Wie heißt t die größ ößte Stadt im Land? hier als parametrisierte Anfrage Informationssysteme 16

17 Tabellenerstellungsabfragen Manchmal ist das Beantworten einer Anfrage relativ "teuer" teuer" " (zeitaufwändig), ist aber häufig erforderlich, so dass immer wieder die hohen Kosten anfallen. In diesem Fall wäre w es besser, die Antworttabelle nur einmal zu berechnen und dann als "echte" Tabelle permanent und explizit zu speichern: Materialisierung der Anfrage Anfragen, deren Antworttabelle explizit gespeichert werden soll, s heißen en in Access-Terminologie Tabellenerstellungsabfragen. Zu einer solchen Anfrage A gehört eine ganz bestimmte Tabelle T A, die von der Anfrage "gespeist" wird: Wird A erstmals aufgerufen, dann wird T A mit Datensätzen tzen gefüllt. Bei jedem erneuten Aufruf von A wird T A komplett ersetzt. Nach jeder Änderung der von A referenzierten Tabellen, sollte man T A durch erneuten Aufruf von A anpassen. T A kann wie jede Tabelle separat verändert werden, man verliert dann aber den durch die Erstellungsabfrage A definierten logischen Bezug! Informationssysteme 17

18 Aktionsabfragen Tabellenerstellungsabfragen sind Beispiele einer größ ößeren Klasse von Anfragen, bei denen in Abhängigkeit von den Ergebnissen einer Suchanfrage bestimmte Änderungsaktionen durchgeführt hrt werden: Aktionsabfragen Access kennt folgende Typen von Aktionsabfragen: Tabellenerstellungsabfragen Anfügeabfragen Löschabfragen Aktualisierungsabfragen Auch hier gehört zu jeder Aktionsabfrage A eine zu manipulierende Tabelle T A. Antworten auf Anfügeabfragen werden T A angefügt, gt, Antworten auf Löschab- fragen werden aus T A entfernt. Aktualisierungsabfragen ermöglichen das selektive Ändern bestimmter Felder in Abhängigkeit von Bedingungen und Ausdrücken. Auf diese Weise können k mehrere Felder verschiedener Tabellen modifiziert werden: T A ist implizit. Informationssysteme 18

19 Aktualisierungsabfrage: Beispiel Aktualisierungs- abfrage: Vermindere die Einwohnerzahl aller Städte in NW um ! Hier Hier kann kann der der Abfragetyp Abfragetyp aus- ausgewählt werden! gewählt werden! zusätzliche zusätzliche Zeile Zeile für für r Aktualisierungs- Aktualisierungsausdruck ausdruck Aktualisierungsausdruck: [Einwohner] [Einwohner] Informationssysteme 19

20 Nullwerte und Standardwerte zurück zur Bundesliga-Datenbank Datenbank: Auch die Spielpaarungen des kommenden 10. Spieltags stehen schon in der Spiele-Tabelle, noch ohne jeglichen Eintrag in den Tore-Feldern. allgemein: : Leere Felder gelten als mit einem speziellen Wert "Null" Null" " belegt, der zu jedem Felddatentyp implizit mit dazu gehört! Nullwerte Es gibt ein Boolesches Prädikate, um ein Feld auf Nullwerte zu testen: Ist Null (siehe neue Anfragen "AusstehendeSpiele" AusstehendeSpiele" " und "AbsolvierteSpiele" AbsolvierteSpiele") Nullwerte werden beim Berechnen arithmetischer Werte (z.b. Summe von Toren) nicht mit gerechnet ("verfälschen Tabelle nicht"). Würde man stattdessen in den Torefeldern den Standardwert des Datentyps Integer, die Ziffer 0,, verwenden, würde w jede solche Partie als 0:0 unentschieden angesehen und als Spielergebnis mit in der Tabelle berücksichtigt. Informationssysteme 20

21 Primärschl rschlüsselssel bisher versehentlich möglich: m Doppeltes Eintragen eines Ergebnisses, d.h. mehrfaches Vorkommen identischer Datensätze tze offenbar in der Bundesliga: pro Datum und Mannschaft nur ein Spiel! (Kombinationen von) Felder(n), deren Werte den jeweiligen Datensatz eindeutig innerhalb der Tabelle identifizieren: Schlüssel Access erlaubt es, pro Tabelle einen solchen Schlüssel zu vereinbaren: Primärschlüssel rschlüsselssel dazu im Entwurfsmodus: : Markieren des Feldes (der Felder) und Auswählen des Menüpunkts 'Primärschl rschlüssel' ssel' im Menü 'Bearbeiten' (Schlüsselsymbol) Versucht man nun, einen Datensatz einzufügen, dessen Schlüsselwerte bereits in einem existierenden Datensatz der Tabelle vorkommen, wird d der Einfügeversuch vom Access-DBMS zurückgewiesen ckgewiesen! Informationssysteme 21

22 Gültigkeitsregeln Zahlreiche weitere Fehlerquellen bei Eingabe und Modifikation von Datensätzen,, z.b.: negative Zahlen auf den Feldern 'ToreH' ToreH' ' und 'ToreA' ToreA' Zahlen über 18 oder unter 1 im Feld 'Spieltag' Um solche semantisch falschen Feldwerte zu verhindern, kann man beim Tabellenentwurf Gültigkeitsregeln festlegen, die durch das Access-DBMS automatisch überprüft werden. Pro Feld ist ein Boolescher Ausdruck als Gültigkeitsregel G möglich, m der von allen zulässigen Feldwerten erfüllt werden muss. Versuche, "falsche" Feldwerte einzugeben, werden zurückgewiesen. Dabei wird ein ebenfalls beim Entwurf festgelegter Text als Gültigkeitsmeldung ausgegeben. Auch in der Zeile "Eingabe" erforderlich" " im Entwurfsmodus kann eine weitere Beschränkung für f r Feldwerte festgelegt werden: Ja: Nullwerte verboten Nein: Nullwerte erlaubt Informationssysteme 22

23 Gültigkeitsregeln: Beispiel Gültigkeitsregel für r Feld 'Spieltag': nur positive Werte höchstens 34 Spiele bei Regelverletzungen: Ausgabe einer Gültigkeitsmeldung Nullwerte im Feld 'Spieltag' verboten! Informationssysteme 23

24 Referentielle Integrität weitere ernste Fehlerquelle: : In die Tabelle 'Spiele2002' kann man ohne weiteres Mannschaftsnamen eingeben, die in der Tabelle 'Vereine2002' (die alle aktuellen Bundesligavereine enthält) gar nicht vorkommen, etwa FC FC Hintertupfingen SV SV Ballaballa Offensichtliche weitere semantisch motivierte Bedingung für f r gültige g Werte der Felder 'Heim' und 'Auswärts': Alle zulässigen Vereinsnamen müssen m im Feld 'Kurzform' der Tabelle 'Vereine2002' vorkommen. In den beiden Feldern von 'Spiele2002' müssen m gültige Referenzen auf das Primär- schlüsselfeld sselfeld von 'Vereine2002' stehen: referentielle Integrität Referentielle Integrität t lässt l sich in Access-DB durch Einrichten von Beziehungen zwischen Tabellen erhalten. Informationssysteme 24

25 Beziehungen in der Bundesliga-DB Beim Klicken der rechten Maustaste im Datenbankfenster er- scheint ein Menü,, in dem die Option 'Beziehungen' enthalten ist. (alternativ:: im Access- Menü 'Extras') Wie beim Konstruieren von Anfragen lassen sich durch Tabellenauswahl und 'Drag and Drop' Beziehungen erstellen. Ausgangspunkt einer Beziehung muss stets ein Primärschl rschlüsselssel sein! In der kontrollierten Tabelle wird dieses Feld Fremdschlüssel ssel genannt. kontrollierte Tabelle kontrollierende Tabelle Kopie der kontrollierenden Tabelle Informationssysteme 25

26 Einrichten von Beziehungen mit referentieller Integrität Beim Verbinden zweier Feldnamen im Beziehungsmodus (oder durch Anklicken schon eingerichteter Beziehungen) öffnet sich ein Dialogfeld zum näheren n Ein- stellen der jeweiligen Beziehung. Beispiel: : Beziehung zwischen dem Primärschl rschlüssel ssel von 'Vereine2002' und dem Feld 'Heim' in 'Spiele2002' referentielle Integrität aktiviert Änderungen in 'Kurzform' werden an 'Heim' weitergegeben. Wird referentielle Integrität t entlang einer Beziehung gefordert, dann kann man statt Zurückweisung bei Integritätsverletzung tsverletzung auch konstruktiv die Verletzung "reparieren": durch Aktualisierungsweitergabe und/oder Löschweitergabe Informationssysteme 26

27 Beziehungen im StadtLandFluss-Schema Schema Informationssysteme 27

28 Beziehungen und Datenblätter tter Seit Access2000 kann man die Existenz von Beziehungen auch direkt zum Navigieren von Daten- blatt zu Datenblatt ausnutzen. Beispiel: In der Mastertabelle fluss gibt es direkt neben der Primär- schlüsselspalte sselspalte Name eine un- benannte Spalte mit aktivierbaren +/ - Icons. Durch Aktivieren des + - Icon kann man eine Untertabelle öffnen, die alle mit dem jeweili- gen Fluss in stadt_an_fluss verknüpften Städte einblenden. Grund: : Existenz einer 1:N- Beziehung zwischen den beiden Tabellen Beziehungsspalte Untertabelle Informationssysteme 28

29 Integritätsbedingungen tsbedingungen Alle bisher vorgestellten Möglichkeiten M zur Verhinderung (im Sinne der je- weiligen Anwendung) "sinnloser" Änderungen stellen Spezialfälle lle eines allge- meinen Grundkonzepts der DB-Technologie dar: Integritätsbedingungen tsbedingungen andere bedeutungsgleiche Bezeichnung: Konsistenzbedingungen engl.: "integrity constraints", "consistency constraints" Integritätsbedingungen tsbedingungen sind im allgemeinen Boolesche Ausdrücke, die in jedem Zustand der Datenbank unveränderlich nderlich erfüllt sein müssen: m Invarianten Änderungen, die zu Integritätsverletzungen tsverletzungen führen würden, w werden von jedem DBMS abgefangen und zurückgewiesen. Access unterstützt tzt folgende speziellen Formen von Integritätsbedingungen: tsbedingungen: Schlüsselbedingungen Gültigkeitsregeln für f r einzelne Felder referentielle Integritätsbedingungen tsbedingungen (Fremdschlüsselbedingungen) sselbedingungen) Informationssysteme 29

30 Komprimieren von Access-Datenbanken Wichtig für ffür r alle alle regelmäßigen Access-Nutzer!!!! Access-Datenbanken müssen m in regelmäß äßigen Abständen komprimiert werden! Grund: : Bei jeder Änderung werden Kopien von Daten vom Access-System angelegt, aber nachher nicht mehr "entsorgt". dazu: In der obersten Schaltflächenleiste chenleiste Menü "Extras" aufrufen. Menüpunkt "Datenbank-Dienstprogramme" Dienstprogramme" aktivieren. Menüpunkt "Datenbank komprimieren" auswählen. Tipp: : Schauen Sie sich vor und nach dem Komprimieren die Größ öße e der jeweiligen DB in KB/MB in Ihrem Dateienfenster an! Informationssysteme 30

31 Relationale Datenbanken in Access: Zusammenfassung Ziele dieses Kapitels: Einführen in das praktische Arbeiten mit relationalen DB mittels Access Illustrieren der wichtigsten Grundbegriffe und -konzepte an Beispielen Zusammenfassung der kennengelernten Begriffe/Konzepte: Datenmodell Datenmodell DB-Schema DB-Schema DB-Zustand DB-Zustand Relation/Tabelle/Datenblatt Attribut/Spalte/Feld Attribut/Spalte/Feld Tupel/Zeile/Datensatz Tupel/Zeile/Datensatz Wertebereich/Datentyp/Felddatentyp Nullwert Nullwert Standardwert Standardwert Beziehung Beziehung DB-Anfrage/ DB-Anfrage/-Abfrage Abfrage Anfragesprache Anfragesprache Unteranfrage Unteranfrage parametrisierte parametrisierte Anfrage Anfrage Aktionsabfrage Aktionsabfrage Integritätsbedingung tsbedingung Gültigkeitsregel Gültigkeitsregel Primärschl Primärschlüssel rschlüsselssel Fremdschlüssel Fremdschlüssel ssel referentielle referentielle Integrität Integrität in Kapitel 4: Genaueres Kennenlernen des anderen, von Access unterstützten tzten Stils der Anfragebeantwortung mittels SQL (Structured Query Language) Informationssysteme 31