Praktikum zur Vorlesung Datenbanken BAI, Komedia, ISE CSCE/CE, Mathematik/Technomathematik und Lehramt Informatik

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1 Praktikum zur Vorlesung Datenbanken BAI, Komedia, ISE CSCE/CE, Mathematik/Technomathematik und Lehramt Informatik Dipl.-Inform. Vu Tran, Ioannis Karatassis, B.Sc., Matthias Brzezinksi Wintersemester 2014/2015 Datum Team (Account) Passwort Aktuelle Informationen, Ansprechpartner, Materialien und Uploads unter: v1.41 1

2 Inhaltsverzeichnis 0 Block 0: Einführung in Linux 3 1 Block 1: Modellierung einer Datenbank für ein Soziales Netzwerk 4 2 Block 2: SQL mit DB2 5 3 Block 3: Implementierung eines Sozialen Netzwerks als Webanwendung 8 4 Beschreibung der Geodatenbank 9 2

3 0 Block 0: Einführung in Linux keine Abgabe 1: Einrichten der Arbeitsumgebung (0 Punkte) Bereitet zunächst Eure Arbeitsumgebung vor, so dass Ihr in den nächsten Wochen damit komfortabel arbeiten könnt. Die meisten Einstellungen können direkt über das Menü in der rechten oberen Ecke (eine Sprechblase mit Eurem Login-Namen) und dann Systemeinstellungen vorgenommen werden. Keine. 2: Linux-Umgebung (0 Punkte) Zur Eingewöhnung in die Arbeitsumgebung werden einige vom Praktikumsleiter vorgegebene, einfache Aufgaben bearbeitet. Am Ende der Aufgabe solltet Ihr in der Lage sein, mit der Linux-Shell Verzeichnisse zu navigieren, Verzeichnisse anzuzeigen und Dateien anzusehen. Ihr solltet wissen, wo Ihr einen Text-Editor, Dateibrowser oder Webbrowser aufrufen könnt und wie Ihr aus einer Textdatei ein PDF erzeugt. Keine. 3

4 1 Block 1: Modellierung einer Datenbank für ein Soziales Netzwerk Abgabe bis , 7.59 Uhr 3: Datenbank-Modellierung (6 Punkte) In diesem Semester soll ein soziales Netzwerk entwickelt werden. Dazu sollte als erstes die entsprechende Datenbank modelliert werden. Zentral in unserem Modell sind dabei die Benutzer, die einen Vor- und einen Nachnamen haben, ein Profil-Bild, ein Passwort, eine Selbstbeschreibung und eine -Adresse. Benutzer können einer Datenschutzerklärung zugestimmt haben. Der Login-Name eines Benutzers soll änderbar sein (wie bei Twitter). Benutzer können Freunde von beliebig vielen anderen Benutzern sein. Freundschftsbeziehungen sind dabei nicht unbedingt symmetrisch Wenn Benutzer A also Freund von B ist, muss B nicht automatisch Freund von A sein. Benutzer können Status-Nachrichten veröffentlichen, deren komplette Historie zusammen mit dem Zeitpunkt des Veröffentlichens gespeichert wird. Diese Status-Nachrichten sind für alle Freunde bestimmt. Direkt-Nachrichten können von einem Benutzer an einen anderen Benutzer gesendet werden. Direkt-Nachrichten bestehen aus einem Text, einem Betreff und einem Datum. Benutzer haben eine Wall, auf die andere Benutzer Mitteilungen setzen können. Benutzer können Gruppen gründen, die einen Namen haben und eine Beschreibung. Bereits existierenden Gruppen können Benutzer beitreten. Benutzer können Dinge mögen, die einen Namen haben und evtl. eine URL. ER-Diagramm 4: CREATE TABLE-Statements (4 Punkte) Gebt für die in Aufgabe 3 entworfene Datenbank entsprechende CREATE TABLE-Statements an, die die Datenbank-Tabellen in der DB2 anlegen, incl. Integritätsbedingungen und einem Trigger, der bei Aktualisierung eines Profilbildes automatisch ein Statusupdate für den entsprechenden Benutzer erstellt. CREATE TABLE-Statements 4

5 2 Block 2: SQL mit DB2 Abgabe bis , 7.59 Uhr Für die folgenden Aufgaben steht eine Beschreibung der verwendeten Datenbank im Anhang 4 zur Verfügung. 5: Katalogisieren (1 Punkt) In diesem Praktikum werden wir die DB2 aus der Kommandozeile heraus ansprechen. Es gibt auch grafische, Java-basierte Werkzeuge, auf die wir jedoch hier verzichten. Macht Euch kurz mit den unterschiedlichen Modi vertraut, die in den Unterlagen beschrieben werden. Katalogisiert dann die Instanz dbmaster auf dem Rechner bijou.is.inf.uni-due.de mit Server-Port Katalogisiert die Datenbank mondial lokal unter einem Alias. Lasst Euch das Node Directory und das Database Directory anzeigen. Einträge für Instanz und Datenbank 6: Sichten (1 Punkt) (a) Erstellt eine Sicht dbpxx 1.landmarks aller Landmarken (Berge und Ästuare) mit ihrem Typ (mountain, estuary) und den Ländern, in denen sie sich befinden. Die Sicht soll die drei Attribute name, type und country enthalten. Dabei soll in name der Name der Landmarke und in country der Name des Landes (nicht das Kürzel!) enthalten sein. (b) Erstellt aus der Tabelle borders eine Sicht, die eine symmetrische Grenzrelation enthält. D.h. zu Ländern A und B, die aneinander grenzen, soll die Tabelle zwei Tupel (A,B,Länge) und (B,A,Länge) enthalten. A und B sind dabei die Kürzel (Schlüssel) der Länder. SQL-Befehle 7: Verwendung von Sichten (2 Punkte) (a) Benutzt die Sicht dbpxx.landmarks, um zu jedem Land die Anzahl von Landmarken auszugeben. (b) Benutzt die Sicht dbpxx.borders, um für alle Länder die Gesamtlänge ihrer Grenzen auszugeben. SQL-Befehle 1 Dabei steht XX für Eure Gruppenummer 5

6 8: SQL-Anfragen (8 Punkte) Formuliert folgende Anfragen in SQL: (a) Ermittelt zu allen Meeren die Gesamtfläche aller Inseln, die in jeweils einem Meer liegen. (b) Ermittelt zu jedem Land die dort am häufigsten gesprochene Sprache und gebt Landesname (nicht Kürzel!), Sprache und Prozentanteil der Sprache aus. (c) Ermittelt alle Organisationen, in denen alle Länder mit Wüsten Mitglied sind (nicht: alle Mitgliedsländer Wüsten haben). (d) Ermittelt alle Paare von Ländern mit mindestens 10 Provinzen, die die gleiche Zahl von Provinzen haben. Jedes Länderpaar soll nur einmal ausgegeben werden. (e) Ermittelt zu jedem Land in Europa den längsten Fluss, der durch das Land fließt (wenn es überhaupt einen solchen Fluss gibt). Die Ausgabe soll nach Länge des Flusses sortiert werden. (f) Berechnet den prozentualen Anteil der Angehörigen jeder ethnischen Gruppe an der Weltbevölkerung. Tip: Wenn man zwei Ganzzahlen (Integer) durcheinander teilt, so erhält man als Ergebnis eine Ganzzahl, daher sollten die Operanden für die Berechnung von Prozentanteilen zunächst in einen anderen Datentyp gewandelt werden. Tip: Beim Aufsummieren oder Durchschnittbilden von großen Ganzzahlen kann es leicht zum Überlauf kommen. Daher gegebenfalls vorher in einen anderen Datentyp wandeln. (g) Die in der Datenbank aufgeführten Städte seien alle existierenden Städte. Berechnet den Anteil der städtischen Bevölkerung an der Gesamtbevölkerung für die Länder Europas. (h) Bestimme alle Organisationen, die auf jedem Kontinent mindestens ein Mitgliedsland besitzen (die Art der Mitgliedschaft soll keine Rolle spielen). SQL-Befehle 9: rekursive Anfragen (1 Punkt) (a) Ermittelt mit Hilfe einer rekursiven Anfrage alle Zuflüsse des Rheins direkte und indirekte) und berechnet die Gesamtlänge des Flussnetzes. Gesucht ist also eine einzige SQL-Abfrage, die die Gesamtlänge des Flussnetzes wie oben beschrieben ausgibt. SQL-Befehl (Bitte umblättern) 6

7 10: Trigger (2 Punkte) Erstellt und füllt zunächst eine Tabelle dbpxx.orgacount (ersetzt XX wieder durch Eure Gruppennummer): CREATE TABLE dbpxx.orgacount ( orga VARCHAR(20), countrycount INTEGER ) INSERT INTO dbpxx.orgacount SELECT o.abbreviation, COUNT(m.organization) FROM organization o JOIN ismember m ON o.abbreviation=m.organization GROUP BY o.abbreviation Schreibt nun zwei Trigger mit dem Namen dbpxx.trigger1 und dbpxx.trigger2, die folgendes leisten: wenn neue Mitgliedschaften in die Tabelle dbpxx.ismember eingefügt werden, soll das Attribut countrycount für entsprechenden Organisationen erhöht werden wenn Mitgliedschaften aus der Tabelle dbpxx.ismember gelöscht werden, soll das Attribut countrycount für die entsprechenden Organisationen gesenkt werden Hinweis: Die Tabellen dbpxx.city und dbpxx.ismember müssen vorher aus dem Schema dbmaster in das eigene Schema kopiert werden. SQL-Befehle 7

8 3 Block 3: Implementierung eines Sozialen Netzwerks als Webanwendung Abnahme im Zeitraum bis : Korrektur des Entwurfs (0 Punkte) Wenn Ihr die Korrekturen zu eurem ER-Modell erhalten habt, überarbeitet euren Entwurf und beseitigt evtl. Fehler und Probleme. Alternativ könnt ihr auch die Musterlösung benutzen, die auf der Veranstaltungs-Webseite veröffentlicht wird. Keine. 12: Implementierung (20 Punkte) Wenn Ihr ggf. euer ER-Modell korrigiert habt, entwickelt eine Web-Anwendung (z.b. in Java), die die folgenden Anforderungen umsetzt: Einfaches Hinzufügen von Nutzern über eine Registrierungs-Seite ohne -Bestätigung etc. (1 Punkt) Benutzer können sich einloggen und gelangen dann auf ihre Profilseite (1 Punkt) Benutzer-Profilseite incl. (9 Punkte) Profildaten (Name, Vorname, Selbstbeschreibung) letztes eigenes Status-Update navigierbare Liste der Freunde des Benutzers (ein Klick auf einen Freund führt zur Profilseite des Freundes) navigierbare Liste der Gruppen, in der der Benutzer Mitglied ist (ein Klick auf eine Gruppe führt auf eine navigierbare Seite mit den Mitgliedern der Gruppe) Sachen, die der Benutzer mag Liste der letzten 10 Status-Updates der Freunde des Benutzers Navigierbare Liste der Mitglieder einer Gruppe (2 Punkte) Veröffentlichen von Status-Updates (2 Punkte) Auf korrekte Verwendung von Transaktionen, das Schließen von DB-Resourcen und die Verhinderung von SQL-Injection ist zu achten. Von folgenden Features sollen zwei implementiert werden (5 Punkte): Hochladen eines Profil-Bildes Versenden von Direkt-Nachrichten an einen Freund Änderung des Login-Namens 8

9 Eine Wall. Die Wall soll eine Möglichkeit für andere Benutzer sein, öffentliche Mitteilungen an diesen Benutzer zu veröffentlichen. Die Wall enthält also eine Liste dieser Mitteilungen und eine Möglichkeit zum Hinzufügen einer neuen Mitteilung. Möglichkeit für den Benutzer, Dinge einzugeben, die er mag Folgende Anforderungen sind dabei zu beachten: Verwendung der DB2 2 korrekte Verwendung von Transaktionen Schließen von DB-Ressourcen an sinnvollen Stellen Verhinderung von SQL-Injection Keine. Die Webapp wird bei einem separaten Abnahme-Termin zusammen mit den Veranstaltern vorgestellt und überprüft (s.u.) Beim Abnahmetermin gibt es zwei Möglichkeiten: (a) Ihr könnt Eure Lösung abnehmen lassen, indem Ihr sie auf Eurem eigenen Laptop etc. vorführt. Dazu bringt Ihr das Gerät zum Termin mit und denkt bitte an Netzteil und/oder an genug Akkuladung. Testet die Vorführung bitte vorher u.u. ist es in unserem Büro schwierig, eine Netzwerkverbindung zu bekommen. Falls Ihr definitiv eine benötigt, schickt uns bitte vor dem Termin die Kabel-MAC-Adresse Eures Rechners per Mail. (b) Ihr könnt Eure Lösung auch auf einem Rechner im Pool vorführen. In diesem Fall treffen wir uns zur Abnahme auch in unserem Büro im Erdgeschoss, aber verbinden uns per Internet auf den Rechner im Pool. In beiden Fällen werden wir uns sowohl die Funktionalität des Programms angucken als auch den Quellcode! 4 Beschreibung der Geodatenbank Für die SQL-Aufgaben ist eine Beispieldatenbank mit geographischen Daten vorgegeben. Diese Datenbank mondial solltet Ihr in der ersten Woche unter einem lokalen Alias katalogisiert haben. Der relevante Ausschnitt des Schemas der Datenbank ist im Anschluss beschrieben. Ihr könnt den Aufbau der Tabellen auch direkt von der Datenbank erfragen. Die Daten der Tabellen geben teilweise kein vollständiges Bild der Welt wieder, sollen aber für unsere Zwecke genügen. Country: Länder name: der Name des Landes 2 Mit anderen Worten: andere Datenbanken, die nicht die IBM DB2 sind, sind nicht zugelassen und führen bei Verwendung zum Nichtbestehen. 9

10 code: der Ländercode (Kfz) des Landes capital: der Name der Hauptstadt province: der Name der Hauptstadt-Provinz area: die Fläche des Landes population: die Bevölkerungszahl Economy: Wirtschaftsdaten country: der Ländercode (Kfz) des Landes gdp: Bruttoinlandsprodukt in Mio. US-Dollar Language: gesprochene Sprachen country: der Ländercode name: Name einer im Land gesprochenen Sprache percentage: Anteil der Sprache als Muttersprache im Land Religion: ausgeübte Religionen country: der Ländercode name: Name einer im Land ausgeübten Religion percentage: Anteil der Religion an der Bevölkerung des Landes borders: in dieser Beziehung ist für ein Paar benachbarter Länder A und B nur ein Tupel angegeben, die Relation ist nicht symmetrisch country1: der Ländercode des ersten Landes country2: der Ländercode des angrenzenden Landes length: Länge der Grenze zwischen country1 und country2 Continent: Kontinente name: der Name des Kontinents area: die Gesamtfläche des Kontinents encompasses: Lage von Ländern country: der Ländercode continent: der Name des Kontinents, auf dem das Land liegt percentage: wie viel Prozent der Landesfläche auf dem Kontinent liegt City: Städte name: der Name der Stadt country: der Ländercode des Landes, in dem die Stadt liegt province: die Provinz, in der die Stadt liegt population: Bevölkerung der Stadt longitude: geographischer Längengrad 10

11 latitude: geographischer Breitengrad Organization: internationale Organisationen name: der Name der internationalen Organisation abbreviation: das Kürzel der Organisation city: der Sitz der Organisation country: der Ländercode des Landes, in dem der Sitz liegt province: die Provinz, in der der Sitz liegt established: Gründungsdatum ismember: Mitgliedschaften organization: das Kürzel der Organisation country: der Ländercode des Mitgliedslandes type: die Art der Mitgliedschaft Mountain: Berge name: der Name des Bergs mountains: der Name des Gebirges, in dem der Berg liegt height: die Höhe des Bergs type: die Art des Bergs longitude: geographischer Längengrad latitude: geographischer Breitengrad Lake: Seen name: der Name des Sees area: die Fläche des Sees River: Flüsse name: der Name des Flusses length: die Länge des Flusses river: der Name des Flusses, in den der Fluss mündet lake: der Name des Sees, in den der Fluss mündet sea: der Name des Meeres, in den der Fluss mündet Sea: Meere name: der Name des Meeres depth: die maximale Tiefe des Meeres located: Lage von Städten (einzelne der Attribute sind in dieser Tabelle oft NULL, wenn eine Stadt z.b. nicht an einem Fluss liegt) city: Name der Stadt, die an dem Gewässer liegt 11

12 country: Name des Landes, in dem die Stadt liegt province: Name der Provinz, in der die Stadt liegt river: Name des Flusses, an dem die Stadt liegt lake: Name des Sees, an dem die Stadt liegt sea: Name des Meeres, an dem die Stadt liegt geo_sea, geo_lake, geo_river: Lage von Meeren, Seen und Flüssen sea, lake, river: Name des Gewässers country: Name des Landes, an den das Gewässer grenzt province: Name der Provinz, an die das Gewässer grenzt geo_mountain: Lage von Bergen mountain: Name des Bergs country: Name des Landes, in dem der Berg liegt province: Name der Provinz, in dem der Berg liegt 12