Teil III. Relationale Datenbanken Daten als Tabellen
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- Fanny Heintze
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1 Teil III Relationale Datenbanken Daten als Tabellen
2 Relationale Datenbanken Daten als Tabellen 1 Relationen für tabellarische Daten 2 SQL-Datendefinition 3 Grundoperationen: Die Relationenalgebra 4 SQL als Anfragesprache Sattler / Saake Datenbanksysteme Wintersemester 2006/7 3 1
3 Relationen für tabellarische Daten Relationenmodell Konzeptuell ist die Datenbank eine Menge von Tabellen Musiker MNr Name Land 102 Neil Young Kanada 103 Apocalyptica Finnland 104 Subway To Sally Deutschland 105 Rammstein Deutschland 106 Tokio Hotel Deutschland Album ANr Titel Jahr Genre Preis MNr Tabelle = Relation 1014 Amplified 2006 Rock 22, Nord Nord Ost 2005 Rock 8, Rosenrot 2005 Rock 17, Engelskrieger 2003 Rock 12, Living With War 2006 Rock 16, Sattler / Saake Datenbanksysteme Wintersemester 2006/7 3 2
4 Relationen für tabellarische Daten Darstellung von Relationen und Begriffe Fett geschriebene Zeilen: Relationenschema Weitere Einträge in der Tabelle: Relation Eine Zeile der Tabelle: Tupel Eine Spaltenüberschrift: Attribut Ein Eintrag: Attributwert Relationenname Attribut R A 1... A n... Relationenschema Tupel... Relation... Sattler / Saake Datenbanksysteme Wintersemester 2006/7 3 3
5 Relationen für tabellarische Daten Integritätsbedingungen: Schlüssel Attribute einer Spalte identifizieren eindeutig gespeicherte Tupel: Schlüsseleigenschaft etwa MNr für Tabelle Musiker Musiker MNr Name Land 102 Neil Young Kanada 103 Apocalyptica Finnland 104 Subway To Sally Deutschland 105 Rammstein Deutschland auch Attributkombinationen können Schlüssel sein! Schlüssel können durch Unterstreichen gekennzeichnet werden Sattler / Saake Datenbanksysteme Wintersemester 2006/7 3 4
6 Relationen für tabellarische Daten Integritätsbedingungen: Fremdschlüssel Schlüssel einer Tabelle können in einer anderen (oder derselben!) Tabelle als eindeutige Verweise genutzt werden: Fremdschlüssel, referenzielle Integrität etwa MNr als Verweise auf Musiker ein Fremdschlüssel ist ein Schlüssel in einer fremden Tabelle Sattler / Saake Datenbanksysteme Wintersemester 2006/7 3 5
7 Relationen für tabellarische Daten Fremdschlüssel /2 Musiker MNr Name Land 102 Neil Young Kanada 103 Apocalyptica Finnland 104 Subway To Sally Deutschland 105 Rammstein Deutschland 106 Tokio Hotel Deutschland Album ANr Titel Jahr Genre Preis MNr Musiker 1014 Amplified 2006 Rock 22, Nord Nord Ost 2005 Rock 8, Rosenrot 2005 Rock 17, Engelskrieger 2003 Rock 12, Living With War 2006 Rock 16, Sattler / Saake Datenbanksysteme Wintersemester 2006/7 3 6
8 SQL-Datendefinition Die Anweisung create table create table basisrelationenname ( spaltenname 1 wertebereich 1 [not null],... spaltenname k wertebereich k [not null]) Wirkung dieses Kommandos ist sowohl die Ablage des Relationenschemas im Data Dictionary, als auch die Vorbereitung einer leeren Basisrelation in der Datenbank Sattler / Saake Datenbanksysteme Wintersemester 2006/7 3 7
![.. spaltenname k wertebereich k [not null]) Wirkung dieses Kommandos ist sowohl die Ablage des](/docs-images/42/22845372/images/page_8.jpg "Relationenschemas im Data Dictionary, als auch die Vorbereitung einer leeren Basisrelation in")
9 SQL-Datendefinition Mögliche Wertebereiche in SQL integer (oder auch integer4, int), smallint (oder auch integer2), float(p) (oder auch kurz float), decimal(p,q) und numeric(p,q) mit jeweils q Nachkommastellen, character(n) (oder kurz char(n), bei n = 1 auch char) für Zeichenketten (Strings) fester Länge n, character varying(n) (oder kurz varchar(n) für Strings variabler Länge bis zur Maximallänge n, bit(n) oder bit varying(n) analog für Bitfolgen, und date, time bzw. timestamp für Datums-, Zeit- und kombinierte Datums-Zeit-Angaben Sattler / Saake Datenbanksysteme Wintersemester 2006/7 3 8
10 SQL-Datendefinition Beispiel für create table create table Musiker ( MNr int primary key, Name varchar(20), Land varchar(30)); primary key kennzeichnet Spalte als Schlüsselattribut Sattler / Saake Datenbanksysteme Wintersemester 2006/7 3 9
11 SQL-Datendefinition create table mit Fremdschlüssel create table Album ( ANr int primary key, Titel varchar(50) not null, Jahr int not null, Genre varchar(10), Preis decimal(6,2), MNr int, foreign key (MNr) references Musiker (MNr)); foreign key kennzeichnet Spalte als Fremdschlüssel Sattler / Saake Datenbanksysteme Wintersemester 2006/7 3 10
12 SQL-Datendefinition Nullwerte not null schließt in bestimmten Spalten Nullwerte als Attributwerte aus Kennzeichnung von Nullwerte in SQL durch null; hier null repräsentiert die Bedeutung Wert unbekannt, Wert nicht anwendbar oder Wert existiert nicht, gehört aber zu keinem Wertebereich null kann in allen Spalten auftauchen, außer in Schlüsselattributen und den mit not null gekennzeichneten Sattler / Saake Datenbanksysteme Wintersemester 2006/7 3 11
13 SQL-Datendefinition Weiteres zur Datendefinition in SQL Neben Primär- und Fremdschlüsseln können in SQL angegeben werden: mit der default-klausel Defaultwerte für Attribute, mit der create domain-anweisung benutzerdefinierte Wertebereiche und mit der check-klausel weitere lokale Integritätsbedingungen innerhalb der zu definierenden Wertebereiche, Attribute und Relationenschemata Sattler / Saake Datenbanksysteme Wintersemester 2006/7 3 12
14 Grundoperationen: Die Relationenalgebra Anfrageoperationen auf Tabellen Basisoperationen auf Tabellen, die die Berechnung von neuen Ergebnistabellen aus gespeicherten Datenbanktabellen erlauben Operationen werden zur sogenannten Relationenalgebra zusammengefasst Mathematik: Algebra ist definiert durch Wertebereich sowie darauf definierten Operationen für Datenbankanfragen entsprechen die Inhalte der Datenbank den Werten, Operationen sind dagegen Funktionen zum Berechnen der Anfrageergebnisse Anfrageoperationen sind beliebig kombinierbar und bilden eine Algebra zum Rechnen mit Tabellen die sogenannte relationale Algebra oder auch Relationenalgebra Sattler / Saake Datenbanksysteme Wintersemester 2006/7 3 13
15 Grundoperationen: Die Relationenalgebra Relationenalgebra: Übersicht Selektion Projektion Verbund a1 b2 b2 c3 a1 b2 c3 a2 b2 b3 c4 a2 b2 c3 a2 b3 b4 c5 a2 b3 c4 Sattler / Saake Datenbanksysteme Wintersemester 2006/7 3 14
16 Grundoperationen: Die Relationenalgebra Selektion σ Selektion: Auswahl von Zeilen einer Tabelle anhand eines Selektionsprädikats σ Jahr=2006 (Album) Album ANr Titel Jahr Genre Preis MNr 1014 Amplified 2006 Rock 22, Living With War 2006 Rock 16, Sattler / Saake Datenbanksysteme Wintersemester 2006/7 3 15
17 Grundoperationen: Die Relationenalgebra Projektion π Projektion: Auswahl von Spalten durch Angabe einer Attributliste π Land (Musiker) Musiker Land Kanada Finnland Deutschland Die Projektion entfernt doppelte Tupel. Sattler / Saake Datenbanksysteme Wintersemester 2006/7 3 16
18 Grundoperationen: Die Relationenalgebra Natürlicher Verbund Verbund (engl. join): verknüpft Tabellen über gleichbenannte Spalten, indem er jeweils zwei Tupel verschmilzt, falls sie dort gleiche Werte aufweisen Album Musiker ANr Titel Jahr... MNr Name Land 1014 Amplified Apocalyptica Finnland 1015 Nord Nord Ost Subway To Sally Deutschl Rosenrot Rammstein Deutschl Engelskrieger Subway To Sally Deutschl Living With War Neil Young Kanada Tokio Hotel ist im Ergebnis verschwunden Tupel, die keinen Partner finden (dangling tuples), werden eliminiert Sattler / Saake Datenbanksysteme Wintersemester 2006/7 3 17
19 Grundoperationen: Die Relationenalgebra Kombination von Operationen ergibt π Titel,Jahr,MNr (σ Jahr>2003 (Album)) σ Land= Deutschland (Musiker) Titel Jahr MNr Name Land Nord Nord Ost Subway To Sally Deutschl. Rosenrot Rammstein Deutschl. Sattler / Saake Datenbanksysteme Wintersemester 2006/7 3 18
20 Grundoperationen: Die Relationenalgebra Umbenennung β Anpassung von Attributnamen mittels Umbenennung: Musiker Vorname Name Neil Young Herbert Grönemeyer Dick Brave Komponist Vorname Nachname Neil Young Herbert Grönemeyer Johann Sebastian Bach Eicca Toppinen Angleichen durch: β Name Nachname (Komponist) Sattler / Saake Datenbanksysteme Wintersemester 2006/7 3 19
21 Grundoperationen: Die Relationenalgebra Mengenoperationen Vereinigung r 1 r 2 von zwei Relationen r 1 und r 2 : sammelt die Tupelmengen zweier Relationen unter einem gemeinsamen Schema auf Attributmengen beider Relationen müssen identisch sein Musiker β Name Nachname (Komponist) Vorname Neil Herbert Dick Johann Sebastian Eicca Name Young Grönemeyer Brave Bach Toppinen Sattler / Saake Datenbanksysteme Wintersemester 2006/7 3 20
22 Grundoperationen: Die Relationenalgebra Mengenoperationen /2 Differenz r 1 r 2 eliminiert die Tupel aus der ersten Relation, die auch in der zweiten Relation vorkommen ergibt: (β Name Nachname (Komponist)) Musiker Vorname Johann Sebastian Eicca Name Bach Toppinen Sattler / Saake Datenbanksysteme Wintersemester 2006/7 3 21
23 Grundoperationen: Die Relationenalgebra Mengenoperationen /3 Durchschnitt r 1 r 2 : ergibt die Tupel, die in beiden Relationen gemeinsam vorkommen Musiker β Name Nachname (Komponist) liefert: Vorname Neil Herbert Name Young Grönemeyer Sattler / Saake Datenbanksysteme Wintersemester 2006/7 3 22
24 SQL als Anfragesprache SQL-Anfrage als Standardsprache Anfrage an eine einzelne Tabelle select Titel, Jahr from Album where Genre = Rock SQL hat Multimengensemantik Duplikate in Tabellen werden in SQL nicht automatisch unterdrückt! Mengensemantik durch distinct select distinct Land from Musiker Sattler / Saake Datenbanksysteme Wintersemester 2006/7 3 23
25 SQL als Anfragesprache Verknüpfung von Tabellen Kreuzprodukt als Basisverknüpfung select * from Album, Musiker Verbund durch Angabe einer Verbundbedingung! select * from Album, Musiker where Album.MNr = Musiker.MNr Sattler / Saake Datenbanksysteme Wintersemester 2006/7 3 24
26 SQL als Anfragesprache Kombination von Bedingungen Ausdruck in Relationenalgebra π Titel,Jahr,MNr (σ Jahr>2003 (Album)) σ Land= Deutschland (Musiker) Anfrage in SQL select Titel, Jahr, Album.MNr, Name, Land from Album, Musiker where Jahr > 2003 and Land = Deutschland and Album.MNr = Musiker.MNr Sattler / Saake Datenbanksysteme Wintersemester 2006/7 3 25
27 SQL als Anfragesprache Mengenoperationen in SQL Vereinigung in SQL explizit mit union Differenzbildung durch geschachtelte Anfragen select * from Musiker where Name not in ( select Nachname from Komponist) Sattler / Saake Datenbanksysteme Wintersemester 2006/7 3 26
28 SQL als Anfragesprache Änderungsoperationen in SQL insert: Einfügen eines oder mehrerer Tupel in eine Basisrelation oder Sicht update: Ändern von einem oder mehreren Tupel in einer Basisrelation oder Sicht delete: Löschen eines oder mehrerer Tupel aus einer Basisrelation oder Sicht Lokale und globale Integritätsbedingungen müssen bei Änderungsoperationen automatisch vom System überprüft werden Sattler / Saake Datenbanksysteme Wintersemester 2006/7 3 27
29 SQL als Anfragesprache Die update-anweisung Syntax: update basisrelation set attribut 1 = ausdruck 1... attribut n = ausdruck n [ where bedingung ] Sattler / Saake Datenbanksysteme Wintersemester 2006/7 3 28
30 SQL als Anfragesprache Beispiel für update Album ANr Titel Jahr Genre Preis MNr 1014 Amplified 2006 Rock 22, Nord Nord Ost 2005 Rock 8, Rosenrot 2005 Rock 17, Engelskrieger 2003 Rock 12, Living With War 2006 Rock 16, update Album set Preis = Preis - 2,50 where Jahr < 2005 Sattler / Saake Datenbanksysteme Wintersemester 2006/7 3 29
31 SQL als Anfragesprache Beispiel für update: neue Werte Album ANr Titel Jahr Genre Preis MNr 1014 Amplified 2006 Rock 22, Nord Nord Ost 2005 Rock 8, Rosenrot 2005 Rock 17, Engelskrieger 2003 Rock 10, Living With War 2006 Rock 16, Sattler / Saake Datenbanksysteme Wintersemester 2006/7 3 30
32 SQL als Anfragesprache Weiteres zu update Realsierung von Eintupel-Operation mittels Primärschlüssel: update Album set Preis = Preis * 0.9 where ANr = 1021 Änderung der gesamten Relation: update Album set Genre = Rock Sattler / Saake Datenbanksysteme Wintersemester 2006/7 3 31
33 SQL als Anfragesprache Die delete-anweisung Syntax: delete from basisrelation [ where bedingung ] Löschen eines Tupels in der Musiker-Relation: delete from Musiker where Name = Tokio Hotel Sattler / Saake Datenbanksysteme Wintersemester 2006/7 3 32
34 SQL als Anfragesprache Weiteres zu delete Standardfall ist das Löschen mehrerer Tupel: delete from Album where Genre = Pop Löschen der gesamten Relation: delete from Album Sattler / Saake Datenbanksysteme Wintersemester 2006/7 3 33
35 SQL als Anfragesprache Weiteres zu delete /2 Löschoperationen können zur Verletzung von Integritätsbedingungen führen! Beispiel: Verletzung der Fremdschlüsseleigenschaft, falls es noch Bestellposten zu dieser Bestellung gibt: delete from Musiker where Name = Subway To Sally Sattler / Saake Datenbanksysteme Wintersemester 2006/7 3 34
36 SQL als Anfragesprache Die insert-anweisung Syntax: insert into basisrelation [ (attribut 1,..., attribut n ) ] values (konstante 1,..., konstante n ) optionale Attributliste ermöglicht das Einfügen von unvollständigen Tupeln Sattler / Saake Datenbanksysteme Wintersemester 2006/7 3 35
37 SQL als Anfragesprache insert-beispiele insert into Musiker (MNr, Name) values (110, In Extremo ) nicht alle Attribute angegeben Wert des fehlenden Attribut Land wird null insert into Musiker values (110, In Extremo, Deutschland ) Sattler / Saake Datenbanksysteme Wintersemester 2006/7 3 36
38 SQL als Anfragesprache Einfügen von berechneten Daten Syntax: insert into basisrelation [ (attribut 1,..., attribut n ) ] SQL-anfrage Beispiel: insert into Album (ANr, Titel, Jahr, Genre, MNr) ( select SingleNr, Titel, Jahr, Rock, MNr from Singles where Genre = Rock ) Sattler / Saake Datenbanksysteme Wintersemester 2006/7 3 37
39 SQL als Anfragesprache Zusammenfassung Relationenmodell: Datenbank als Sammlung von Tabellen Integritätsbedingungen im Relationenmodell Tabellendefinition in SQL Relationenalgebra: Anfrageoperatoren Grundkonzepte von SQL-Anfragen und -Änderungen Sattler / Saake Datenbanksysteme Wintersemester 2006/7 3 38
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Es geht also im die SQL Data Manipulation Language.
1 In diesem Abschnitt wollen wir uns mit den SQL Befehlen beschäftigen, mit denen wir Inhalte in Tabellen ( Zeilen) einfügen nach Tabelleninhalten suchen die Inhalte ändern und ggf. auch löschen können.
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