Kleine Einführung in SQL

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1 CLab Web-basiertes virtuelles Laboratorium zur Computerlinguistik LERNEINHEIT Kleine Einführung in SQL Universität Zürich Institut für Computerlinguistik Prof. Dr. Michael Hess

2 1. Voraussetzungen 2 Über das grundsätzliche Ziel des Einsatzes von SQL sollten Sie informiert sein, bevor Sie diese Lerneinheit benützen. Siehe dazu das Skript der Vorlesung ECL 2. Sonst werden keine Kenntnisse vorausgesetzt. 2. Lernziel Danksagung SQL ist relativ leicht erlernbar und man kann schnell schnell Fortschritte machen. In dieser Lerneinheit finden Sie am Anfang eine Einführung in die Sprache und ihre Verwendung. Diese Einfürung ist knapp und beschränkt sich auf das Wesentliche, ist aber für einen Einstieg erstmal völlig ausreichend. Sie stammt von Markus Wolf, Böblingen. Das Original findet sich auf seiner Webseite unter Herzlichen Dank für 1 die freundliche enehmigung zur Veröffentlichung. Am Schluss der Lerneinheit (hier) finden Sie eine ILAP, in der Sie das elernte vertiefen können. Sie sollten nach Durcharbeiten dieser Lerneinheiten einfache Anfragen an ebenso einfache Datenbanken fehlerlos in SQL formulieren können. Sie sollten ebenfalls die Probleme erkannt haben, welche sich beim Umsetzen von natürlichsprachlich formulierten Informationsbedürfnissen in SQL ergeben. 1. Auf dieser Basis wurde die Lerneinheit, insbes. auch die ILAP, von Jeannette Roth (Abschluss in Computerlinguistik 2003) konzipiert und implementiert.

3 Lernziel 3 3. Einleitung Die Structured Query Language, kurz SQL, wird verwendet, um relationale Datenbanken anzusprechen. SQL ist dabei sehr umfangreich und umfasst nicht nur Anweisungen und Befehle zum Abfragen der Daten - wie man aus dem Namen schliessen könnte - sondern auch die Möglichkeit, Daten zu ändern und die Datenbank selbst zu beschreiben. Somit kann man mit SQL so ziemlich alle Aufgaben erledigen, die zur Administration und Benutzung von Datenbanken anfallen. Hier sei noch erwähnt, dass es einen SQL-Standard gibt, an dem sich die Datenbankhersteller leider nur orientieren, aber sich nicht an ihn halten. Dies hat zur Folge, dass eine datenunabhängige Software-Entwicklung mit Perl auf Basis des abstrakten Datenbank-Layers DBI zwar möglich, auf rund der unterschiedlichen SQL-Implementierungen aber nur schwer realisierbar ist. 4. rundlegendes In einer relationalen Datenbank werden Informationen in Tabellen gespeichert. Jede Tabelle speichert zu unterschiedlichen Datensätzen (horizontal) diverse Informationen (vertikal). Ein Beispiel für eine Datentabelle: Mitarbeiter MID Nachname Vorname Standort ehalt 123 Wolf Markus Böblingen Simpson Homer Springfield Schmidt Werner Bonn Um Daten in diese Tabelle einzugeben, zu ändern, zu löschen und abzufragen, kann man die Structured Query Language, kurz SQL, verwenden. Unser Streifzug durch SQL beginnt bei einfachen Abfragen über eine Tabelle, Abfragen mit Kriterien und schliesslich Abfragen über mehrere Tabellen, so genannte Joins. Abschliessend werden die Daten einer Tabelle \fifbmanipuliert, d.h. Daten werden

4 rundlegendes 4 hinzugefügt, geändert, und gelöscht. 5. Abfragen mit SELECT Eine Abfrage dient dem Suchen und Anzeigen von vorhandenen Daten. Dies geschieht in SQL immer mit dem SELECT-Befehl. Wir wollen aus der Beispieltabelle Mitarbeiter den Namen und Standort aller Mitarbeiter erfahren: SELECT Nachname, Vorname, Standort FROM Mitarbeiter; So sieht das Ergebnis aus: Nachname Vorname Standort Wolf Markus Böblingen Simpson Homer Springfield Schmidt Werner Bonn Was genau haben wir getan: Wir haben uns alle Mitarbeiter aus der Mitarbeiter zur Ansicht ausgewählt, und zwar deren Namen und Standort. Die Mitarbeiter- Nummer (MID) haben wir dabei ausser Acht gelassen. Eine Abfrage funktioniert generell also so: SELECT SpaltenName, SpaltenName,... FROM TabellenName; Will man alle Informationen, die in einer Tabelle gespeichert sind, sehen: SELECT * FROM TabellenName;

5 Abfragen mit SELECT 5 6. SELECT mit Abfragekriterien Um eine Abfrage durchzuführen, die nicht alle Datensätze in der Tabelle zurückliefert, benötigen wir Abfragekriterien. Anhand dieser Kriterien werden die Datensätze gefiltert. Die allgemeine Form einer Abfrage mit Kriterien: SELECT SpaltenName,SpaltenName,... FROM TabellenName WHERE Kriterium Der Aufbau des Kriterienausdrucks leitet sich von der relationalen Algebra ab. Folgende Operatoren gibt es in SQL, um vergleichende Ausdrücke zu bilden: = gleich <> oder!= nicht gleich < kleiner als > grösser als <= kleiner als oder gleich >= grösser als oder gleich Aus der Mitarbeiter werden mit der Abfrage SELECT Nachname FROM Mitarbeiter WHERE ehalt >= 50000; die folgenden Datensätze zurückgeliefert:

6 SELECT mit Abfragekriterien 6 Nachname Simpson Schmidt Es wurden also alle Mitarbeiter, deren ehalt gleich ist oder über liegt, ausgewählt. Ein anderes Beispiel: SELECT ehalt FROM Mitarbeiter WHERE Nachname = Simpson ; Das Resultat: ehalt Mehrere Kriterien in einer Abfrage Man kann Kriterien endlos miteinander verknüpfen, und damit sehr detaillierte und aussagekräftige Abfragen durchführen. Beispiel: SELECT Nachname, Vorname FROM Mitarbeiter WHERE ehalt > AND Standort!= Springfield ; Wie man im Resultat sieht, wäre Homer Simpson aufgrund seines ehaltes, das grösser als ist, im Resultat enthalten, allerdings ist sein Standort Springfield, und der wurde als nicht -Kriterium angegeben:

7 Mehrere Kriterien in einer Abfrage 7 Nachname Schmidt Vorname Werner Die beiden Kriterien wurden mit AND verknüpft, das entspricht dem logischen UND. Dann gibt es natürlich auch das logische ODER: OR. Eine andere Möglichkeit, Aussagen miteinander zu verknüpfen, bieten die Schlüsselwörter IN und BETWEEN. IN wird verwendet, um in Spalten, die Zeichenketten beinhalten, eine Menge von möglichen Kriterien anzugeben. Für die folgende SQL-Anfrage werden Nachname und Vorname eines Datensatzes zurückgeliefert, wenn die in der Klammer angegebene Zeichenkette (nach IN) in der Spalte Standort des Datensatzes vorhanden ist. SELECT Nachname, Vorname FROM Mitarbeiter WHERE Standort IN ( Böblingen, Bonn ); Das Resultat dieser Anfrage lautet also: Nachname Wolf Schmidt Vorname Markus Werner Für Zahlenwerte gibt man ein Zahlenintervall mit BETWEEN an: SELECT Nachname, Vorname FROM Mitarbeiter WHERE ehalt BETWEEN AND 50000; Das Resultat dieser Anfrage mit BETWEEN lautet:

8 Mehrere Kriterien in einer Abfrage 8 Nachname Wolf Vorname Markus Man kann den ganzen Ausdruck mit NOT negieren, es werden also die Datensätze abgefragt, die nicht diesen Kriterien entsprechen: SELECT Nachname, Vorname FROM Mitarbeiter WHERE Standort NOT IN ( Böblingen, Bonn ); Das Resultat dieser Anfrage mit NOT IN lautet: Nachname Simpson Vorname Homer Und damit bekommen wir bei dieser Abfrage (endlich) wieder Homer Simpson ;-) Um das zu feiern, benützen wir noch das Schlüsselwort LIKE: SELECT Nachname FROM Mitarbeiter WHERE Vorname LIKE H% ; Das Resultat dieser Anfrage mit LIKE lautet: Nachname Simpson Schmidt Das Prozentzeichen in der Anfrage ist dabei als Wildcard zu sehen, repräsentiert also alle möglichen Zeichen. Im Folgenden noch ein paar Beispiele für den Einsatz von Wildcards: Home%, %ome%, %omer.

9 Mehrere Kriterien in einer Abfrage 9 8. Schlüssel und Indizes Damit man diesselben Daten nicht mehrmals in unterschiedlichen Tabellen speichern muss, werden sie indiziert. Dazu bekommt ein Datensatz in einer Tabelle einen Primärschlüssel (primary key). Dieser besteht aus einer oder mehreren Spalten. Auf jeden Fall muss der Primärschlüssel eines Datensatzes in dieser Tabelle eindeutig sein, es darf keinen anderen Datensatz mit demselben Schlüssel geben. Man spricht von einem Fremdschlüssel (foreign key) bei einer Tabellenspalte, die in einer anderen Tabelle ein Primärschlüssel ist. Das heisst, die beiden Tabellen haben miteinander zu tun, ihre Datensätze sind untereinander verknüpft. Für die im nächsten Kapitel kommenden Join-Beispiele gelten folgende Beispieltabellen: Artikel ArtikelNr Bezeichnung Preis 0010 Kaffeebecher T-Shirt Mütze Sweatshirt 45 Kunden KundenNr Nachname Vorname Strasse Stadt Meier Richard Hauptstr Stuttgart Banner Werner Moosweg Aachen Zeller Stefanie Zollstr renzdorf Schwarz Eugen Bahnhofstr Fulda

10 Schlüssel und Indizes 10 Bestellungen BestNr KundenNr ArtikelNr Menge In diesem Beispiel hat eine Bestellung zwei Fremdschlüssel: zum einen einen Käufer über die KundenNr, zum anderen einen Artikel über die ArtikelNr. Wichtig ist, dass in dieser Tabelle kein Primärschlüssel vorhanden ist. Die Bestellnummer kommt doppelt vor, wie man sieht. Mit diesen Tabellen werden wir nun kompliziertere Abfragen durchführen: Joins. 9. Joins Es gibt zwei Voraussetzungen, um miteinander in Verbindung stehende Tabellen optimal einzusetzen: 1. Redundanzfreiheit: Dieselben Daten dürfen nicht doppelt in unterschiedlichen Tabellen gespeichert werden. Es wäre beispielweise überflüssig, in der Tabelle Bestellungen die Daten des Kunden zu speichern, da diese bereits in der Tabelle Kunden erfasst wurden. 2. Schlüssel: Woher weiss ich, welcher Kunde zu welcher Bestellung gehört? Seine KundenNr, die in der Tabelle Kunden der Primärschlüssel ist, wird in der Bestellung als Fremdschlüssel gespeichert, und dadurch weiss ich, welcher Kunde welche Bestellung aufgegeben hat. Und damit ins eschehen: wir wollen alle Bestellungen sehen, die Herr Meier aufgegeben hat: SELECT BestNr, ArtikelNr, Menge FROM Bestellungen, Kunden WHERE Bestellungen.KundenNr = Kunden.KundenNr AND Nachname = Meier ; Zu beachten ist in der WHERE-Klausel die Notation TabellenName.Spaltenname. Dadurch werden die Spalten aus den beiden Tabellen nicht verwechselt. Das Ergebnis sieht so aus:

11 Joins 11 Bestellungen BestNr ArtikelNr Menge Es gibt Kunden, die noch keine Bestellung aufgegeben haben. Die aber, die schon einmal etwas bestellt haben, sollen einen Bonus bekommen. Dazu wollen wir herausfinden, wer das ist: SELECT DISTINCT Kunden.KundenNr, Nachname, Vorname FROM Bestellungen, Kunden WHERE Bestellungen.KundenNr = Kunden.KundenNr ORDER BY Nachname, Vorname; Normalerweise würde Herr Meier im Ergebnis zweimal auftauchen, da er ja zwei Bestellungen aufgegeben hat. Mit dem Schlüsselwort DISTINCT wird das aber vermieden, er taucht nur einmal auf. DISTINCT filtert also Duplikate unter den angeforderten Datensätzen heraus. Um noch eins draufzusetzen, haben wir das Ergebnis nach Nachnamen und Vornamen sortieren lassen, und zwar durch ORDER BY. Das Ergebnis dieser Anfrage sieht so aus: Kunden KundenNr Nachname Vorname Banner Werner Meier Richard Zeller Stefanie Dies also eine kleine Einführung in die Joins, damit kommt man schon mal ein Stück weit. Natürlich geht s aber noch weitaus komplexer... Wer sich dafür interessiert, bzw. tiefer einsteigen will, sollte die Fachliteratur dazu lesen, z.b. das Buch SQL lernen von Michael Ebner, erschienen bei Addison-Wesley.

12 Joins Funktionen 5 wichtige Funktionen, die in SQL eingebaut sind, sollen hier erläutert werden: SUM(SpaltenName): Addiert alle Werte in dieser Spalte, wenn es Zahlenwerte sind AV(SpaltenName): Berechnet das arithmetische Mittel der Werte dieser Sparte MAX(SpaltenName): Liefert den grössten Wert dieser Spalte MIN(SpaltenName): Liefert den kleinsten Wert dieser Spalte COUNT(*): Liefert die Anzahl der Datensätze, die den Abfragekriterien entsprechen Ein paar Beispiele: SELECT SUM(Menge), AV(Menge) FROM Bestellungen Berechnet die Anzahl der Artikel, die bestellt wurden, sowie die durchschnittliche Anzahl, die von einem Artikel bestellt wurde. SELECT MAX(Menge), MIN(Menge) FROM Bestellungen Liefert die Bestellung mit der grössten Menge von Artikeln und mit der kleinsten Menge. SELECT COUNT(*) FROM Bestellungen WHERE Menge > 10 Zählt alle Bestell-Positionen, bei denen mehr als 10 Stück von einem Artikel bestellt wurden.

13 Funktionen Daten hinzufügen/ändern/löschen Mit Abfragen lassen sich die Informationen in einer Datenbank nach Belieben sortieren und anzeigen. Wie kommen die Daten aber in die Datenbank? Wie werden sie geändert und gelöscht? Mit SQL jedenfalls relativ einfach. Als Beispiel gilt die Tabelle Artikel mit den Spalten ArtikelNr, Bezeichnung und Preis. Hinzufügen Zuerst fügen wir einen Datensatz in die Tabelle Artikel hinzu: INSERT INTO Artikel VALUES ( 0090, duschvorhang, 44.95); In diesem Fall wird ein neuer Datensatz in die Tabelle eingefügt. Man kann die Reihenfolge der Werte auch verändern, dann muss aber auch angegeben werden, welche Spalten man meint. Dabei lassen wir dieses Mal den Preis mal aus, weil er noch nicht feststeht (auslassen kann man alles ausgenommen die Primärschlüssel, die immer vorhanden sein müssen - in diesem Fall ist dies die ArtikelNr ). INSERT INTO Artikel (Bezeichnung, ArtikelNr) VALUES ( duschvorhang, 0090 ); Ändern Wenn wir den Preis leergelassen haben, können wir ihn natürlich nachträglich einfügen, indem wir einen bestehenden Datensatz ändern: UPDATE Artikel SET Preis = WHERE ArtikelNr = 0090 ; Dies ist natürlich auch möglich, wenn die zu ändernden Daten bereits bestehen, und auch, wenn es mehrere sind:

14 Daten hinzufügen/ändern/löschen 14 UPDATE Artikel SET Preis = WHERE Preis = Dadurch werden alle Artikel, die bisher gekostet haben, nun billiger. Löschen Zu guter Letzt wollen wir die Daten wieder löschen: DELETE FROM Artikel WHERE ArtikelNr = 0090 ; Damit wird genau ein Datensatz gelöscht, nämlich der Duschvorhang, den wir vorhin eingefügt haben. Um alle Duschvorhänge, die in der Tabelle Artikel gespeichert sind, zu löschen, gehen wir wie folgt vor: DELETE FROM Artikel WHERE Bezeichnung = duschvorhang ;

15 Daten hinzufügen/ändern/löschen 12. ILAPs zu SQL 15 Sie finden im folgenden zwei ILAPs. In der ersten werden Sie, anhand der Beispiele oben in dieser Lerneinheit, die Formulierung relativ einfacher Anfragen in SQL üben. Hier sollen Sie also SQL in Isolation erlernen. ILAP Praktische Einführung in SQL In der zweiten ILAP wird das Augenmerk auf das Verhältnis zwischen zwischen natürlichsprachlich formulierten Informationsbedürfnissen und den entsprechenden Eingaben in SQL gelegt wird. Hier sollen Sie Ihr efühl dafür schärfen, wo SQL einfacher als Englisch ist, und wo es sich umgekehrt verhält: ILAP SQL und natürliche Sprache

16 ILAPs zu SQL Zusammenstellung: Alle interaktiven Elemente dieser Lerneinheit ILAP Praktische Einführung in SQL ILAP SQL und natürliche Sprache

17 Zusammenstellung: Alle interaktiven Elemente dieser Lerneinheit 14. Zitierte Literatur 17

18 Zusammenstellung: Alle interaktiven Elemente dieser Lerneinheit 15. Inhaltsverzeichnis Voraussetzungen Lernziel Einleitung rundlegendes Abfragen mit SELECT SELECT mit Abfragekriterien Mehrere Kriterien in einer Abfrage Schlüssel und Indizes Joins Funktionen Daten hinzufügen/ändern/löschen ILAPs zu SQL Zusammenstellung: Alle interaktiven Elemente dieser Lerneinheit Zitierte Literatur Inhaltsverzeichnis

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