Objektrelationale, erweiterbare Datenbanken

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1 Dr. C. Türker Eidgenössische Technische Hochschule Zürich Ecole polytechnique fédérale de Zurich Politecnico federale di Zurigo Swiss Federal Institute of Technology Zurich Objektrelationale, erweiterbare Datenbanken WS03/04 Übung 4 Musterlösung Aufgabe 1: Klassen: Typen und Extensionen / Objektalgebra Im Anwendungsszenario sollen diesmal die Klassen Artikel und Haushaltswaren näher betrachtet werden. 1. Definieren Sie die Funktionen (Attribute) für die Klasse Artikel und deren Subklasse Haushaltswaren. Die UML-Assoziationen können hier vernachlässigt werden. (a) Fkt(Artikel) = {Nummer, Bezeichnung, Preis, Beschreibung, Bilder } (b) Fkt(Haushaltswaren) = Fkt(Artikel) {Garantie, Farbe} Haushaltswaren werden im Folgenden mit H, Artikel mit A abgekürzt. 2. Geben Sie für die Klasse Haushaltswaren eine Projektion an, um nur die Funktionen der Superklasse zu erhalten. R1 = π [Nummer(x), Bezeichnung(x), Preis(x), Beschreibung(x), Bilder(x)] (x IN H) 3. Schreiben Sie eine Anfrage, um alle Haushaltswaren zu erhalten, die weniger als 5 Franken kosten. R2 = σ [Preis(x) < 5] (x IN H) 4. Lassen Sie sich von den eben ausgewählten Haushaltswaren die Attribute Nummer, Bezeichnung, Preis und Farbe anzeigen. R3 = π [Nummer(y), Bezeichnung(y), Preis(y), Farbe(y)] (y IN R2) 5. Lassen Sie sich nun die Garantie der Haushaltswaren anzeigen, die weniger als 5 Franken kosten.

2 R4 = π [Garantie(y)] (y IN R2) 6. Geben Sie für alle Artikel, die mehr als 25 Schweizer Franken kosten, die Nummer und den Preis sowohl in Schweizer Franken als auch in Euro aus. Der Umrechnungskurs sei 1 SFR = 0,66 Euro. R5 = π [Nummer(x), Preis(x), 0.66 * Preis(x)] (σ [Preis(x) > 25] (x IN A)) 7. Zeichnen Sie die Typ- bzw. Extensionshierarchien für obige Klassen und Anfrageergebnisse auf und ermitteln Sie daraus die Ober-/Unterklassen- Beziehungen. Super-/Suptypbeziehungen: (a) A=R1 H = R2 (b) R3 H (c) R4 H Extensionsbeziehungen: (a) A H = R1 R2 = R3 = R4 (b) A R5 Klassenbeziehungen: (a) A R1 H R2 (b) R3 R2 (c) R4 R2 Aufgabe 2: Distinct-Typen und Casting in SQL:1999 Zwei verschiedene Unternehmen, die jeweils über getrennte Materialdatenbanken verfügen, wollen zusammenarbeiten. Da ein Unternehmen in Europa, das andere in den USA sitzt, werden aber die Schmelztemperaturen der Materialien einmal in Grad Celsius und einmal in Fahrenheit gespeichert. Nun soll trotzdem eine einheitliche Sicht auf diese Daten möglich sein. 1. Definieren Sie in SQL:1999 entsprechende Distinct-Typen für die verschiedenen Einheiten, um Temperaturwerte speichern zu können. CREATE TYPE Celsius AS DECIMAL(5,2) FINAL; CREATE TYPE Fahrenheit AS DECIMAL(5,2) FINAL;

3 2. Definieren Sie in SQL:1999 eine Konvertierungsfunktion, um ein implizites Casting zu ermöglichen. Hinweis: T F ahrenheit = T Celsius 9/ CREATE FUNCTION Fahrenheit(c Celsius) RETURNS Fahrenheit RETURN Fahrenheit(CAST(c AS DECIMAL(5, 2)) * 9 / )); -- Auch möglich: -- RETURN CAST((CAST(c AS DECIMAL(5, 2)) * 9 / ) AS Fahrenheit); CREATE CAST (Celsius AS Fahrenheit) WITH FUNCTION Fahrenheit(Celsius) AS ASSIGNMENT; 3. Es sollen die Schmelztemperaturen von Materialien verglichen werden, die sich in verschiedenen Datenbanken befinden. Wenn man hierbei beispielsweise für ein Material aus der europäischen Datenbank alle Materialien aus der amerikanischen Datenbank ausgegeben bekommen möchte, die eine niedrigere Schmelztemperatur haben, so müssen Werte der Schmelztemperatur-Attributen der beiden Datenbanken verglichen werden. Was passiert in einem solchen Falle, falls der Vergleich (a) ohne Cast, (b) mit explizitem Cast auf den Basisdatentyp bzw. (c) mittels implizitem Cast (aus der vorigen Teilaufgabe) erfolgt. (a) Ohne Cast dürfen Werte verschiedener Distinct-Typen nicht verglichen werden, weil SQL:1999 streng typisiert ist. Es würde also ein Typfehler erzeugt. Eine entsprechende (unzulässige) Anfrage hätte hierbei die folgende Form: SELECT u.id WHERE e.id = 101 AND e.schmelztemp < u.schmelztemp (b) Nach einem (einfachen) expliziten Cast auf den Basistyp sind die beiden Werte vergleichbar, d.h. eine solche Operation ist nun syntaktisch zulässig. Allerdings geht mit diesem Cast die Semantik verloren, da anschaulich gesprochen einfach die Einheiten weggelassen werden. So sind nun 100 Grad Celsius und 212 Fahrenheit ungleich, oder anders 10 Grad Celsius wären gleich 10 Fahrenheit, was natürlich nicht korrekt ist. Eine syntaktisch zulässige, aber sinnlose Anfrage ist zum Beispiel:

4 SELECT u.id WHERE e.id = 101 AND CAST(e.Schmelztemp AS DECIMAL(5, 2)) < CAST(u.Schmelztemp AS DECIMAL(5, 2)); (c) Jetzt geschieht genau das, was man erwartet: Die beiden Werte werden miteinander verglichen, wobei eine Umrechnung der Einheiten erfolgt. Die Anfrage sieht in diesem Falle genauso wie bei Punkt (a) aus! SELECT u.id, u.name WHERE e.id = 101 AND e.schmelztemp < u.schmelztemp Anzumerken ist noch, dass natürlich auch ein impliziter Cast sinnlos definiert werden kann, während bei Angabe der richtigen Umrechungsfunktion auch ein expliziter Cast das richtige Ergebnis liefert. 4. Setzen Sie die obigen Teilaufgaben soweit es geht mittels DB2-SQL um. Beachten Sie dabei kleinere syntaktische Unterschiede zu SQL:1999. Für die DB2-Syntax sei auf das DB2-Manual SQL Reference verwiesen. Folgende Aufgaben sollten auf jeden Fall umgesetzt werden: Definition der Distinct-Typen Celsius und Fahrenheit. Definition der Tabellen EuroMaterial(ID, Schmelztemparatur in Celsius) und USMaterial(ID, Schmelztemparatur in Fahrenheit). Erzeugen von Beispielzeilen für beide Tabellen. Dabei sollte ein Euro- Material mit der ID=101 enthalten sein. Definition einer Funktion, die Celsius in Fahrenheit umrechnet. Formulierung einer Anfrage, die alle US-Materialen ermittelt, die eine höhere Schmelztemparatur haben, als das Euro-Material mit der ID=101. Definition einer Sicht, die alle Euro- und US-Materialien mit ihrer Schmelztemparatur in Fahrenheit enthält. Da IBM DB2 Version 7.2 keine benutzerdefinierten Casts unterstützt, müssen die Konvertierungen explizit durchgeführt werden. CREATE DISTINCT TYPE Celsius AS DECIMAL(5,2) WITH COMPARISONS; CREATE DISTINCT TYPE Fahrenheit AS DECIMAL(5,2) WITH COMPARISONS; CREATE FUNCTION Fahrenheit(c Celsius) RETURNS Fahrenheit RETURN Fahrenheit(CAST(c AS DECIMAL(5, 2)) * 9 / );

5 CREATE TABLE EuroMaterial (ID INT, Schmelztemp Celsius); CREATE TABLE USMaterial (ID INT, Schmelztemp Fahrenheit); INSERT INTO EuroMaterial VALUES (101, Celsius(78.5)); INSERT INTO EuroMaterial VALUES (102, Celsius(69.23)); INSERT INTO EuroMaterial VALUES (103, Celsius(99.71)); INSERT INTO USMaterial VALUES (201, Fahrenheit(198.5)); INSERT INTO USMaterial VALUES (202, Fahrenheit(192.3)); INSERT INTO USMaterial VALUES (203, Fahrenheit(141.9)); INSERT INTO USMaterial VALUES (204, Fahrenheit(170.2)); SELECT e.id AS EuroMaterial, Fahrenheit(e.Schmelztemp) AS Temp, u.id AS USMaterial, u.schmelztemp AS Temp WHERE e.id = 101 AND Fahrenheit(e.Schmelztemp) < u.schmelztemp; CREATE VIEW Material(ID, SchmelztempFahrenheit) AS SELECT ID, Fahrenheit(Schmelztemp) FROM EuroMaterial UNION SELECT ID, Schmelztemp FROM USMaterial;