Relationale Datenbanken - Theorie und Praxis

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1 Hermann Sauer Relationale Datenbanken - Theorie und Praxis Mit einem Beitrag zu SQL-3 von Klaus Grieger 4., aktualisierte und erweiterte Auflage ^У ADDISON-WESLEY An imprint of Pearson Education München Reading, Massachusetts Menlo Park, California New York Harlow, England Don Mills, Ontario Sydney Mexiko City Madrid Amsterdam

2 Vorwort Einleitung Zum Inhalt dieses Buches 1 Einführung in Datenbank-Management-Systeme 1.1 Von der Realwelt zum Modell 1.2 Vom Modell zur Datenbank 1.3 Das Dreischichtenmodell nach ANSI / SPARC 1.4 Datenbank vs. Dateisystem Relationale Datenbanksysteme Der Datenbankadministrator (DBA) 2 Relationale Grundlagen 2.1 Das relationale Modell 2.2 Relationale Objekte Domäne Relation, Degree, Attribut-Tupel Candidate-Key Primary-Key, Alternate-Key, Foreign- 2.3 Relationale Integritätsregeln Entity Integrität Referentielle Integrität 2.4 Relationale Algebra RESTRICTION PROJECTION PRODUCT UNION INTERSECTION

3 2.4.6 DIFFERENCE JOIN DIVISION Anwendungsbeispiele der relationalen Algebra Degree- und Kardinalitätsveränderungen durch relationale Operatoren 45 3 Einführung in SQL Etwas SQL-Geschichte ' Der SQL-Markt Einführung SQL-Befehlsübersicht EBNF als Hilfsmittel zur Sprachbeschreibung DDL - Datendefinitionsanweisungen CREATE TABLE - Tabellen erstellen GRANT - Benutzer berechtigen CREATE VIEW-Definieren einer logischen Tabelle DML - Datenmanipulationsanweisungen Die SELECT-Anweisung (Daten aus der Datenbank lesen) Die DELETE-Anweisung (Zeilen löschen) Die UPDATE-Anweisung (Zeilen ändern) Die INSERT-Anweisung (Zeilen einfügen) Einbettung von SQL in 3GL-Sprachen Embedded SQL Das Mengenproblem Dynamisches SQL Kritik an SQL 74 4 Der SQL-2-Standard ANSI 1989 SQL mit Integritätserweiterungen CHECK-und DEFAULT-Option Entity-Integrität Referentielle Integrität ANSI Embedded SQL ISO Netzwerkweiter Datenbankzugriff ISO x-SQL-2-Standard Conformance Level Datentypen 84

4 Domänen Tabellen Diagnostik-Bereich Benutzerberechtigungen Transaktionen Datenbank und Schemata Cursor Dynamisches SQL Datenmanipulation Zusammenfassung Der SQL-3-Standard Evolution der Datenbanksysteme Zielsetzungen des SQL-3-Standards Aktueller Status der SQL-3-Standardisierung Einführung in die Objektorientierung Kapselung Objekte und Klassen Objektidentität Abstrakte Datentypen Vererbung Polimorphismus Persistente Objekte Zeilentypen und Tabellen Definition von Zeilentypen Verknüpfung von Tabellen mit Zeilentypen Untertabellen (Sub-Tables) Zeilenreferenzen SQL-Prozeduren (Stored Procedures) Historie der Datenbankprozeduren Datenbankprozeduren in SQL Die Programmiersprache Externe Prozeduren und Funktionen Benutzerdefinierte Datentypen Distinkte Typen (Distinct Types) Abstrakte Datentypen (Abstract Data Types - ADTs) Weitere SQL-3-Konzepte

5 5.9 Zusammenfassung und Kritik Datenbankprozeduren Zeilentypen, Tabellen und abstrakte Datentypen Der ODMG-Standard Datenbankinterna und Performance Der physische Zugriff auf Daten Adressierung mit der Record-ID Speicherstrukturen Der Binärbaum Der B-Baum Hashing Heap Zusammenfassung Die Abarbeitung von SQL-Statements Der semantische Level einer Programmiersprache Umsetzung von SQL-Ausdrücken in relationale Algebra Optimierung durch frühzeitige Restriktion Optimierung durch JOIN Realisierung des JOIN Der Query-Optimierer Testen der Qualität des Query-Optimierers Datenbankrechner Zusammenfassung Recovery und Parallelverarbeitung Recovery Logging Transaktion Transaktionsabrüche ROLLBACK-(Undo-)Logik Parallelverarbeitung Datenbank-Lock (Sperrung) Exklusive Locks Deadlocks Shared Locks Transaktionsverarbeitung unter SQL Performance in der Multiuser-Umgebung

6 8 Verteilte Datenbanken Was versteht man unter einem VDBMS? Die zwölf Regeln von C.J. Date Die speziellen Anforderungen an den Optimierer im VDBMS Transaktionsverwaltung im VDBMS Transaktionssynchronisation im VDBMS Recovery im VDBMS Aktuelle Produkte Datenbank-Design Normalisierung Normalisierungsgründe Abhängigkeiten von Attributen Erste Normalform Zweite Normalform Dritte Normalform Boyce/Codd-Normalform(BCNF) Vierte Normalform Fünfte Normalform Entity-Relationship-Modell (ER-Modell) Entity-Relationship-(ER-)Diagramme Degree einer Relationship (Grad einer Beziehung) Mitgliedsklassen Auflösung des ER-Modells in Relationen Zusammenfassung Die zwölf Regeln zur Bestimmung der Relationalität eines DBMS Einführung 10.2 Die zwölf RDBMS-Regeln 10.3 Schlußfolgerung 11 Datenbankauswahl 11.1 Allgemeine Vorgehensweise 11.2 K.O.-Kriterien 11.3 Strategische Kriterien, die sich nur schwer rein technisch beurteilen lassen 11.4 Technische Kriterien 11.5 Gewichtung des Anforderungskatalogs 11.6 Ermitteln der Funktionalität eines DBMS

7 A Glossar 267 В SQL-2-Systemkatalog 277 С Literaturverzeichnis 303 Stichwortverzeichnis