Informatik in der Mittelstufe

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1 Iformatik i der Mittelstufe 2. Datemodellierug ud Datebake Jahrgagsstufe 8/2 Systeme strukturiere Objekte klassifiziere ud Beziehuge feststelle (Objekte, Klasse, Attribute, Beziehuge, Objekt- ud Klassediagramme) Werkzeuge beherrsche Umsetzug der Modelle auf relatioale Datebake, Abfrage, Berichte erzeuge Techik verstehe Datehaltug ud Speichermedie 2 8/2: Strukture Klasse Bez. m Klasse2 3

2 Beispiel: Etity-Relatioship-Modell vo Kude, Kredite, Kote.. Kude besitzt m Koto Bearbeiter immt_auf Abschlussdatum Eröffugsdatum gehört_zu Abteilug Kredit Betrag Laufzeit 4 Nummer Typ Datemodellierug für statische Systeme Ziel: Beschreibug der Struktur großer Datemege: Kudedate, Bibliotheksbestad, Beschriebe werde die beteiligte Objekte (Etitäte, Datesätze,.. ), dere Eigeschafte (Attribute) sowie die statische Beziehuge zwische de Objekte (ist Teil vo, ist Betreuer vo,..) NICHT beschriebe werde Abläufe, Dateflüsse oder Iteraktioe, zeitliches Verhalte etc. 5 Datebake: Begriffskläruge Datebak = Datemege mit Strukturmodell (Datebakschema, Datemodell) Datebaksystem (DBS): Sammlug gespeicherter Date (Datebak) i Verbidug mit eier Software für Speicherug ud zum Zugriff. Operatioe: Eitrage, Lösche, Suche, Verküpfe vo Date. Wichtig: Date mit lager Lebesdauer, große Datemege (GBytes, TBytes). Das Datebakmaagemetsystem (DBMS) ist die Gesamtheit aller Programme für de Umgag mit de Date. Es ist veratwortlich für die sichere ud eiheitliche Verwaltug persisteter (laglebiger) Date, de Dateaustausch zwische Datebak ud Awedugsprogramme, die Verhiderug vo ukotrollierte Zugriffe auf de Datebestad ud die effiziete Zugriffsmöglichkeit auf die i der Regel sehr große Datebestäde. 6

3 Wie etwirft ma eie Datebak? Systemiformatioe ER-Modellierug ER-Graph Relatioale Modellierug Schemata für Tabelle Abfrage Tabelle Normalisierug Realisierug Schemata für Tabelle 7 gewüschte Date Sytax der Er-Modellierug (Che 976) Etitätsklasse 0.. Beziehug 0.. Etitätsklasse 2 8 Attribut Attribut 2 Kardialität ( Fuktioalität ) Jedes Attribut ist geau eier Etitätsklasse oder geau eier Beziehug zugeordet Jede Beziehug verbidet midestes 2 Etitätsklasse I jeder Beziehug wird jeder beteiligte Etitätsklasse geau eie Kardialität zwische ud zugeordet (auch [a,.. b] für miimal a ud maximal b) Eitätsklasse ud Attribute werde mit Substative (Sigular), Beziehuge mit Verbe (3. Perso) bezeichet Sematik der ER-Modellierug (Ausschitt) Etities (Objekte) stelle Iformatioseiheite dar, die für das Modell vo Belag sid: der Kude Fraz, das Koto , die Betreueri,... Etitäte werde durch ihre Attribute (Eigeschafte) beschriebe. Für jedes Attribut existiert ei Wertebereich, der die jeweils zugelassee Attributwerte bestimmt: : Text; Vergabedatum: Datum;.. Etitätsmege (Klasse) beschreibe eie Mege vo Etitäte mit gleicher Attributstruktur (d.h. mit deselbe Attribute, aber evtl. uterschiedliche Attributwerte: Kude, Betreuer, Koto. Die Kardialität beschreibt die Azahl der Etitäte, die vo der jeweilige Klasse a der jeweilige Beziehug beteiligt sei dürfe: Kude immt Kredite auf. 9

4 Beispiel: Bibliothek 0. Schritt: Objekte. Der erste Schritt besteht i der Idetifizierug der beteiligte Objekte. Hierbei hadelt es sich um idividuelle ud idetifizierbare Elemete, Idividue, Sache, Begriffe, Ereigisse o.ä. ierhalb des Systems, die durch ihre Eigeschafte (Attribute) beschriebe werde. Objekt Buch Attributbezeicher Attributwert Titel Fräulei Smillas Gespür für Schee Autor Verlag Carl Haser Müche Jahr 994 ISBN x Preis 9,90 Exemplare 3 Zustad gut, sehr gut, gut Stadort Zimmer 3, Regal 5, Fach 7,7 ud 8, Platz 3, 5,2 2

5 Attributbezeicher Attributwert Høeg Peter Lad adere Buchtitel Däemark Objekt Autor Der Pla vo der Abschaffug des Dukels, Die Frau ud der Affe 3 Objekt Kude Attributbezeicher Geburtsdatum Telefo Ausleihsperre Attributwert Peter Tegtmüllerweg Müche (089) keie 4 2. Schritt: Etitätsklasse Objekte (Etitäte) mit gleicher Attributstruktur werde da uter eiem Oberbegriff zu Klasse (Etitätsmege) zusammegefasst. I userem Beispiel: stelle wir u.a. fest, dass die Möglichkeit, mehrere Exemplare eies Buchtitels zu verwalte, bei der Klassifizierug Probleme macht, führe wir daher eie eigee Klasse für die Exemplare ei, stelle wir bei de Persoe Uterschiede bei de Attribute vo Autore ud Kude fest. 5

6 Ergebis 2: Etitätsklasse Kompakte Darstellug durch Schema: Klassebezeicher (Attributbez., Attributbez. 2,...): Buchtitel (Titel, Autor, Verlag,, Jahr, ISBN, Preis), Exemplar (Bezeichug, Zustad, Aufahmedatum), Stadort (Zimmer, Regal, Fach, Platz), Autor (,, Lad, adere), Kude (,, Geburtsdatum,,,, Telefo, Sperre) Schritt: Beziehuge Festlegug der Beziehuge (relatioships) zwische de Klasse: Buchtitel ud Autor werde durch die Beziehug verfasst_vo verbude. Damit erübrigt sich gleichzeitig die Verwaltug vo weitere Exemplare. Buchtitel ud Exemplar köe durch die Beziehug ist_vorhade verküpft werde, Exemplar ud Kude durch die Beziehug ausgeliehe_vo, Exemplar ud Stadort durch steht_i. 7 Ergebis: ER-Diagramm (ohe Kardialitäte) Verlag Jahr Preis ISBN Lad Titel Buchtitel verfasst_vo Autor Datum ist_ vorhade Bearbeiter Platz Fach Regal Zimmer Geb.Dat. Kude ausgeliehe_vo Exemplar steht_i Stadort 8 Tel. Sperre Bez. Zustad Auf.Dat.

7 4. Schritt: Kardialitäte: Kardialität : Eiem Objekt der eie Seite wird geau ei Objekt der adere Seite zugeordet ud umgekehrt. Exemplar (Nr.) steht_i Stadort Zimmer 2, Regal 2, Fach 2, Platz 4 Zimmer 3, Regal 3, Fach, Platz 2 Zimmer, Regal 2, Fach 2, Platz 2 Exemplar steht_i Stadort 9 Kardialität : Eiem Objekt der eie Seite köe mehrere Objekte der adere Seite zugeordet werde, umgekehrt aber höchstes ei Objekt. Buchtitel Fräulei Smillas Gespür für Schee Fräulei Smillas Gespür für Schee Fräulei Smillas Gespür für Schee ist_vorhade Exemplar (Nr.) Buchtitel ist_vorhade Exemplar 20 Kardialität m: Eiem Objekt der eie Seite köe mehrere Objekte der adere Seite zugeordet werde ud umgekehrt. Dieser Fall ka immer i zwei Beziehuge mit de Kardialitäte :m bzw. : aufgelöst werde. Buchtitel verfasst_vo Autor Physik, Jahrgagsstufe 8 Herbert Kauth Physik, Jahrgagsstufe 8 Siegfried Kühel Physik, Jahrgagsstufe 8 t Schafbauer Fräulei Smillas Gespür für Schee Der Pla vo der Abschaffug des Dukels 2 Buchtitel verfasst_vo Autor m

8 Ergebis: vollstädiges ER-Diagramm Verlag Jahr Preis ISBN Lad Titel Geb.Dat. Kude Buchtitel Datum ist_ vorhade Bearbeiter ausgeliehe_vo verfasst_vo Platz Fach Autor Regal Zimmer Exemplar steht_i Stadort m 22 Tel. Sperre Bez. Zustad Auf.Dat. Relatioale Modellierug Systemiformatioe ER-Modellierug folgt später ER-Graph Relatioale Modellierug Schemata für Tabelle Abfrage Tabelle Normalisierug Realisierug Schemata für Tabelle 23 gewüschte Date Relatioale Modellierug Ei relatioales Modell besteht aus eier Mege vo Tabelle. Die. Zeile ( Schemazeile ) et die Attributbezeicher, die weitere Zeile Datesätze, die Spalte stelle Attribute dar: Ato Sudetestr. 22 Datesatz 2 Kari Hauptstr Kaller Boi Tulpeweg Attribut 24

9 Wozu relatioale Modelle Relatioale Modelle beschreibe die logische Struktur vo (relatioale) Datebake. Sie köe daher direkt i Tabelle eier Datebak umgesetzt werde. Ato Sudetestr. 22 Kari Hauptstr Kaller Boi Tulpeweg Beispiel: MS-Access 25 Schlüssel Es muss möglich sei, auf jede eizele Datesatz eier Tabelle über Attributwerte zugreife zu köe (z.b. zum Lösche) Dazu muss es ei Attribut (bzw. eie Mege vo Attribute) gebe, desse Wert (bzw. Wertekombiatio) jede Datesatz eideutig idetifiziert: es muss gelte, (z.b. für Attribut a4): d.x4 = d2.x4 d = d2 d.h. falls dieses Attribut i zwei Datesätze de gleiche Wert hat, so sid diese Datesätze idetisch. 26 Ei solches Attribut (bzw. Attributkombiatio) heißt Schlüssel dieser Tabelle. Offesichtlich keie Schlüssel! Ato Sudetestr. 22 Fraz Hauptstr Fraz Tulpeweg Die Schlüssel i userem Modell Buchtitel (TitelNr, Titel, Autor, Verlag,, Jahr, ISBN, Preis), Exemplar (ExemplarNr, Bezeichug, Zustad, Aufahmedatum), Stadort (Zimmer, Regal, Fach, Platz), Autor (AutorNr,,, Lad, aderebücher) Kude (KudeNr,,, Geburtsdatum,,,, Telefo, Sperre). 27

10 Normalisierug Systemiformatioe ER-Modellierug ER-Graph Relatioale Modellierug Schemata für Tabelle Abfrage Tabelle Normalisierug Realisierug Schemata für Tabelle 28 gewüschte Date Aforderuge: Kosistez ud Itegrität Kosistez beschreibt die Korrektheit der DB-itere Speicherugsstrukture, Zugriffspfade ud sostige Verwaltugsiformatio (z.b. Wertebereiche, Zuordug, eideutiger Zugriff etc.) Itegrität beschreibt die Korrektheit der Abbildug der Miiwelt (des betrachtete Ausschittes der Wirklichkeit) i die i der DB gespeicherte Date die Itegrität ka verletzt sei, obwohl die Kosistez der DB gewahrt bleibt! ei DBS ka ur die Kosistez der Date sicher! 29! trotzdem spricht ma i der DB-Welt vo Itegritätssicherug (z. B. Referetielle Itegrität, icht Referetielle Kosistez) aus: [Ritter 2002] Redudaz vo Iformatio Ato Sudetestr. 22 Fraz Hauptstr. 3 Fraz Tulpeweg Müche Dieselbe Iformatio ist mehrfach dargestellt, z.b.: ist eie Postleitzahl vo das führt zu folgede Probleme: Kosistezverletzug: z.b. falsche Eigabe :, : Prie führt zu widersprüchliche Agabe. Iformatiosverlust: We der letzte Kude mit aus der DB gelöscht wird, geht die Iformatio: ist eie Postleitzahl vo verlore. Lösug: Normalisierug (Trasformatio i Normalforme) zur Vermeidug dieser ud ählicher Probleme 30

11 . Normalform ( NF) Eie Tabelle ist i erster Normalform, falls alle Attribute ur atomare Werte aehme köe. Mege, Aufzählugstype oder Wiederholugsgruppe dürfe also icht als Werte der Attribute auftrete. Nicht i erster Normalform befidet sich z.b. die folgede Tabelle Adresse Sudetestr. 8,, Kallerweg 9,, 3 Probleme bei Verletzug: Zugriff auf Teildate, Sortierug, Redudaz. Normalisierug (i NF) Für eie Überführug i die erste Normalisierug müsste das Attribut Adresse daher i drei Attribute, HNr, ud mit jeweils atomare Werte aufgeteilt werde. Wird meist icht aufgetret! HNr Sudetestr. 8 Kallerweg Normalform (2 NF): Verletzug TitelNr Titelame Fräulei Smilla Fräulei Smilla Fräulei Smilla Autor ExNr Zustad Gut Mittel Gut Verliehe Ja Ja 333 Das Parfüm Patrick Süßkid 0 Schlecht 333 Das Parfüm Patrick Süßkid 02 Defekt 33 Redudaz: ist der Autor vo Titel Nr. Ursache: Mit jedem Exemplar werde alle Iformatioe zum Titel eu eigetrage Schlüssel für die gesamte Tabelle ist die Kombiatio vo TitNr mit ExNr, währed TitelNr für die Attribute Titelame, Autor bereits als Schlüssel ausreicht

12 Fuktioale Abhägigkeit Notwediges Kozept zur Defiitio der 2. ud 3. Normalform! Ei Attribut a2 eier Tabelle T heißt fuktioal abhägig vo eiem Attribut a, falls für alle Datesätze r, s T gilt: r.x = s.x r.x2 = s.x2 Wir schreibe da kurz: a a2 ( a bestimmt a2 eideutig ). Beispiel: I userer Tabelle gilt: TitelNr Titelame, TitelNr Autor, Zustad ud Verliehe sid weder vo TitelNr och vo ExNr fuktioal abhägig, da z.b: ds2.exnr = ds4.exnr, aber icht ds2.zustad = ds4.zustad 34 TitelNr Titelame Autor ExNr Fräulei Smilla 0 Fräulei Smilla Das Parfüm Patrick Süßkid Das Parfüm Patrick Süßkid 02 Zustad Gut Mittel Schlecht Defekt Verliehe Ja Fuktioale Abhägigkeit vo Kombiatioe Ei Attribut a3 ist vo der Kombiatio der Attribute a, a2 fuktioal abhägig (kurz: a a2 a3), we für alle Datesätze r, s R gilt: r.x = s.x r.x2 = s.x2 r.x3 = s.x3 I userem Beispiel sid die Attribute Zustad ud Verliehe vo der Kombiatio aus TitelNr ud ExNr fuktioal abhägig: 35 TitelNr ExNr Zustad, TitelNr ExNr Verliehe TitelNr Titelame Autor ExNr Fräulei Smilla 0 Fräulei Smilla Das Parfüm Patrick Süßkid Das Parfüm Patrick Süßkid 02 Zustad Gut Mittel Schlecht Defekt Verliehe Ja 36 TitelNr Titel Fräulei Smilla Fräulei Smilla Fräulei Smilla Das Parfüm Das Parfüm Autor Patrick Süßkid Patrick Süßkid 2. Normalform: ExNr Zustad Gut Mittel Gut Schlecht Defekt Verliehe Ja Ja Eie Tabelle befidet sich i der zweite Normalform, we sie die erste Normalform erfüllt ud zusätzlich jedes Attribut, das zu keier Schlüsselkombiatio gehört, ur vo der gesamte Schlüsselkombiatio, icht jedoch bereits vo eiem Teil davo fuktioal abhägig ist. Die Abhägigkeite TitelNr Titelame, TitelNr Autor verletze diese Bediguge!

13 2. Normalisierug (i 2 NF) Abspaltug des Teiles der Tabelle, der die kritische Attribute ethält. Der Teilschlüssel, vo dem die problematische Abhägigkeit vorlag, wird dabei als euer Schlüssel verwedet. Titel (TitelNr, Titelame, Autor) Der problematische Schlüssel verbleibt auch i der Ausgagstabelle ud erhält so die ursprügliche Zuorduge: Exemplar (TitelNr, ExNr, Zustad, Verliehe) Titel Exemplar TitelNr Titel Autor ExNr Zustad Verliehe Fräulei Smilla 0 Gut Ja Fräulei Smilla 02 Mittel Fräulei Smilla 03 Gut Ja 333 Das Parfüm Patrick Süßkid 0 Schlecht 333 Das Parfüm Patrick Süßkid 02 Defekt Normalisierug schematisch Titel Exemplar Titel_r Exemplar_r Titel Verliehe Autor Zustad 38 Fuktioale Abhägigkeit 2. Normalisierug: Ergebis TitelNr Titel Autor ExNr Zustad Verlie he Fräulei Smilla 0 Gut Ja Fräulei Smilla 02 Mittel Fräulei Smilla 03 Gut Ja 333 Das Parfüm Patrick Süßkid 0 Schlecht 333 Das Parfüm Patrick Süßkid 02 Defekt Titel Exemplar TitelNr Titel Autor TitelNr ExNr Zustad Verl. Fräulei Smilla 0 Gut Ja 333 Das Parfüm Patrick Süßkid 02 Mittel 03 Gut Ja Schlecht Defekt 39

14 3. Normalform (3 NF): Verletzug Trotz Eihaltug der 2. Normalform ka es immer och zu Dateredudaze komme Das Attribut ethält redudate Date, da bereits das Attribut die Werte vo eideutig festlegt. Hier gilt: KudeNr Eie solche Kette fuktioaler Abhägigkeite heißt trasitive fuktioale Abhägigkeit. Geau diese Eigeschaft der Tabelle verursacht hier die Dateredudaz KudeNr Sudetestr. 8 Kallerweg 9 Körberweg Haser Kästerstr. 0 A 3. Normalform: Defiitio Eie Tabelle ist i dritter Normalform, we sie sich i zweiter Normalform befidet ud kei Nichtschlüsselattribut trasitiv abhägig vo eiem Schlüsselattribut ist. I userem Beispiel verletzt KudeNr also die 3. Normalform KudeNr Sudetestr. 8 Kallerweg 9 Körberweg Haser Kästerstr. 0 A 3. Normalisierug (i 3 NF) Aus dem mittlere Schlüssel i der Kette der Abhägigkeite wird zusamme mit de davo abhägige Attribute eie eue Tabelle gebildet (hier Wohort) Das mittlere Schlüsselattribut verbleibt aber auch i der ursprügliche Tabelle (hier Kude_eu), um Iformatiosverluste zu vermeide. Die davo fuktioal abhägige Attribute werde jedoch aus der ursprügliche Tabelle ausgegliedert. Kude_eu Wohort KudeNr Sudetestr. 8 Kallerweg 9 Körberweg Haser Kästerstr. 0 A 42

15 3. Normalisierug schematisch Kude_r Kude_eu Wohort Normalisierug: Ergebis KudeNr 0005 Haser Sudetestr. 8 Kallerweg 9 Körberweg 8 Kästerstr. 0 A Kude Wohort KudeNr 0005 Haser Sudetestr. 8 Kallerweg 9 Körberweg 8 Kästerstr. 0 A 44 Vom ER-Modell zum relatioale Modell Systemiformatioe ER-Modellierug ER-Graph Relatioale Modellierug Schemata für Tabelle Abfrage Tabelle Normierug Realisierug Schemata für Tabelle 45 gewüschte Date

16 Umsetzug vo Etitäte Etitätsmege (Klasse) werde zu Tabelle ud Attribute zu Spalte. 46 Etitäte (Objekte) I jeder Tabelle wird ei Attribut (oder eie Kombiatio vo Attribute) als Schlüssel defiiert. Die Etitäte (Objekte) etspreche da de Zeile (Datesätze) der Tabelle. Aus de Klasse useres ER-Modells aus Abb. 3. erhalte Kude wir die folgede Tabelleschemata: Attribute Kude KudeNr 0005 Haser Sudetestr. 8 Kallerweg 9 Körberweg 8 Kästerstr. 0 A Beispiel: Bibliothek Verlag Jahr Preis ISBN Lad Titel Geb.Dat. Kude Buchtitel Datum ist_ vorhade Bearbeiter ausgeliehe_vo verfasst_vo Platz Fach Autor Regal Zimmer Exemplar steht_i Stadort m 47 Tel. Sperre Bez. Zustad Auf.Dat. Tabelle für Etitätsmege Buchtitel (Buchtitel_r, Titel, Autor, Verlag,, Jahr, ISBN, Preis), Exemplar (Exemplar_r, Bezeichug, Zustad, Aufahmedatum), Stadort (Stadort_r, Zimmer, Regal, Fach, Platz), Autor (Autor_r,,, Lad), Kude (Kude_r,,, Geburtsdatum,,, ). 48

17 Umsetzug vo Beziehugstype: : Eie :-Beziehug ka (wahlweise!) i eie der beide Tabelle der beteiligte Etitäte eigebaut werde: idem ma das Schlüsselattribut eier der beide Tabelle i die jeweils adere Tabelle aufimmt (als Fremdschlüssel). 49 Kude KudeNr 0005 Haser Kude belegt Sitzplatz SitzNr 5A 5B 5C Lage Fester Gag Mitte 6A Fester Aufahme als Fremdschlüssel Sitzplatz KudeNr 0005 Umsetzug vo Beziehugstype: : :-Beziehuge werde direkt umgewadelt, idem ma das Schlüsselattribut der -Seite als Fremdschlüssel i die Tabelle der -Seite aufimmt. Kude KudeNr 0005 Haser 50 Kude woht_i Wohort Sudetestr. 8 Kallerweg 9 Körberweg 8 Kästerstr. 0 A Wohort Aufahme als Fremdschlüssel Umsetzug vo Beziehugstype: :m Beziehuge der Kardialität m: müsse durch eie eigee Tabelle repräsetiert werde, die aus de Schlüsselattribute der beide beteiligte Etitätsmege (ud evetuell weitere Attribute) aufgebaut wird. Autor hat_verfasst Buchtitel m Autor verfasst_vo Buchtitel AutorNr Herbert Kauth AutorNr TitelNr TitelNr Buchtitel Physik 8 Jahr Siegfried Kühel t Schafbauer Fräulei Smillas Der Pla

18 Referetielle Itegrität Eie sehr wichtige Kosistezbedigug (!) (i der Datebakliteratur als referetielle Itegrität bezeichet) besteht i der Absicherug, dass zu jedem Wert eies Fremdschlüssels i eier Tabelle tatsächlich ei Datesatz i der Tabelle, (dere Schlüssel der Fremdschlüssel ist) existiert Der stammt vo der Sichtweise, dass der Wert eies Fremdschlüssels auf eie Datesatz eier adere Tabelle verweist (Referez) KudeNr 0005 Haser 52 Sudetestr. 8 Kallerweg 9 Körberweg 8 Kästerstr. 0 A referetielle Itegrität verletzt!? Abfrage Systemiformatioe ER-Modellierug ER-Graph Relatioale Modellierug Schemata für Tabelle Abfrage Tabelle Normierug Realisierug Schemata für Tabelle 53 gewüschte Date Abfrage ud Berichte Iformatioe wurde i Tabelle dargestellt ud auf eiem Werkzeug (Access, MySQL, Oracle, etc.) realisiert Datebak Nutzbar wird diese Datebak erst, we ma aus ihr gezielt Date extrahiere ka. Wichtiges Prizip: Treug vo Date ud ihrer Darstellug (Layout) 54 Abfrage liefer die gewüschte Date i Tabellestruktur Berichte brige diese Tabelle i ei bestimmtes Layout

19 Abfrage ud Berichte Tabelle Spezifikatio der Date Abfrageschema Berichtsschema Spezifikatio des Layouts Tabelle2 Tabelle Abfragesystem Berichtssystem Dokumet Beutzer Tabelle3 55 Elemetare Operatioe bei Abfrage Bei der Auswertug vo Datebake will ma bestimmte Attributwerte aus bestimmte Datesätze eier Tabelle oder eier Kombiatio vo Tabelle Beispiele: Liste der Wohorte aller Kude, alle Kotoummer mit aktuellem Kotostad ud Kudeummer ISBN ud Titelame aller Werke eies bestimmte Autors, etc. Abfrage liefer daher eie Tabelle mit de Werte vo 56 bestimmte Attribute (Operatio: Projektio) aus bestimmte Datesätze (Operatio: Auswahl) aus eier Kombiatioe vo Tabelle (Operatio: Joi). Operatio: Projektio Mit Hilfe der Projektio ka ma die Werte bestimmter Attribute aus eier Tabelle extrahiere Formal: P a,..,a (R) liefert eie Tabelle mit de Werte der Attribute a,.. a aller Datesätze der Tabelle R Beispiel: P,, (Kude) liefert eie Tabelle mit de markierte Werte: Kude KudeNr Sudetestr. 8 Kallerweg 9 Körberweg Haser Kästerstr. 0 A 80333

20 Ergebis der Projektio P,, (Kude) = Haser Operatio: Auswahl (Selektio) Mit Hilfe der Auswahl ka ma bestimmte Datesätze aus eier Tabelle extrahiere Formal: S P (R) liefert eie Tabelle mit de Datesätze, für die das Prädikat (die Aussageform) P wahr ist Beispiel: S = (Kude) liefert eie Tabelle mit de markierte Werte: Kude KudeNr Sudetestr. 8 Kallerweg 9 Körberweg Haser Kästerstr. 0 A S = (Kude) = Ergebis der Auswahl KudeNr Sudetestr. 8 Körberweg 8 60

21 3. Operatio: Joi Oft muss ma für die Auswertug die Date mehrerer Tabelle kombiiere, weil diese Tabelle im Rahme der Normalisierug aus eier Tabelle aus ursprüglich eier Tabelle etstade sid, z.b. ud um Beziehuge zwische diese Tabelle auszuwerte, z.b. hat_verfasst weil diese Kombiatio eue Iformatioe geeriert. Für die Verbidug zweier Tabelle R, S 6 bildet ma zuächst dere (sematisch siloses) Kreuzprodukt R S, aus dem ma wiederum bestimmte Datesätze ach bestimmte Kriterie etimmt. Kude KNr 0005 Haser Wohort Kude. Kude. KNr 0005 Haser Haser Beispiel: Kreuzprodukt Kude Wohort V Kude. V Sudetestr. 8 Kallerweg 9 Körberweg 8 Kästerstr. 0 A Kude. Kude. Sudetestr. 8 Sudetestr. 8 Kallerweg 9 Kallerweg 9 Körberweg 8 Körberweg 8 Kästerstr. 0 A Kästerstr. 0 A Wohort Wohort. Wohort. Das Kreuzprodukt R S kombiiert jedes Tupel aus R mit alle Tupel aus S, Kreuzprodukt mathematisch wobei das Schema der eue Tabelle durch Vereiigug aus de beide Ausgagsschemata etsteht: R S = {(r,..., r, s,..., sm) (r,..., r) R (s,..., sm) S}. Falls die Tabelle R aus k Attribute ud Datesätze ud die Tabelle S aus k2 Attribute ud 2 Datesätze besteht, so hat ihr Kreuzprodukt R S 63 k + k2 Attribute ud *2 Datesätze

22 Was brigt diese eue Tabelle? Problem: Das Kreuzprodukt ethält Zeile die sematisch silos sid, z.b. Kude Wohort Sudetestr. 8 de Frau woht ebe icht i! Die Ursache: Jeder Datesatz aus Kude wird mit alle Datesätze aus Wohort kombiiert, obwohl der jeweilige Wert vo Kude. ur mit eiem der Werte vo Wohort. übereistimmt. 64 Equi-Joi Lösug: Ma kombiiere jede Datesatz aus Kude ur mit dejeige Datesätze aus Wohort, bei dee der Wert vo Kude. mit dem jeweilige Wert vo Wohort. übereistimmt (Equi-Joi). 65 R S S R.a.. EquiJoi Kude. = Wohort. (Kude, Wohort), allgemei: EquiJoi R.a = S.a,.., R.a = S.a (R, S) Darstellug als Hitereiaderausführug vo Auswahl ud Kreuzprodukt: EquiJoi R.a = S.a,.. R.a = S.a (R, S) = S R.a = S.a.. R.a = S.a (R S) Equi-Joi: Ergebis EquiJoi Kude. = Wohort. (Kude, Wohort) = S Kude. = Wohort. (Kude Wohort) Kude. KNr Kude. Haser Haser Kude. V Kude. Kude. Sudetestr. 8 Sudetestr. 8 Kallerweg 9 Kallerweg 9 Körberweg 8 Körberweg 8 Kästerstr. 0 A Kästerstr. 0 A Wohort. Wohort. 66

23 Kude KudeNr Kaller Gesucht ist eie Liste aller Kude eier Bak mit ihrem aktuelle Kotostad V Ato Kari Boi Equi-Joi: Beispiel Koto Kotor Kotostad , , ,22 Sudetestr. 22 Hauptstr Tulpeweg Lösug: EquiJoi Kude.KudeNr = Koto.KudeNr (Kude, Koto) KudeNr Kude. KudeNr Kude. K Kaller 67 Kude. KV Ato Kari Boi Kude. Kude. Sudetestr. 22 Hauptstr Tulpeweg Koto. Koto. Kotor Kotostad , , ,22 Koto. KudeNr Spezialisierug ud Verallgemeierug Spezialisierug: Eie Equi-Joi, bei dem sich die Gleichheitsforderug auf Attribute bezieht, die i de beide verbudee Tabelle de gleiche Bezeicher trage, et ma Natürlicher (Natural) Joi. Problem: Nomielle Gleichheit muss icht äquivalet mit sematischer Gleichheit sei (z.b. Attribute, Nr, etc.) Verallgemeierug: Lässt ma astatt der Gleichheitsforderug beliebige Prädikate zu, (z.b. Vergleiche mit > oder < ), so spricht ma vo Theta- ( Ier ) Joi. 68 Kombiatio der Operatore Meist ist ma a Iformatioe iteressiert, die sich icht mit eiem der drei Operatore allei erzeuge lasse. Da werde die Operatore (als Fuktioe) zu Terme kombiiert, z.b.: Gesucht ist Kudeummer, ud aller Kude, dere Kotostad über beträgt. Lösug: P KudeNr,, (S Koto. Kotostad > ( EquiJoi Kude.KudeNr = Koto.KudeNr (Kude, Koto))) 69 Ergebis: KudeNr Kari

24 Dateflussdiagramme Auch Abfrageterme ka ma als Dateflussdiagramm darstelle, z.b. P KudeNr,, (S Koto. Kotostad > ( EquiJoi Kude.KudeNr = Koto.KudeNr (Kude, Koto))) Kude Koto EquiJoi Kude.KudeNr = Koto.KudeNr S Koto. Kotostad > P KudeNr,, Berichte Berichte diee zur (werkzeugspezifische) Formatierug der Ergebisse vo Abfrage, z.b. MS-Access Etwurfsasicht Ergebis 7 Projekt 8/2 KUNDE hat_offe > KREDIT m verfügt_über > < betreut m Aufgabe: Gesucht sid Adresse ud Betreuer vo Kude, dere Kredit de Betrag vo Mio übersteigt KONTO < betreut ANGESTELLTER gehört_zu ABTEILUNG 72 rolle: Abteilugsleiter leitet >

25 Literatur Lektüre: J. Schlichter: Eiführug i die Iformatik für Hörer aderer Fachrichtuge. Skriptum April Kapitel 9 (S ). Vertiefug: Kemper A., Eickler A.: Datebaksysteme. Oldebourg, Müche, 3. Aufl Zitate 73 N. Ritter: Skriptum zur Vorlesug Trasaktioale Iformatiossysteme (TrIS), FB Iformatik der Uiversität Hamburg, 2002, vsis- Turowski K.: Datebaksysteme. Folie zur Vorlesug, Uiversität der Budeswehr, Müche, 2000, wi.iformatik.uibw-mueche.de/ist5/wi/dowloads/ jahrgag00/vorlesug-05-6er.pdf