Das relationale Datenmodell

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1 Das relationale Datenmodell Konzepte Attribute, Relationenschemata, Datenbank-Schemata Konsistenzbedingungen Beispiel-Datenbank Seite 1 Einführung Zweck datenmäßige Darstellung von Objekten und Beziehungen mit deren Eigenschaften entwickelt von Edgar F. Codd ( ) A relational model of data for large shared data banks. CACM 13 (1970) 6, Vorteile des relationalen Datenmodells einfach: Abbildung als Tabellen systematisch: Mengenlehre Seite 2

2 Begriffe Relationenschema R = Relation r(r) = A 1 A 2 d 1,1 d 2,1 d 1,2 d 2,2 d 1,i d 2,1 Attribut Domäne Tupel Wert Seite 3 Beispiel Person = Name GebDat Gehalt Müller Nowak r(person) = Seite 4

3 Begriffe Eine Domäne D besteht aus einem Namen und einer Menge atomarer Werte Ein Tupel t ist eine geordnete Liste mit n Werten t = <d 1,, d n >, wobei jeder Wert d i ein Element der Domäne D i oder NULL sein muss Ein Attribut A ist der Name einer Funktion / Rolle, die eine Domäne D in einem Relationenschema R ausübt. Seite 5 Begriffe Ein Relationenschema R, notiert durch R(A 1,, A n ), ist eine Menge von Attributen R = { A 1,, A n } und beschreibt die Relation mit dem Namen R Eine Relation r ist eine Instanz (Inhalt / Ausprägung) von R(A 1,, A n ), also eine Teilmenge des kartesischen Produktes (Kreuzproduktes) der beteiligten Domänen: D 1 D 2 D n r(r) Seite 6

4 Begriffe Ein relationales DB-Schema ist eine Menge von Relationenschemata S = {R 1,, R n } zusammen mit einer Menge von Konsistenzbedingungen Eine relationale DB-Instanz ist die Menge {r 1,, r n } (mit r i = Instanz von R i ), in dem alle Konsistenzbedingungen erfüllt sind Eine relationale Datenbank ist ein relationales DB-Schema mit einer entsprechenden DB-Instanz Seite 7 Konsistenzbedingungen Schlüsselbedingung: Jedes Attribut oder jede minimale Attributkombination, die jedes Tupel einer Relation eindeutig identifiziert, ist ein Schlüsselkandidat 'Minimal' bedeutet, dass kein Attribut weggelassen werden kann, ohne Verlust der eindeutigen Identifizierbarkeit Der zum Identifikationsschlüssel bestimmte Schlüsselkandidat wird Primärschlüssel der Relation Seite 8

5 Konsistenzbedingungen Entity-Integrität: wird durch "Primärschlüssel" realisiert Kein Primärschlüsselwert darf NULL sein Referentielle Integrität: wird durch "Fremdschlüssel" realisiert Ein Fremdschlüssel in einem Relationenschema ist ein Attribut, dessen Domäne mit der Domäne des Primärschlüssels eines anderen Relationenschemas identisch ist, mit der Einschränkung, dass die Menge der Fremdschlüssel-Attributwerte eine Teilmenge der aktuell vorhandenen Primärschlüssel-Attributwerte ist Seite 9 Konsistenzgefährdende Operationen auf Relationen Was kann passieren? beim Einfügen von Tupeln: in einem existierenden Tupel gibt es den zur Einfügung vorgesehenen Primärschlüsselwert bereits der Primärschlüsselwert ist NULL zu einem neuen Fremdschlüsselwert existiert kein zugehöriger Primärschlüsselwert beim Löschen von Tupeln: referenzierende Tupel können durch Löschen des referenzierten Tupels einen ungültigen Fremdschlüsselwert erhalten beim Ändern der Attributwerte eines Tupels : Wertänderungen sind nur bei Primär- und Fremdschlüsseln kritisch Seite 10

6 Codd's 12 "goldene" Regeln 1. Informationen werden als Werte in Tabellen dargestellt 2. Werte werden über Tabellenname, Primärschlüssel, Spaltenname lokalisiert 3. NULL-Werte werden systematisch behandelt 4. Metadaten werden genau wie die Datenwerte beschrieben 5. Es existiert eine Sprache für Datendefinition, -manipulation, Integritätsregeln, Autorisierung und Transaktionsbehandlung 6. Sichten lassen sich aktualisieren 7. Ganze Tabellen können Eingefügt, aktualisiert und gelöscht werden 8. Logischer Zugriff ist unabhängig vom physischen Zugriff (Zugriffsmethode, Speicherstruktur) 9. Änderungen der Tabellenstrukturen haben keinen Einfluss auf Anwendungsprogramme 10. Integritätsregeln müssen beschreibbar sein, werden gespeichert und überwacht 11. Logischer Zugriff muss unabhängig von der physischen Verteilung der Daten sein 12. Zugriff auf die Daten darf nur über die Abfragesprache erfolgen, kein Unterlaufen mit Low -Level-Sprachen Seite 11 Beispiel-Datenbank Entity-Relationship-Diagramm - ISBN - Autor - Titel - Preis Buchhandel Buch ist Titel - BuchNr - ExemplarNr - LeserNr - Name - Vorname - Straße - PLZ - Ort Katalog Leser Leser leiht Buch aus - RückgabeDatum Tabellenstruktur: Leser (LNr, Name, Vorname, Straße, PLZ, Ort) Buchhandel (ISBN, Autor, Titel, Preis) Katalog (BNr, ExNr, ISBN, LNr, RDatum) Seite 12