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1 Vorlesung ) Einführung Was versteht man unter dem Begriff Datenbank? - Eine Datenbank ist eine Struktur zur Speicherung von Daten mit lesendem und schreibendem Zugriff - Allgemein meint man damit Datenbanksystem - Datenbanksystem ist System zur elektronischen Datenverwaltung - Aufgabe eines DBS ist es, große Datenmengen effizient und sicher zu speichern - Ein DBS besteht aus 2 Teilen: 1. Datenbankmanagementsystem 2. Datenbank - Das DBMS organisiert intern die strukturierte Speicherung der Daten und kontrolliert alle lesenden und schreibenden Zugriffe auf die Datenbank - Abfrage und Verwaltung der Daten mit einer Datenbanksprache (meist SQL) Eingesetzte Produkte - OpenOffice Base: ähnlich wie Access bei MS Office - PostgreSQL: Open Source Datenbanksystem - phppgadmin: PostgreSQL Administrationstool (webbasiert) Was wird gespeichert? - Daten (28,3,7,20) - Informationen (am um 15 Uhr ist es 20 in meinem Hintern) - Wissen (Adam ist König!) Relationales Modell - Alles ist eine Relation (Tabelle) - System verwaltet sich selber mit Tabellen - Auch Tabellen-Beschreibung und Zugriffsberechtigungen stehen in Tabellen - Alle Daten in Relationen (=Tabellen) speichern - Relationsschema R = (name,strasse,stadt)

2 Normalisierung einer Tabelle Datenbanksprache SQL - angeblich die Sprache Nr.1 - Standardabfrage zur Ausgabe: SELECT author,title FROM books WHERE publisher = Hanser - Standardisiert, weit verbreitet, überall eingesetzt - Deklarative Anfragesprache, nicht prozedural deklarativ: Beschreibung des Problems im Vordergrund, Lösungsweg wird automatisch ermittelt prozedural: Computerprogramm besteht aus einzelnen Prozeduren, die Teilprobleme lösen, Programmierer gibt Lösungsweg vor - Vorteile: Standard, bekannt, geeignet für Ad-Hoc-Anfragen - SQL ist Anfragesprache für relationales Datenmodell SELECT Attribute FROM Tabellen WHERE Bedingungen zwischen Tabellen und Attributen Datenbanken im Web Strukturierung - Praxis: Verwalten Sie die Daten über Bücher in einer DB - Aufgabe: Entwurf einer Datenbank ER-Diagramme - Entity-Relationship-Diagramme

3 - Von Peter Chen: Chen-Notation gehört zu 38 einflussreichsten Artikeln in der Informatik - erster Schritt ist Sammlung von Konzepten (Autor,ISBN,Buch,Jahr) Unterschied zwischen Entität, Attribut und Schlüssel - Entität: eindeutiges Objekt, dem Informationen zugeordnet werden (Buch) - Attribut: Merkmal eines eindeutigen Objektes (Buch hat Autor) - Schlüssel: Entität aus einer geordneten Menge zur eindeutigen Zuweisung und somit Festlegung einer Ordnung (Beispiel ISDN eindeutig, Autor kann mehrere Bücher haben) Konsequenz der Modellierung - nur ein Exemplar je Buch - nur ein Autor pro Buch - nur ein Titel je Buch ohne Untertitel - akzeptierte Einschränkungen nur ein Verlag je Buch nur ein Erscheinungsjahr je Buch

4 OpenOffice Base Getting Started Einleitung - Datenbank ist eine Sammlung von Informationen, die über OOBase angesprochen und verwaltet werden können - Beispiel: Liste mit Namen und Adressen für Verteiler - Benutzt HSQL Engine alle Dateien in einem ZIP-File - Datenbank besteht aus einer Anzahl von Feldern die beliebigen Inhalt enthalten können - Jede Tabelle einer Datenbank besteht aus einer Gruppe von Feldern - Der Typ des Feldes wird zu Beginn direkt festgelegt (int, String,...) - Base erzeugt relationale Datenbanken, somit ist es einfach Beziehungen zwischen Feldern herzustellen Datenbank erzeugen - Im ersten Schritt alles überlegen und Fragen aufschreiben, Platz lassen für Antwort - Dieser Schritt wird mehrmals notwendig sein, bis man eine Routine entwickelt hat Fragen - Welche Felder benötige ich? - Welche Extrafelder brauche ich um Unterbereich abzudecken? - Bei Betrieben Abrechnungen und Personalkosten einbeziehen Datenbank anlegen - Jede Tabelle erfordert ein Primärschlüsselfeld - Dieses Feld beinhaltet einen inkrementellen Laufindex - Dieser Index nummeriert die Einträge (EINDEUTIG) - Tabellenvorlage: Business oder Privat - Maximale Länge eines Feldes muss bei der Erzeugung festgelegt werden, spätere Änderungen problematisch - Der Feldtyp muss für jedes Feld explizit angegeben werden Datenbank aus Kopie einer vorhandenen erstellen - Der Primärschlüssel kann nicht manipuliert werden - Andere Felder können verändert werden - Feldtyp kann auch nachhaltig geändert /verändert werden

5 Beziehungen in Datenbanken - Auf Fragestellungen aus dem ersten Teil eingehen - Beziehungen bei Feldpaaren nur möglich bei gleichem Feldtyp Eingabemaske erstellen - Es ist möglich Beziehungen zwischen 2 Tabellen herzustellen mit der als einem Feldpaar Weiteres war Umgang mit Eingabemasken Datenhaltung - Beispiel Java-Programm: Daten werden transient behandelt, nach Beendigung des Programms Daten verloren - Ziel ist es, eine persistente Datenhaltung zu erreichen - Viele Anwendungen schreiben und lesen von Dateien, was zu Abhängigkeiten, Redundanzen und Inkonsistenzen führt - Zugriff erfolgt oft unkoordiniert überlappendes Lesen und Schreiben aus verschiedenen Anwendungen Exklusives Sperren - Gebündelte Folge von Aktionen Kapselung von Aktionsfolgen atomare Ausführung: Alles oder Nichts Prinzip - Concurrency Control Nebenläufigkeit kontrollieren - ACID atomar, konsistent, isoliert, dauerhaft

6 Überlappende Verarbeitung - Platte ist mal langsamer als RAM - Somit kann man viele Operationen ausführen bevor auf den Datenträger geschrieben wird Architektur - Einheitliche Datenverwaltung - Zugriff für alle Anwendungen über zentrale Schnittstelle Interne Architektur des DBMS - Kommandos: interpretieren, optimieren, ausführen

7 Ziele von Datenbanken - Integration einheitliche Datenverwaltung einheitlicher Zugriff für alle Operationen - Abstraktion und Kapselung Datenverwaltung getrennt von Anwendungsprogrammierung - Integritätskontrolle Konsistenz lässt sich unabhängig für alle Daten spezifizieren - Concurrency Control und Transaktionsschutz Aktionen atomar zu Transaktionen kapseln Alles-oder-Nichts Prinzip - Zugriffskontrolle nicht jeder darf auf alle Daten zugreifen - Datensicherheit Backup und Recovery - Datenschutz personenbezogene Daten anonymisieren - Ad-Hoc-Anfragen erlauben deklarative Anfragesprache wie SQL - Daten-Unabhängigkeit (DU) physisch: Anwendungsprogrammierung unabhängig physischer Datenhaltung (Struktur, Pfade) logisch: Anwendungen basieren auf Einzelsichten auf die Gesamtdatenhaltung

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