Tabellenkalkulationssysteme Inf 9 / 1

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1 Tabellenkalkulationssysteme Inf 9 / Inhalte von Zellen Die Zellen von Rechenblättern können Werte (Daten) oder Formeln enthalten. Werte können mithilfe von Zellbezügen als Eingabe für Formeln verwendet werden. Eine Formel berechnet zu jedem Satz von Eingabewerten jeweils genau einen Ausgabewert. 1.2 Anpassen von Zellbezügen Kopiert man eine Formel in eine andere Zelle des Rechenblattes, so werden die Zellbezüge im Allgemeinen automatisch bzgl. der neuen Position angepasst. Dies lässt sich mit der Verwendung von absoluten Zellbezügen verhindern (z.b. $B$7) Wird eine Formel aus einer Zelle ausgeschnitten und in eine andere Zelle eingefügt, so werden die Zellbezüge nicht geändert. 1.3 Datentypen Tabellenkalkulationssysteme verwenden intern nur Texte oder Zahlen. Durch die Angabe des Datentyps einer Zelle können viele verschiedene Datenformate dargestellt werden. 1.4 Zuordnungen Zuordnungen werden durch Zuordnungsvorschriften beschrieben (Tabellen, Diagramme, Aussageformen, ). Falls bei der Zuordnung jedem Element der Ausgangsmenge höchstens ein Element der Zielmenge zugeordnet wird, so spricht man von einer Funktion (vgl. Mathematik 8.Jgst). In Tabellenkalkulationssystemen werden viele vordefinierte Funktionen zur Verfügung gestellt. 1.5 Mehrstellige Funktionen Funktionen mit zwei oder mehr Argumenten werden als mehrstellige Funktionen bezeichnet. Bei manchen Funktionen ist prinzipiell für die Anzahl der Argumente kein fester Wert vorgegeben. Sie heißen beliebigstellig. Zweistellige Funktionen lassen sich oft in Präfix- und Infixschreibweise angeben. Beispiel für eine Zuordnung: Funktion eines Tabellenkalkulationsprogramms: LÄNGE RÖMISCH Beispiele für mehrstellige Funktionen: RUNDEN(4,311;2) SUCHEN( l ; Hallo ;3) Beispiele für Funktionen mit beliebiger Anzahl von Argumenten: MITTELWERT SUMME Präfixschreibweise: SUMME(2;5) Infixschreibweise: 2+5

2 1.6 Verkettung von Funktionen Bei der Verkettung von Funktionen wird der Ausgabewert der ersten Funktion zum Eingabewert der nachfolgenden. Die Verkettung von Funktionen wird sehr übersichtlich in Datenflussdiagrammen dargestellt. Zwischenergebnisse, die mehrfach verwendet werden, können durch einen Datenverteiler veranschaulicht werden. SUMME(MITTELWERT(A1;B1;C1);D1) 1.7 WENN-Funktion In Termen, die je nach Wert einer bestimmten Bedingung unterschiedliche Berechnungsverfahren erfordern, verwendet man die WENN-Funktion. WENN(A1>A2;A1-A2;A2-A1) d.h. falls A1>A2, so wird A1-A2 berechnet und ausgegeben, ansonsten A2-A Datenflussmodellierung In allgemeineren Datenflussdiagrammen können auch Prozesse auftreten, welche nicht streng durch eine Funktion beschrieben werden (z.b. Fließbandproduktion eines Autos) Verarbeitende Prozesse werden hier in Ellipsen dargestellt, Lager als Doppelstriche und Eingaben in Rechtecken.

3 Datenbanken Inf 9 / Tabellen Für die Speicherung von Daten bieten sich Tabellen an. Die Spaltennamen stehen hierbei für die Attribute der zugrunde liegenden Klasse von Objekten (Datensätzen), die in der Tabelle abgelegt sind. Mit Hilfe des Primärschlüssels lassen sich die Datensätze eindeutig identifizieren. Er besteht aus einem oder mehreren Attributen (Spalten). In der Praxis verwendet man oftmals künstliche Schlüssel. Die Tabelle SCHUELER Die Tabelle SCHUELER hat die Attribute Nr, Name, Vorname, GebDat und Klasse. Jeder Datensatz steht für ein Objekt der Klasse SCHUELER. 2.2 Abfragen Abfragen dienen dazu Informationen aus Tabellen zu filtern. Man kann eine Abfrage als eine Funktion bestehend aus den Eingangsparametern Tabelle(n), Bedingung(en) und Spaltenliste ansehen. Jede Abfrage kann zudem als eine Verknüpfung einer Selektion (Auswahl der relevanten Datensätze mittels Bedingung) und einer Projektion (Beschränkung auf die gewünschten Spalten bzw. Attribute) betrachtet werden. Auf vielen Datenbanksystem wird heute die Standardisierte Abfragesprache SQL verwendet. Der Syntax einer Abfrage in SQL: SELECT Spalte(n) FROM Tabelle WHERE Bedingung SELECT Name, GebDat, Klasse FROM SCHUELER WHERE Klasse= 9a Die Ergebnistabelle: 2.3 Redundanz und Konsistenz Beim Entwurf einer Datenbank sollte vermieden werden, dass Informationen unnötig mehrfach in verschiedenen Tabellen gespeichert werden. Diese Redundanz von Informationen kann bei Änderungen zu Mehrdeutigkeiten und Fehlern (Anomalien) führen, so dass die Datenbank in sich nicht mehr stimmig, d.h. konsistent ist. Beispiel für Redundanz: Die Information, dass das Klassenzimmer der Klasse 9a der Raum 120 ist, ist mehrfach (unnötig) gespeichert also redundant.

4 2.4 Datenmodellierung Beim Modellieren betrachtet man nur einen kleinen Ausschnitt der realen Welt, die sogenannte Miniwelt. Welche Informationen in das informationstechnische Datenmodell übernommen werden sollen, muss im Vorfeld geklärt werden. Für das Datenmodell kann ein Klassen- Beziehungsmodell oder ein E-R-Modell (Entity-Relationship-Modell) benutzt werden. Neben den Klassen sind hier auch die Beziehungen mit den zugehörigen Kardinalitäten einzutragen. Modellierung Modell als Klassendiagramm 2.5 Relationales Datenbankmodell Das Klassendiagramm oder E-R-Modell kann systematisch in ein relationales Datenbankmodell (Datenbankschema) umgewandelt werden. Jede Klasse (Entity) wird in eine Tabelle mit geeignetem Primärschlüssel umgewandelt. Jede n:m-beziehung definiert ebenfalls eine eigene Tabelle. Ihr Primärschlüssel setzt sich zusammen aus den Primärschlüsseln der Tabellen, welche miteinander in Beziehung stehen (Fremdschlüssel). Jede 1:n-Beziehung wird aufgelöst, indem die Tabelle derjenigen Klasse auf der Seite mit Kardinalität n um den Primärschlüssel des Beziehungspartners erweitert wird. Jede 1:1-Beziehung wird analog der 1:n- Beziehung aufgelöst, wobei es hier keine Rolle spielt, welche der beiden zugehörigen Klassen um den Primärschlüssel der anderen erweitert wird. Relationales Datenbankmodell LEHRER SCHULE KLASSE SCHUELER UNTERRICHTET SchulNr (SCHULE) und Klasse (Klasse) sind Fremdschlüssel von SCHUELER. In der Tabelle UNTERRICHTET sind PersNr (LEHRER) und Name (KLASSE) Fremdschlüssel.

5 2.6 Integritätsbedingungen Wird eine Tabelle um den Primärschlüssel einer anderen Tabelle erweitert, so spricht man von einem Fremdschlüssel. Als Integritätsbedingung wird gefordert, dass jeder Fremdschlüsselwert auch als Primärschlüsselwert in der referenzierten (auf die verwiesene) Tabelle vorkommt. Eine weitere strukturelle Integritätsregel fordert die Existenz und Eindeutigkeit eines Primärschlüssels. Weitere Integritätsbedingen sind durch äußere Vorgaben der Miniwelt möglich, z.b. Einschränkungen bzgl. des Wertebereichs auf bestimmte Attributwerte. 2.7 Join aus mehreren Tabellen Beispiel für Join in SQL: SELECT * FROM TABELLE1, TABELLE2 WHERE TABELL1.Primärschlüssel=TABELLE2.Primärschlüssel Datenflussdiagram Benötigte Informationen sind oftmals über mehrere Tabellen verstreut. Tabellen, die über Fremdschlüssel in Beziehung stehen können durch einen Join verknüpft werden. Man kann einen Join als Hintereinanderausführung von Kreuzprodukt und Selektion verstehen. Die Bedingungen müssen sicherstellen, dass nur die Datensätze des Kreuzproduktes ausgewählt werden, bei denen Fremdschlüsselwert und zugehöriger Primärschlüsselwert übereinstimmen. 2.8 Erweitern von Tabellen Aus den Werten einer Tabelle lassen sich daraus abgeleitete Werte berechnen und in eigenen neuen Spalten ausgeben. Man kann dies als eine Funktion ERWEITERUNG(Tabelle; Spaltenname; Rechenterm) auffassen. Beispiele für Aggregatfunktionen in SQL: AVG SUM COUNT 2.9 Aggregatfunktionen auf gruppierten Datensätzen Für bestimmte Auswertungen auf Tabellen, müssen oft Datensätze in Tabellen zusammengefasst werden, die in einer Spalte die gleichen Werte besitzen. Man spricht von Gruppierung. Die Gruppierung kann als eine Funktion GRUPPIERUNG(Tabelle; Spalte) angesehen werden. Auf der Grundlage der Spalte wonach gruppiert wurde, können nun weitere Auswertungen mittels sogenannter Aggregatfunktionen vollzogen werden. SELECT Gruppenfunktion(Saplte4) AS Spalte5 FROM TABELLE GROUP BY Spalte1

6 2.10 Datenmanipulation und Datenschutz Die Sprache SQL kann zum automatischen Einfügen (INSERT), Löschen (DELETE) bzw. Ändern (UPDATE) von Datensätzen eingesetzt werden. Zur Vermeidung unerwünschter Manipulationen werden in Datenbanksystemen Zugriffsrechte für Benutzer festgelegt. Es können z.b. Schreib-, Leserechte für Ausschnitte des Datenmodells (Views) vergeben werden. Der Schutz vor Datenmissbrauch wird durch den Datenschutz gesetzlich geregelt. Sollen in der Tabelle TABELL1 die Werte in Spalte4 verdoppelt werden, die in Spalte3 den Buchstaben A eingetragen haben, kann dies durch die SQL-Anweisung UPDATE TABELLE1 SET Spalte4=2*Spalte4 WHERE Spalte3= A erreicht werden. Gymnasium Pfarrkirchen StR Franz Ammer Inf 9