Datenbanken. Einführung

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1 Datenbanken Einführung Einsatzbereiche von Datenbanken Unterstützung von Routinearbeiten Mehrfachnutzung von Daten Bewältigung der Informationsflut Fehlervermeidung Änderungen vornehmen Verbesserung der Auskunftsbereitschaft Verwaltung umfassender Datenmengen Gezielter Zugriff auf vorhandenes Datenmaterial 2

2 Einsatzgebiete Personalinformationssysteme: Personalstammdatenverwaltung Bewerberdatenbank Seminarverwaltung Büro-Management, Sekretariat (Assistenz): Vorgangs- und Bestandsverwaltung Reise-Management Einkaufsinformationssysteme: Bestellinformationssysteme Lieferanteninformationssysteme (inklusive Lieferantenbewertung) Teileinformationssysteme Vertriebsinformationssysteme: Verkaufsinformationssysteme (Kundenverwaltung, Artikelverwaltung, Kontakt-Management) Verkäuferinformationssysteme Finanzinformationssysteme: Inventarverwaltung Finanzplanung/ -kontrolle 3 Begrifflichkeiten Datenbankprogramme Sammlung und logische Verknüpfung von Daten Systematische Verwaltung der Daten (Ablage von Themengebieten etwa in Tabellenform) Datenbank Strukturierte Verwaltung betriebliche Daten in Feldern Aufbewahrung der Daten (zu bestimmten Themen) an zentraler Stelle Einmalige Änderung ergibt Abgleichung an allen betroffenen Stellen (Aktualisierung) 4

3 Struktur eines Datenbanksystems 5 Zugriff auf eine Datenbank 6

4 Aufgabenverteilung auf verschiedene Datenbanken 7 Aufgabe nutzt Informationen aus mehreren Datenbanken gleichzeitig 8

5 Anforderungen an ein DBMS Datenunabhängigkeit (weitestgehende Zerlegung der Daten) Minimale Datenredundanz (keine Wiederholungen) Datenintegrität (Daten müssen vollständig, korrekt, widerspruchsfrei und aktuell sein) Datensicherheit (physische Organisation) Datenschutz (Zugriffsberechtigungen) Schnittstellen (Übernahme von Daten verschiedener Datenbanken) Konkurrierender Datenzugriff (Organisierte Änderung) Strukturierung der Daten (Saubere Einordnung) Trennung der Daten (Saubere Trennung) 9 Datenbankmodelle Hierarchisches Datenbankmodell Netzwerkmodell Relationales Datenbankmodell Objektorientiertes Datenbankmodell 10

6 Hierarchisches Datenbankmodell Ältestes Modell (60er Jahre) ein Datensatz wird mit allen hierarchisch von ihm abhängigen Datensätzen als Einheit betrachtet eignet sich für Beziehungen, bei denen sich aus einem Oberbegriff viele Unterbegriffe ableiten lassen (1:n- Beziehungen) Keine Beziehung zwischen einzelnen, in verschiedenen Ebenen abgespeicherten Datensätzen möglich Beispiel: IMS (Information Management System) von IBM 11 Hierarchisches Datenbankmodell 2 12

7 Hierarchisches Modell: Vor- und Nachteile Vorteile: einfacher Aufbau schneller Zugriff Nachteile: Querverweise Umstrukturierung Datenform 13 Netzwerkmodell ein Datensatz kann eine beliebige Anzahl übergeordneter Datensätze aufweisen (n:m-beziehungen) Das Netzwerkmodell eignet sich z. B. für die Modellierung einer Stückliste, da ein Bauteil aus mehreren untergeordneten Teilen bestehen und zum anderen in mehrere übergeordnete Baugruppen eingehen kann. Bezgl. der Daten besteht Redundanzfreiheit, da sich überschneidende Beziehungen durch Verkettungen realisiert werden Beispiel: IDS (Integrated Data Store) von General Electric 14

8 Netzwerkmodell 2 15 Netzwerkmodell: Vor- und Nachteile Vorteile: einfacher Aufbau schneller Zugriff Nachteile: Querverweise Umstrukturierung Datenform 16

9 Relationales Datenbankmodell 1970 von Edgar F. Codd bei IBM entworfen 1979 erste kommerzielle Implementierung durch Oracle Besteht ausschließlich aus Relationen, die sich durch Tabellen darstellen lassen Die Datensätze bilden die Zeilen, und die Merkmale des Objekts bzw. die Datenfelder entsprechen den Spalten der Tabelle. Beziehungen zwischen beliebigen Datensätzen werden über gleiche Feldinhalte hergestellt. Beispiele: MS SQL Server, Oracle, MySQL 17 Relationales Modell: Vor- und Nachteile Vorteile: Verfügbarkeit Schnelligkeit SQL-Syntax begünstigt Design- und Optimierungsmethoden Nachteile: Integritätssicherung Komplexität nach Normalisierung umständliche SQL-Befehlskonstrukte bei verknüpften Tabellen 18

10 Objektorientiertes Datenbankmodell Auch objektrelationales Datenbankmodell genannt In den 80er Jahren enstanden Unterstützt die Verwaltung/Speicherung komplexer Daten (-typen), d.h. ein Objekt setzt sich aus beliebigen anderen Datentypen zusammen Objekte sind einer Objektklasse zugeordnet Beispiele: ObjectStore, O2, GemStone, ONTOS und Caché (Intersystems) 19 Objektorientiertes Modell: Vor- und Nachteile Vorteile: Integritätssicherung Abfragefunktionalität dynamisches Design Abbildung beliebiger Typen Nachteile: Marktdurchsatz Abstraktionsanforderungen 20

11 Entity Relationship Model 1976 von Peter Chen entwickelt besteht aus dem ER-Diagramm und dem Relationenschema Eine Entität ist eine individuelle und identifizierbare Einheit über die Information verwaltet werden soll die unabhängig von anderen Entitäten existiert Eine Beziehung assoziiert wechselseitig zwei oder mehr Entities Eine Eigenschaft wird Entitäten und Beziehungen zugeordnet und ermöglicht damit deren Charakterisierung, Klassifizierung, Identifizierung 21 Symbole des ERM (nach Chen) Entity Beziehung/Relation Attribut Generalisierung/Spezialisierung existentielle Abhängigkeit 22

12 ER-Diagramm (ERD) ist Vorgesetzter Mitarbeiter gehört zu Abteilung arbeitet in Projekt 23 Relationenschema MITARBEITER: <PERS_NR, NAME, GEHALT, ANSCHRIFT> ABTEILUNG: <ABTEILUNGSBEZEICHNUNG > PROJEKT: <PROJEKTNAME, PROJEKTZEITRAUM, MANNJAHRE, SACHMITTEL> IST VORGESETZTER: < PERS_NR -MITARBEITER, PERS_NR -VORGESETZTER> GEHÖRT ZU: < PERS_NR, ABTEILUNGSBEZEICHNUNG > ARBEITET IN: < PERS_NR, PROJEKTNAME, PROJEKTZEITRAUM, WOCHENSTUNDEN > 24

13 Kardinalitäten 25 Uminterpretation einer Relation Unternehmen erteilt Auftrag Lieferant führt zu Rechnung 26

14 existenzielle Abhängigkeit Pers-Nr Mitarbeiter Angehöriger Vorname Geb-Datum 27 Weitere Notationen IDEF1X: De-Facto-Standard bei U.S. Behörden Bachman-Notation von Charles Bachman weit verbreitet Martin-Notation oder Krähenfuß-Notation (min, max)-notation von Jean- Raymond Abrial,

15 Krähenfuß-Notation 29