Datenbankpraxis mit Microsoft Access. Datenbankpraxis mit Microsoft Access

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1 Datenbankpraxis mit Microsoft Access Grundlegende Konzepte und ihre Umsetzung in Microsoft Access Vorlesung 3. Januar 006 Ingo Scholtes Was wir bereits wissen (/3) Datenbankdesign Flache Datenbanken sind in den allermeisten Fällen ungeeignet Stattdessen relationales Datenbankmodell Design mittels Entity-Relationship Relationship-Modell Entities, Entity-Klassen und Relationships Sogenannte Mapping Constraints, d.h. One-to to-one One-to to-many Many-to to-many

2 Was wir bereits wissen (/3) Darstellung mittels Entity-Relationship Relationship- Diagrammen Umsetzung in Tabellenschemata einfach möglich One-to to-many Foreign Key One-to to-one Wie One-to to-many Many-to to-many x One-to to-many mit Dummy- Entity-Klasse Was wir bereits wissen (3/3) Microsoft Access Verschiedene Datentypen (Text, Autowert, Zahl, Währung, Nachschlageassistent, OLE, etc.) Für jeden Datentyp können Feldeigenschaften festgelegt werden (Format, Eingabeformat, Feldgröße, Standardwert, Indiziert, etc.)

3 Unser Beispiel (/4). Informale Beschreibung Es soll eine Literaturverwaltung mit Daten über Bücher (, Autor, Erscheinungsjahr, Verfügbarkeit, Klappentext), Autoren (Name und Geburtsort), Verlage (Name, Ort) und Literaturgattungen implementiert werden! Unser Beispiel (/4). E-R-Diagramm erstellt Ort VerlagID Name Verlage veröffentlicht Bücher enthält geschrieben von GattungID Literaturgattungen Autoren Gattung Erscheinungsdatum Klappentext Preis AutorID Geburtsort Name 3

4 Unser Beispiel (3/4) 3. Implementierung in Tabellenschemata! Tabelle Bücher (,,, Klappentext, VerlagID, Preis, GattungsID) VerlagID und GattungsID sind Foreign Keys Tabelle Verlage (VerlagID,, Name, Ort) Tabelle Autoren (AutorID,, Name, Geburtsort) Tabelle Autoren/Bücher (AutorID, ) Zum Aufbrechen der Many-to to-many Relationship AutorID und sind Foreign Keys Tabelle Gattungen (GattungsID,, Gattung) 4. Unser Beispiel (4/4) 4. Datentypen in Access bestimmt (Key) Text, Eingabe erforderlich Text, Eingabe erforderlich Gattung Nachschlageassistent, separate Tabelle Gattungen Klappentext Memo VerlagID Nachschlageassistent, separate Tabelle Verlage Preis Währung, >0 und <000 Verfügbarkeit Ja/Nein Autorname GattungsID (Key) Text, Eingabe AutoWert erforderlich Gattung AutorID (Key) Text Autowert Geburtsort Text, Standard NULL Verlagsname Text, Eingabe erforderlich Verlagsort Text, Standard NULL VerlagID (Key) AutoWert 4

5 Was kommt nun? Alle theoretischen Vorarbeiten sind erledigt Daher gibt s heute erstmals praktische Arbeit in Access! Dazu zunächst eines kurze Einführung in die Grundlagen von Access! MS Access: Grundlagen 5

6 MS Access: Datenbanken erstellen Hinweis: Eine *.mdb Datei repräsentiert in Access eine Datenbank MS Access: Tabellen erstellen 6

7 MS Access: Relationships definieren MS Access: Referentielle Integrität Erinnerung: Referentielle Integrität ist Problem relationaler Datenbanken Cascading Updates bzw. Cascading Deletions Access unterstützt beides - Beispiel gefällig? 7

8 MS Access: Daten eingeben Nachdem Sie die Datenbank implementiert haben möchten Sie sicherlich Daten eingeben! Gruppenübung: Implementierung in Access Endlich! Jetzt können wir gemeinsam unser Beispiel als relationale Datenbank in Microsoft Access implementieren Versuchen Sie es zunächst selbst am Rechner! Bei Problemen helfe ich gerne weiter! 8

9 Lösungsvorschlag Ich zeige Ihnen nun meine Realisierung! Zusammenfassung Wir wissen nun allgemein wie man eine Datenbank korrekt plant wie man Datenbanken, Tabellen und Beziehung in Access erstellt wie man in Access mit referentieller Integrität umgeht wie man auf einfache Art und Weise Daten eingibt Für unser Beispiel haben wir das Datenmodell definiert haben wir eine entsprechende.mdb-datei erzeugt, die unser zuvor erstelltes Datenmodell implementiert haben wir einige Beispieldatensätze erzeugt Was nun? Wie kommen wir nun effizient an diese Daten heran? 9

10 Datenbankabfragen (/) Zunächst wieder etwas theoretische Vorarbeit Wie können wir der Datenbank mitteilen, dass sie uns Daten liefern soll? Daten u.u. auf mehrere Tabellen verteilt! Zusammenfügen! Das alles geht mit Abfragen Beispiel: Liefere und aller Bücher von Reclam, die weniger als 5 Euro kosten! Wie funktioniert eine solche Abfrage grundsätzlich? Abfrage Access mitteilen (z.b. graphisch, Assistent, SQL) Access wandelt Abfrage in eine Abfragesprache um Jet Query Engine liefert die gewünschte Sicht auf die Daten Datenbankabfragen (/) Ein paar Begriffe Basistabelle Tabelle, die in der Datenbank gespeichert ist Im Beispiel: Bücher, Verlage, etc. Abgeleitete Tabelle Tabelle, die so nicht in der Datenbank gespeichert ist Z.B. Tabelle aller Bücher von Reclam unter 5 Euro Sicht Benannter und gespeicherter Abfrage-Ausdruck, Ausdruck, der zu einer abgeleiteten Tabelle ausgewertet werden kann Wir daher auch virtuelle Tabelle genannt Z.B. Alle Bücher von Reclam unter 5 Euro 0

11 Im Fall von Access Jet SQL Abfragesprachen Zwei grundlegende Ansätze für Abfragesprachen Algebraisch: Relationale Algebra Logisch: Relationaler Calculus Relational Calculus Mengentheoretischer Ansatz Betrachten wir wieder unser Beispiel Dies würde man im relationalen Calculus so darstellen { isbn,titel Verlage(verlagsid,name) UND name = Reclam UND Bücher (isbn,titel,verlagsid,preis) UND preis <= 5.0 } Aus mathematischer, mengentheoretischer Sicht sehr intuitiv

12 Relationale Algebra Prozeduraler Ansatz Im Beispiel Verbinde Tabellen Bücher und Verlage zu einer neuen Tabelle unter Verwendung von VerlagID Wähle alle Zeilen mit einem Preis nicht größer als 5 Euro und Verlagsname Reclam Projeziere auf die Spalten und Proj (Wähle Wähle Preis<5.00, Name= Reclam (Bücher (Bücher Verbinde Verlage)) Relationale Algebra: Operationen SQL basiert auf relationaler Algebra Daher macht die intensivere Beschäftigung damit Sinn Wir besprechen nun verschiedene Operationen der relationalen Algebra Jede Operation wird wieder anhand eines einfachen Beispiels erläutert

13 Umbenennen (Renaming) Umbenennen von Attributen einer Tabelle Symbol Sei T eine Tabelle, A und B Attribute von T Ren A B (T) Beispiel Ren (Bücher) Buchtitel(Bücher) Anhalter Ren (Bücher) Buchtitel(Bücher) Buchtitel Anhalter.. Vereinigung (Union) (/) Vereinige alle Zeilen aus zwei Tabellen mit gleichen Attributen zu einer neuen Tabelle Symbol Seien T und T Tabellen T T Beispiel Bücher Bücher Buchtitel Anhalter Das Restaurant.. Bücher Bücher Anhalter Das Restaurant.. 3

14 Vereinigung (Union) (/) Union funktioniert nur wenn Attribute der beiden Tabellen gleich sind Falls nicht, aber Anzahl ist gleich? Erst Rename und dann Union Bücher Ren (Bücher) Ren Buchtitel (Bücher) Buchtitel Anhalter Das Restaurant.. Rename Buchtitel Das Restaurant.. Union Buchtitel Anhalter Das Restaurant.. Schnitt (Intersection) Bilde den Durchschnitt zweier Tabellen, wirf also alle Zeilen weg bis auf die, die in beiden Tabellen identisch sind Symbol Seien T, T Tabellen T T Beispiel Die Leiden des jungen Werther Anhalter Die Leiden des jungen Werther Bücher Bücher Das Restaurant Buchtitel Die Leiden des jungen Werther 4

15 Differenz Liefert eine Tabelle, die die Zeilen einer Tabelle OHNE die Zeilen einer anderen Tabelle enthält Nicht mehr kommutativ, d.h. Reihenfolge spielt eine Rolle (wie bei b der Subtraktion) Symbol Seien T und T Tabellen T - T bzw. T - T Beispiel Die Leiden des jungen Werther Anhalter Die Leiden des jungen Werther Bücher-Bücher Das Restaurant Buchtitel Anhalter ISB N Kartesisches Produkt (/) Kombiniere jede Zeile einer Tabelle mit jeder Zeile einer anderen Tabelle Symbol Seien T und T Tabellen T x T Beispiel Anhalter Die Leiden Verla gid Verla gid Name Penguin Reclam Bücher x Verlage ISB N Anhalter Die Leiden Anhalter Die Leiden Bücher. VerlagI D Verlage. VerlagID Verlag Penguin Reclam Penguin Penguin 5

16 Kartesisches Produkt (/) Warum Produkt? Sei n = T und m = T dann gilt T xt = n mn Projektion Projeziere eine Tabelle T auf eine Teilmenge der Attribute von T Wirf einfach alle anderen Spalten weg! Symbol Sei T eine Tabelle, A Menge von Attributnamen π A (T) Beispiel Anhalter Die Leiden VID π {,} (Bücher) Anhalter Die Leiden 6

17 Auswahl (Selection) Liefert die Teilmenge der Zeilen, die einem gewissen Kriterium genügen Symbol Sei T Tabelle, A boolescher Ausdruck σ A (T) Beispiel Anhalter Die Leiden Preis Euro 4 Euro σ Preis<5 (Bücher) -34 Die Leiden Preis 4 Euro Join (Verbinden) Verbinde (Join) Wichtige Operation Mehrere Typen Generelles Konzept: Verbinde zwei Tabellen unter Vergleich von bestimmten Attributwerten Wir besprechen nun die verschiedenen Typen und geben jeweils ein Beispiel 7

18 -3-34 Equi-Join (/) Verbinde Zeilen von unterschiedlichen Tabellen falls bestimmte Attributwerte gleich sind! Symbol Seien T, T Tabellen, a,,a k Attribute von T, b,,b k Attribute von T T x T Beispiel Anhalter Die Leiden a =b,,a k =b k VID VID Verlag Pengui n Reclam Bücher x Verlage Bücher.VID=Verlage.VID Anhalte r Die Leiden Büch er. VID Verla ge. VID Verlag Penguin Reclam Equi-Join (/) Zusammenhang: Kartesisches Produkt Equi-Join = Kartesisches Produkt + Auswahl Anhalter Die Leiden VID VID Verlag Penguin Bücher x Verlage Reclam Anhalte r Die Leiden Anhalte r Die Leiden Büch er.vi D Verla ge.vi D Verlag Penguin Penguin Reclam Reclam 8

19 Natural Join (/) Wie Equi-Join, lösche aber gleiche Spalten Symbol Seien T, T Tabellen, a,,a k Attribute von T, b,,b k Attribute von T T T a =b,,a k =b k Beispiel Anhalter Die Leiden VID VID Verlag Penguin Reclam Bücher Verlage Bücher.VID=Verlage.VID Anhalt er Die Leiden VID Verlag Pengui n Reclam Natural Join (/) Wie lässt sich ein Natural Join realisieren? Equi-Join + Projektion = kart. Produkt + Auswahl + Projektion 9

20 -3-34 Theta-Join Wie Equi-Join aber mit bel. Komparatoren statt = Symbol Seien T, T Tabellen, a,,a k Attribute von T, b,,b k Attribute von T θ,, θ k seien aus {<,>,<=,>=,<>} T x T A θ b,,a k θ k b k Beispiel Anhalter Die Leiden Verka uft GID GID Gattun g SciFI Drama AvgVer kauft Bücher x Gattungen GID=GID Verkauft > AvgVerkauft Büc her.i SBN -3 Bücher. Anhalt er Büc her. GID Gatt ung en. GID Gattun g.gattu ng SciFi Bücher. Verkauf t 500 Gattun gen.av gverka uft 700 Outer Join Natural, Equi und Theta-Join sind sogenannte Inner Joins Jedes Inner Join hat ein linkes und rechtes Outer Join Linkes Outer Join zu einem Natural Join Natural Join mit zusätzlichen Zeilen von linker TabelleA Rechtes Outer Join zu einem Natural Join Natural Join mit zusätzlichen Zeilen von rechter Tabelle B Anhalter Die Leiden Das Restaura nt 7 VID VID Verlag Penguin Reclam Bücher LONJ Verlage Bücher.VID=Verlage.VID Anhalt er Die Leiden Das Restau rant VID 7 Verlag Pengui n Reclam NULL 0

21 Eine genauere Betrachtung von Joins (/4) Für One-to to-many Relationship ist Join einfach zu verstehen (Beispiel Bücher, Verlage Beziehung) Was ist mit Many-to to-many Relationships? In unserem Beispiel also z.b. die Beziehung zwischen Autoren und Büchern! Anhalter Das Restaura nt Die Leiden Autor ID Autor Adams Goethe Autor ID ? Anhalte r Die Leiden Autor ID Autor Adams Goethe Eine genauere Betrachtung von Joins (/4) Wie würde man das hier lösen? Many-to to-many Beziehung ist ja bereits als zwei One-to to-many Beziehungen realisiert Zwei Joins Sogenanntes Nested Join Bücher x (Bücher/Autoren x Autoren) Bücher. = Bücher/Autoren. Bücher/Autoren.AutorID = Autoren.AutorID

22 Eine genauere Betrachtung von Joins (3/4) Funktioniert das? Zunächst (B (Bücher/Autoren x Autoren) Bücher/Autoren.AutorID = Autoren.AutorID AID Autor Anhalter Das Restaura nt Die Leiden AID Adams Goethe AID Adams Autor Adams Goethe AID Eine genauere Betrachtung von Joins (4/4) Jetzt mit diesem Ergebnis ein Join mit Bücher, also Bücher x (Bücher/Autoren x Autoren) Funktioniert also! Anhalter Das Restaura nt Die Leiden Bücher. = Bücher/Autoren. AID Autor Adams Adams Goethe AID Bücher/Autoren.AutorID = Autoren.AutorID AID Autor Adams Adams Goethe AID Anhalter Das Restaurant Die Leiden

23 Gruppenübung: relationale Algebra Geben Sie für unser Beispiel einer Literaturverwaltung einen Ausdruck für folgende Abfrage in relationaler Algebra an Liefere, und Autor aller Bücher des Reclam-Verlags, die nicht mehr als 5 Euro kosten Zur Erinnerung: Symbole Vereinigung: Schnitt: Differenz: - Kart. Produkt: Projektion: X π Auswahl: σ Joins: x, Liefere, und Autor aller Bücher des Reclam-Verlags, die nicht mehr als 5 Euro kosten 3

24 Lösungsvorschlag π {,,Autor} ( σ Verlag= Reclam Reclam ( σ Preis<=5 ( Verlage ( Bücher B ( ( Bücher/Autoren B Autoren) ) ) ) ) Bücher.=Bücher/Autoren. Bücher/Autoren.AutorID=Autoren.AutorID Verlage.VID=Bücher.VID Zusammenfassung Wir wissen nun allgemein wie man jede mögliche Datenbank-Abfrage in relationaler Algebra darstellen kann wie Access i.a. mit Abfragen umgeht Für unser Beispiel haben wir einen Ausdruck für eine Abfrage in relationaler Algebra erzeugt Was nun? Wie können wir diesen Ausdruck so darstellen, damit wir ihn an Access übergeben können? 4

25 SQL (/) Basiert auf relationaler Algebra Am weitesten verbreitete Datenbank- abfragesprache Neben reinen Abfragen auch Verwaltungs- operationen SQL besteht aus Data Query Language (SELECT) Data Definition Language DDL (CREATE, ALTER) Data Manipulation Language DML (UPDATE, INSERT) Data Control Language (GRANT, REVOKE) SQL (/) SQL DQL Statements liefern eine Tabelle Ergebnis eines Ausdrucks kann mittels Klammerung Eingabe eines weiteren Ausdrucks sein Bsp. SELECT * FROM (TABLE A UNION B); SQL Statements werden mit ; abgeschlossen Wie drückt man Operationen in relationaler Algebra mittels SQL aus? 5

26 Auswahl (Selection) und Projektion Reine Auswahl SELECT * FROM Autoren WHERE Name= Goethe Reine Projektion SELECT, FROM Bücher; Auswahl inkl. Projektion SELECT, FROM Bücher WHERE Preis<5 Kartesisches Produkt SELECT * FROM Autoren, Bücher 6

27 Inner Join Equi-Join TabelleA INNER JOIN TabelleB ON (TabelleA.X=TabelleB.X) Theta-Join TabelleA INNER JOIN TabelleB ON (TabelleA.X<=TabelleB.X) <,>,<>,<=,>= Natural-Join Indem man mit SELECT die Spalten auswählt, die man sehen will Left Outer Join Outer Join TabelleA LEFT [OUTER] JOIN TabelleB Right Outer Join TabelleA RIGHT [OUTER] JOIN Tabelle B 7

28 Vereinigung (Union) TABLE Bücher UNION TABLE Bücher SELECT FROM Bücher UNION SELECT FROM Bücher Schnitt (Intersection) Kein eigenes Schlüsselwort für Schnitt Geht aber folgendermaßen mit Outer Join SELECT * FROM Bücher LEFT JOIN Bücher ON (Bücher. = Bücher.) WHERE Bücher. IS NOT NULL; 8

29 Differenz Ebenfalls kein eigenes Schlüsselwort für Differenz Geht aber folgendermaßen mit Outer Join SELECT * FROM Bücher LEFT JOIN Bücher ON (Bücher. = Bücher.) WHERE Bücher. IS NULL; Gruppenübung: SQL () Erstellen Sie ein SQL-Statement Statement für folgende Abfrage Liefere und Preis aller Bücher aus dem Reclam-Verlag, die nicht mehr als 5 Euro kosten 9

30 Lösungsvorschlag SELECT Bücher., Bücher.Preis FROM (Bücher INNER JOIN Verlage ON Bücher.VerlagID=Verlage.VerlagID) WHERE Bücher.Preis<=5 AND Verlage.Verlag="Reclam"; Gruppenübung: SQL () Nun können Sie anhand des eben erstellten Ausdrucks in relationaler Algebra ein SQL Statement erzeugen, welches folgende Abfrage realisiert Liefere, Preis, und Autor aller Bücher aus dem Reclam-Verlag, die nicht mehr als 5 Euro kosten 30

31 Lösungsvorschlag SELECT Bücher., Bücher.Preis, Autoren.Autorname, Bücher. FROM (Verlage INNER JOIN (Bücher INNER JOIN ([Bücher/Autoren] INNER JOIN Autoren ON [Bücher/Autoren].AutorID = Autoren.AutorID) ON Bücher. = [Bücher/Autoren].) ON Verlage.VerlagID = Bücher.VerlagID) WHERE ((Bücher.Preis<=5) AND (Verlage.Verlag="Reclam")); MS Access: Abfragen definieren Wie definieren wir also in Access eine Abfrage? Verschiedene Möglichkeiten 3

32 Abfrage: Entwurfsansicht (/) Intuitiv und GUI-basiert Access erzeugt automatisch SQL Statement Reicht fast immer aus aber eben nur fast immer Abfrage: Entwurfsansicht (/) Wir schauen uns nun die Entwurfsansicht einer Abfrage in Access etwas genauer an! 3

33 Gruppenübung: Entwurfsansicht Erstellen Sie nun für die folgende Abfrage eine Access-Abfrage Abfrage mit Hilfe der Entwurfsansicht! Liefere, Preis, und Autor aller Bücher aus dem Reclam-Verlag, die nicht mehr als 5 Euro kosten Lösungsvorschlag Ich zeige nun kurz meine Lösung 33

34 Abfrage SQL-Ansicht Direkt SQL-Statement Statement eingeben In einigen Fällen mächtiger als Design View Da wir nun relationale Algebra und SQL kennen, können wir auf diese Weise bereits jetzt alle Abfragen definieren die theoretisch möglich sind! INNER JOIN Access hat im SQL Statement automatisch ein INNER JOIN erzeugt Wie können wir das in der Entwurfsansicht beeinflussen? Was wenn wir ein Outer Join haben wollen? 34

35 Zusammenfassung Wir wissen nun allgemein wie Access mit Abfragen umgeht welche Operationen es in relationaler Algebra gibt wie sie mittels SQL umgesetzt werden können und wie man sie Access implementiert Für unser Beispiel haben wir eine Beispielabfrage in SQL geschrieben und in Access implementiert Was nun? Nächstes mal weitere Details zu SQL Das war s für heute Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Nächste Vorlesung am 0. Januar 006 8:5 Uhr in H43 H-Gebäude an Campus II Sollte sich an diesem Raum etwas ändern erfahren Sie das ebenfalls unten auf der Website! Vorlesungsskript und Beispiele wieder unter trier.de/~scholtes 35