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1 Datenbanken mit SQL Informatik - Sprenger Häufig wird mit Tabellenkalkulationen gearbeitet, obwohl der Einsatz von Datenbanken sinnvoller ist. Tabellenkalkulationen wie Microsoft Excel oder LibreOffice Calc sind nicht dafür geeignet große Datensätze zu speichern und schon gar nicht dazu, (komplexe) Abfragen auszuführen. Bekannte Datenbanksysteme sind Oracles MySQL, MS SQL Server und PostgreSQL. SQL bedeutet Structured Query Language und wurde entwickelt, um eine einheitliche Abfragesprache für unterschiedliche Datenbanken anwenden zu können. Abfragen befragen eine Datenbank nach bestimmten Kriterien. Datenbanken sind wie folgt aufgebaut: Datenbank Tabelle Datensatz Jede Datenbank kann mehrere Tabellen enthalten und jede Tabelle natürlich mehrere Datensätze. Auf Grund der besonderen Speicherstrukturen von Datenbanken muss man beim Anlegen einer Tabelle darauf achten, dass die einzelnen Spalten richtig formatiert sind. Sie kennen das formatieren schon von Übungen mit LibreOffice Calc oder Excel, wo Sie einzelne Felder mit einem bestimmten Typ (zum Beispiel Währung ) formatiert haben. Es gibt folgende Datentypen in SQL: SMALLINT ganze Zahl ( bis ) INTEGER ganze Zahl ( bis ) DECIMAL (m, n) Dezimalzahl mit mindestens m Ziffern, davon n Dezimalstellen NUMERIC (m, n) Dezimalzahl mit genau m Ziffern, davon n Dezimalstellen FLOAT (n) Gleitkommazahl mit n Stellen CHAR (n) Zeichenkette mit fester Länge n bis zu Zeichen VARCHAR (n) Zeichenkette mit variabler Länge, maximal n bis zu Zeichen DATE Datumsangaben, enthält mindestens Jahr, Monat, Tag Quelle der Tabelle: Duden, Informatik SI, Informatische Grundbildung, 2008 Die Formatierung erfüllt mehrere Zwecke. Zum Einen werden für bestimmte Datentypen Speicherbereiche reserviert. Da Datenbanken schnell sehr groß werden können ist es sinnvoll, möglichst wenig Speicher zu reservieren, deshalb sollte man immer den kleinstmöglichen Datentyp auswählen. Zum Anderen bieten Datentypen auch einen guten Schutz gegen Falscheingaben. Hat man zum Beispiel ein Feld Postleitzahl, so ist es gut den Typ NUMERIC (5, 0) auszuwählen, da jede Postleitzahl in Deutschland aus genau fünf Ziffern und keiner Nachkommastelle besteht. Eine Eingabe wie 2102p oder 2102 würden einen Fehler ausgeben. Nur Eingaben wie mit exakt fünf Ziffern sind korrekt. Auch kann man eine leere Eingabe verbieten, indem man beim erstellen NOT NULL angibt. Erstellen Sie eine erste einfache Tabelle, um Schülernamen zu speichern. Der Tabellenname soll Ihre Initialen tragen, es folgt ein Unterstrich und dann der Tabellenname (In meinem Fall rs_schueler ). Folgende Daten sollen gespeichert werden: Vorname, Nachname, Geburtsdatum, Klasse, Klassenlehrer. Hier beginnt nun der wichtigste Punkt beim Erstellen von Tabellen. Die richtige Planung!

2 Eine nicht besonders durchdachte Tabelle sähe wie folgt aus: Vorname Nachname Geburtsdatum Klasse Klassenlehrer Tobias Mayer a Rottenmayer Lisa Buer b Mahlzahn... Eine solche Tabelle ist nicht besonders geschickt. Das größte Problem ist, dass die selbe Information zwei Mal vorkommt. Die Zuordnung der Klasse zum Klassenlehrer bleibt nämlich immer gleich. Wenn ich Klasse 5a sage, bedeutet das automatisch, dass Rottenmayer die Klassenleitung übernommen hat. Nehmen wir an, ein Schüler wechselt die Klasse, so müssten zwei Informationen verändert werden, nämlich die Klassenbezeichnung und der Klassenlehrer. Das Vorkommen der gleichen Information nennt man Redundanz und sollte immer vermieden werden! Nehmen wir weiterhin an, dass ein Klassenlehrer seine Klasse abgibt. So müsste für alle Schüler dieses Lehrers das Feld Klassenlehrer aktualisiert werden. Das dritte Problem ist der Jahrgang. Zum Schuljahreswechsel ist es sehr schwierig, alle Schüler fehlerlos in die nachfolgende Klasse aufrücken zu lassen. Diesen Problemen schafft man Abhilfe, indem man zwei Tabellen erstellt, wobei sich eine Tabelle auf die Andere bezieht. Das sieht dann wie folgt aus: Tabelle rs_schueler : Vorname Nachname Geburtsdatum Klassenzuordnung Tobias Mayer Lisa Buer Tabelle rs_klassen : ID Klasse Klassenlehrer 1 5a Rottenmayer 2 5b Mahlzahn 3... Das neue Feld Klassenzuordnung kann sich nun auf die Tabelle xx_klassen berufen, in der alle nötigen Informationen enthalten sind. Gibt ein Klassenlehrer nun seine Klasse ab, muss nur ein einziges Feld verändert werden. Auch wenn eine Klasse geschlossen in eine höhere Klasse rückt, muss nur das Feld Klasse, zum Beispiel von 5a zu 6a verändert werden. Man könnte überlegen, ob man Klassenstufe und Klassenbezeichnung noch voneinander trennt. Wenn wir an eine Abfrage wie Gib alle Schüler der Klassenstufe 8 aus durchführen wollen ist es leichter, wenn wir die Tabelle xx_klassen zu folgender verändern: ID Klassenstufe Klassenbezeichnung Klassenlehrer Jetzt soll es also praktisch werden. Gehen Sie wie von mir im Unterricht erklärt in den SQL- Editor und führen Sie folgende Abfragen an die Datenbank durch.

3 Aufgabe 1) Erstellen Sie die Tabelle xx_schueler nach folgendem Schema: CREATE TABLE xx_schueler (vorname XXXX, nachname XXXX, geburtsdatum XXXX, klassenzuordnung XXXX); Die X müssen Sie jeweils ersetzen durch die richtigen Datentypen. Es stehen zur Auswahl: VARCHAR(X), INTEGER, DATE Das X bei VARCHAR muss ersetzt werden mit der gewünschten maximalen Textlänge in dem entsprechenden Feld. Aufgabe 2) Erstellen Sie nun auch die Tabelle xx_klassen. Überlegen Sie, welche Datentypen Sie nun einsetzen. Nachdem Sie die Tabellen angelegt haben wird es Zeit, diese mit Inhalt zu füllen. Als erstes füllen Sie die Klassenzuordnung mit: INSERT INTO klassen (id, klassenstufe, klassenbezeichnung, lehrer) VALUES (1, 5, 'a', 'Rottenmayer'); Achten Sie darauf, dass Werte, die aus Text bestehen, in Anführungszeichen geschrieben sind. Aufgabe 3) Füllen Sie die Tabelle xx_klassen noch mit mindestens drei weiteren Werten. Aufgabe 4) Als nächstes füllen Sie die Tabelle xx_schueler mit mindestens 10 Werten, die Sie sich gern ausdenken können. Allerdings muss die Zahl in der Klassenzuordnung einer Zahl in der Spalte id in der Tabelle klassen entsprechen. Nun können Sie sich mittels SELECT * FROM klassen; alle Einträge der Tabelle xx_klassen ausgeben lassen. Möchten Sie nur bestimmte Felder anzeigen, so können Sie SELECT nachname FROM klassen; benutzen, um nur Nachnamen ausgeben zu lassen. Sollten Sie feststellen, dass ein Eintrag fehlerhaft ist, so können Sie diesen ändern mit UPDATE schueler SET nachname = 'Weitstirn' WHERE nachname = 'Engstirn'; Hierbei ist es natürlich wichtig, die entsprechende Zeile präzise ansprechen zu können. Zum Beispiel könnte der Nachname Engstirn mehrmals in der Schule vorkommen, so dass eine präzisere Abfrage mit UPDATE schueler SET nachname = 'Weitstirn' WHERE nachname = 'Engstirn' AND vorname = 'Rita'; sinnvoller ist. Am besten ist, wenn man Felder beim Erstellen einer Tabelle mit UNIQUE gekennzeichnet hat. Dann kommt dieser Eintrag tatsächlich auch nur ein Mal vor.

4 Eine Tabelle würde dann mit CREATE TABLE test (id INTEGER UNIQUE, vorname VARCHAR(50)[...] erstellt werden. Über das Feld id ist ein Eintrag immer eindeutig ansprechbar, da der Wert in id pro Tabelle nur ein Mal vorkommt. Um sich Arbeit beim füllen der Tabelle zu sparen kann man die Tabelle auch wie folgt erstellen: CREATE TABLE test (id INTEGER UNIQUE AUTO_INCREMENT, vorn[...] Die Anweisung AUTO_INCREMENT sorgt dafür, dass man beim füllen der Tabelle das Feld id nicht mehr zu berücksichtigen braucht. Die Software setzt automatisch den nächst höheren Wert ein. Wenn Sie nun eine Abfrage mit SELECT * FROM schueler, klassen; ausführen, sind die Ergebnisse unsortiert nebeneinander. id und klassenzuordnung werden nicht zusammengehörend dargestellt. Für solche Fälle gibt es in SQL die Anweisung JOIN. Mit dieser Anweisung kann man mehrere Tabellen verknüpfen, um zusammengehörende Spalten nebeneinander auszugeben. SELECT * FROM schueler JOIN klassen ON klassen.id = schueler.klassenzuordnung; Die Anweisung ON sagt, welche Spalten zusammen ausgegeben werden sollen. Wie Sie hier sehen stört noch, dass die Felder id und klassenzuordnung mit ausgegeben werden. Um diese Spalten zu verstecken verändern Sie die Abfrage zu folgender: SELECT schueler.vorname, schueler.nachname, klassen.klassenstufe, klassen.klassenbezeichnung, klassen.klassenlehrer FROM schueler JOIN klassen ON klassen.id = schueler.klassenzuordnung; Es werden also nicht mehr alle (*) Spalten ausgegeben, sondern nur noch einige, die angezeigt werden sollen.

5 Als letztes müssen Sie noch wissen, wie man Einträge löscht: DELETE FROM schueler WHERE vorname = 'Hans'; Oder falls eine Klasse komplett verschwinden soll, das bedeutet mehrere Einträge aus unterschiedlichen Tabellen gelöscht werden sollen: DELETE schueler, klassen FROM schueler, klassen WHERE schueler.klassenzuordnung = klassen.id AND klassen.id = 1; Hier wurde unter Anderem mit einem vereinfachten JOIN gearbeitet, um alle Schüler der Klasse 1 und auch den Eintrag für die Klasse in der Tabelle klassen zu löschen. Aufgabe 5) Löschen Sie alle Schüler der höchsten Klassenstufe und den dazu gehörenden Eintrag der Tabelle klassen mit nur einer Anweisung. Denkbar ist so ein Szenario, wenn eine Klasse seinen Abschluss macht und ausgeschult wird. Wie lautet die korrekte Anweisung? Aufgabe 6) Zum Schluss löschen Sie alle Ihre Tabellen: DROP TABLE tabellenname1, tabellenname2;

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