Programmierung und Datenbanken II

Transkript

1 Programmierung und Datenbanken II Sommersemester

2 Wiederholung Modellierung Kunde( , Name) Abstraktion Analysemodell Analyse Entwurf Entwurfsmodell Implementierung mietet( , von_bis, Kennz.) Auto(Kennz., Max_Pers.) SQL-Statements Ausgangszustand Problem Transformation Lösung Zielzustand Konzeptuelle Modellierung als Instrument der Abstraktion (Komplexitäsreduktion), Dokumentation und Kommunikation Folie 2

3 Wiederholung ERM & SERM Datenmodellierung mit dem ERM Struktursicht Abbildung von Datenobjekttypen und deren Beziehungen EntityTyp, RelationshipTyp, Attribut Schwachstellen des ERM Unübersichtlichkeit, kein Ordnungsprinzip Keine Visualisierung von Existenzabhängigkeiten Redundante Relationen, Gefahr der Modellierung von Kreisen SERM Gerichtet entsprechend der Existenzabhängigkeiten Neu Typ: EntityRelationshipTyp!! Multipliziäten-Semantik Teil der konkreten Syntax der Kanten Folie 3

4 Wiederholung ERM & SERM Folie 4

5 Agenda Motivation Relationale Sprachen Entstehung SQL - Datendefinition DB-Strukturen definieren, ändern, löschen SQL Datenabfrage Datensätze abfragen SQL Datenmanipulation Datensätze einfügen, ändern, löschen 5

6 Motivation SQL Semantische Lücke Menschliche Weltsicht Dinge Handlungen Kalkuliere Angebot Löse Bestellung aus Stelle Rechnung Begriffswelt der Informatik Daten Algorithmen Deklaration Computerverständliche Beschreibungssprache Interpreter 6

7 Motivation SQL Datenbank CD_I D Track Titel Himmelblau Lied vom Scheitern Breit Smells Like Teen Spirit In Bloom Come As You Are Brown Sugar Sway Wild Horses CD_I D Album Interpret 7385 Jazz ist anders Die Ärzte 4936 Nevermind Nirvana 3856 Sticky Fingers Rolling Stones 9234 Geräusch Die Ärzte Interpret Band_Gründung Die Ärzte 1982 Nirvana 1987 Rolling Stones

8 Anforderungen Ad-hoc-Formulierung Benutzer soll eine Anfrage formulieren können, ohne ein vollständiges Programm schreiben zu müssen. Deklarativität Benutzer soll formulieren Was will ich haben? und nicht Wie komme ich an das, was ich haben will? Deklarative Sprache (beschreibend) Mengenorientiertheit Operationen auf Mengen von in Tabellen organisierten Daten Nicht navigierend, nur eine Ergebnismenge ( tuple-at-a-time ) Abgeschlossenheit Ergebnis ist wieder eine Relation und kann ebenso als Relation für die nächste Anfrage verwendet werden. 8

9 Entstehung relationale DB-Sprachen SQL Mitte der 70er Jahre für System R eingeführt System R erstes Relationale DBMS Nutzte SEQUEL als Abfragesprache, die von IBM für Flugzeugbau entwickelt und lizensiert wurde Standardisierung durch ANSI und ISO 1986 unter Namen Structured Query Language (SQL) Erweiterung Integration von XML-bezogene Spezifikationen (XML Datentyp und Erweiterungen von SQL um XQuery) Trotz Standardisierung, bestehen Inkompatibilitäten zwischen verschiedenen DBMS der einzelnen Hersteller (MySql, MSSql, OracleSql, PostgreSql etc.) 9

10 Exkurs Wichtigste DBMS Datenbanksystem Oracle Database Microsoft SQL Server MySQL DB2 Informix Teradata PostgreSQL SAP Sybase... Hersteller Oracle Microsoft Oracle* IBM IBM Teradata PostgreSQL Global Development Group* SAP *Open Source 10

11 Zusammenfassung - SQL Meist-verbreitete Datenbankanfragesprache Ad-hoc und einfach einsetzbar (auch ohne Programmieroverhead) Deklarativ Nicht prozedural bzw. imperativ Optimierbar Very-High-Level Language (Hoher Domänenbezug, sehr hohe Abstraktion) Anfragen an relationale Algebra angelehnt (Hinzukommt DML) Achtung: Syntax kann sich von System zu System leicht unterscheiden Achtung: Funktionalität kann sich von System zu System leicht unterscheiden 11

12 Agenda Motivation Relationale Sprachen Entstehung SQL Datendefinition (DDL) DB-Strukturen definieren, ändern, löschen SQL Datenabfrage (DML) Datensätze abfragen SQL Datenmanipulation (DML) Datensätze einfügen, ändern, löschen 12

13 SQL Datenbankstrukturen Schema Table Table.A1 Table.A2 Table.A3 Table.A4 Table Table.A1 Table.A2 Table.A3 Table.A4 Table Table.A1 Table.A2 Table.A3 Table.A4 13

14 DB-Strukturen definieren 14

15 SQL Datentypen* INT Integer Ganze Zahl -2^31 bis 2^31-1 DEC Decimal Decimal (p, [q]) FLOAT REAL CHAR(n) VARCHAR(n) BOOLEAN DATE TIME TIMESTAMP BLOB Dezimalzahl p Stellen, q Dezimalstellen Fließkomma-Zahl Reelle Zahl 5*10^-324 bis 1,7*10^308 Zeichenkette der Länge n Variable Zeichenkette der Länge n Wahrheitswert, true false unknown Datum JJJJ-MM-TT Uhrzeit HH:MM:SS Zeitstempel JJJJ-MM-TT HH:MM:SS Binäres Objekt *Auswahl 15

16 SQL Integritätsbedingungen UNIQUE NOT NULL DEFAULT <Wert> PRIMARY KEY FOREIGN KEY REFERENCES <Tabellen-Name>(<Attribut-Name>) ON DELETE CASCADE SET NULL SET DEFAULT ON UPDATE CASCADE SET NULL SET DEFAULT Werte für Attribut müssen eindeutig sein Attribut darf keine leeren Zellen besitzen Standard-Wert, wenn nichts angegeben wird Attribut ist (Teil des) Primärschlüssel(s) Attribut ist Fremdschlüssel und referenziert das angegebene Attribut der angegebenen Tabelle Aktion, die beim löschen von DS ausgeführt werden soll Aktion, die beim ändern von DS ausgeführt werden soll 16

17 SQL DB-Struktur erzeugen Beispiel Exkurs - Relationenmodell Relationenname Attribute R A1 An Tabelle/ Relation Relationenname R (Attribut A1,... An) (Primärschlüssel unterstrichen, Fremdschlüssel Linie als Dach) TAlbum CD_ID Name Interpret 4 13 Die Ärzte TAlbum (CD_ID, Name, Interpret) Folie 17

18 SQL DB-Struktur erzeugen Beispiel Interpret Band_Gründung CD_ID Album Track Titel TInterpret TAlbum TTitel Ausgangssituation - Relationenschema TInterpret (Interpret, Band_Gründung) TAlbum (CD_ID, Album, Interpret) TTitel (CD_ID, Track, Titel) 18

19 SQL DB-Struktur erzeugen Beispiel CD_I D Track Titel Himmelblau Lied vom Scheitern Breit Smells Like Teen Spirit In Bloom Come As You Are Brown Sugar Sway Wild Horses CD_I D Album Interpret 7385 Jazz ist anders Die Ärzte 4936 Nevermind Nirvana 3856 Sticky Fingers Rolling Stones 9234 Geräusch Die Ärzte Interpret Band_Gründung Die Ärzte 1982 Nirvana 1987 Rolling Stones

20 Schema + Tabelle Interpret Schema CREATE SCHEMA Audiodatenbank; Interpret Interpret Band_Gründung CREATE TABLE TInterpret ( Interpret VARCHAR(50) PRIMARY KEY, Band_Gründung INT); 20

21 Schema + Tabelle Interpret Album CREATE TABLE TAlbum( CD_ID INT PRIMARY KEY, Album VARCHAR(50), Interpret VARCHAR(50)) FOREIGN KEY (Interpret) REFERENCES TInterpret(Interpret); CD_I D Album Interpret Titel CREATE TABLE TTitel( CD_ID INT NOT NULL, Track INT NOT NULL, Titel VARCHAR(50) NOT NULL) PRIMARY KEY (CD_ID, Track), FOREIGN KEY (CD_ID) REFERENCES TAlbum(CD_ID); CD_I D Track Titel 21

22 DB-Strukturen ändern Attribut (Spalte) hinzufügen ALTER TABLE <Tabellen-Name> ADD COLUMN <Attribut-Name> <Datentyp> [<Integritätsbedingungen>]; Notwendig für sich gegenseitig referenzierende Tabellen Attribut (Spalte) löschen ALTER TABLE <Tabellen-Name> DROP COLUMN <Attribut-Name> CASCADE; Cascade löscht ebenfalls Attribute, die sich auf das zu löschende Attribut beziehen. CREATE TABLE Angestellter (PersNr CHAR(10) PRIMARY KEY); CREATE TABLE Abteilung( AbtNr INT PRIMARY KEY, Leiter CHAR(10) FOREIGN KEY REFERENCES Angestellter(PersNr)); ALTER TABLE Angestellter ADD COLUMN AbtNr INT FOREIGN KEY REFERENCES Abteilung(AbtNr); 22

23 Agenda Motivation Relationale Sprachen Entstehung SQL Datendefinition (DDL) DB-Strukturen definieren, ändern, löschen SQL Datenabfrage (DML) Datensätze abfragen SQL Datenmanipulation (DML) Datensätze einfügen, ändern, löschen 23

24 SQL Datenabfrage Projektion Auswahl bestimmter Attribute einer Relation Selektion Auswahl bestimmter Datensätze einer Relation Verbund (Join) Verknüpfung zweier Relationen zu einer Projektion Selektion CD_I D Album Interpret 7385 Jazz ist anders Die Ärzte 4936 Nevermind Nirvana 3856 Sticky Fingers Rolling Stones 9234 Geräusch Die Ärzte Interpret Band_Gründung Die Ärzte 1982 Nirvana 1987 Rolling Stones 1961 Verbund 24

25 Einfache Datenabfrage Natürliche Sprache: Ermittle alle Alben-Namen von den Ärzten! Deskriptive Sprache SQL: SELECT Album FROM TAlbum WHERE Interpret = Die Ärzte ; Projektion Selektion Ergebnis: CD_I D Album Interpret 7385 Jazz ist anders Die Ärzte 4936 Nevermind Nirvana Album Jazz ist anders Geräusch 3856 Sticky Fingers Rolling Stones 9234 Geräusch Die Ärzte 25

26 Erweiterte Datenabfrage SELECT [DISTINCT] <Attribut-Name> [AS <neuer Attribut-Name>],... FROM <Tabellen-Name> [AS <neuer Tabellen-Name>],... [WHERE <Bedingung>] [GROUP BY <Attribut-Liste> [HAVING <Auswahl-Bedingung>]] [ORDER BY <Attribut-Name> [ASC DESC]]; Reihenfolge der Bearbeitung innerhalb der DB: 1 FROM Für die Abfrage erforderliche Tabelle(n) 2 WHERE Selektionsbedingung(en) 3 GROUP BY Gruppierung nach Attribut-Werten 4 HAVING Auswahl von Gruppen aus GROUP BY 5 SELECT Projektion (Auswahl) von Attributen der Ergebnistabelle 6 ORDER BY Sortierreihenfolge der Ergebnismenge 26

27 Beispiele Datenabfragen TAlbum CD_I D Album Interpret 7385 Jazz ist anders Die Ärzte 1. SELECT * FROM TAlbum; 2. SELECT Album, Interpret FROM TAlbum; 3. SELECT DISTINCT Interpret FROM TAlbum; 4936 Nevermind Nirvana 3856 Sticky Fingers Rolling Stones 9234 Geräusch Die Ärzte Result 1 Result 2 Result 3 CD_I D Album Interpret Album Interpret Interpret 7385 Jazz ist anders Die Ärzte Jazz ist anders Die Ärzte Die Ärzte 4936 Nevermind Nirvana Nevermind Nirvana Nirvana 3856 Sticky Fingers Rolling Stones Sticky Fingers Rolling Stones Rolling Stones 9234 Geräusch Die Ärzte Geräusch Die Ärzte 27

28 Beispiele Datenabfragen TTitel CD_I D Track Titel Himmelblau Lied vom Scheitern Breit Smells Like Teen Spirit In Bloom Come As You Are Brown Sugar Sway Wild Horses TAlbum CD_I D Album Interpret 7385 Jazz ist anders Die Ärzte 4936 Nevermind Nirvana 3856 Sticky Fingers Rolling Stones 9234 Geräusch Die Ärzte 4. SELECT Titel FROM TTitel WHERE CD_ID = 4936; 5. SELECT TAlbum.Interpret AS Band, TTitel.Titel AS Song FROM TTitel, TAlbum WHERE TAlbum.CD_ID = TTitel.CD_ID AND TAlbum.Album = `Nevermind`; Result 4 Result 5 Titel Smells Like Teen Spirit In Bloom Come As You Are Band Nirvan a Nirvan a Nirvan a Song Smells Like Teen Spirit In Bloom Come As You Are WI Systementwicklung Programmierung & Datenbanken II 28

29 Verbund Join 6. SELECT 4 TAlbum.Album AS CD, TAlbum.Interpret AS Band, TInterpret.Band_Gründung AS seit 1 FROM TAlbum, TInterpret 2 WHERE TAlbum.Interpret = TInterpret.Interpret 3 AND seit <= 1985; CD Band seit CD_I D Album TAlbum.Interpret TInterpret.Interpret Band_Gründung 7385 Jazz ist anders Die Ärzte Die Ärzte Nevermind Nirvana Die Ärzte Sticky Fingers Rolling Stones Die Ärzte Geräusch Die Ärzte Die Ärzte Jazz ist anders Die Ärzte Nirvana Nevermind Nirvana Nirvana Sticky Fingers Rolling Stones Nirvana Geräusch Die Ärzte Nirvana Jazz ist anders Die Ärzte Rolling Stones Nevermind Nirvana Rolling Stones Sticky Fingers Rolling Stones Rolling Stones Geräusch Die Ärzte Rolling Stones

30 Agenda Motivation Relationale Sprachen Entstehung SQL Datendefinition (DDL) DB-Strukturen definieren, ändern, löschen SQL Datenabfrage (DML) Datensätze abfragen SQL Datenmanipulation (DML) Datensätze einfügen, ändern, löschen 30

31 SQL Einfügen von Datensätzen Pro Anweisung immer nur Datensätze EINER Relation manipulieren Ohne Angabe von Attributen gelten alle Attribute als angegeben Nicht angegebene Attribute erhalten <Default> oder NULL-Werte Reihenfolge der VALUES entspricht Reihenfolge der Attribute TAlbum INSERT INTO VALUES INSERT INTO VALUES <Tabellen-Name> [(<Attribut-Name>,...)] (<Wert>,...); TAlbum (1234, `Stadtaffe`, `Peter Fox`); CD_I D Album Interpret 7385 Jazz ist anders Die Ärzte 4936 Nevermind Nirvana 3856 Sticky Fingers Rolling Stones 9234 Geräusch Die Ärzte 1234 Stadtaffe Peter Fox 31

32 SQL Ändern von Datensätzen UPDATE <Tabellen-Name> SET <Attribut-Name 1> = <Wert-Ausdruck 1> [,..., <Attribut-Name n> = <Wert-Ausdruck n>] [WHERE <Bedingung>]; Begrenzt auf eine Relation Mehre Tupel gleichzeitig änderbar UPDATE TInterpret SET Interpret = `Baste Band dar Walt` WHERE Interpret = `Die Ärzte`; Interpret Band_Gründung Interpret Band_Gründung Die Ärzte 1982 Nirvana 1987 Rolling Stones Die Baste Ärzte Band dar Walt 1982 Nirvana 1987 Rolling Stones

33 SQL Löschen von Datensätzen CD_I D Album Interpret 7385 Jazz ist anders Die Ärzte 4936 Nevermind Nirvana 3856 Sticky Fingers Rolling Stones 9234 Geräusch Die Ärzte 33

34 Zusammenfassung Structured Query Language Deklarative Sprache zur Arbeit mit relationalen Datenbanksystemen Gliederung in 4 Bereiche: Data Definition Language (DDL) à CREATE, ALTER, DROP Data Manipulation Language (DML) à SELECT, INSERT INTO, UPDATE, DELETE FROM Data Control Language (DCL) à GRANT, REVOKE ->Festlegung von Zugriffsrechten Transaction Control Language (TCL) à COMMIT, ROLLBACK 34

35 Literatur [ElNa02] Elmasri, Navathe: Grundlagen von Datenbanksystemen, Person Studium, Kap.8 [Meie07] Meier: Relationale und postrelationale Datenbanken, Springer, Kap. 3 [Prei07] Preiß: Entwurf und Verarbeitung relationaler Datenbanken, Oldenbourg, Kap. 4 35

36 Hausaufgabe Wiederholung: Grundbegriffe der Mengenalgebra => z.b: Hirscher (2002 )Grundlegende Begriffe der Mathematik: Entstehung und Entwicklung : Struktur - Funktion - Zahl 36