Einführung in die Informatik II

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1 Einführung in die Informatik II Die Structured Query Language SQL Prof. Dr. Nikolaus Wulff

2 SQL Das E/R-Modell lässt sich eins zu eins auf ein Tabellenschema abbilden. Benötigt wird eine Syntax, um Tabellen zu definieren und zu manipulieren. Relationale Datenbanken bieten hierzu SQL als Sprache an, die unterschiedliche Aspekte vereint: Die Data Definition Language (DDL), definiert die Schemata per create/drop Tabelle. Die Data Manipulation Language (DML) verändert Tabelleneinträge per insert- und update- und sucht Einträge per select-anweisung. Die Data Control Language (DCL) vergibt Rechte und Rollen an Benutzer/Gruppen per grant-befehl. Prof. Dr. Nikolaus Wulff Informatik II 2

3 Befehlsübersicht (Ausschnitt) CREATE TABLE relation (Attribut Typ Liste) Erzeugt das Relationsschema als Tabelle INSERT INTO relation (Attribut Liste) VALUES... Fügt einen Satz in die Tabelle ein UPDATE relation SET attribut=value... Verändert einen oder mehrere Sätze der Tabelle SELECT * FROM relation Liefert alle Elemente der Relationsmenge SELECT (Attribut Typ Liste) FROM relation T Liefert die Projektion der Relationsmenge SELECT * FROM relation WHERE (Bedingung) Θ Liefert per Selektion eine Teilmenge Prof. Dr. Nikolaus Wulff Informatik II 3

4 E/R-Modell und Codierung In modernen Anwendungen entwickelt sich das E/R- Modell meistens parallel zum Quellcode. C-Struts, Pascal-Records oder Java Klassen dienen als Schablone für das Tabellenschema. Zu jedem Attribut des Struktur/Klasse gehört ein Attribut des Tabellen / Relationenschema: create table Person id integer not null, name varchar(30), gewicht float, schuhe integer, primary key(id); Erzeugung der Relation Person als Tabelle Prof. Dr. Nikolaus Wulff Informatik II 4

5 Datenbank Sitzung Alle Datenbankhersteller bieten Werkzeuge zum Administrieren der Datenbank. Im einfachsten Fall als Konsolenanwendung in einer DOS/Unix-Shell: mysql> show tables; Empty set (0.00 sec) mysql> create table person (id integer not null, name varchar(30), gewicht float, primary key(id)); Query OK, 0 rows affected (0.05 sec) mysql> show tables; Tables_in_test person row in set (0.00 sec) mysql> Attribut Schuhe wurde vergessen... Prof. Dr. Nikolaus Wulff Informatik II 5

6 Anzeigen des Schemas Überprüfung des neu angelegten Schema für die Person Tabelle per describe -Befehl... Prof. Dr. Nikolaus Wulff Informatik II 6

7 MySQL Control Center Komfortabler ist ein graphisches Werkzeug: Die Personen Tabelle Das Schema der Tabelle Prof. Dr. Nikolaus Wulff Informatik II 7

8 Tabelle füllen Noch ist die Tabelle leer, mit dem insert Befehl lassen sich neue Datensätze anlegen: insert into Person (id, name, gewicht) values (1,'Tom', 78.6); insert into Person (id, name, gewicht) values (2,'Bob', 82); Prof. Dr. Nikolaus Wulff Informatik II 8

9 Tabelle anzeigen Mit dem select Befehl lässt sich der Inhalt/die Menge einer Tabelle ausgeben: select * from Person Es werden alle Elemente mit allen Attributen ermittelt. Eine Projektion Schemas T erzielt: T wird durch die Angabe des select (name,gewicht) from Person Liefert von allen Elementen nur Name und Gewicht Eine Selektion Θ erfolgt durch Angabe einer Bedingung in einer where-klausel: select * from Person where name like '%o%' Liefert die Daten von Tom und Bob... Prof. Dr. Nikolaus Wulff Informatik II 9

10 Eindeutiger Primary Key Das Primary Key Feld (hier id) muss eindeutig sein, kein Datensatz mit dem selben Schlüssel lässt sich ein zweites Mal einfügen: Ein leeres Feld (hier gewicht) ist erlaubt, allerdings nicht beim Primary Key! Prof. Dr. Nikolaus Wulff Informatik II 10

11 Update Befehl Existierende Datensätze lassen sich nachträglich per update-befehl verändern: update person set gewicht=80; Dummerweise wurden so alle Gewichte verändert! Update ist eine Mengenoperation... Prof. Dr. Nikolaus Wulff Informatik II 11

12 Update - where Um gezielt eine Teilmenge zu manipulieren, muss diese mit einer where-bedingung selektiert werden: update person set... where name='kai' Es wird erst die Treffermenge mit where selektiert und anschließend darauf update ausgeführt. Prof. Dr. Nikolaus Wulff Informatik II 12

13 Join / Kartesisches Produkt Tabellen lassen sich vereinen, hier person groesse: Beachte: select p.name,..., g.groesse from person as p, groesse as g Die Projektion π =(name,gewicht,groesse) wurde angewandt, jedoch die Selektion σ fehlt. Mit person as p werden kurze Alias Namen vergeben. Prof. Dr. Nikolaus Wulff Informatik II 13

14 θ - Join Mit der where Bedingung p.id = g.id und anschließender Projektion erfolgt die richtige Zuordnung: Selektion σ ohne Projektion π... Selektion σ mit Projektion π. Prof. Dr. Nikolaus Wulff Informatik II 14

15 Views Kreuzprodukte, Projektionen und Selektionen können als eine bestimmte Sicht auf die Relationen der Datenbank angesehen werden. In Form einer View lässt sich dieses Konzept direkt als eine pseudo Tabelle/Relation innerhalb einer DB realisieren: create view vperson as select p.id, p.name, p.gewicht, g.groesse from person as p, groesse as g where p.id = g.id; Diese Anweisung erzeugt eine View auf die per select ausgewählte Untermenge der Relationen P und G. Prof. Dr. Nikolaus Wulff Informatik II 15

16 Views sind auch Relationen Views als spezielle Form einer Relation lassen sich per select anzeigen. Die where Bedingung der select Definition wird berücksichtigt: Tim gehört nicht mit zur View Relation... Auf der View lassen sich Selektion, Projektion und Kreuzprodukt anwenden... Prof. Dr. Nikolaus Wulff Informatik II 16

17 Views Pro und Contra Schwieriger werden insert und update Methoden bei Views, es müssten in dem Beispiel zwei Tabellen geändert werden. Es z.b. nicht klar, ob bei der insert/update-methode das Attribut name bei P oder G gesetzt werden soll... Es müssen also beide Tabellen der View explizit geändert werden, um Konsistenz zu erreichen. Views eignen sich zum Anzeigen und Selektieren, sind aber nicht für insert und update geeignet. Mit Views können für Benutzergruppen Nur-Lese Zugriffe einfach ermöglicht werden. Prof. Dr. Nikolaus Wulff Informatik II 17

18 Suchen und Index Meistens werden Daten nicht nur gespeichert, sondern sie müssen auch schnell wieder gefunden werden. Hierzu bietet die SQL where-klausel geeignete Operatoren an: where id=5, where name like 'B%', where gewicht < 60,... Damit diese Suche möglichst effizient erfolgt werden häufig benötigte Attributspalten mit einem Index versehen: create index name_idx on person(name); Datenbanksysteme können intern einen Bind-Plan erstellen, um Zugriffe zu optimieren. Prof. Dr. Nikolaus Wulff Informatik II 18

19 SQL Funktionen SQL bietet Funktionen über den Relationen. Statistische Funktionen: min/max/avg/median Kardinalität: count Summierung: sum Rundungsfehler des Typen float... Prof. Dr. Nikolaus Wulff Informatik II 19

20 SQL in Programmiersprachen Natürlich lässt sich eine DB nicht nur per SQL von der Konsole aus verwenden. Fast alle Programmiersprachen bieten Möglichkeiten SQL direkt in den Quellcode einzubetten. Java sieht hierzu das Paket java.sql vor, es gibt dort: Eine Datenbankverbindung: Connection. Eine SQL-Anweisung: Statement dieses lässt sich als insert, update, where-klausel etc parametriesieren. Eine SQL-Ergebnismenge: ResultSet über diese Menge kann, wie bei einer Collection, in einer Schleife iteriert werden, um Java Objekte aus zu instanziieren. Prof. Dr. Nikolaus Wulff Informatik II 20

21 Jdbc SQL API Prof. Dr. Nikolaus Wulff Informatik II 21

22 Book insert per SQL protected void insert(book obj) throws SQLException { StringBuffer sql = new StringBuffer(INSERT); sql.append(gettablename()); sql.append(" (id,isbn,author,title,description,price)"); sql.append(" values("); sql.append(obj.getid()); sql.append(", '"); sql.append(obj.getisbn()); sql.append("','"); sql.append(obj.getauthor()); sql.append("','"); sql.append(obj.gettitle()); sql.append("','"); sql.append(obj.getdescription()); sql.append("',"); sql.append(obj.getprice()); sql.append(")"); executesql(sql.tostring()); } Prof. Dr. Nikolaus Wulff Informatik II 22

23 Eine generische SQL Query public Collection<T> executequery(string where) throws SQLException { Connection con = getconnection(); ResultSet set; Statement stm; ArrayList<T> result = new ArrayList<T>(); String sql = "SELECT * FROM " + gettablename()+ where; try { stm = con.createstatement(); set = stm.executequery(sql); while (set.next()) { T obj = mappsettoinstance(con, set); result.add(obj); } } catch (SQLException e) { handleerror(e); } finally { releaseresources(false, con, stm, set); } return result; } Prof. Dr. Nikolaus Wulff Informatik II 23

24 Zusammenfassung Datenbanken bieten dank SQL eine einheitliche Schnittstelle für die Benutzer und den Anwendungsentwickler. Datenbanksysteme eignen sich für große Datenmengen und erlauben dank Indizierung effiziente Suchabfragen. SQL lässt sich gut in Programme einbetten und liefert performante Antwortszeiten. Viele Objektorientierte Sprachen bieten OR-Mapper, die vom objektorientierten UML-Modell auf das relationale E/R-Modell transformieren. Prof. Dr. Nikolaus Wulff Informatik II 24