Datenbanksysteme SS 2011

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1 Datenbanksysteme SS 2011 Kapitel 3: Logische Datenmodelle Vorlesung vom Oliver Vornberger Institut für Informatik Universität Osnabrück 1

2 Konzeptuelles Schema Externes Schema reale Welt Konzeptuelles Schema Logisches Schema Internes Schema Datenbanksystem 2

3 Entity Relationship Diagramm Id Name Id Name Dauer Interpreten N darbieten M Titel N mitwirken enthalten N M Alben M Id Name Jahr 3

4 Entity Relationship Diagramm Id Name Id Name Dauer Interpreten Titel umfassen Alben Id Name Jahr 4

5 2er versus 3er Relationships Beatles Abbey Road Here comes the sun Beatles Abbey Road Come together Beatles Yellow Submarine All you need is love Beatles Beatles Abbey Road Yellow Submarine Abbey Road Abbey Road Yellow Submarine Here comes the sun Come together All you need is love Beatles Beatles Beatles Here comes the sun Come together All you need is love 5

6 Personalakte Susi Sorglos, geboren am 4. Mai 1960 in Ibbenbüren Willi Wacker, geboren am 12. August 1972 in Osnabrück Id Name Datum Geburtsort PLZ Name Personen geboren Orte 6

7 Logische Datenmodelle Externes Schema reale Welt Konzeptuelles Schema Logisches Schema Internes Schema Datenbanksystem 7

8 Logische Datenmodelle Hierarchisches Modell (1960 IMS IBM) Netzwerkmodell (1970 UDS Siemens) Relationales Modell (1980 MS Access) Objektorientiertes Modell (1990 O2) Dokumentenorientiertes Modell (2005 CouchDB) 8

9 Hierarchisches Modell Schema: Student MatrNr Name Semester Vorlesung VorlNr Titel SWS Dozent PersNr Name Rang Raum Ausprägung (S = Student, V = Vorlesung, D = Dozent): S Mustermann V Stochastik V Java D Stadje D Vogt D Schreiner S Wacker V Zahlentheorie D Vogt 9

10 Schema im Hierarchischen Modell COURSE COURSE# TITLE DESCRIPN PREREQ OFFERING COURSE# TITLE DATE LOCATION FORMAT TEACHER STUDENT EMP# NAME EMP# NAME GRADE 10

11 Ausprägung im Hierarchischen Modell COURSE M 23 Dynamics PREREQ M 19 Calculus PREREQ M 16 Trigonometry Oslo F Dublin F Madrid F 3 OFFERING OFFERING OFFERING TEACHER Sharp, R Tallis, T. B Gibbons, O. A Byrd, W. B STUDENT STUDENT STUDENT 11

12 Navigation in Hierarchischen Modell Randbedingung: auf Magnetband vorwärts suchen GU GN GNP Get Unique <Tpy> <Condition> Get Next <Typ> Get Next <Typ> within Parent 12

13 Beispiel für Navigation Welche Studenten sind im Kurs M23 am ? COURSE COURSE# TITLE DESCRIPN PREREQ OFFERING COURSE# TITLE DATE LOCATION FORMAT TEACHER STUDENT EMP# NAME EMP# NAME GRADE GU COURSE(COURSE#='M23') OFFERING (DATE='730813') if gefunden then begin GNP STUDENT while gefunden do begin write(student.name) GNP STUDENT end end; 13

14 Netzwerkmodell (nur binäre many-one-beziehungen) owner - Typ Autor Simmel set - Typ schreibt member - Typ Buch Schneller beten Selber atmen Richtig streiken 14

15 Netzwerk mit M:N-Beziehung Student Mustermann Wacker SV ss vs Vorlesung Java Stochastik Zahlentheorie 15

16 Kettrecord mit Attribut im Netzwerkmodell Ware Apfel Birne Tomate Nr Bezeichnung Wb Bestellung Anz Pb Person Lehmann Schulz Meier Nr Name 16

17 Operationen im Netzwerkmodell Typische Operation : Navigation durch die verzeigerten Entities FIND ANY <TYP> USING <ATTRIBUT> FIND NEXT <TYP> WITHIN <SET> FIND OWNER WITHIN <SET> 17

18 Operationen im Netzwerkmodell Drucke Bestellungen von Schulz WB PB Apfel Birne Tomate Lehmann Schulz Meier PERSON.NAME := 'SCHULZ'; FIND ANY PERSON USING NAME; IF GEFUNDEN THEN BEGIN FIND FIRST BESTELLUNG WITHIN PB; WHILE GEFUNDEN DO BEGIN FIND OWNER WITHIN WB; GET WARE; WRITE(WARE.BEZEICHNUNG); FIND NEXT BESTELLUNG WITHIN PB; END END; 18

19 Relationales Modell 1970: Edgar Codd: "A relational model for large shared data banks" Communications of the ACM 1977: Lawrence Ellison gründet Oracle 1981: Turing Award an Edgar Codd 19

20 Relationales Datenmodell pro Entity-Typ: Tabelle mit Spalten benannt nach den Attributen. pro Relationship-Typ: Tabelle mit Spalten für die Schlüssel der beteiligten Entity-Typen und ggf. weitere Spalten. Studenten hoeren Vorlesungen Studenten MatNr Vorname Nachname Erika Mustermann Willi Wacker Peter Pan hoeren MatrNr VorlNr Vorlesungen VorlNr Titel Umfang Java Stochastik Zahlentheorie 4 20

21 Operationen im Relationalen Modell Studenten hoeren Vorlesungen MatNr Vorname Nachname Erika Mustermann Willi Wacker Peter Pan MatrNr VorlNr VorlNr Titel Umfang Java Stochastik Zahlentheorie 4 Selektion: Suche alle Tupel einer Relation mit gewissen Attributeigenschaften Projektion: filtere gewisse Spalten heraus Verbund: Finde Tupel in mehreren Relationen, die bzgl. gewisser Spalten übereinstimmen. Welche Studenten hören die Vorlesung Zahlentheorie? SELECT Studenten.Nachname From Studenten, hoeren, Vorlesungen WHERE Studenten.MatrNr = hoeren.matrnr AND hoeren.vorlnr = Vorlesungen.VorlNr AND Vorlesungen.Titel = 'Zahlentheorie' 21

22 Das Objektorientierte Datenmodell Eine Klasse repräsentiert einen Entity-Typ, charakterisiert durch Struktur und Verhalten. Struktur und Verhalten können an eine Unterklasse vererbt werden. Binäre Beziehungen werden durch mengenwertige Attribute modelliert. 22

23 Objektorientierte Modellierung: Klassen class Studenten { attribute long Matrnr; attribute String Name; relationship set <Vorlesungen> hoert inverse Vorlesungen::Hoerer; } class Professoren { attribute long PersNr; attribute String Name; relationship set <Vorlesungen> liest inverse Vorlesungen::gelesenVon; } class Vorlesungen { attribute long VorlNr; attribute String Titel; relationship Professoren gelesenvon inverse Professoren::liest; relationship set <Studenten> Hoerer inverse Studenten::hoert; } 23

24 Objektorientierte Modellierung: Query Welche Studenten besuchen Vorlesungen von Sokrates? select s.name from s in AlleStudenten, v in s.hoert where v.gelesenvon.name = "Sokrates" Studenten hoeren Vorlesungen lesen Professoren SQL: select Studenten.Name from Studenten, hoeren, Vorlesungen, lesen, Professoren where Studenten.MatrNr = hoeren.matrnr and hoeren.vorlnr = Vorlesungen.VorlNr and Vorlesungen.VorlNr = lesen.vorlnr and lesen.persnr = Professoren.PersNr and Professoren.Name = "Sokrates" 24

25 { } CouchDB "_id": "65e0cf6bca4cdaafbc033ddc2a00ecf5", "_rev": "2-8b1d63e16b5cbe18f211523d34fb5ecd", "laden": "edeka", "produkte": { "apfel": 1.55, "birne": 2.19, "salami": 1.39, "ananas": 1.19 } function(doc) { if (doc.laden && doc.produkte) { for (produkt in doc.produkte) { preis = doc.produkte[produkt]; emit(produkt, preis); } } } function(keys, values) { return (keys, min(values); }