Angewandte Informatik Datenbank/Datenmodell 1
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- Simon Hase
- vor 6 Jahren
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1 Angewandte Informatik Datenbank/Datenmodell 1 Übersicht Standardsoftware Textverarbeitung - Informationen "gestalten" durch * sprachliche Mittel * Hervorhebung bzw. Unterdrückung von Inhalten * Kombination mit anderen Programmen (Graphik) Tabellenverarbeitung - Gewinnung neuer Informationen durch Berechnungen - Einsatz graphischer Mittel zur Präsentation / Visualisierung Datenbank - systematische Speicherung von Informationen - Daten programm- und nutzerunabhängig verwalten - Bearbeitungsschwerpunkte: * Auswertungen, Recherchen * Auszüge / Übersichten erstellen BA-Stdg. FB LOEL HSA (FH) 1 / 16
2 Angewandte Informatik Datenbank/Datenmodell 2 Datei-orientierte ( klassische ) Datenhaltung 1. Programme arbeiten mit intern (d.h. im Programm) festgelegten Dateistrukturen 2. Kontrollmechanismen in jedem Programm 3. redundante Speicherung kann zu inkonsistenten Daten führen 4. Programmierung ist verarbeitungsorientiert und sequentiell Nachteile: 1. Änderung der Datenstruktur ohne Programmänderung ist schwer oder nicht möglich 2. Programmänderung bedingt durch neue Datenbestandteile kann die Reorganisation der alten Daten erfordern 3. Wahrheitsprüfung ist durch fehlende Verbindungen zu "fremden" Datenbeständen erschwert BA-Stdg. FB LOEL HSA (FH) 2 / 16
3 Angewandte Informatik Datenbank/Datenmodell 3 Datenbank... als selbständige, auf Dauer und für flexiblen und sicheren Gebrauch ausgelegte Datenorganisation, umfassend einen Datenbestand (Datenbasis) und die zugehörige Datenverwaltung BA-Stdg. FB LOEL HSA (FH) 3 / 16
4 Angewandte Informatik Datenbank/Datenmodell 4 Informations-Ablage/Datenspeicherung - Nutzung programmtechnischer (Software) und technischer (Hardware) Mittel unter Berücksichtigung organisatorischer Regelungen Software: - interne Datendarstellung * Code-Systeme für Zeichen * Zahlendarstellung * Datenformate für Bilder, Audio, Video - Programme * Betriebssystem, Netz-Betriebssystem * Datenverwaltungsprogramme * Datenbanksysteme Hardware - Rechentechnik mit internen Ressourcen (Prozessor, Hauptspeicher, Ein-/Ausgabegeräte) - Speichermedien zur externen Datenablage (Festplatte, CD/DVD, Band, Kassette,...) BA-Stdg. FB LOEL HSA (FH) 4 / 16
5 Angewandte Informatik Datenbank/Datenmodell 5 Grundzüge der Datenorganisation 1. Endnutzer muss die innere Organisation in der Datenbank nicht durchführen 2. unkontrollierte Zugriffe werden verhindert (Zugriffskontrolle und protokollierung) 3. bei Änderungen der Speicher-/Verwaltungsform in der Datenbank werden die Benutzerschnittstellen nicht beeinflusst Realisierung durch 1. Trennung der Daten von den Benutzern 2. Trennung der Datenverwaltung von der Verarbeitung 3. Trennung der inneren Daten-Struktur von der für den Benutzer sichtbaren Schichten der Datenspeicherung 1. computerinterne Speicherung 2. Datenbank mit einer inneren Struktur 3. Anwender mit seinen Programmen BA-Stdg. FB LOEL HSA (FH) 5 / 16
6 Angewandte Informatik Datenbank/Datenmodell 6 Sichten auf den Datenbestand 1. interne / physische Sicht auf die konkrete (systemabhängige) Datenspeicherung 2. konzeptionelle / logische Sicht auf die Datenstrukturen, unabhängig von der konkreten (systemabhängigen) Speicherung und unabhängig von konkreten Anforderungen der Anwender 3. externe / anwenderbezogene Sicht => Notwendigkeit verschiedener Beschreibungsmechanismen: "Schemas" 3-Schema-Konzept des ANSI-SPARC-Komitee's 1. internes Schema - beschreibt rechner- und implementationsabhängige Speicherung und Zugriffe von/auf Daten 2. konzeptionelles Schema - beschreibt datenbankabhängige Datenstrukturen 3. externe Schemas - beschreiben die Zugriffswelt einzelner Nutzer bzw. Programme BA-Stdg. FB LOEL HSA (FH) 6 / 16
7 Angewandte Informatik Datenbank/Datenmodell 7 Voraussetzungen für die Datenbanknutzung - Daten im Mittelpunkt des Systems - zentrale, "nutzer- bzw. programmunabhängige" Ordnungsregeln für Speicherung und Abfrage - Zugangsregeln für die Benutzer in Abhängigkeit von deren Anforderungen Vorteile: - einheitliches Konzept der Datenhaltung - Mehrfachnutzung von Daten und Modulen - Wahrung der Datenintegrität Nachteile: - scheinbare Abhängigkeit von Spezialisten (Datenbankadministratoren) - Notwendigkeit eines speziellen Datenverwaltungssystems BA-Stdg. FB LOEL HSA (FH) 7 / 16
8 Angewandte Informatik Datenbank/Datenmodell 8 Datenbankadministrator - Koordination von Entwurf, Erstellung, Nutzung und Pflege einer Datenbank Verständigung / Vermittlung zwischen Datenverarbeitung und Anwender Hilfsmittel: Datenmodelle, Beschreibungs-/Definitionssprachen Datenmodell * beschreibt Struktur der Daten * Grundlage sind - Struktur der vorliegenden Informationen - geplante Auswertungen / Abfragen * Ziele der Datenmodellierung sind - effektive Datenablage und -pflege - komfortable Möglichkeiten der Auswertung / Abfrage Kompromiss zwischen den Wünschen der Anwender und den Möglichkeiten der eingesetzten Soft- und Hardware BA-Stdg. FB LOEL HSA (FH) 8 / 16
9 Angewandte Informatik Datenbank/Datenmodell 9 Inhalt/Wert einer Datenbank * enthält Beschreibung von Teilen der Realität in Form von Daten * Wert wird bestimmt durch - Wahrheitsgehalt - Vollständigkeit - Aktualität * Prüfung durch Beschreibungsvergleich oder Praxis-"Tests" Bsp.: privates Telefonverzeichnis 1. Vergleich mit anderen Verzeichnissen 2. Anruf unter angegebener Nummer Datenmodelle (Kurzübersicht) 1. hierarchisches Modell 2. Netzwerkmodell 3. Relationenmodell (Tabelle) 4. Entity-Relationship-Modell (ERM) 5. objektorientiertes Modell BA-Stdg. FB LOEL HSA (FH) 9 / 16
10 Angewandte Informatik Datenbank/Datenmodell 10 Hierarchisches Modell Monitorübersicht TCO 03 17" 19" 21" ABC H&S ABC H&S ABC H&S TCO 03 ABC H&S 17" 19" 21" 17" 19" 21" BA-Stdg. FB LOEL HSA (FH) 10 / 16
11 Angewandte Informatik Datenbank/Datenmodell 11 Netz-Modell Monitorübersicht TCO 03 ABC H&S 17" 17" 19" 19" 21" 21" BA-Stdg. FB LOEL HSA (FH) 11 / 16
12 Angewandte Informatik Datenbank/Datenmodell 12 Relationenmodell Monitorübersicht Typ Händler Größe Preis TCO ABC-PC 17 "... nein... ABC-PC 17 "... ja... H&S GmbH 17 "... ja... ABC-PC 19 "... nein... ABC-PC 19 "... ja... H&S GmbH 19 "... ja... ABC-PC 21 "... ja... H&S GmbH 21 "... ja... H&S GmbH 21 "... ja Feld (Attribut der Relation) Datensatz (Tupel) Bezeichnungen im ERM (Entity-Relationship-Modell) Entität Tupel / Datensatz Entitätsmenge Relation Beziehung Relationship BA-Stdg. FB LOEL HSA (FH) 12 / 16
13 Angewandte Informatik Datenbank/Datenmodell 13 Relationen-Modell 1. Tabellen sind leicht verständlich 2. systematische Datenanalyse ist möglich, Gruppierungen von Merkmalen und/oder Objekten ist anschaulich 3. Mechanismen / Regeln zur redundanzfreien Speicherung der Daten Datenmodellierung 1. Entity-Relationship-Modell graphische Darstellung aller relevanten Informationen und der Beziehung zwischen den Informationen 2. Relationales Datenmodell Darstellung von Daten in Tabellenstrukturen 3. Normalisierungsprozess Erzeugung eines redundanzfreien relationalen Modells SP: Vermeidung widersprüchlicher Daten beim Hinzufügen, Ändern und Löschen BA-Stdg. FB LOEL HSA (FH) 13 / 16
14 Angewandte Informatik Datenbank/Datenmodell 14 Vorgehensweise Relationales Modell 1. Analyse der zu erfassenden Objekte (Name, relevante Eigenschaften) 2. Abkürzungen für Feldnamen (Aufbau: Objekt.Eigenschaft bzw. Objekt_Eigenschaft) 3. Entwurf einer Relation (Tabelle) 4. Normalisierung Normalform 5. Bewertung der Struktur in der 3. NF - lokale / globale Attribute - Beziehungstypen zwischen den Tabellen 6. Änderung des Modells oder Übertragung in ein Datenbanksystem BA-Stdg. FB LOEL HSA (FH) 14 / 16
15 Angewandte Informatik Datenbank/Datenmodell 15 Vorgehensweise Entity-Relationship-Modell 1 1. Analyse der zu erfassenden Entitäten Entität = Objekt, Person, Ereignis,... Entitätsmenge besteht aus Entitäten mit gleichartigen Eigenschaften Graphik: 2. Analyse der Beziehungen zwischen Objekten Beziehung - Verknüpfung von Entitäten, besitzen Eigenschaften Graphik: 3. Entwurf des ERM Verbinden der Entitätsmengen und deren Beziehungen mit Linien Beispiel: Person hat PKW BA-Stdg. FB LOEL HSA (FH) 15 / 16
16 Angewandte Informatik Datenbank/Datenmodell 16 Vorgehensweise Entity-Relationship-Modell 2 4. Analyse der Beziehungstypen Beziehung besteht aus zwei Zuordnungen Zuordnungstypen sind 1 eindeutig genau ein c bedingt höchstens ein m mehrdeutig mindestens ein mc unbestimmt egal wie viel Beziehungstypen sind c 1 m 1 mc c 1 c c c m c mc m 1 m c m m m mc mc 1 mc c mc m mc mc 5. Normalisierung nach Einfügen der Eigenschaften von Entitäten und Beziehungen Normalform 6. Bewertung der Struktur in der 3. NF - lokale / globale Attribute - Beziehungstypen zwischen den Tabellen 7. Änderung des Modells oder Übertragung in ein Datenbanksystem BA-Stdg. FB LOEL HSA (FH) 16 / 16
- Gewinnung neuer Informationen durch Berechnungen - Einsatz graphischer Mittel zur Präsentation / Visualisierung von Datenreihen
Informatik Datenbank/Datenmodell 1 Übersicht Standardsoftware Textverarbeitung - Informationen "gestalten/darstellen" durch * sprachliche Mittel * Hervorhebung bzw. Unterdrückung von Inhalten * Kombination
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