TU München, Fakultät für Informatik Lehrstuhl III: Datenbanksysteme Prof. Alfons Kemper, Ph.D.

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1 TU München, Fakultät für Informatik Lehrstuhl III: Datenbanksysteme Prof. Alfons Kemper, Ph.D. Blatt Nr. 04 Übung zur Vorlesung Grundlagen: Datenbanken im W16/17 Harald Lang, Linnea Passing Tool zum Üben der relationalen Algebra: Tool zum Üben von QL-Anfragen: Aufwärmaufgabe (wird nicht in der Übung besprochen) Gegeben seien die beiden Relationen R : {[a 1,..., a n ]} und : {[b 1,..., b m ]}. Geben ie die folgenden Ausdrücke im Tupel- und Domänenkalkül an: a) Q 1 := R a1 =b 1 b) Q 2 := R a1 =b 1 c) Q 3 := R a1 =b 1 d) Q 4 := R a1 =b 1 Bitte beachten ie, dass in dieser Aufgabe ausschließlich allgemeine Thetajoins ( Θ, Θ,... ) verwendet werden. Gemäß Definition werden somit alle Attribute der beiden Eingaberelationen in die Ausgaberelation projiziert, einschließlich der Attribute, welche in der Joinbedingung enthalten sind. Lediglich bei natürlichen Joins, wo implizit eine Gleichheitsbedingung für alle gleichnamigen Attribute erfüllt sein muss, werden gleichnamige Attribute nicht doppelt in die Ausgaberelation projiziert. iehe hierzu auch Folie Kapitel 3, Andere Join-Arten. a) Q 1 := R a1 =b 1 Q 1 := {[r.a 1,..., r.a n, s.b 1,..., s.b m ] r R s r.a 1 = s.b 1 } Da der Joinoperator Tupel aus verschiedenen Relationen verbindet, müssen für die Ergebnismenge neue Tupel mithilfe des Tupelkonstruktors konstruiert werden: [attribut 1 : wert 1,..., attribut n : wert n ]. Die oben verwendete Tupelkonstruktion [r.a 1,... ] ist eine verkürzte chreibweise für [a 1 : r.a 1,... ] und kann verwendet werden, wenn der Attibutname im neuen Tupel unverändert bleibt. Im Falle des Thetajoins kann auch die Tupelkonkatenation t 1 t 2 verwendet werden: Q 1 := {r s r R s r.a 1 = s.b 1 } 1

2 Q 1 := {[a 1,..., a n, b 1,..., b m ] [a 1,..., a n ] R [b 1,..., b m ] a 1 = b 1 } oder Q 1 := {[a 1,..., a n, b 1 : a 1, b 2,..., b m ] [a 1,..., a n ] R [a 1, b 2,..., b m ] } b) Q 2 := R a1 =b 1 Q 2 := Q 1 {[r.a 1,..., r.a n, b 1 : null,..., b m : null] r R s (r.a 1 = s.b 1 )} Q 2 := Q 1 {[a 1,..., a n, b 1 : null,..., b m : null] [a 1,..., a n ] R c 2,..., c m ([a 1, c 2,..., c m ] )} c) Q 3 := R a1 =b 1 Q 3 := {s s r R(r.a 1 = s.b 1 )} Q 3 := {[b 1,..., b m ] [b 1,..., b m ] a 2,..., a n ([b 1, a 2,..., a n ] R)} d) Q 4 := R a1 =b 1 Q 4 := {s s r R(r.a 1 = s.b 1 )} 2

3 Hausaufgabe 1 Q 4 := {[b 1,..., b m ] [b 1,..., b m ] a 2,..., a n ([b 1, a 2,..., a n ] R)} Formulieren ie die folgenden Anfragen auf dem bekannten Universitätsschema im relationalen Tupelkalkül und im relationalen Domänenkalkül: a) Geben ie alle Vorlesungen an, die der tudent Xenokrates gehört hat. b) Geben ie die Titel der direkten Voraussetzungen für die Vorlesung Wissenschaftstheorie an. c) Geben ie Paare von tudenten(-namen) an, die sich aus der Vorlesung Grundzüge kennen. a) Geben ie alle Vorlesungen an, die der tudent Xenokrates gehört hat. {v v Vorlesungen h hören(v.vorlnr = h.vorlnr s tudenten(s.matrnr = h.matrnr s.name = Xenokrates ))} {[v,t] s,g([v,t,s,g] Vorlesungen m([m,v] hören sem([m, Xenokrates,sem] tudenten)))} b) Geben ie die Titel der direkten Voraussetzungen für die Vorlesung Wissenschaftstheorie an. {[v.titel] v Vorlesungen vor voraussetzen(v.vorlnr = vor.vorgänger v2 Vorlesungen(v2.VorlNr = vor.nachfolger v2.titel = Wissenschaftstheorie ))} {[t] v,s,g([v,t,s,g] Vorlesungen v2([v,v2] voraussetzen s2,g2([v2, Wissenschaftstheorie,s2,g2] Vorlesungen)))} c) Geben ie Paare von tudenten(-namen) an, die sich aus der Vorlesung Grundzüge kennen. 3

4 {[s1.name, s2.name] s1,s2 tudenten h1,h2 hören (s1.matrnr = h1.matrnr s2.matrnr = h2.matrnr h1.vorlnr = h2.vorlnr s1.matrnr s2.matrnr v Vorlesungen(h1.VorlNr = v.vorlnr v.titel = Grundzüge ))} Hausaufgabe 2 {[n1,n2] m1,m2,s1,s2(m1 m2 [m1,n1,s1] tudenten [m2,n2,s2] tudenten v([m1,v] hören [m2,v] hören s,g([v, Grundzüge,s,g] Vorlesungen)))} Gegeben sei die folgende Relation Zehnkampf mit Athletennamen und den von ihnen erreichten Punkten im Zehnkampf: Name Punkte Eaton 8869 uarez 8523 Behrenbruch 8126 Hardee Ermitteln ie die ilbermedaillengewinner im Tupelkalkül. (Eine ilbermedaille bekommen alle, für die gilt: es gibt genau eine/n bessere/n.) ilbermedaillengewinner im Tupelkalkül: {k k Zehnkampf k gold Zehnkampf( k gold.punkte > k.punkte k andere Zehnkampf( k andere.punkte k gold.punkte k andere.name = k gold.name) k zwischen Zehnkampf(k zwischen.punkte > k.punkte k zwischen.punkte < k gold.punkte))} Hausaufgabe 3 Formulieren ie folgende Anfragen auf dem bekannten Universitätsschema in QL: (a) Finden ie die tudenten, die okrates aus Vorlesung(en) kennen. (b) Finden ie die tudenten, die Vorlesungen hören, die auch Fichte hört. (c) Finden ie die Assistenten von Professoren, die den tudenten Fichte unterrichtet haben z.b. als potentielle Betreuer seiner Diplomarbeit. 4

5 (d) Geben ie die Namen der Professoren an, die Xenokrates aus Vorlesungen kennt. (e) Welche Vorlesungen werden von tudenten im Grundstudium (1.-4. emester) gehört? Geben ie die Titel dieser Vorlesungen an. (a) Finden ie die tudenten, die okrates aus Vorlesung(en) kennen. select s.name, s. MatrNr from tudenten s, hoeren h, Vorlesungen v, Professoren p where s. MatrNr = h. MatrNr and h. VorlNr = v. VorlNr and v. gelesenvon = p. PersNr and p. Name = okrates ; DITINCT wäre nett, um Duplikate zu unterdrücken ist aber nicht explizit in der Aufgabe gefordert. (b) Finden ie die tudenten, die Vorlesungen hören, die auch Fichte hört. select distinct s1. Name, s1. MatrNr from tudenten s1, tudenten s2, hoeren h1, hoeren h2 where s1. MatrNr = h1. MatrNr and s1. MatrNr!= s2. MatrNr and s2. MatrNr = h2. MatrNr and h1. VorlNr = h2. VorlNr and s2. Name = Fichte ; (c) Finden ie die Assistenten von Professoren, die den tudenten Fichte unterrichtet haben z.b. als potentielle Betreuer seiner Diplomarbeit. select a.name, a. PersNr from Assistenten a, Professoren p, Vorlesungen v, hoeren h, tudenten s where a. Boss = p. PersNr and p. PersNr = v. gelesenvon and v. VorlNr = h. VorlNr and h. MatrNr = s. MatrNr and s. Name = Fichte ; (d) Geben ie die Namen der Professoren an, die Xenokrates aus Vorlesungen kennt. select p. PersNr, p. Name from Professoren p, hoeren h, Vorlesungen v, tudenten s where p. PersNr = v. gelesenvon and v. VorlNr = h. VorlNr and h. MatrNr = s. MatrNr and s. Name = Xenokrates ; (e) Welche Vorlesungen werden von tudenten im Grundstudium (1.-4. emester) gehört? Geben ie die Titel dieser Vorlesungen an. select v. Titel from Vorlesungen v, hoeren h, tudenten s where v. VorlNr = h. VorlNr and h. MatrNr = s. MatrNr and s. emester between 1 and 4; 5

6 Hausaufgabe 4 Formulieren ie die folgenden Anfragen auf dem bekannten Universitätsschema in QL: a) Bestimmen ie das durchschnittliche emester der tudenten der Universität. b) Bestimmen ie das durchschnittliche emester der tudenten, die mindestens eine Vorlesung bei okrates hören. c) Bestimmen ie, wie viele Vorlesungen im chnitt pro tudent gehört werden. Beachten ie, dass tudenten, die keine Vorlesung hören, in das Ergebnis einfließen müssen. 6

7 a) Bestimmen ie das durchschnittliche emester der tudenten der Universität. select avg ( semester * 1. 0) from studenten ; b) Bestimmen ie das durchschnittliche emester der tudenten, die mindestens eine Vorlesung bei okrates hören. Beachten ie, dass ie das emester von tudenten, die mehr als eine Vorlesung bei okrates hören, nicht doppelt zählen dürfen. with vor lesun gen_vo n_sok rates as ( select * from vorlesungen v, professoren p where v. gelesenvon = p. persnr and p. name = okrates ), studenten_von_sokrates as ( select * from studenten s where exists ( select * from hoeren h, vorl esung en_vo n_sok rates v where h. matrnr = s. matrnr and v. vorlnr = h. vorlnr ) ) select avg ( semester ) from studenten_von_sokrates Man beachte, dass die Formulierung mittels WHERE EXIT für die Elimination von Duplikaten sorgt, d.h. ein tudent, der 3 Vorlesungen von okrates hört kommt nur einmal in tudenten von sokrates vor, was gewünscht ist. Alternativ kann man studenten von sokrates formulieren als: select DITINCT s.* from studenten s, hoeren h, vo rlesu ngen_ von_so krate s v where h. matrnr = s. matrnr and v. vorlnr = h. vorlnr c) Bestimmen ie, wie viele Vorlesungen im chnitt pro tudent gehört werden. Beachten ie, dass tudenten, die keine Vorlesung hören, in das Ergebnis einfließen müssen. select hcount /( scount * ) from ( select count (*) as hcount from hoeren ) h, ( select count (*) as scount from studenten ) s select hcount /( cast scount as decimal (10,4) )) from ( select count (*) as hcount from hoeren ) h, ( select count (*) as scount from studenten ) s 7