WS 2009/10 Datenbanksysteme Fr 15:15 – 16:45 R 0.006 Vorlesung #2 Das relationale Modell (Teil 1)

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WS 2009/10Datenbanksysteme

Fr 15:15 – 16:45R 0.006

Vorlesung #2

Das relationale Modell (Teil 1)

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„Fahrplan“

Feedback Vorlesung#1 Das relationale Modell

Einordnung (wir überspringen die Modellierung, das kommt im 4. Semester „Datenmanagement“)

Definition, Relationenschema, Ausprägung Relationale Abfrage-Sprachen (relationale

Algebra, Kalkül)

Fazit und Ausblick Vorlesung #3

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Organisatorisches

Übungsaufgaben vertiefen den Vorlesungsstoff und beziehen sich nichts auf das Praktikum

Praktikum Praktikumsaufgaben sind von Vorlesungen und

Übungen „entkoppelt“. Es wird erst nach der SQL-Einführung richtig los

gehen Diejenigen, die sich mit SQL auskennen

können schon heute mit dem Praktikumblatt 1 anfangen

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Einordnung

Miniwelt

Relationales Schema

Objektorientiertes Schema

Netzwerk- Schema

UML-Klassen ER-Diagramm

Index(e)Cluster

partitionierte Tabelle(n)

DBMS -Speicherparameter 3.

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Prerelationale Systeme (1)Netzwerk-Modell Sieht aus wie ein Netzwerk (beliebiger gerichteter

Graph) bestehend aus: Satztypen (record types) entsprechen den Entitäten Sammlungstypen (set types) entsprechen den Relationen zusätzlich: Anker (owner), Glieder (member) Hilfskonstrukte: link records, dummies

Verbindungen sind wie bei verketteten Listen durch Zeiger (Pointer) implementiert, die stets beim Informationszugriff benutzt und gegebenenfalls auch verändert werden

(-) Keine Rekursion, keine Datenunabhängigkeit, komplizierte Abfragen

UDS (Siemens), IDMS (CA)

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Prerelationale Systeme (2)Hierarchisches Modell Spezialfall des Netzwerk-Modells, sieht aus wie ein

Baum und nicht wie beliebiger Graph Nachfolger, die mehrere Vorgänger haben, werden

durch das Kopieren dem jeweiligen Vorgänger exklusiv zugeordnet, Graph mehrere Bäume

Jeder Datensatz über einen eindeutigen Zugriffspfad erreichbar, Redundanzvermeidung durch Implementierung zusätzlicher Zeiger

(-) schlecht für nicht hierarchische Zusammenhänge wegen unnötiger Redundanz, keine Datenunabhängigkeit, komplizierte Abfragen

IMS (IBM)

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OrientierungPostrelationale Modelle

Objekt-orientiertes Modell Objekt-relationales Modell (evolutionär) Deduktives Modell (Datalog) Verteilte Datenbanken Web-Datenbanken (XML, XPath, XQuery) werden nach dem relationalen Modell kurz

vorgestellt

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OrientierungWarum gerade relational?

Sehr einfach und intuitiv Marktbeherrschend

ca. 80% der bereits installierten Datenbank-Systeme sind relational (bzw. objekt-relational)

ca. 90% der neu gekauften Datenbank-Systeme sind relational (bzw. objekt-relational)

Relationales Model bzw. RDBMS hat aber auch Schwächen in bestimmten Anwendungsszenarios, die wir als Motivation für postrelationale DBMS vorstellen

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Geschichte

Von Edward F. Codd 1970 vorgestellt: "A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks."

Erste Prototypen System R (IBM) Ingres (University of California, Berkeley unter Leitung von

M. Stonebraker)

Erste Produkte Oracle (Software Development Laboratories, später

Relational Systems Inc., später Oracle Corporation) SQL/DS (IBM), Ingres (Relational Technology Inc.) ...

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Mathematische Definition

Gegeben sind n atomare, nicht notwendigerweise unterschiedliche Wertebereiche (Domänen)

D1, D2, ... , Dn

Beispiel: string, string, float, ... , integer Relation R ist die Teilmenge des kartesischen

Produkts der Domänen

R D1 x ... x Dn

Beispiel: Vorlesungen integer x string x integer Ein Tupel ist ein Element aus R

t RBeispiel: t = (4052, „Logik“, 4)

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Relationenschema

• legt die Struktur der gespeicherten Daten fest Beispiel:Vorlesungen: {[VorlNr:integer,Titel:string,SWS:integer]}

Ausprägung: der aktuelle Zustand der Datenbasis

Vorlesungen

VorlNr Titel SWS

5001 Grundzüge 4

5041 Ethik 3

... ... ...

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Relationenschema (2)

Vorlesungen

VorlNr Titel SWS

5001 Grundzüge 4

5041 Ethik 3

... ... ...

Relation (Tabelle, table)Relation (Tabelle, table)

Tupel (Zeile, row)Tupel (Zeile, row)

Attribut (Spalte, column)Attribut (Spalte, column)

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Relationenschema (3)

Trennung zwischen Schema und Ausprägung sch(R) – Menge der Attribute einer Relation R – die aktuelle Ausprägung dom(A) – Domäne eines Attributs sch(R) = {A1, ... , An}

R dom(A1) x ... x dom(An)

Primärschlüssel – identifiziert eindeutig die Relation, wird unterstrichen

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Relationale Abfragesprachen Man braucht neben der Strukturbeschreibung

(relationales Datenbankschema) auch eine Sprache, um die Informationen aus der Datenbank gemäß vorgegeben Kriterien extrahieren zu können

Relationale Algebra beinhaltet einen relational-algebraischen Ausdruck wird bei der Anfragenbearbeitung benutzt (wie werden die

Daten selektiert)

Relationenkalkül Rein deklarativ (was und nicht wie selektiert wird) Tupelkalkül Domänenkalkül

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Relationale AlgebraOperatoren (1)

Selektion Projektionx KreuzproduktA Join (Verbund) Umbenennung Mengendifferenz Division Vereinigung Mengendurchschnitt

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Relationale AlgebraOperatoren (2)

F Semi-Join (linker)

E Semi-Join (rechter)

C linker äußerer Join

D rechter äußerer Join

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Das relationale Modell wurde eingeführt Einordnung in das Gesamtbild eines

Information-Management Systems Modellierung (Entity Relationship wird

übersprungen und in 4. Semester behandelt) Definition des relationalen Modells Relationenschema und Ausprägung Relationale Abfragesprachen

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Ausblick Vorlesung #3

Das relationale Modell Relationale Modellierung von 1:1, 1:n, n:m

Beziehungen, Generalisierung, schwachen Entity-Typen etc.

Die Relationale Algebra (Selektion, Projektion, Vereinigung, relationale Division, Mengendurchschnitt, Joins, kartesisches Produkt etc.)

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Vorlesung #2

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