Datenbanken im Einsatz Rainer Unland / Gu ̈ nther Pernul ISBN: 978-3-486-72141-6 © 2015 Walter de...

Datenbanken im EinsatzRainer Unland / Gunther Pernul ISBN: 978-3-486-72141-6

© 2015 Walter de Gruyter GmbH, Berlin/Munchen/Boston

Abbildungsübersicht / List of FiguresTabellenübersicht / List of Tables

Datenbanken im Einsatz, Rainer Unland / Gunther Pernul ISBN 978-3-486-72141-6© 2015 Walter de Gruyter GmbH, Berlin/Munchen/Boston

2

Abb. 1.1: Entwicklungszyklus einer Datenbankanwendung


3

Abb. 1.2: Phasen des Datenbankentwurfs


4

Abb. 1.3: Entwurfsphasen, Daten- und Datenbankmodelle


5

Abb. 2.1: Unterschiedliche Anforderungstypen im Anforderungsdokument


6

Abb. 2.2: Isolierte Dateiverwaltung


7

Abb. 2.3: Integrierte Dateiverwaltung


8

Abb. 2.4: Externes und internes Modell einer Datenbankverarbeitung


9

Abb. 2.5: ANSI/SPARC Architekturmodell


10

Abb. 2.6: Auswahl von Erhebungstechniken (nach [Hane84])


11

Abb. 2.7: Strukturierungsmerkmale fur Attribute


12

Abb. 2.8: Entitytyp mit Ausprägungen


13

Abb. 2.9: Beziehungstyp „liefert“ mit Ausprägungen


14

Abb. 2.10: Strukturierungsmerkmale fur Beziehungstypen


15

Abb. 2.11: Teil der Informationsanforderungen an Entitytyp „Auftrag“


16

Abb. 2.11: Teil der Informationsanforderungen an Entitytyp „Auftrag“ (Fortsetzung)


17

Abb. 2.12: Elemente im Datenflussdiagramm


18

Abb. 2.13: Prozess im Datenflussdiagramm


19

Abb. 2.14: Datenspeicher im Datenflussdiagramm


20

Abb. 2.15: Akteure im Datenflussdiagramm


21

Abb. 2.16: Formen von Wertfluss im Datenflussdiagramm


22

Abb. 2.17: Schematransformationen in Datenflussdiagrammen nach [BaCN92]


23

Abb. 2.18a,b: Top-down-Vorgehensweise, Schritt 1 und 2


24

Abb. 2.18c,d: Top-down-Vorgehensweise (Fortsetzung)


25

Abb. 2.19a,b: Bottom-up-Vorgehensweise, Schritt 1 und 2


26

Abb. 2.19c,d: Bottom-up-Vorgehensweise (Fortsetzung)


27

Abb. 2.20: Beispiel einer Inside-out-Vorgehensweise


28

Abb. 2.21: Szenario und Ereignisabfolgediagramm „Bestellvorgang“


29

Abb. 2.22: Transaktion „Bestellungen erstellen“


30

Abb. 2.23: Anforderungsformular der Transaktion „Bestellungen erstellen“


31

Abb. 3.1: Ansätze zur konzeptuellen Modellbildung


32

Abb. 3.2: ERD-Notation


33

Abb. 3.3: Kursverwaltung


34

Abb. 3.4: Beispiele unterschiedlicher Beziehungstypen


35

Abb. 3.5: Beispiel Bestellvorgang (Fortsetzung)


36

Abb. 3.6: Gegenuberstellung von Darstellungsformen fur ERD, nach [Teor98]


37

Abb. 3.7a–d: Beispiele dreistelliger Beziehungstypen


38

Abb. 3.7e–g: Beispiele dreistelliger Beziehungstypen (Fortsetzung)


39

Abb. 3.8: Aggregation im ERM


40

Abb. 3.9: Generalisierungs- und Subtypenhierarchie


41

Abb. 3.10: Konzepte des SERM [FeSi98]


42

Abb. 3.11: Bestellvorgang in SERM (nach [FeSi98])


43

Abb. 3.12: Kategorisierung im ER-Modell, nach [ElNa94]


44

Abb. 3.13a–d: Struktur- und funktionsorientierte Modellbildung


45

Abb. 3.13e,f: Struktur- und funktionsorientierte Modellbildung(Fortsetzung)


46

Abb. 3.14: Entwicklungsgeschichte der Unified Modeling Language UML


47

Abb. 3.15: Klassen und Objekte in UML


48

Abb. 3.16: Assoziation in UML


49

Abb. 3.17: Generalisierung in UML


50

Abb. 3.18: Anwendungsfalldiagramm in UML


51

Abb. 3.19: Sequenzdiagramm in UML


52

Abb. 3.20: Kollaborationsdiagramm in UML


53

Abb. 3.21: Zustandsdiagramm in UML


54

Abb. 3.22: ARIS-Zerlegungssichten und -Beschreibungsebenen [nach Sch98a]


55

Abb. 3.23: Metamodelle in ARIS [nach Scha98a]


56

Abb. 3.24: V-Modell des SOM-Ansatzes [nach FeSi95]


57

Abb. 3.25: Sichtweisen auf Artikeldaten


58

Abb. 3.26: Integration enthaltender Entitytypen


59

Abb. 3.27: Integration uberlappender Entitytypen


60

Abb. 3.28: Korrespondenzen zwischen Beziehungstypen


61

Abb. 3.29: Integration von Beziehungstypen gleichen Grades, gleicher Rollen, unterschiedlicher Kardinalitäten


62

Abb. 3.30: Integration von Beziehungstypen gleichen Grades, unterschiedlicher Rollen, Untermengenbeziehung


63

Abb. 3.31: Integration von Beziehungstypen gleichen Grades, unterschiedlicher Rollen, uberlappende Beziehungsmengen


64

Abb. 3.32: Integration von Beziehungstypen unterschiedlichen Grades, bedingt zusammenfuhrbar


65

Abb. 3.33: Integration von Beziehungstypen unterschiedlichen Grades, nicht zusammenfuhrbar


66

Abb. 3.34: Formale und informelle Begriffe des Relationenmodells


67

Abb. 3.35: Beispiel „Fuhrpark“


68

Beispiel 3.26: Division r1 ÷ r2


69

Abb. 3.36: Darstellung der Relation „Zuordnung“


70

Beispiel 3.29: Verletzung der Verbundtreue


71

Abb. 3.37: DB-Normalisierungsvorgang


72

Beispiel 3.32: Mehrwertige Abhängigkeit


73

Aufgabe 3.26: Normalisierung


74

Aufgabe 3.28: Normalisierung


75

Aufgabe 3.29: Mehrwertige Abhängigkeiten


76

Abb. 4.1: Abbildungsprozess Realwelt ↔Relationales Datenbankmodell


77

Beispiel 4.1: Transformation unärer 1:1 -Beziehungstypen⟨ ⟩


78

Beispiel 4.2: Transformation unärer 1:N -Beziehungstypen⟨ ⟩


79

Beispiel 4.3: Transformation unärer N:M -Beziehungstypen⟨ ⟩


80

Abb. 4.2: Transformation totaler 1:1 -Beziehungstypen⟨ ⟩


81

Abb. 4.3: Nullmarken bei Beziehungstypen und Entitytypen


82

Beispiel 4.5: Transformation binärer 1:1 -Beziehungstypen⟨ ⟩


83

Beispiel 4.6: Transformation binärer 1:N -Beziehungstypen (⟨ ⟩ Fortsetzung)


84

Beispiel 4.6: Transformation binärer 1:N -Beziehungstypen⟨ ⟩


85

Beispiel 4.7: Transformation binärer N:M -Beziehungstypen⟨ ⟩


86

Beispiel 4.8: Transformation ternärer 1:1:1 -Beziehungstypen⟨ ⟩


87

Beispiel 4.9: Transformation ternärer 1:1:N -Beziehungstypen⟨ ⟩


88

Beispiel 4.10: Transformation ternärer 1:N:M -Beziehungstypen⟨ ⟩


89

Beispiel 4.11: Transformation ternärer N:M:P -Beziehungstypen⟨ ⟩


90

Beispiel 4.12: Transformation von Generalisierungshierarchien


91

Beispiel 4.13: Transformation von Subtypenhierarchien


92

Abb. 4.4: EER-Modell des Produktionsunternehmens


93

Aufgabe 4.1: Flugteilnehmer


94

Aufgabe 4.2: Flughafeninformationssystem


95

Aufgabe 4.3: Krankenhausinformationssystem


96

Abb. 2.5: ANSI/SPARC Architekturmodell

Aufgabe 4.4: Projektverwaltung


97

Abb. 5.1: Drei-Ebenen-Schemaarchitektur nach ANSI


98

Abb. 5.2: Vereinfachte Darstellung der Systemarchitektur eines DBMS


99

Abb. 5.3: Datenstruktur eines konzeptuellen Datenbankschemas


100

Abb. 5.4: Struktur einer Datenbank aus der Sicht von SQL7

7Genau genommen impliziert diese Abbildung, dass es sogar noch eine weitere Ebene, die Ebene der Menge von Katalogen gibt. Grundsätzlich gilt fur diese Ebene dasselbe wie fur die Ebene der Datenbankschemata. Deshalb soll diese Ebene hier auch nicht weiter diskutiert werden.


101

Tabelle 6.1: Typen von Relationen


102

Tabelle 6.2: Verwendete Notation


103

Tabelle 6.3: Beispielrelationen mit konkreten Instanzen bzw. Ausprägungen


104

Abb. 6.1: Basisoperationen der relationalen Algebra (Fortsetzung)


105

Abb. 6.1: Basisoperationen der relationalen Algebra


106

Beispiel 6.8: Vereinigung


107

Beispiel 6.9: Differenz


108

Beispiel 6.10: Durchschnitt


109

Beispiel 6.11: (Konstanten-)Selektion


110

Beispiel 6.12: Attributselektion


111

Beispiel 6.16: Gleichverbund


112

Beispiel 6.18: Naturlicher Verbund


113

Beispiel 6.19: Varianten von Verbunden (Fortsetzung)


114

Beispiel 6.19: Varianten von Verbunden (Fortsetzung)


115

Beispiel 6.19: Varianten von Verbunden


116

Tabelle 6.4: Mit den unterschiedlichen Verbundoperationen verbundener Aufwand16

16 nach [FMRW94]


117

Tabelle 6.5: Operatoren der Relationenalgebra


118

Abb. 6.2: Formale Basis gängiger relationaler Anfragesprachen


119

Abb. 7.1: Die Entwicklung der SQL-Standards


120

Abb. 7.2: Aufbau einer SQL-Anfrage


121

Tabelle 7.1: Gegenuberstellung von relationalen und SQL-Ausdrucken


122

Tabelle 7.2: Verwendete erweiterte Backus-Naur-Syntaxnotation


123

Tabelle 7.3: Basisbefehle der DDL


124

Abb. 7.3: Basisdatentypen in SQL-92


125

Tabelle 7.4: Erlaubte arithmetische Operationen auf chronologischen Datentypen


126

Tabelle 7.5: Speicherplatzbedarf von Multimediaobjekten


127

Tabelle 7.6: Spezifikation der Datentypen in SQL-92

7 Es sei darauf hingewiesen, dass der Standard viele Schreibweisen unterstutzt, die hier nicht alle aufgefuhrt werden können. So kann beispielsweise VARCHAR auch als CHAR VARYING oder CHARACTER VARYING geschrieben werden.8 l steht fur Länge9 Hinter dem TO darf nur eine Zeiteinheit stehen, deren Granularität feiner ist als die Zeiteinheit vor dem TO (YEAR TO MONTH ist korrekt, während YEAR TO YEAR nicht erlaubt ist).10 Es gilt Fußnote 7.2.2.1 sinngemäß.


128

Tabelle 7.7: Beispiele fur SQL-92-Datentypen

11 Die Bitfolge ist in Hexadezimalnotation dargestellt


129

Tabelle 7.8: Prädikate und ihre Aufgabe


130

Abb. 7.4: Fremdschlussel


131

Abb. 7.5: ER-Diagramm Nahverkehr


132

Tabelle 7.9: Aggregatfunktionen und ihre Semantik


133

Abb. 7.6: FROM-Klausel


134

Tabelle 7.10: Verbundoperation und ihre Bezeichnung in SQL


135

Beispiel 7.73: Prinzipielle Arbeitsweise des äußeren Verbundes


136

Beispiel 7.76: UNION JOIN der Tabellen von Beispiel 7.73


137

Tabelle 7.11: Vergleich der Verbundbedingung nach altem und SQL-92-Standard74

73 Hier sind wieder alle Varianten wie beim inneren Verbund möglich. Da sie identisch zum inneren Verbund zu formulieren sind, ist hier nur beispielhaft der naturliche äußere Verbund spezifiziert worden. Die hier angegebene „alte“ Variante ist eine mögliche Formulierung. Nicht jeder SQL-Dialekt unterstutzt den äußeren Verbund und die, die ihn anbieten, tun dies oft in einer anderen Form.74 Man beachte, dass SQL-92 auch eine Formulierung von Verbunden entsprechend der „alten“ Variante erlaubt.


138

Tabelle 7.12: Kostenvergleich der Verbundoperationen


139

Tabelle 7.13: Semantik der Booleschen Operatoren


140

Tabelle 7.14: Wahrheitstabellen fur die dreiwertige Logik


141

Tabelle 7.15: Das Ergebnis bedingter Ausdrucke in SQL


142

Tabelle 7.16: Beispiel einer Ausprägung der ProduktLagertIn-Tabelle


143

Tabelle 7.17: Aufteilung der Ausgangstabelle in Untertabellen durch die GROUP BY-Klausel


144

Tabelle 7.18: Ergebnis einer Anfrage mit GROUP BY-Klausel


145

Tabelle 7.19: Ergebnis einer ORDER BY-Klausel92

92 Wie man sieht, ist das Ergebnis wegen der Wiederholungen der Lagerbezeichnungen nicht mehr ganz so gut lesbar. Der SQL-Standard bietet hier keine Möglichkeiten, die Lesbarkeit zu verbessern. Doch unterstutzen viele SQL-Dialekte Formatierungsbefehle (z. B. FORMAT), mit denen die Ergebnisausgabe optisch zumindest etwas ansehnlicher gestaltet werden kann. Auf einer professionelleren Ebene bleibt es den auf SQL aufsetzenden Reportgeneratoren,4GL-Entwicklungswerkzeugen (Sprachen der vierten Generation) oder Wirts- bzw. (Host-) Sprachen uberlassen, fur eine schönere Präsentation zu sorgen.


146

Tabelle 7.20: Semantik der mengenorientierten Prädikate

105 Wert kann in dieser Tabelle auch einen zusammengesetzten Wert (Zeilenkonstruktor) darstellen.


147

Tabelle 7.21: Alternativen fur ANY und ALL

110 Kann nur in Ausnahmefällen nicht erfullt sein; Beispiel: WHERE 5 ≠ ANY(5, 5, . . ., 5). Man kann zeigen, dass das Prädikat immer erfullt sein muss, wenn die Wertemenge mindestens zwei unterschiedliche Werte enthält. 111Ist nur in Ausnahmefällen erfullt; Beispiel: WHERE 5=ALL(5, 5, . . ., 5). Man kann zeigen, dass das Prädikat nicht erfullt sein kann, wenn die Wertemenge mindestens zwei unterschiedliche Werte enthält.


148

Tabelle 7.22: Alternativen fur EXISTS


149

Abb. 7.7: Abarbeitungsreihenfolge und Semantik der Basisklauseln von SQL


150

Tabelle 7.23: Vorrangregeln bei den SQL-Operatoren (hoch: 7 . . . 0: niedrig)


151

Tabelle 7.24: Rechtevergabe fur Operationen in SQL-92

135 Tabelle ist hier als Oberbegriff fur eine Basistabelle oder eine Sicht zu verstehen.


152

Abb. 7.8: Funktionsweise des Vorubersetzers


153

Abb. 7.9: Definition eines Cursors


154

Abb. 7.10: Abarbeitung einer Anfrage


155

Abb. 7.11: Operatorbaum


156

Abb. 7.12: Ausfuhrungsplan


157

Tabelle 7.25: Äquivalente Ausdrucke der Relationenalgebra


158

Abb. 7.13: Optimierte Anfrage von Beispiel 7.172


159

Tabelle 7.26: Teilsprachen von SQL und ihre wichtigsten Basiskonstrukte


160

Abb. 8.1: Basisdatentypen in SQL:2011


161

Tabelle 8.1: Zusammenfassung der durch die neuen Typkonstruktoren modellierbaren Beziehungsarten


162

Beispiel 8.32: Identität und Formen von Gleichheit


163

Abb. 8.2: Klasse Mitarbeiter mit gekapselter Datenstruktur und Methoden


164

Beispiel 8.47: Tabellen- und Typhierarchie


165

Beispiel 8.48: Tabellenhierarchie mit mehreren Tabellen vom selben Typ


166

Abb. 8.3: Alternative Tabellenhierarchien


167

Beispiel 8.51: Zusammenspiel zwischen Typ- und Tabellenhierarchie


168

Beispiel 8.53: Zusammenspiel zwischen Typ- und Sichtenhierarchie


169

Abb. 8.4: Erweiterte Typhierarchie


170

Abb. 8.5: Typhierarchie und unverbundene Tabellenhierarchien


171

Abb. 8.6: Typhierarchie und verbundene Tabellenhierarchien


172

Abb. 8.7: Anfragen und Sichtbarkeit ohne eingefugte leere OberTabelle


173

Abb. 8.8: Anfragen und Sichtbarkeit bei eingefugter leerer OberTabelle


174

Abb. 8.9: Typhierarchie


175

Abb. 8.10: Tabellenhierarchie


176

Tabelle 8.2: Erlaubte Datenbezuge innerhalb von Triggern


177

Tabelle 8.3: Beispielhaftes Ergebnis fur Anfrage 1


178



179



180

Abb. 8.11: Der Datentyp DATALINK zum Verwalten externer Objekte


181

Abb. 9.1: Paralleler Zugriff von Anwendungen auf die DB


182

Abb. 9.2: Serialisierbarkeit


183

Tabelle 9.1: Kompatibilität der Sperrmodi


184

Tabelle 9.2: Kompatibilitätsmatrix der Warnsperrmodi


185

Abb. 9.3: Verschiedene Varianten des Zweiphasen-Sperrprotokolls


186

Abb. 9.4: Fortgepflanztes Rollback


187

Abb. 9.5: Phasen einer Transaktion bei optimistischer Synchronisation


188

Abb. 9.6: Ursprungliche Validation nach Kung und Robinson


189

Abb. 9.7: Unnötiges Zurucksetzen bei der ursprunglichen Validationstechnik


190

Abb. 9.8: Schnappschussvalidation mit kritischem Abschnitt


191

Abb. 9.9: Schnappschussvalidation ohne kritischen Abschnitt


192

Tabelle 9.3: Konsistenz- bzw. Isolationsstufen von Transaktionen


193

Abb. 9.10: Architektur von TP-Monitoren


194

Abb. 9.11: Arbeitsweise eines DBMS


195

Tabelle 9.4: Strategien zum Zuruckschreiben modifizierter Daten


196

Tabelle 9.5: Physische und logische Logdateieinträge fur ein Reiseburoszenario


197

Abb. 9.12: Arbeitsweise eines Logdatei-Ringpuffer


198

Abb. 9.13: Systemzusammenbruch (crash)


199

Abb. 9.14: Checkpoint mit Stillstand


200

Abb. 9.15: Checkpoint ohne Stillstand


201

Abb. 9.16: Erfolgreiche und zuruckgesetzte Transaktion


202

Abb. 9.17: Aufbau einer geschachtelten Transaktion T


203

Abb. 9.18: Mögliche Reaktionen im Fehlerfall

Date post:	06-Apr-2016
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