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Datenbanken

—> Selbständige, auf Dauer ausgelegte Datenorganisationen

—> Verwalten und strukturieren Datenbestände sicher und

flexibel

—> Nur Datenbankstruktur kenntnis reicht nicht aus, man muss auch SQL zum Löschen, Andern und Lesen können

Relationale Datenbanken = häufigste Form der

Datenspeicherung

Datenbanksprache = Schnittstelle zwischen Benutzer &

DBMS (Structured Query Language ), Standardisiert,

Implementierung je nach DBMS unterschiedlich

DatenBankManagementSystem DBMS

—> Kern der Datenbank

—> Organisiert physikalische Speicherung und

Zugriffssteuerung von Daten

—> Hat alle zur Datenverwaltung notwendigen

Systemroutinen zum Suchen, Lesen & Schreiben

Typische Vertreter:

Oracle Database, IBM DB2, Microsoft SQL Server

Relation

Gesamte Tabelle

Teilmenge kartesischen Produkts

Datensatz

Tabellenzeile

Entität

Eigenständiger Datensatz, Geschäftsobjekt

Attribut

Eigenschaft von Entität

NULL Wert

kein Wert gespeicht

Primärschlüssel - primary key

—> Idenzifizierer

- identifiziert Entität eindeutig

- keine zwei Entitäten mit gleichem Primärschlüssel geben

- darf niemals NULL sein

- (fachliche/ technische) ID darf alsAttribut tabellenweit nur 1x

vorkommen

Fremdschlüssel - foreign key

- referenziert auf Primarschlüssel einer anderen Tabelle

(!referenzielle Integrität)

Künstlicher Schlüssel - surrogate key

- zusätzlich hinzugefügtes Attribut, falls kein eindeutiger

Primarschlüssel vorhanden

- hat ausserhalb DB keine Bedeutung

Löschen = kritische Operation

! Refrentielle Integrität sicherstellen

- alle verbleibende sind Datensätze fachlich konsistent (Attribute von Fremdschlüssel müssen auch als Attributwert eines Primarschlüssels vorhanden sein = auf existierende Entitäten verweisen)

Erhaltung referentieller Integrität

CASCADE = Änderungen übernehmen

SET NULL = Fremdschlüssel auf NULL

RESTRICT = Löschen, Änderungen an referenzierten Tabelle verbieten

NO ACTION = keine Änderungen an referenzierter Tabelle

SET DEFAULT = Rücksetzung auf Defaultwert

SELECT spaltenname FROM tabellenname

(* falls alle spalten)

SELECT DISTINCT spaltenname FROM tabellenname (ohne Dublikate)

Verschachtelt:

SELECT * FROM Tabelle WHERE Spalte Vergleichsoperator ( SELECT Unterabfrage);

SELECT * FROM tabelle WHERE spalte Like ‘M%’ AND LENGTH (name)= 5;

Reihenfolge: ASC - Aufsteigend (ascending) = default & DSC - Absteigend (descending)

Data Manipulation Language (DML)

—> Erstellen, Lesen, Ändern Löschen von Daten in Tabellen

Lesen: Datensätze lesen: SELECT

Erstellen: Datensätze einfügen: INSERT INTRO

Andern: Vorhandene Datensätze ändern: UPDATE

LöschenDatensätze löschen: DELETE

Data Defintion Language (DDL)

—> Erstellen, Ändern der Tabellenstruktur

Erstellen: Tabelle erstellen: CREATE TABLE Tabellenname (Attribute

mit Datentypen)

Andern: Tabelle ändern: ALTER TABLE Tabellenname ADD (neuer

Attributname mit Datentyp)

Beziehungen verwalten: ALTER TABLE … ADD

CONSTRAINT

Tabelle löschen: DROP TABLE

Dateneinsichten erstellen: CREATE VIEW … AS

Transaction Control Language (TCL)

“Ganz oder gar nicht”

—> Transaktionsüberwachung: Mehrere Befehle sollen

zusammen oder nicht ausgeführt werden

—> Sorgt für unveränderten Datenbestand, wenn Operation

nicht vollständig ausgeführt wird (z.B. Harwarefehler,

Stromausfall)

Data Control Language (DCL)

—> Vewaltung von Zugriffsrechte

Logische Operatoren

NOT

OR

AND

Vergleichsoperatoren

=, !=, <(=), >(=)

BETWEEN

Name LIKE A%

Code IS (NOT) NULL

IN Entität

Operatoren

COUNT *

SUM Spalte

AVG Spalte

MAX Spalte

MIN Spalte

AS SpaltennameNeu

Text

CHAR (n) = n Zeichen

VARCHAR (n) = variable, beschränkte Länge

TEXT = viele Zeichen

Zahlen

INTEGER/ INT = Ganze Zahlen 32 Bit

DECIMAL (n, m) = max. n gesamt und genau m Stellen nach Komma

REAL = Gleitkommzahlen 32 Bit

Datum

DATE YYYY-MM-DD

TIME HH:MM:SS

TIMESTAMP YYYY-MM-DD HH:MM:SS

BOOLEAN

VARBINARY (n) = binär mit var. Länge, max. n Zeichen

Datumsfunktion

CURRENT_DATE YYYY:MM:DD

CURRENT_TIMESTAMP YYYY-MM-DD HH-MM-SS

Normalisierung = alle Datenbankregeln erfüllt (DB in Normalform bringen)

Weniger… Redundanz (dopplete Speicherung von Daten)

Anomalien (fehlerhafte Situationen) …beim Einfügen, Ändern, Löschen von Daten

1. Normalform

—> Jedes Attribut speichert genau einen Wert

—> Jeder Datensatz ist über Primärschlüssel identifizierbar

2. Normalform

—> Jedes Nichtschlüsselattribut ist voll abhängig vom gesamten zusammengesetzten Primärschlüssel, nicht nur einem Teil

—> Hat Primarschlüssel mind. 2 Attribute = müssen auch alle anderen vom gesamten Schlüssel abhängig sein

3. Normalform (optimum)

—> Jedes Nichtschlüsselattribut ist immer direkt vom Schlüsselattribut abhängig

—> Keine funktionalen Abhängigkeiten zwischen Attributen die nicht Primärschlüssel sind

Entity Relationship Modell —> grafische Modellierung von Datenbanken durch Modellierungsformen:

• Chen-Notation

• Martin-Notation (Krähenfussnotation)

—> beschreiben neben Daten auch Strukturen mit Entitäten, Attributen und Beziehungen

• UML Klassendiagramm

—> (OO) beschreibt das Verhalten von Klassen, Beziehungen, Methoden

+ Verschiedene Werkzeuge zur Modellierung

Gibt: 1:1, 1:N, N:M Beziehungen

Single Table

Alle Klassen werden in einer Tabelle gespeichert.

Joined Subclass Table

Basisklasse hat eigene Tabelle, jede Unterklasse hat eigene Tabelle mit Fremdschlüssel

Table per Class

Jede Klasse (auch Basisklasse) hat eigene Tabelle

Verbundmenge

—> (inner) join innerer Verbund (übereinstimmende Zeilen)

—> natural join natürlicher Verbund (automatischer inner join)

—> left join linker Verbund (alle linken Zeilen)

—> right join rechter Verbund (alle rechten Zeilen)

SELECT spalte1, spalte2, spalte3

FROM tabelle1 INNER JOIN tabelle2

ON tabelle1.ID1=tabelle2.ID2;

Verbundttypen:

• INNER/LEFT/RIGHT JOIN mit ON

• INNER/LEFT/RIGHT JOIN mit USING

(natural join ohne)

INNER JOIN mit WHERE (Veraltet)

Mengenoperatoren

SELECT spalten FROM tabelle1

UNION (dubplikatfrei) | UNION ALL (alle)

INTERSECT (Schnittmenge) | MINUS

SELECT spaltenliste FROM tabelle2

WHERE

GROUP BY

ORDER BY

CREATE VIEW nameAnsicht AS

SELECT spalte FROM tabelle1 INNER JOIN tabelle2 USING (spaltenID)

(WHERE Verfuegbarkeit = ‘sofort’)

ORDER BY spalte;

X Aggregatsfunktion, Konstante, Ausdrücke

X JOIN, DISTINCT & GROUP BY

X Unterabfragen

—> bezieht sich nur auf Tabelle, keine Unterabfragen

Datenverlust vorbeugen = Bereits in Anwendung Datentypen prüfen (X float, double in int)

Neue Datensätze einfügen = INSERT INTO tabelle (spalte1, …, spalteN) VALUES (wert1, …, wertN)

Nicht angegebene Spalten:

AUTO_INCREMENT = DBMS erstellt Wert/ Einsatz als künstlicher Schlüssel

Default Wert = DBMS speichert Defaultwert | NULL-Wert = DBMS speichert NULL-Wert

—> Fehlermeldung = ansonsten wird INSERT ohne Änderung abgebrochen

Aktualisieren

UPDATE tabelle SET spalte1 = wert1, …, spalteN = wertN WHERE Auswahlbedingung;

Löschen

DELETE FROM tabelle WHERE bedingung;

Tabelle löschen

DROP TABLE Adresse

Ändern

ALTER spaltendefintion

Tabelle ändern

ALTER TABLE tabelle

Spalte hinzufügen

ADD spaltendefinition

Spalte löschen

DROP spalten

Constraint hinzufügen

ADD CONSTRAINT constraintdefiniton

Constraint löschen

DROP CONSTRAINT constraintname

SELECT spalte FROM tabelle

optional:

WHERE (Bedingung)

GROUP BY (Einschränkung/ Berechnung (SUM, COUNT, AVG))

GROUP BY HAVING (Bedingung die von Gruppenelement erfüllt sein muss)

ORDER BY (Sortierung)

Automatische Typumwandlung

—> implicit casting

—> Datentypen werden stillschweigend in kompatiblen Datentypen konvertiert (int => float)

—> Fehlerrisiko durch Datenverlust

Komplexe Typumwandlung

—> explicit casting

—> Datentypen werden in mehrstufigen Schritten umgewandelt (VARBINARY => INT)

—> Format/ Länderspezifische Unterschiede

Transaktionen gewährleisten ACID Eigenschaften und vermeiden unvollständige Updates, Dateninkonsistenz und Datenverluste bei unerwarteten Fehlern

Eigenschaften von Transaktionen/ ACID Eigenschaften

Atomarität (atomicity): Transaktion ist atomar, wird nur

vollständig oder gar nicht ausgeführt, in keinem Fall

teilweise

Konsistenz (consistency): Transaktion erhält die Konsistenz

der DB, überführt Datenbestand von konsistenten Zustand

in einen anderen konsistenten Zustand

Isoliertheit (isolation): Transaktionen beeinflussen sich nicht

gegenseitig, parallele TA à nacheinander, gleichzeitige

Ausführung mehrerer TA und Mehrbenutzerbetrieb.

Dauerhaftigkeit (durability): Transaktion erfolgreich

abgeschlossen, sind die Aenderungen dauerhaft in DB

gespeichert.

Transaktionen steuern

START TRANSACTION;

SQL-Statement1;

…

SQL-StatementN;

COMMIT;

Isolationsphänomene = unerwünschte Effekte, beim gleichzeitigen Ausführen mehrerer Transaktionen auf denselben Datensatz

- Lost Update, Dirty Read, Non-repetable Read, Phantom Read

Isolationslevel = in DBMS eingestellter Kompromiss zwischen Datenkonsistenz und Mehrbenutzerbetrieb, Grad der

gleichzeitigen Ausführung wird gezielt konfiguriert

—> Read Uncomitted (auch ohne COMMIT wird gelesen) ist Niedrigstes Isolationslevel und erlaubt:

—> Read Comitted (nur lesen von COMMIT bestätigten Daten) vermeidet Dirty Read

—> Repetable Read (mehrfachlesen dennoch gleiche Daten) vermeidet Non Repeatable Read

—> Serialize (mehrfachlesen, immer gleihe Datenmenge) vermeidet Phantom Read und Lost Update

NoSQL wenn

• nicht relational

• verteilte, horizontale Skalierbarkeit

• einfache Datenreplikation, zur Unterstützung verteilter Architektur

• (schwach) schemafrei

• Basis ist Konsistenzmodell (Eventually Consistent & BASE, nicht ACID)

• einfache API & Open Source

Gruppen von NoSQL Systemen

Key Value Systeme

—> Zu Schlüssel wird Key gespeichert

(Redis, Chrodless, Riak)

Document Stores

—> speichert Text als XML, JSON

(CouchDB, MongoDB)

Wide Column Stores

—> speichert Spalten- statt zeilenweise

(HBase, Cassandra, Amazon SimpleDB)

Graphdatenbanken

—> speichert Knoten und Kanten

(AllegroGraph, Neo4j)