Datenbanksysteme für Dummies

Einleitung 21

UEber dieses Buch 21

Konventionen in diesem Buch 22

Was Sie nicht lesen muessen 23

Toerichte Annahmen ueber den Leser 23

Wie dieses Buch aufgebaut ist 24

Teil I: Einfuehrung in Datenbanksysteme 24

Teil II: Von der Aufgabenstellung zur relationalen Datenbank 24

Teil III: Zugriff auf relationale Datenbanken mit SQL 24

Teil IV: Die Verwaltung einer relationalen Datenbank 24

Teil V: Objektrelationale Datenbanksysteme 25

Teil VI: Grundlagen zur Erstellung von Datenbankanwendungen 25

Teil VII: Der Top-10-Teil 25

Symbole, die in diesem Buch verwendet werden 25

Wie es weitergeht 26

Teil I: Einfuehrung in Datenbanksysteme 27

Kapitel 1 Wozu Datenbanksysteme da sind 29

Daten und ihre Speicherung 29

Ein einfuehrendes Beispiel 32

Aufgaben 38

Vertiefungsfragen 38

UEbungen 38

Kapitel 2 Definition und Architektur von Datenbanksystemen 39

Dateiverarbeitung: Ein UEberblick 39

Merkmale von Anwendungen mit Dateizugriff 40

Datenbanksysteme: Architektur und Definition 43

Eigenschaften von Datenbanksystemen 44

Datenbank- und Informationssysteme 46

Wer macht was 46

Gesellschaftliche Auswirkungen grosser Datenbanken 47

Aufgaben 48

Wiederholungsfragen 48

Vertiefungsfragen 49

Kapitel 3 UEberblick ueber Datenmodelle 51

Klassifikation von Daten 51

Datenmodelle 52

Ein historischer UEberblick 54

Das netzwerkartige Datenmodell 56

Das relationale Datenmodell 58

Tabellen 58

Beziehungen 59

Datenbankschema 60

Beispiel 60

NoSQL-Datenmodelle 61

Spaltenorientierte Datenbanken 61

Dokumentenorientierte Datenbanken 62

Vergleich von NoSQL- und relationalen Systemen 63

Benutzungsschnittstellen 63

UEbersicht ueber Datenbanksysteme 65

Aufgaben 66

Wiederholungsfragen 66

Vertiefungsfragen 66

UEbungen 66

Kapitel 4 Vorgehensweise bei der Datenbankentwicklung 67

Ein einfacher Software-Entwicklungsprozess 67

Wie schreibt man Programme 67

UEberblick ueber aktuelle Vorgehensweisen 70

Phasenmodell der Datenbankentwicklung 71

Die Datenbank kommt ins Spiel 71

Von der Anforderungsanalyse zu Betrieb und Wartung 71

Die Anforderungsanalyse im Detail 74

Erhebungstechniken 74

Ergebnis der Anforderungsanalyse 75

Der Datenbankentwurf im Detail 76

Semantischer Entwurf 76

Logischer Entwurf 77

Physischer Entwurf 77

Beispiel 77

Ein Beispiel mit Anforderungsanalyse und Entwurf 79

Aufgaben 82

Wiederholungsfragen 82

Vertiefungsfragen 83

UEbungen 83

Teil II: Von der Aufgabenstellung zur relationalen Datenbank 85

Kapitel 5 Semantische Modellierung einer Datenbank 87

Entitaetstypen, Attribute und Beziehungen 87

Entitaetstypen 88

Attribute 89

Beziehungen 90

Beziehung oder Attribut 93

Die Entity-Relationship-Modellierung 94

Entitaetstypen und Attribute 94

Beziehungen 95

Erweiterung des klassischen ER-Modells: die MC-Notation 97

Beispiele 98

Weitere Notationsformen 103

Semantische Modellierung mit UML-Klassendiagrammen 104

Klassendiagramme 104

Beziehungen in UML-Klassendiagrammen 105

Constraints bei Beziehungen 106

Aufgaben 107

Wiederholungsfragen 107

Vertiefungsfragen 108

UEbungen 108

Kapitel 6 Das relationale Datenbankmodell im Detail 111

Erlaeuterungen zum Begriff >>Relation<< 111

Relationen sind Mengen 111

Konstruktionsregeln fuer Relationen 113

Primaer- und Fremdschluessel 114

3-Ebenen Architektur 116

Datenunabhaengigkeit 116

Sichten und Schemata 116

Merkmale relationaler Datenbanken 120

Integritaetsaspekte relationaler Datenbanken 122

Schluesselintegritaet 122

Typintegritaet 124

Referenzielle Integritaet 124

Transaktionsintegritaet 125

Relationenalgebra im UEberblick 129

Mengenoperationen der Relationenalgebra 129

Das kartesische Produkt 131

Spezielle Operationen der Relationenalgebra 132

Beispiele fuer Datenbankabfragen mit der Relationenalgebra 135

Aufgaben 136

Wiederholungsfragen 136

UEbungen 136

Kapitel 7 Entwurf und Implementierung des Datenbankschemas 139

Umsetzung eines Entity-Relationship-Diagramms in ein Datenbankschema 139

Entitaetstypen und Attribute 140

Beziehungen 140

Tabellen und ihre Attribute 145

Woran erkennt man gut strukturierte Tabellen? 145

Das Anomalie-Problem 146

Kriterien einer guten Zerlegung von Tabellen 147

Normalisierung 149

Die erste Normalform 150

Die zweite Normalform 151

Die dritte Normalform 152

Die Boyce-Codd-Normalform 154

Zusammenfassung 154

Erzeugen der Tabellen mit SQL 155

Syntax der SQL-Definitionen 156

Der Befehl CREATE TABLE 156

Datentypen 157

Integritaetsbedingungen (Constraints) 158

Automatische Schluesselgenerierung 162

AEnderung der Tabellenstruktur 163

Aufgaben 164

Wiederholungsfragen 164

Vertiefungsfragen 165

UEbungen 165

Teil III: Zugriff auf relationale Datenbanken mit SQL 169

Kapitel 8 Die DML-Befehle von SQL 171

SQL und relationale Datenbanksysteme 171

Der SELECT-Befehl im UEberblick 173

Der INSERT-Befehl 176

Einzelne Tupel speichern 177

Mehrere Tupel speichern 177

Attribute mit automatisch vergebenen Werten 178

Der UPDATE-Befehl 179

Der DELETE-Befehl 180

DML-Befehle und Fremdschluessel 180

Aufgaben 181

Wiederholungsfragen 181

Vertiefungsfragen 182

UEbungen 182

Kapitel 9 Der SELECT-Befehl im Detail 183

Datenbankschema fuer die Beispiele 183

Abfrage einer einzelnen Tabelle 184

Zaehlen und Sortieren 184

Numerische Operatoren 186

String-Operatoren 187

Logische Operatoren 189

Mengenwertige Filter 190

Behandlung von NULL-Werten 190

Abfragen ueber mehrere Tabellen 193

Mengenoperatoren 193

Join in der Where-Klausel 194

Der Join-Operator 197

Der EXISTS-Quantor 199

Gruppierung mit >>GROUP BY<< 200

Unterabfragen 203

Subselect in der Where-Klausel 203

Subselect in der From-Klausel 205

Subselect in der Select-Klausel 206

Aufgaben 208

Wiederholungsfragen 208

UEbungen 208

Teil IV: Die Verwaltung einer relationalen Datenbank 211

Kapitel 10 Benutzersichten 213

Was sind Benutzersichten? 213

Definition von Views 214

Beispiele fuer Views 214

Vorteile von Views 216

Datenunabhaengigkeit 216

Datenschutz durch Views 217

Vordefinition von SQL-Abfragen 217

Views und die Generalisierung/Spezialisierung 217

Untertypen als View 218

Obertyp als View 219

DML-Operationen bei Views 220

Aufgaben 222

Wiederholungsfragen 222

Vertiefungsfragen 222

UEbungen 222

Kapitel 11 Datensicherheit und Zugriffsrechte bei Datenbanken 225

Datensicherheit und Datenschutz 225

Was bedeutet das? 225

Schutzziele und Schutzmechanismen bei Datenbanken 226

Benutzer und ihre Zugriffsrechte 228

Benutzer 228

Rollen 229

Vergabe von Zugriffsrechten 230

Zuruecknahme von Rechten 232

Aufgaben 232

Vertiefungsfragen 232

UEbungen 233

Kapitel 12 Datenbankoptimierung 235

Einflussmoeglichkeiten bei SQL-Abfragen 235

UEbersetzung und Optimierung 236

Transaktionsverarbeitung 237

Speicherverwaltung 238

Ansatzpunkte fuer Tuning-Moeglichkeiten 238

Indizes als Zugriffspfade 239

Klassischer Index 239

Bitmap-Index 241

Der Ausfuehrungsplan 243

Partitionierung 244

Range-Partitionierung 245

List-Partitionierung 246

Hash-Partitionierung 246

Optimierung des Datenbankschemas 247

Zusammenfassung von Relationen 248

Einfuehrung redundanter Daten 248

Zerlegung einer Relation in mehrere kleinere 249

Spaltenorientierte Speicherung 250

Hardware und Systemumgebung 251

Einige Tipps zur Performance-Steigerung 252

Das sollten Sie beachten 252

Ein Beispiel 252

Aufgaben 253

Wiederholungsfragen 253

Vertiefungsfragen 253

UEbungen 253

Teil V: Objektrelationale Datenbanksysteme 255

Kapitel 13 Objektorientierung und relationale Datenbanksysteme 257

Objektorientierte Softwareentwicklung 257

Eigenschaften von Objekten 257

Beziehungen zwischen Klassen 258

Die Generalisierung/Spezialisierung 258

UEbertragung objektorientierter Konstrukte in die relationale Datenbankwelt 259

Schachtelung von Objekten 259

Assoziation, Aggregation und Komposition bei relationalen Datenbanken 260

Generalisierung/Spezialisierung und relationale Datenbanken 261

Der Begriff >>Impedance Mismatch<< 262

Das objektrelationale Datenbankmodell 262

Relationale Datenbanken und Objektorientierung 263

Merkmale des objektrelationalen Datenbankmodells 263

Beispiele fuer objektrelationale Strukturen 265

Aufgaben 266

Wiederholungsfragen 266

Vertiefungsfragen 266

UEbungen 267

Kapitel 14 Arbeiten mit objektrelationalen Tabellen 269

Einige objektrelationale Strukturen 269

Tabellen mit UDT als Attribut 270

Tabellen mit Listen als Attribut 273

Tabellen mit Tabellen als Attribut 276

Aufgaben 278

Wiederholungsfragen 278

Vertiefungsfragen 278

UEbungen 278

Teil VI: Grundlagen zur Erstellung von Datenbankanwendungen 279

Kapitel 15 Trigger und Stored Procedures 281

Architektur von Datenbank-Anwendungsprogrammen 281

PL/SQL 283

Grundlagen 283

Cursor-Verarbeitung 284

Trigger 285

Arten von Triggern 286

Syntax 286

Beispiele 289

Stored Procedures 291

Beispiele 292

Aufgaben 293

Wiederholungsfragen 293

Vertiefungsfragen 293

UEbungen 294

Kapitel 16 Programmieren oder Generieren von Datenbankanwendungen 295

JDBC 295

Architektur und Funktionalitaet 296

PDO: PHP und MySQL 300

Generieren von Web-Anwendungen 302

APEX-Grundlagen 302

Beurteilung 304

Aufgaben 304

Wiederholungsfragen 304

Vertiefungsfragen 304

UEbungen 304

Kapitel 17 Anwendungsbereiche relationaler Datenbanken 305

Informationssysteme in Unternehmen 305

Relationale Datenbanken als Basis von Data-Warehouse-Systemen 306

Definition und Grundlagen 306

Relationale Datenbank als Data Warehouse 309

Geo-Datenbanken als Anwendung objektrelationaler Systeme 311

Einfuehrung 312

Oracle Spatial (Locator) 312

Aufgaben 316

Wiederholungsfragen 316

Vertiefungsfragen 316

UEbungen 316

Kapitel 18 SQL oder nicht SQL 317

Zusammenfassung 317

Merkmale relationaler Datenbanksysteme 318

Welche Datenbank fuer welches Problem? 319

Aufgaben 320

Vertiefungsfragen 320

Teil VII: Der Top-10-Teil 321

Kapitel 19 Die 10 groessten Fehler beim Entwurf relationaler Datenbanken 323

Verletzung der Normalformen 323

Schlecht gewaehlte Variablennamen und Datentypen 324

Keine Check-Klauseln fuer Attribute 324

Keine Fremdschluesseldefinitionen 325

Redundante Daten 325

Datenbankdateien und deren Kopien auf demselben Laufwerk 325

Keine vollstaendige und korrekte Abbildung des semantischen Modells 326

Zu wenig Absprache mit dem Anwender 326

Glossar nicht ueberprueft bzw angepasst 326

Nicht genuegend Testdaten 327

Kapitel 20 Die 10 wichtigsten SQL-Befehle und ihre Varianten 329

SELECT mit einer Tabelle 329

SELECT mit mehreren Tabellen (Join) 330

SELECT mit Gruppierung 330

SELECT mit Unterabfrage 331

INSERT 331

UPDATE 332

DELETE 332

CREATE 332

DROP 333

COMMIT und ROLLBACK 333

Kapitel 21 10 Fragen bei der Entity-Relationship-Modellierung 335

ER-Modellierung oder UML? 335

Welche Schreibweise? 336

Sind die Entitaetstypen korrekt gebildet? 336

Sind alle notwendigen Beziehungen erkannt? 337

Redundante Beziehungen oder nicht? 337

Gibt es existenzabhaengige Entitaetstypen? 338

1:1-Beziehung: muss das sein? 338

Stimmen die Kardinalitaeten? 338

Ist das ER-Diagramm mit dem Anwender abgesprochen? 339

Ist das Glossar korrekt? 339

Anhang 341

Loesungen zu den UEbungen 343

UEbungen zu Kapitel 1 343

UEbungen zu Kapitel 3 343

UEbungen zu Kapitel 4 344

UEbungen zu Kapitel 5 345

UEbungen zu Kapitel 6 346

UEbungen zu Kapitel 7 348

UEbungen zu Kapitel 8 351

UEbungen zu Kapitel 9 352

UEbungen zu Kapitel 10 356

UEbungen zu Kapitel 11 358

UEbungen zu Kapitel 12 358

UEbungen zu Kapitel 13 359

UEbungen zu Kapitel 14 362

UEbungen zu Kapitel 15 363

UEbungen zu Kapitel 16 364

UEbungen zu Kapitel 17 366

Literaturverzeichnis 369

Stichwortverzeichnis 373