Datenbanken: Konzepte und Sprachen, 4. Auflage

Buchcover......Page 1
Datenbanken: Konzepte und Sprachen, 4. Auflage......Page 3
Impressum......Page 4
Vorwort......Page 5
Inhaltsverzeichnis......Page 7
Softwareschichten......Page 19
Das Problem der Datenredundanz......Page 20
Weitere Problemfelder......Page 21
Historische Entwicklung......Page 22
Aufgaben eines Datenbankmanagementsystems (DBMS)......Page 25
Prinzipien von Datenbanksystemen......Page 26
Architektur eines Datenbankmanagementsystems......Page 28
Relationenmodell: Integritätsbedingungen......Page 29
Anfrageoperationen......Page 31
Sprachen und Sichten......Page 33
Optimierer......Page 34
Interne Strukturen......Page 35
Sprachen und Verantwortliche......Page 36
Einsatzgebiete und Grenzen......Page 37
Entwicklungslinien bei Datenbankmanagementsystemen......Page 39
1.3 Beispielanwendung......Page 41
1.5 Übungsaufgaben......Page 43
Teil I - Kernkonzepte relationaler Datenbanken......Page 45
2 Architekturen von Datenbanksystemen......Page 47
2.1 Schemaarchitektur und Datenunabhängigkeit......Page 48
Externe Sichten......Page 51
Interne Darstellung......Page 52
2.2 Systemarchitekturen......Page 53
2.3 Anwendungsarchitekturen......Page 61
2.5 Vertiefende Literatur......Page 65
2.6 Übungsaufgaben......Page 67
3.1 Datenbankmodelle......Page 69
3.2 Semantikfestlegung für Datenbankmodelle......Page 74
3.3 Grundlagen des Entity-Relationship-Modells......Page 77
Entity-Typen......Page 78
Beziehungstypen......Page 79
Attribute......Page 81
Identi.zierung durch Schlüssel......Page 83
3.4 Eigenschaften von Beziehungen......Page 86
Alternative Notationen......Page 95
3.5 Weitere Konzepte im Entity-Relationship-Modell......Page 96
3.7 Vertiefende Literatur......Page 100
3.8 Übungsaufgaben......Page 101
4.1 Relationenmodell: Strukturteil......Page 103
Relationenschemata und Relationen......Page 106
Datenbankschema und Datenbank......Page 107
Lokale Integritätsbedingungen......Page 109
Lokal erweitertes Datenbankschema und Datenbank......Page 110
Globale Integritätsbedingungen......Page 111
4.2 Relationale Anfragemodelle: Operationenteil......Page 112
Projektion......Page 115
Selektion......Page 116
Verbund......Page 117
Mengenoperationen und Umbenennung......Page 119
Minimale Menge relationenalgebraischer Operatoren......Page 122
Problem: Quantoren......Page 123
Ergebnisbestimmung einer Anfrage......Page 127
4.3 Änderungsoperationen......Page 130
4.6 Übungsaufgaben......Page 132
5.1 Entwurfsaufgabe......Page 137
5.2 Phasenmodell......Page 139
5.3 Konzeptioneller Entwurf......Page 150
Abstraktionskonzepte in semantischen Datenmodellen......Page 152
Werte versus Objekte......Page 154
5.4 Aspekte der Datenintegration......Page 158
5.5 Entity-Relationship-Abbildung auf das Relationenmodell......Page 162
Entity-Typen......Page 166
Beziehungstypen......Page 167
-Beziehung......Page 170
Weitere Beispiele......Page 171
5.7 Vertiefende Literatur......Page 174
5.8 Übungsaufgaben......Page 176
6 Relationaler Datenbankentwurf......Page 177
De.nition funktionaler Abhängigkeiten......Page 179
Ableitung von FDs......Page 181
Ableitungsregeln......Page 182
Membership-Problem......Page 185
Nicht-redundante Überdeckung......Page 187
Reduzierte Überdeckung......Page 189
6.2 Schemaeigenschaften......Page 191
Erste Normalform......Page 193
Zweite Normalform......Page 194
Dritte Normalform......Page 197
Boyce-Codd-Normalform (BCNF)......Page 199
6.3 Transformationseigenschaften......Page 201
6.4 Entwurfsverfahren......Page 206
Erreichung der Verbundtreue......Page 213
6.5 Mehrwertige Abhängigkeiten......Page 215
6.6 Weitere Abhängigkeiten und Verfahren......Page 220
6.7 Weitere relationale Entwurfsverfahren......Page 222
6.9 Vertiefende Literatur......Page 223
6.10 Übungsaufgaben......Page 225
7.1 SQL als Datende.nitionssprache......Page 227
7.2 SQL als relationale Anfragesprache......Page 236
Verbunde......Page 239
Tupelvariablen für Zwischenergebnisse......Page 240
Bezug zum Tupelkalkül......Page 241
Projektionsergebnis Menge oder Multimenge......Page 242
Tupelvariablen und Relationennamen......Page 243
Bezug zum Tupelkalkül......Page 244
-Prädikat und geschachtelte Anfragen......Page 251
Bezug zum Tupelkalkül......Page 252
Verzahnt geschachtelte Anfragen......Page 253
Tupelbildung und Tupelvergleiche......Page 255
7.3 Änderungsoperationen in SQL......Page 256
7.4 Zusammenfassung......Page 262
7.6 Übungsaufgaben......Page 263
Teil II - Erweiterte Konzepte für relationale Datenbanken......Page 265
8.1 Erweiterungen des ER-Modells......Page 267
8.2 Das EER-Modell – ein erweitertes ER-Modell......Page 272
Generalisierung......Page 276
8.2.4.1 Abbildung der Generalisierung auf Beziehungen......Page 277
Partitionierung......Page 278
Partitionierung versus Generalisierung......Page 280
Semantik des allgemeinen Typkonstruktors......Page 281
Einschränkungen im Gebrauch des Typkonstruktors......Page 283
8.3 UML für den Datenbankentwurf......Page 289
Quali.zierende Beziehungen......Page 293
n-stellige Beziehungen......Page 294
8.5 Vertiefende Literatur......Page 296
8.6 Übungsaufgaben......Page 298
Problem: Funktionen auf Wertebereichen und Gruppierungen......Page 299
Semantik des Gruppierungsoperators......Page 300
Problem: Nullwerte......Page 301
9.2 Erweiterte Modelle und Anfragealgebren......Page 303
-Algebra......Page 306
Minimale geschachtelte Algebra......Page 307
Orthogonale geschachtelte Algebra......Page 308
Algebren für spezielle geschachtelte Relationen......Page 309
9.3 Anfragekalküle......Page 310
Ein Basiskalkül für theoretische Untersuchungen......Page 312
Umsetzung von Relationenoperationen im Bereichskalkül......Page 315
Kalküle für ER-Datenmodelle......Page 317
9.4 Zusammenfassung......Page 320
9.6 Übungsaufgaben......Page 321
10.1 Weitere Operationen und Prädikate......Page 323
Zeichenkettenfunktionen......Page 324
Funktionen für Datumsund Intervallwerte......Page 325
Bedingte Ausdrücke......Page 327
Typkonvertierung......Page 328
Vergleich von Wertemengen......Page 331
Zählen von Wertemengen......Page 332
10.2 Aggregation und Gruppierung......Page 334
10.3 Sortierung......Page 340
10.4 Äußere Verbunde......Page 341
10.5 Künstliche Schlüssel und Sequenzgeneratoren......Page 343
10.6 Benannte Anfragen und Rekursion......Page 345
Traversierungsreihenfolge......Page 350
Sicherheit rekursiver Anfragen......Page 351
Unterstützung rekursiver Anfragen in DBMS......Page 353
10.7 SQL-Versionen......Page 354
10.9 Vertiefende Literatur......Page 360
10.10 Übungsaufgaben......Page 361
11 Weitere relationale Datenbanksprachen......Page 363
11.1 QUEL......Page 364
11.2 Query by Example......Page 367
11.3 Datalog......Page 381
11.4 Tutorial D......Page 386
11.6 Vertiefende Literatur......Page 393
11.7 Übungsaufgaben......Page 394
12 Transaktionen, Integrität & Trigger......Page 395
12.1 Grundlagen von Transaktionen......Page 396
Kommandos einer Transaktionssprache......Page 397
Vereinfachtes Modell für Transaktionsabläufe......Page 398
Dirty Read......Page 399
Lost Update......Page 401
Serialisierbarkeit......Page 402
Bedeutung der Isolationsstufen:......Page 404
12.2 Architekturen zur Integritätssicherung......Page 407
12.3 Integritätsbedingungen in SQL......Page 410
12.4 Klassi.kation von Integritätsbedingungen......Page 413
12.5 Trigger und aktive Datenbanken......Page 416
Zusammengesetzte Ereignisse......Page 420
Verschiedene Kopplungsmodi......Page 422
12.6 Methoden der Integritätssicherung......Page 423
12.7 Zusammenfassung......Page 427
12.9 Übungsaufgaben......Page 428
13 Datenbankanwendungsentwicklung......Page 431
13.1 Grundprizipien......Page 432
Erweiterungen des Cursor-Konzepts......Page 433
13.2 Programmiersprachenanbindung: Call-Level-Schnittstellen......Page 434
Verbindungsaufbau......Page 440
Anfrageausführung......Page 441
Transaktionssteuerung......Page 442
Vorkompilierte SQL-Anweisungen......Page 443
Weitere Konzepte......Page 444
13.3 Eingebettetes SQL......Page 445
Deklaration benutzter Datenbankrelationen......Page 447
Deklaration gemeinsamer Variablen......Page 448
Datentransfer zwischen Datenbank und Programm......Page 449
Einsatz der Cursor-Technik......Page 450
Fehlerund Ausnahmebehandlung......Page 451
Transaktionssteuerung......Page 452
Einbettung......Page 454
Iteratoren......Page 455
13.4 High-Level-Schnittstellen......Page 456
Attribute......Page 458
Beziehungen......Page 459
13.5 Prozedurale SQL-Erweiterungen und Datenbanksprachen......Page 469
Variablendeklaration......Page 471
Ablaufkontrolle......Page 472
Prozeduren und Funktionen......Page 473
Tabellenfunktionen......Page 476
Ausnahmebehandlung......Page 477
Implementierung und Aufruf......Page 481
Registrierung......Page 482
13.6 Zusammenfassung......Page 483
13.8 Übungsaufgaben......Page 485
14 Sichten......Page 487
14.1 Motivation und Begriffsbildung......Page 488
14.2 Probleme mit Sichten......Page 492
Beispielszenario im Relationenmodell......Page 494
14.3 Behandlung von Sichten in SQL......Page 501
14.4 Theorie änderbarer Sichten......Page 505
14.5 Instead-of-Trigger für Sichtänderungen......Page 507
Besonderheiten von Instead-of-Trigger......Page 508
14.6 Zusammenfassung......Page 510
14.8 Übungsaufgaben......Page 512
15 Zugriffskontrolle & Privacy......Page 513
Unknown......Page 0
Datensicherheit, Datenschutz, Integrität und Zugriffskontrolle......Page 514
15.1 Sicherheitsmodelle......Page 515
15.2 Rechtevergabe in SQL......Page 516
15.3 Privacy-Aspekte in Datenbanken......Page 522
15.4 Zusammenfassung......Page 526
15.6 Übungsaufgaben......Page 527
Teil III - Weitere Datenbankmodelle......Page 529
16.1 Das Netzwerkmodell......Page 531
16.2 Das hierarchische Modell......Page 535
16.3 ER-Abbildung auf das Netzwerkmodell......Page 536
16.4 ER-Abbildung auf das hierarchische Modell......Page 537
16.5 Anwendungsprogrammierung in den historischen Modellen......Page 539
Navigation in der Datenbank......Page 540
Datenmanipulation......Page 542
16.8 Übungsaufgaben......Page 545
17.1 Exkurs: Objektorientierte Datenbankmodelle......Page 547
ODBMS-Manifesto......Page 548
17.2 Abbildung von Objekten auf Relationen......Page 554
Horizontale Partitionierung......Page 556
Typisierte Partitionierung......Page 557
17.3 Objektrelationale Erweiterungen......Page 558
Parametrisierbare Datentypen......Page 559
Set-Typkonstruktor......Page 560
Bag-Typkonstruktor......Page 561
Array-Typkonstruktor......Page 562
Eigenschaften der Typkonstruktoren......Page 563
17.4 Objektrelationale Konzepte in SQL:2003......Page 566
SQL:2003: Neue Datentypen......Page 567
SQL:2003: Kollektionsdatentypen......Page 568
Strukturierte Typen......Page 569
Subtyping......Page 570
Objektidenti.katoren und Referenzen......Page 571
Tabellenhierarchien......Page 573
-Typen......Page 574
-Algebra......Page 575
Nutzerde.nierte Datentypen (UDT)......Page 577
Umgang mit Tabellenhierarchien......Page 578
17.5 Objektrelationale Konzepte in kommerziellen DBMS......Page 580
17.6 Zusammenfassung......Page 582
17.7 Vertiefende Literatur......Page 583
17.8 Übungsaufgaben......Page 584
18.1 Semistrukturierte Datenmodelle......Page 585
Bausteine von XML......Page 590
Verarbeitung von XML......Page 593
18.2 Datende.nition in XML......Page 596
Elementdeklaration und Typde.nition......Page 600
Integritätsbedingungen......Page 604
18.3 Navigation in XML-Dokumenten: XPath......Page 606
18.4 Die Anfragesprache XQuery......Page 613
18.5 SQL/XML: XML-Erweiterungen für SQL......Page 627
18.7 Vertiefende Literatur......Page 634
18.8 Übungsaufgaben......Page 636
19.1 Grundkonzepte......Page 637
Begriff Data Warehouse......Page 638
Grobe Architektur......Page 640
Referenzarchitektur......Page 641
Anforderungen an OLAP......Page 642
19.2 Multidimensionales Datenmodell......Page 643
Dimensionen......Page 645
Kennzahlen......Page 646
Der Datenwürfel......Page 647
19.3 MOLAP und ROLAP......Page 648
19.4 OLAP-Operationen und SQL......Page 658
19.5 Materialisierte Sichten......Page 671
19.7 Vertiefende Literatur......Page 687
19.8 Übungsaufgaben......Page 688
20 Multimediale und raumbezogene Daten......Page 691
20.1 Multimedia-Datenbanken......Page 692
Herausforderungen an die Datenbanktechnologie......Page 693
Alternative Datenbankarchitekturen......Page 694
Speicherung und Indexierung......Page 696
Recall und Precision......Page 697
Ähnlichkeit von Multimedia-Daten......Page 699
Ranking und Relevance Feedback......Page 702
20.2 Text Retrieval......Page 703
Manuelle Deskribierung: Klassi.zierung......Page 705
Automatische Deskribierung: Stichwortverfahren......Page 706
Automatische Deskribierung: Klassi.zierung......Page 707
Dokumentund Recherche-Deskriptoren......Page 709
Retrieval-Sprachen......Page 710
Zugriffsstrukturen für inhaltsbasierte Suche......Page 712
Ranking......Page 713
20.3 SQL/MM......Page 717
20.4 Verwaltung raumbezogener Daten......Page 721
Spatial Data Types......Page 722
Bezugssysteme......Page 723
Geometrieklassen in SQL/MM Spatial......Page 724
Well-known Text......Page 728
Geometrische Operationen......Page 729
Topologische Prädikate......Page 730
Mehrstu.ge Anfrageverarbeitung......Page 732
Anfragen mit SQL/MM Spatial......Page 733
20.6 Vertiefende Literatur......Page 740
20.7 Übungsaufgaben......Page 742
A.1 ER-Schema der Weindatenbank......Page 743
A.2 Relationale Repräsentation......Page 744
A.3 Vereinfachtes Schema und Beispieldaten......Page 745
Literaturverzeichnis......Page 747
Abbildungsverzeichnis......Page 769
Tabellenverzeichnis......Page 777
Sachindex......Page 779
Schlüsselwortindex......Page 795