Datenbanken I
Ablauf
(Planung der zeitlichen Aufteilung)
Die folgende Liste enthält
eine ungefähre Übersicht,
wann welcher Stoff behandelt wird.
Im Laufe des Semesters ist beabsichtigt,
die Liste zu aktualisieren,
und den tatsächlich behandelten Stoff einzutragen.
Der Planungs-Stand entspricht dem Ablauf
in einem früheren Semester,
und wird voraussichtlich noch etwas komprimiert,
um z.B. am Ende Anwendungsprogrammierung ausführlicher
behandeln zu können.
Selbstverständlich sind alle Angaben unverbindlich.
Tatsächlicher Ablauf
(mit einigen Interpolationen):
- 1. Mo, 13.10.2014:
- Kapitel 0: Informationen zur Vorlesung / Organisatorisches
(Folie 0-1 bis 0-37)
Geplante Inhalte, Hausaufgaben, Klausur, Lehrbücher,
Software.
- Kapitel 1: Einführung
(Folie 1-1 bis 1-14)
Aufgabe einer Datenbank,
Anfrage, Update,
Zustand, Schema, Strukturierung von Daten am Beispiel.
- 2. Di, 14.10.2014:
- Kapitel 1: Einführung
(Folie 1-15 bis 1-97)
Datenmodell, DDL, DML, Datenbankmanagementsystem (DBMS),
Anwendungsprogramme, Client-Server-Architektur, Three-Tier-Architektur,
Persistente Daten, Datenunabhängigkeit,
Vergleich Datenbankanwendung - klassisches Programm mit Dateien,
Deklarative Programmier-/Abfrage-Sprachen,
Logische Datenunabhängigkeit,
Drei-Schema-Architektur, Transaktionen, Datensicherheit,
DBMS-Anbieter,
Klassifizierung von Datenbank-Nutzern,
Zusammenfassung zu Vor- und Nachteilen von DBMSen.
- 3. Mo, 20.10.2014:
- Kapitel 2: Das relationale Datenmodell
(Folie 2-1 bis 2-50)
Bedeutung des relationalen Modells,
Beispiel-Datenbank,
Datenwerte, Atomarität von Tabelleneinträgen,
Relationales DB-Schema, Zustand, Notationen für Schemata,
Nullwerte,
erste Einführung in SQL (einfache Anfragen).
- 4. Di, 21.10.2014:
- Kapitel 2: Das relationale Datenmodell
(Folie 2-50 bis 2-101)
Wiederholung zu einfachen SQL-Anfragen,
Anfragen über mehrere Tabellen (Verbund).
Integritätsbedingungen, Schlüssel.
Fremdschlüssel (Definition, Notationen, Beispiele),
Fremdschlüssel und Schlüssel,
Fremdschlüssel und Updates
(passive vs. aktive Integritätssicherung).
- 5. Mo, 27.10.2014:
- Kapitel 3: Mathematische Logik mit
Datenbank-Anwendungen
(Folie 3-1 bis 3-33)
Einführung, Motivation, Geschichte,
Signaturen, Interpretationen.
- 6. Di, 28.10.2014:
- Kapitel 3: Mathematische Logik mit
Datenbank-Anwendungen
(Folie 3-33 bis 3-87)
Einbettung von Datenmodellen in Logik
(Abbildung von DB-Schema auf Signaturen
und DB-Zuständen auf Interpretationen),
Tupelkalkü und Bereichskalkül
für das relationale Modell
sowie Entity-Relationship-Modell
als Spezialfälle der Prädikatenlogik,
Variablendeklaration, Terme,
atomare Formeln, Formeln,
Klammerersparnis-Regeln,
geschlossene Formeln, freie Variablen.
- 7. Mo, 03.11.2014:
- Kapitel 3: Mathematische Logik mit
Datenbank-Anwendungen
(Folie 3-88 bis 3-111)
Variablenbelegungen,
Wert eines Terms,
Wahrheitswert einer Formel,
Modell, konsistent, inkonsistent, Tautologie,
Formeln in Datenbanken,
Integritätsbedingungen,
Anfragen,
Bereichskalkül.
- 8. Di, 04.11.2014:
- Kapitel 3: Mathematische Logik mit
Datenbank-Anwendungen
(Folie 3-108 bis 3-132)
Anfragen in der Logik,
Spezialfall Bereichskalkül,
QBE, ER-Kalkül (kurz), Tupelkalkül
[Beispiele an der Tafel].
- 9. Mo, 10.11.2014:
- Kapitel 3: Mathematische Logik mit
Datenbank-Anwendungen
(Folie 3-133 bis 3-184)
Tupelkalkül, Vergleich mit SQL, Bereichsunabhängigkeit,
Bereichsbeschränkung,
Implikationen und Äquivalenzen,
Bedeutung für Datenbanken.
Bedeutung der Äquivalenzen für Datenbanken,
Nullwerte, dreiwertige Logik.
- Kapitel 4: Relationale Algebra
(Folie 4-1 bis 4-27)
Einführung, Bedeutung der relationalen Algebra,
Selektion, erweiterte Selektion.
- 10. Di, 11.11.2014:
- Kapitel 4: Relationale Algebra
(Folie 4-27 bis 4-57)
Projektion, Projektion mit Umbennung und Datentyp-Operationen.
Schachteln von Operationen,
Basis-Operanden (Relationennamen, konstante Relationen),
kartesisches Produkt,
Umbenennung von Spalten,
Basisoperationen vs. abgeleitete Operationen,
Verbund.
- 11. Mo, 17.11.2014:
- Kapitel 4: Relationale Algebra
(Folie 4-55 bis 4-90)
Verbund, natürlicher Verbund,
Äquivalenz von Anfragen,
algebraische Gesetze,
Anfragemuster: Verbund-Selektion-Projektion,
Selbstverbund,
Mengenoperationen (Vereinigung, Mengendifferenz, Schnitt),
Monotone und nichtmonotone Anfragen,
Notwendigkeit der Differenz,
Anti-Join, Beispiele (höchste Punktzahl für HA 1,
alle Hausaufgaben gelöst).
- 12. Di, 18.11.2014:
- Ausfall wegen IT2-Tag
(IndustrieTag InformationsTechnologie).
Es wird dringend empfohlen,
an der Veranstaltung 14:00 Uhr bis 19:00 Uhr in der IHK Halle-Dessau,
Franckestraße 5, Ludwig-Wucherer-Saal teilzunehmen:
[Flyer]
[Anmeldung].
- 13. Mo, 24.11.2014:
- Kapitel 4: Relationale Algebra
(Folie 4-90 bis 4-131)
Vereinigung vs. Verbund,
Äußerer Verbund (Outer Join),
Grenzen der relationalen Algebra,
streng relational vollständige Anfragesprachen,
Übersetzung von Relationenalgebra in Bereichskalkül,
Skizze für umgekehrte Richtung.
- ...
Planung (unverbindlich):
- 14. Di, 25.11.2014:
- Kapitel 5: SQL I
(Folie 5-1 bis 5-75)
Bedeutung von SQL,
Einfache SQL-Anfragen (eine Tabelle),
von Relationenalgebra zu SQL,
von Tupelkalkül zu SQL,
Geschichtliches zu SQL, SQL Standards,
Lexikalische Syntax (Leerplatz, Kommentare,
Zahlkonstanten, Zeichenkettenkonstanten,
Bezeichner, Reservierte Wörter, Delimited Identifier,
' vs. "),
Deklaration von Tupelvariablen in der FROM-Klausel,
Verbunde/Joins,
Naiver Auswertungsalgorithmus mit geschachtelten Schleifen,
Anfrageformulierung (von natürlicher Sprache zu SQL),
Unnötige Verbunde, Selbstverbund,
Beispiele für Fehler.
- 15. Mo, 01.12.2014:
- Kapitel 5: SQL I
(Folie 5-76 bis 5-130)
Terme (Skalare Ausdrücke),
Optionalität von Tupelvariablen in Attribut-Referenzen,
Datentyp-Operationen,
Bedingungen (WHERE-Klausel),
Bindungsstärke/Prioritäten von AND, OR, NOT,
Vergleiche, Vergleiche von Zeichenketten,
BETWEEN, LIKE, IN (mit explizit aufgezählter Menge von Werten),
IS NULL, SELECT, *, DISTINCT.
- 16. Di, 02.12.2014:
- Kapitel 5: SQL I
(Folie 5-117 bis 5-125, 5-131 bis 5-138)
dreiwertige Logik, Bedingungen mit Nullwerten, IS NULL,
Überraschungen durch dreiwertige Logik,
Algorithmus (hinreichende Bedingung) für
"Wird eine gegebene Anfrage Duplikate liefern?",
Diskussion über manchmal erwünschte Duplikate
und "Schwache Schlüssel",
Diskussion über Verwendung von Tupelvariablen
in Attribut-Referenzen.
- Kapitel 6: SQL II
(Folie 6-1 bis 6-27)
Wiederholung zu nichtmonotonem Verhalten von Anfragen,
NOT IN mit Unteranfragen,
Diskussion zu DISTINCT in Unteranfragen,
Verwendung von IN statt normalen Join zur Eliminierung bestimmter
Duplikate,
NOT EXISTS,
korrelierte vs. nicht korrelierte Unteranfragen,
Gütigkeitsbereiche von Variablen,
Verfeinerte Regel zur Optionalität von Tupelvariablen
in Attributreferenzen,
Diskussion zur SELECT-Klausel in EXISTS-Unteranfragen.
- 17. Mo, 08.12.2014:
- Kapitel 6: SQL II
(Folie 6-27 bis 6-67)
Allaussagen mit NOT EXISTS,
Häufige Fehler mit Unteranfragen,
IN vs. EXISTS (Verhalten bei Nullwerten),
Unteranfragen mit ALL/ANY/SOME,
Unteranfragen als Terme,
Unteranfragen unter FROM,
Aggregationsfunktionen,
Einfache Aggregationen in SQL.
- 18. Di, 09.12.2014:
- Kapitel 6: SQL II
(Folie 6-66 bis 6-118)
Wiederholung zu Aggregationsfunktionen,
Syntaktische Restritionen bei einfachen Aggregationen,
Nullwerte und Aggregationsfunktionen,
GROUP BY, HAVING,
Aggregationsunteranfragen,
geschachtelte Aggregationen,
UNION, UNION ALL, andere Mengenoperationen,
bedingte Ausdrücke.
- 19. Mo, 15.12.2014:
- Kapitel 6: SQL II
(Folie 6-118 bis 6-154)
Bedingte Ausdrücke, ORDER BY,
SQL-92 Verbundsyntax, Outer Join,
Diskussion möglicher Fehler beim Outer Join.
- Kapitel 7: Data Warehouses und neuere SQL-Konstrukte
(Folie 7-1 bis 7-10)
Einführung in Data Warehouses,
Charakteristika von OLAP-Datenbanken vs. OLTP-Datenbanken,
Multidimensionale Daten: "Data Cube".
- Kapitel 7: Data Warehouses und neuere SQL-Konstrukte
(Folie 7-9 bis 7-66)
Multidimensionale Daten: "Data Cube",
Stern-Schema (Fakten-Tabelle, Dimensions-Tabellen),
Fortgeschrittene Gruppierung (ROLLUP, CUBE, GROUPING SETS),
Top-N Anfragen, Window Functions/Analytic Functions (OVER, RANK).
- 20. Di, 16.12.2014:
- Kapitel 7: Data Warehouses und neuere SQL-Konstrukte
(Folie 7-67 bis 7-83)
Implizite und Explizite Fenster im OVER-Konstrukt,
mögliche Auswertung.
Kapitel 8: Einführung in
das Entity-Relationship-Modell (Folie 8-1 bis 8-60)
Zweck des Datenbankentwurfes, Programme vs. Daten,
Phasen des Datenbankentwurfes,
Einordnung des ER-Modells,
Grundlegende ER-Elemente (Entities, Attribute, Relationships),
Graphische Syntax, Semantik,
Integritätsbedingungen,
Kartinalitäten (kurz).
- Kapitel 8: Einführung in
das Entity-Relationship-Modell (Folie 8-56 bis 8-101)
(min,max)-Kardinalitäten,
typische Fälle:
Eins-zu-viele/Viele-zu-viele/eins-zu-eins Beziehungen,
verpflichtende vs. optionale Teilnahme an Relationships,
Alternative ER-Notationen
(insbesondere für Kardinalitäten),
Schlüssel,
Diskussion über künstliche Schlüssel
vs. natürliche Schlüssel,
schwache Entity-Typen.
- 21. Mo, 12.01.2015:
- Kapitel 8: Einführung in
das Entity-Relationship-Modell (Folie 8-92 bis 8-119)
Wiederholung zu schwachen Entity-Typen,
Association-Entity-Typen,
Umwandlung von Relationships in Entity-Typen,
Qualität von ER-Schemata.
- 22. Di, 13.01.2015:
- Kapitel 9: Einführung in
den logischen Entwurf (Folie 9-1 bis 9-41)
Gründe für das mehrstufige Vorgehen beim DB-Entwurf,
Ziel des logischen Entwurfs,
Übersetzung von ER-Schemata in das relationale Modell
(Entity-Typen, 1:n Beziehungen, n:m Beziehungen,
1:1 Beziehungen, Beziehungs-Attribute,
schwache Entity-Typen,
Umgang mit Namenskonflikten,
Umbenennung von Spalten und Relationen),
Grenzen der Übersetzung,
Methoden der Integritäts-Überwachung.
- Diskussion über Fragen des Datenbank-Entwurfs
am Beispiel einer Feuerwerksartikel-Datenbank.
- 23. Mo, 19.01.2015:
- Kapitel 10: Tabellendefinitionen in SQL
(Folie 10-1 bis 10-88)
Klassische SQL-Datentypen
(u.a. CHAR, VARCHAR, NUMERIC, INT, REAL),
Überblick zu Datentyp-Funktionen,
Überblick zu weiteren Datentypen (u.a. CLOB, BLOB, DATE),
CREATE TABLE Syntax (u.a. Unterschied Spaltenconstraints zu
Tabellenconstraints).
- Kapitel 10: Tabellendefinitionen in SQL
(Folie 10-87 bis 10-128)
Grundidee effizienter Integritätsüberwachung,
Einschränkungen bei CHECK-Constraints,
Constraint-Namen (Gründe dafür),
Möglichkeiten zur aktiven Integritätssicherung bei
Fremdschlüsseln, Defaultwerte für Spalten,
Hinweis auf systemabhängige Möglichkeiten
zur Generierung eindeutiger Nummern,
CREATE SCHEMA, DROP TABLE, Hinweis auf ALTER TABLE
Kapitel 11: Einführung in relationale Normalformen
(Folie 11-1 bis 11-6)
Motivation, Beispiel
- 24. Di, 20.01.2015:
- Kapitel 11: Einführung in relationale Normalformen
(Folie 11-1 bis 11-57)
Redundanz, Update-Anomalie, Einfügeanomalie, Löschanomalie,
Funktionale Abhängigkeiten (FAen), FAen und Schlüssel,
Triviale FAen, Implikation von FAen, Armstrong Axiome,
Attribut-Hülle,
Entscheidung der Implikation mittels Attribut-Hülle,
Diskussion über Bestimmung von Schlüsseln aus FAen,
Motivation für BCNF (Boyce-Codd-Normalform),
Definition von BCNF,
Prüfung auf BCNF,
3NF (Dritte Normalform),
3NF vs. BCNF,
Aufspaltung von Relationen
- 25. Mo, 26.01.2015:
- Kapitel 11: Einführung in relationale Normalformen
(Folie 11-58 bis 11-68)
Synthesealgorithmus für 3NF,
Ausführliche Diskussion zu 3NF vs. BCNF,
Beispiel für Relation in 3NF und nicht in BCNF (mündlich),
Verlustlosigkeit, Dekompositionssatz,
Diskussion zur Schema-Inäquivalenz bei Aufspaltungen.
Kapitel 12: Updates in SQL / Mehrbenutzerbetrieb
(Folie 12-1 bis 12-19, 12-24 bis 12-31)
INSERT, UPDATE, DELETE, COMMIT, ROLLBACK, autocommit,
mündlicher Bericht über Undo-Möglichkeiten in SQL
und in Oracle,
ACID-Merkregel für Transaktionen,
Atomarität, Dauerhaftigkeit
- 26. Di, 27.01.2015:
- Kapitel 12: Updates in SQL / Mehrbenutzerbetrieb
(Folie 12-20 bis 12-23, 12-31 bis 12-70)
Neue Folien zur MERGE-Anweisung,
Fortsetzung der ACID-Merkregel: Isolation, Konsistenz,
Transaktions-Verwaltung in SQL
(COMMIT, ROLLBACK, automatisches COMMIT),
Illusion exklusiven Zugriffs auf ganze DB: "Ein-Terminal-Betrieb",
Gründe für verschachtelte/parallele Abarbeitung
von Transaktionen,
Zielkonflikt: Isolation vs. Leistung,
Sperren (X-Locks, S-Locks),
Deadlock,
Dirty Read Problem,
Lösung mit Sperren und mit Multi-Version-Concurrency-Control,
Lost Update Problem,
FOR UPDATE
- 27. Mo, 02.02.2015:
- Kapitel 12: Updates in SQL / Mehrbenutzerbetrieb
(Folie 12-71 bis 12-85, 12-94, 12-111 bis 12-125)
Nonrepeatable Read Problem, Inconsistent Analysis Problem,
Phantom Problem, LOCK TABLE, Isolationsstufen in SQL,
Sperren auf verschiedenen Ebenen: Intent-Sperren,
Theoretisches Modell für Transaktionen
als Folge von read- und write-Anweisungen,
Schedules,
semantische Serialisierbarkeit,
Konflikt-Serialisierbarkeit,
Test mittels Konfliktgraph
Kapitel 13: Datenschutz: Zugriffsrechte in SQL
(Folie 13-1 bis 13-17)
Motivation für DB-Sicherheit, Anforderungen,
Benutzer-Authentifikation
- 28. Di, 03.02.2015:
- Kapitel 13: Datenschutz: Zugriffsrechte in SQL
(Folie 13-18 bis 13-71)
Subjekt-Verb-Objekt-Modell für Zugriffsrechte in SQL,
Einschränkungen/Probleme und Lösungen,
Verkapselung von Objekten (Tabellen) durch Sichten
und serverseitige Prozeduren (stored procedures),
Discretionary Access Control vs. Mandatory Access Control,
Schutz der Datenbank-Dateien,
Einführung in das deutsche Datenschutzrecht,
GRANT-Kommando in SQL,
Zugriff auf Tabellen anderer Nutzer in Oracle,
TO PUBLIC,
WITH GRANT OPTION,
Rechte des Besitzers einer Tabelle,
REVOKE
Kapitel 14: Sichten (Views, Virtuelle Tabellen)
(Folie 14-1 bis 14-38)
Motivation, Konzept, Übersetzung von Anfragen an Sichten,
Vergleich mit Tabelle mit Anfrageergebnis,
Materialisierte Sichten,
Rekursive Sichten,
Anwendungen von Sichten,
"View Update Problem",
Gründe/Anwendungen für Updates auf Sichten,
Übersetzung von Updates von Sichten auf Basistabellen,
Beispiele für unmögliche und mehrdeutige Übersetzungen,
Updatebare Sichten nach dem SQL-Standard
Stefan Brass
(brass@informatik.uni-halle.de),
07. Oktober 2014
Original URL:
http://www.informatik.uni-halle.de/~brass/db14/ablauf.html
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