DBMS - Datenmodelle

Hallo, angehende Datenbankenthusiasten! Ich freue mich sehr, diese Reise mit Ihnen in die faszinierende Welt der Datenbankmanagementsysteme (DBMS) und Datenmodelle anzutreten. Als Ihr freundlicher Nachbarschaftsinformatiklehrer mit jahrelanger Erfahrung bin ich hier, um Sie auf eine unterhaltsame und leicht verständliche Weise durch diese Konzepte zu führen. Also, tauchen wir ein!

Einführung in Datenmodelle

Bevor wir uns mit spezifischen Datenmodellen beschäftigen, beginnen wir mit einer einfachen Analogie. Stellen Sie sich vor, Sie organisieren eine riesige Bibliothek. Wie würden Sie die Bücher anordnen? Nach Genre? Autor? Erscheinungsdatum? Dieses Organisierungssystem ist ähnlich wie ein Datenmodell in der Welt der Datenbanken. Es ist eine Möglichkeit, Daten zu strukturieren und darzustellen, damit sie einfach zu speichern, abzurufen und zu manipulieren sind.

Im Bereich der DBMS werden wir uns auf zwei primäre Datenmodelle konzentrieren:

1. Entitäts-Beziehungsmodell
2. Relationales Modell

Lassen Sie uns jeden dieser in dettaglio untersuchen.

Entitäts-Beziehungsmodell

Was ist das Entitäts-Beziehungsmodell?

Das Entitäts-Beziehungsmodell (ER-Modell) ist wie das Erstellen eines Entwurfs für Ihre Datenbank. Es ist ein hochgradig konzeptionelles Datenmodell, das die Struktur einer Datenbank mithilfe von Entitäten, Attributen und Beziehungen beschreibt.

Schlüsselkomponenten

1. Entitäten: Denken Sie an Entitäten als Substantive in Ihrer Datenbank. Sie repräsentieren realweltliche Objekte oder Konzepte. Zum Beispiel könnten in einer Schuldatenbank Entitäten 'Schüler', 'Lehrer' und 'Kurs' umfassen.

2. Attribute: Diese sind die Eigenschaften oder Merkmale einer Entität. Für eine 'Schüler'-Entität könnten Attribute 'SchülerID', 'Name' und 'Geburtsdatum' umfassen.

3. Beziehungen: Diese zeigen, wie Entitäten miteinander verbunden sind. Zum Beispiel kann ein 'Schüler' in einen 'Kurs' eingeschrieben sein.

ER-Diagramm

Ein ER-Diagramm ist eine visuelle Darstellung dieser Komponenten. Lassen Sie uns ein einfaches ER-Diagramm für unsere Schuldatenbank erstellen:

[Schüler] ---- Einschreibt in ---- [Kurs]
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SchülerID                        KursID
Name                             Kursname
Geburtsdatum                     Credits

Dieses Diagramm zeigt, dass ein Schüler in einen Kurs eingeschrieben sein kann, und beide Entitäten haben ihre jeweiligen Attribute.

Kardinalität

Kardinalität definiert die numerischen Attribute der Beziehung zwischen zwei Entitäten. Gemeinsame Typen umfassen:

1. Eins-zu-Eins (1:1)
2. Eins-zu-Viel (1:N)
3. Viel-zu-Viel (M:N)

In unserem Beispiel ist die Beziehung zwischen Schüler und Kurs Viel-zu-Viel, da ein Schüler in mehrere Kurse eingeschrieben sein kann und ein Kurs mehrere Schüler haben kann.

Relationales Modell

Was ist das relationale Modell?

Nun, lassen Sie uns von unserem Entwurf (ER-Modell) zur tatsächlichen Konstruktion übergehen. Das relationale Modell ist wie das Aufbauen der Regale in unserer Bibliothek. Es organisiert Daten in Tabellen (Beziehungen) mit Zeilen (Tupel) und Spalten (Attribute).

Schlüsselkomponenten

1. Tabellen (Beziehungen): Diese sind das Herz des relationalen Modells. Jede Tabelle repräsentiert eine Entität oder Beziehung aus dem ER-Modell.

2. Spalten (Attribute): Diese entsprechen den Attributen im ER-Modell.

3. Zeilen (Tupel): Jede Zeile in einer Tabelle repräsentiert eine spezifische Instanz der Entität.

4. Primärschlüssel: Ein eindeutiger Identifikator für jede Zeile in einer Tabelle.

5. Fremdschlüssel: Ein Feld in einer Tabelle, das eine Zeile einer anderen Tabelle eindeutig identifiziert.

Beispiel: Schüler-Tabelle

Lassen Sie uns eine Schüler-Tabelle basierend auf unserem ER-Modell erstellen:

SchülerID	Name	Geburtsdatum
1	John Doe	1998-05-15
2	Jane Smith	1999-02-20
3	Bob Johnson	1997-11-30

SQL: Erstellen und Abfragen von Tabellen

Nun sehen wir, wie wir diese Tabelle mit SQL (Structured Query Language) erstellen und abfragen können:

-- Erstellen der Schüler-Tabelle
CREATE TABLE Schüler (
SchülerID INT PRIMARY KEY,
Name VARCHAR(50),
Geburtsdatum DATE
);

-- Daten in die Schüler-Tabelle einfügen
INSERT INTO Schüler (SchülerID, Name, Geburtsdatum)
VALUES (1, 'John Doe', '1998-05-15'),
(2, 'Jane Smith', '1999-02-20'),
(3, 'Bob Johnson', '1997-11-30');

-- Abfragen der Schüler-Tabelle
SELECT * FROM Schüler;

Lassen Sie uns diesen Code analysieren:

1. Die CREATE TABLE-Anweisung definiert die Struktur unserer Schüler-Tabelle.
2. Die INSERT INTO-Anweisung fügt Daten in unsere Tabelle ein.
3. Die SELECT-Anweisung ruft alle Daten aus der Schüler-Tabelle ab.

Beziehungen im relationalen Modell

Erinnern Sie sich an unsere Viel-zu-Viel-Beziehung zwischen Schüler und Kurs? Im relationalen Modell handhaben wir dies, indem wir eine Zwischentabelle erstellen:

CREATE TABLE Einschreibung (
SchülerID INT,
KursID INT,
Einschreibungsdatum DATE,
PRIMARY KEY (SchülerID, KursID),
FOREIGN KEY (SchülerID) REFERENCES Schüler(SchülerID),
FOREIGN KEY (KursID) REFERENCES Kurs(KursID)
);

Diese Einschreibung-Tabelle verbindet unsere Schüler- und Kurs-Tabellen und ermöglicht die Darstellung der Viel-zu-Viel-Beziehung.

Schlussfolgerung

Und da haben Sie es, Leute! Wir haben die Reise durch das Entitäts-Beziehungsmodell, das eine konzeptionelle Blaupause unserer Datenbank erstellt, und dann mit dem relationalen Modell diese Blaupause zum Leben erweckt. Denken Sie daran, dass das Strukturieren einer Datenbank genauso wie das Organisieren einer Bibliothek darum geht, Informationen einfach zu speichern, zu finden und zu nutzen.

Als wir uns verabschiedeten, erinnerte ich mich an einen Schüler, der mir einmal sagte: "Ich sah Datenbanken früher als langweilige Tabellen, aber jetzt sehe ich sie als magische Wissensschätze!" Ich hoffe, diese Anleitung hat in Ihnen eine ähnliche Begeisterung für die Welt der Datenmodelle und DBMS entfacht.

Weiters üben, neugierig bleiben und viel Spaß beim Datenbanken!

Credits: Image by storyset