Datenmodellierung: Theorie Und Praxis Des Datenbankentwurfs: Theorie Und Praxis Des Datenbankentwurfes

ISBN-13: 9783790802252 / Niemiecki / Miękka / 1982 / 305 str.

G]nter Vinek; Paul F. Rennert; A. Min Tjoa

Opis

1.1 Motivation und Zielsetzung Auf dem Gehiet der Datenbanksysteme haben die letzten Jahre eine teilweise stiirmi sehe Entwicklung gebracht. Eines der Hauptmerkmale dieser Entwicklung ist es, d der Schwerpunkt der Oberlegungen sich von der primaren Ausntitzung der jeweiligen techni sehen Gegebenheiten hin zur Methodik der logisehen Abbildung der Realitiit in der Daten bank verschoben hat. Hierdurch ist der Blickwinkel des Benutzers einer Datenbank in den Mittelpunkt gertickt und zur Ausgangsbasis fUr den logisehen Datenbankentwurf gewor den. In letzter Zeit hat es den Ansehein, d aus der Vielzahl der Vorsehlage auf diesem Ge biet sich einige Konzepte allgemein durchsetzen und d dadurch die Entwicklung in eine Konsolidierungsphase getreten ist. Die dabei erhaltenen Erkenntnisse konnen bereits heu te beim Entwurf konkreter Datenbanken wesentliche Hilfestellungen leisten und es ist zu erwarten, d sie die selbstverstiindliche Grundlage zuktinftiger Datenbanksysteme bilden werden. Den Autoren sehien es daher sinnvoll, den Versuch zu untemehmen, aus den vielfalti gen Beitragen zu diesem Themenkreis die wesentlichen Aspekte herauszukristallisieren und in einheitlicher Form darzustellen. Diese zusammenfassende Darstellung richtet sich in erster Linie an alle jene, die in der Praxis mit dem Entwurf, der Beurteilung und der Be ntitzung von Datenbanken und Datenbanksystemen bef t sind. Sie kann jedoch auch dem Student n der Informatik zur Einftihrung in dieses Gebiet ntitzlich sein."

Spis treści

1. Einleitung.- 1.1 Motivation und Zielsetzung.- 1.2 Überblick über den Aufbau des Textes.- 1.3 Beispiel einer Problemstellung für die Demonstration von Datenmodellen.- I: Grundkonzepte der Datenmodellierung.- 2. Entwicklung der Datenspeicherung und Datenorganisation.- 2.1 Ausgangssituation.- 2.2 Physische Integration der Dateien.- 2.3 Physische Datenunabhängigkeit: Datenbanken.- 2.4 Logische Datenunabhängigkeit.- 3. Datenbankarchitektur: Das Drei-Schichten-Konzept.- 4. Die klassischen Datenmodelle.- 4.1 Gemeinsame Eigenschaften der klassischen Datenmodelle.- 4.2 Einfache graphenorientierte Modelle.- 4.2.1 Das hierarchische Modell.- 4.2.2 Das Netzwerkmodell.- 4.2.3 Navigation im einfachen graphenorientierten Modell.- 4.2.4 Standardisierung des einfachen graphenorientierten Modells durch die CODASYL/DBTG.- 4.3 Das Relationenmodell.- 4.3.1 Relationenschemata und Relationen.- 4.3.2 Manipulation von Relationen.- 4.4. Gegenüberstellung der klassischen Datenmodelle.- II: Das Relationenmodell.- 5. Theorie des Relationenmodells.- 5.1 Grundlagen.- 5.1.1 Attribute und Wertebereiche.- 5.1.2 S-Werte.- 5.1.3 Einengung von S.Werten.- 5.1.4 Relationen.- 5.1.5 Operationen auf Relationen.- 5.1.5.1 Mengenoperationen.- 5.1.5.2 Selektion.- 5.1.5.3 Projektion.- 5.1.5.4 Verbund.- 5.1.5.5 Theta-Verbund.- 5.1.5.6 Division.- 5.2 Einschränkungen und Relationenschemata.- 5.2.1 Einschränkungen.- 5.2.2 Relationenschemata.- 5.2.3 Das relationale Datenbankschema.- 5.2.4 Die Forderung der Existenz einer universellen Relation.- 5.3 Funktionale Abhängigkeiten.- 5.3.1 Definition der funktionalen Abhängigkeit.- 5.3,2 Ableitungsregeln für funktionale Abhängigkeiten.- 5,3.3 Das Membership-Problem für funktionale Abhängigkeiten.- 5.3.4 Äquivalenz von Systemen funktionaler Abhängigkeiten.- 5.3.5 Minimale Überdeckungen.- 5.3.6 Volle funktionale Abhängigkeiten.- 5.3.7 Der Schlüsselbegriff.- 5.3.8 Primärschlüssel.- 5.4 Entwurf von Relationenschemata bei Berücksichtigung funktionaler Abhängigkeiten.- 5.4.1 Zerlegungen und Entwurfskriterien.- 5.4.2 Normalformen von Relationen.- 5.4.2.1 Erste Normalform.- 5.4.2.2 Zweite Normalform.- 5.4.2.3 Dritte Normalform.- 5.4.2.4 Boyce-Codd-Normalform.- 5.4.3 Abhängigkeitstreue und Verbundtreue.- 5.4.4 Zerlegungsalgorithmen für Relationenschemata.- 5.5 Mehrwertige Abhängigkeiten.- 5.5.1 Definition der mehrwertigen Abhängigkeit.- 5.5.2 Mehrwertige Abhängigkeiten und verlustfreie Zerlegungen.- 5.5.3 Ableitungsregeln für mehrwertige Abhängigkeiten.- 5.5.4 Gemischte Ableitungsregeln.- 5.5.5 Hülle einer Attributmenge und Abhängigkeitsbasis.- 5.5.6 Probleme bei der Aufstellung mehrwertiger Abhängigkeiten.- 5.5.7 Das Membership-Problem für funktionale und mehrwertige Abhängigkeiten.- 5.5.8 Entwurf von Relationenschemata bei Berücksichtigung mehrwertiger Abhängigkeiten; Vierte Normalform.- 5.5.9 Eingebettete mehrwertige Abhängigkeiten.- 5.6 Weitere Abhängigkeiten.- 5.6.1 Verbundabhängigkeiten.- 5.6.2 Hierarchische Abhängigkeiten.- 5.6.3 Die Projektions-Verbund-Abbildung.- 5.6.4 Überprüfung von Verbundabhängigkeiten mit Hilfe der Tableau-Technik.- 5.6.5 Tableaux und ihre Transformationsregeln.- 6. Beispiel zum Relationenmodell.- 6.1 Objekttypen.- 6.2 Attribute der einfachen Objekttypen.- 6.3 Assoziationstypen und ihre Attribute.- 6.4 Funktionale Abhängigkeiten.- 6.5 Universelles Relationenschema, weitere Abhängigkeiten.- 6.6 Erste Zerlegung in Teilrelationenschemata.- 6.7 Untersuchung der ersten Zerlegung.- 6.8 Änderungen der Schemastruktur.- 6.9 Zweite Zerlegung in Teilrelationenschemata.- 6.10 Untersuchung der zweiten Zerlegung.- 6.11 Weitere Zerlegung und zusätzliche Überlegungen.- 6.12 Integritätsbedingungen.- 6.13 Abschließende Bemerkungen zur Zerlegung.- 6.14 Benutzersichten.- 7. Algorithmen zum Relationenmodell.- 7.1 Bemerkungen zu den Algorithmen.- 7.2 Das Membership-Problem für funktionale Abhängigkeiten.- 7.3 Prüfen zweier Systeme funktionaler Abhängigkeiten auf Äquivalenz.- 7.4 Minimale Überdeckung eines Systems funktionaler Abhängigkeiten.- 7.5 Reduktion nicht-voller funktionaler Abhängigkeiten auf volle.- 7.6 Suchen eines minimalen Schlüssels.- 7.7 Suchen aller minimalen Schlüssel zu einer Attributmenge.- 7.8 Suchen aller zusätzlichen minimalen Schlüssel zu einer Attributmenge.- 7.9 Das Membership-Problem für funktionale und mehrwertige Abhängigkeiten..- 7.10 Konstruktion der Abhängigkeitsbasis und der Hülle.- 7.11 Konstruktion einer abhängigkeitstreuen Codd-3NF-Zerlegung nach Beeril Bernstein.- 7.12 Konstruktion einer abhängigkeits-und verbundtreuen Codd-3NF-Zerlegung nach Osborn.- 7.13 Konstruktion einer abhcingigkeits-und verbundtreuen Zerlegung in verbesserter dritter Normalform.- III: Semantische Aspekte von Datenmodellen.- 8. Semantische Datenmodelle.- 8.1 Das Datenmodellierungskonzept von Nijssen.- 8.1.1 Das ENALIM (Evolving Natural Language Information Model)-Axiom.- 8.1.2 Das INSYGRAM (Information Systems Grammar)-Axiom.- 8.1.2.1 Graphische Grammatik.- 8.1.2.2 Einschränkungen.- 8.1.3 Das SENE (Senko’s Entity Name Entity)-Axiom.- 8.2 Das Entity-Relationship-Modell.- 8.2.1 Die erste Abstraktionsstufe.- 8.2.2 Die zweite Abstraktionsstufe.- 8.2.3 Entity-Relationship-Diagramme.- 9. Aggregation und Generalisation.- 9.1 Aggregation.- 9.2 Generalisation.- 9.2.1 Objekttypen.- 9.2.2 Subtypen.- 9.2.3 Subtypen und ISA-Hierarchien.- 9.2.4 Subtypenbildung nach mehreren Kriterien.- 9.2.5 Eigenschaften eines generischen Objekts.- 9.3 Überdeckungsaggregation.- 10. Die Behandlung unvollständiger Information.- 10.1 Nullwerte.- 10.2 Einbettung des Nullwertes „unbekannt“ in das Relationenmodell.- 10.3 Auswirkungen des Nullsubstitutionsprinzips auf Abfragen.- 10.4 Auswirkungen von Nullwerten auf Abhängigkeiten.- 10.5 Einbeziehung von Nullwerten in die universelle Relation.- 11. Surrogate.- 12. Das RM/T-Datenmodell.- 12.1 Das Relationenmodell.- 12.2 Nullwerte.- 12.3 Objekte und Objekttypen.- 12.3.1 Surrogate.- 12.3.2 E-Relationen.- 12.3.3 Objekttypen.- 12.3.4 P-Relationen.- 12.3.5 Charakteristische Objekte und Relationen.- 12.3.6 Assoziationen.- 12.4 Abstraktion von Objekten.- 12.4.1 Kartesische Aggregation.- 12.4.2 Generalisation.- 12.4.2.1 Aufzählung.- 12.4.2.2 Untermengenbildung.- 12.4.2.3 Alternative Generalisation.- 12.4.3 Überdeckungsaggregation.- 12.5 Ereignisabfolgen.- 12.6 RM/T-Katalog.- 12.7 Operatoren für RM/T.- 12.8 Beispiel zur Datenmodellierung mit Hilfe von RM/T.- IV: Logische Aspekte des Datenbankbetriebes.- 13. Formale Logik und Datenbanken.- 13.1 Prädikatenlogik erster Stufe.- 13.2 Interpretation des Prädikatenkalküls.- 13.3 Gültigkeit und Erfüllbarkeit.- 13.4 Methoden des logischen Schließens.- 13.5 Mehrsortige Logik.- 13.6 Pränexe Normalform, Horn clauses.- 13.7 Anwendung auf Datenbankkonzepte.- 13.7.1 Grundkonzepte.- 13.7.2 Ableitungs-und Integritätsregeln.- 13.7.3 Abfragen.- 13.7.4 Negative Information.- 14. Datenbanksprachen.- 14.1 Datenbeschreibungssprachen.- 14.2 Datenmanipulationssprachen.- 14.3 Datenmanipulationssprachen für das Relationenmodell.- 14.3.1 Der abstrakte Sprachtypus der Relationenalgebra.- 14.3.2 Der abstrakte Sprachtypus des Relationenkalküls.- 14.3.2.1 Relationenkalkül mit Tupelvariablen und Bereichsprädikaten.- 14.3.2.2 Relationenkalkül mit Bereichsvariablen und Bereichsprädikaten.- 14.3.3 Die Datenbanksprache SQL.- 14.4 Zusätzliche Funktionen in Datenmanipulationssprachen.- 15. Fehlerbehandlung und Fehlerverhütung in Datenbanksystemen.- 15.1 Sicherheit.- 15.1.1 Datenabhängige und datenunabhängige Sicherheitsbeschränkungen.- 15.1.2 Sicherheitsmatrix.- 15.1.3 „Intentional Resolution“.- 15.1.4 Benutzervergebene Zugriffsrechte.- 15.1.5 Probleme beim Schutz individueller Daten.- 15.2 Zuverlässigkeit.- 15.3 Integrität.- 15.3.1 Integritätsregeln.- 15.3.2 Funktionen eines Integritätssubsystems.- 15.3.3 Logik und Integrität.- 15.3.3.1 Die Datenbank als logisches System.- 15.3.3.2 Operationen auf der Datenbank und Integritätspriifung.- 15.3.3.3 Wechselwirkung zwischen Integritäts- und Ableitungsregeln.- 15.3.3.4 Übergangsregeln.- 15.3.3.5 Konsistenz von Integritätsregeln.- 15.3.4 Benutzersichten und Integrität.- 15.3.5 Alternative Vorgangsweisen für die Integritätspriifung.- 15.4 Konsistenz.- 15.4.1 Zugriffssperre und Verklemmung in Datenbanken.- 15.4.2 Prädikatsperren.- 15.4.3 Konsistenz in verteilten Datenbanken.- Stichwortverzeichnis.