[Trysur]

Datenbanken: Einsatzgebiet und Strukturen

1. Einsatzgebiete und Einleitung
2. Architektur und Strukturierung
3. Datenbankmodelle
4. Umsetzung einer Datenbank
5. Vorteile und Nachteile
6. Geschichte der Datenbank
7. Datenbankprogramme
8. Glossar (Funktionen und Zeichen)
9. Weitere Informationen - Online

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1. Einsatzgebiete und Einleitung:

Datenbanken sind heutzutage zu einem wichtigen Spektrum geworden, was kaum noch wegzudenken ist.
Was früher Lochkarten waren sind heute Datenbanken. Schnell wurde das Potentiell der Datenbanken erkannt
und es sich zur Nutze gemacht. Heute findet man Datenbanken meist dort, wo viele Daten aufeinander
treffen, verwaltet, sortiert und strukturiert werden. Die Datenbank sind ein sehr komplexes und
kompliziertes Gebilde aus vielen Bestandteilen. Die Hauptstrukturbestandteile sind Datenbasis,
wo meist die einzelnen Daten gespeichert werden, der Hardware und Softwareteil
(Datenbankprogramm, Rechner/Server/Client), und der Organisatorische Teil (Verwaltung, Sicherheit ..).
Datenbanken finden sich auch Online wieder, wenn es heißt Daten auszugeben, Websiten zu
verwalten oder einfach zentral abzulegen. Von Datenbanken (Online, Offline) können Daten
abgefragt werden, logisch unterteilt, sortiert werden und die Datenausgaben perfekt modelliert werden.


2. Architektur und Strukturierung:

Die Architektur von Datenbanken lässt sich für die meisten Systeme verallgemeinen und wurde
sogar bereits terminologisch standardisiert. Das "American National Standards Insitut" hat beginnend
im Jahre 1978 - ein als ANSI/SPARC bezeichnetes Referenzmodell ausgearbeitet, das ein Rahmenwerk
für die Begriffe und die Architektur von Datenbanken festlegt. Unterschieden wird auch ob das System
(Datenbank) auf einem Rechner laufen soll oder in einem Netzwerk. Bei einem Nutzer spricht man
von einem Standalone System. Hier wird ein Computer genutzt und nur von einer Person benutzt.
Bei einem Netzwerk spricht man von einem Multiuser System. Hier gibt es nochmals unterteilungen:
Teleprocessing (nutzung durch Terminals), Client/Server (Client übernhemen Anwendungen, Server
beschränkt sich auf den Umgang mit Daten - Database Server), Resource Sharing (ein Client/Server -
System als File-Server) und Distributed Data Processing (mehrere Clients und Server - aber gleiche
auf allen Servern). Allen Datenbanken liegt eine bestimmte Struktur zugrunde, die maßgeblich darüber
entscheiden, wie die logischen Verknüpfungen der einzelnen Daten vorgenommen werden können.
Es gibt verschiedene grundlegende Konzepte der Art der Organisation von Daten in Datenbanksystemen.
Mehr über die einzelnen Datenbankmodelle und Systemen findest du in Kapitel 4 (Datenbankmodelle)


3. Datenbankmodelle:

Es gibt eine Menge Datenbankmodelle. Ich werde hier die bekanntesten etwas näher beschreiben.
Datenbankmodelle sind keine Datenbankprogramme. Alle Datenbanken liegen einer Struktur zugrunde,
die darüber entscheidet wie die einzelnen logischen Verknüpfungen vorgenommen werden. Die bekanntesten
Datenbankmodelle sind:

- sequenzielle
- hierarchische
- Netzwerk
- relationale
- objekorientierte Strukturen/Modelle

Moderne Datenbanken arbeiten heutzutage überwiegend nach Netzwerk, oder relationalen Strukturen
bzw. sind objektorientierte Datenbankmodelle.

Sequenzielle Datenbanken:
Das ist die einfachste Variante um große Datenmengen in Form einer langen Listen.
Daten werden hier hinsichtlich eines oder mehrerer Felder nacheinander angeordnet.
Es besteht eine feste Verkettung zwischen der vorherigen und der folgenden Information.
Um einen bestimmten Datensatz aufzurufen, muss bei einfachen Arten dieses Modelles
jeder Datensatz vom Anfang der Datei bis zum zum ende,
dem erreichen des gewünschten Datensatzes gelesen werden, was logischerweise viel Zeit in Anspruch nimmt.

Hierarchische Datenbanken:
Bei einer Hierarchischen Datenbank ist jede Datenmenge mit einer übergeordneten Datenmenge und mit
beliebig vielen untergeordneten Datenmengen verbunden.
Man gelangt man über eine Baumstruktur zu den untergeordneten Sätzen.
Die Daten sind von einander abhängig. Zu jedem Segment existiert ein eindeutiger Zugriffweg.
Dieses Modell biete sich für Versandhäuser an, die ihre Produkte in Kategorien einteilen.

Netzwerk Datenbanken:
Das Ziel ist es, dass hierarchische Modell zu verbessen, da dieses nur umständlich
die Modellierung gewisser Zusammenhänge der realen Welt zuließ.
Die Netzwerkstruktur ermöglicht unzählig viele Datenbeziehungen.
Die Daten werden in Segment speichernt, unter denen keine Hierarchie besteht.
Sie können beliebig miteinander verbunden werden.
Zu jedem Segment gibt es mehrere Zugangwege. Es bildet das menschliche Denken in Datenbanken ab.

Relationale Datenbanken:
Bei relational strukturierten Datenbanken werden die Daten in Form von Tabellen gepsichert.
Die Datensätze verschiedener Tabellen sind untereinander über gleichartige Felder verbunden.
Eine Tabelle besteht aus Zeilen und Spalten (rows und columns).
Alle Einträge einer bestimmten Spalte haben dieselbe Bedeutung.
Jede Zeile enthält die Eingenschaft eines einzigen Objektes der Tabelle.
Die Reihenfolge(n) ist bei diesem Modell nicht von Bedeutung.
Wichtig hierbei sind Primärschlüssel (dient zur eindeutigen auseinanderhaltung der Datensätze),
Beziehungen (einzelne Spalten z.b. Produkte sind intern mit anderen Verknüpft/Verbunden)
und referenzielle Integrität (sichert die inhaltliche Vollständigkeit)

Objektorientierte Datenbanken:
Hier werden Daten nicht mehr in einer einheitlichen Struktur verwaltet, sondern als seperates Objekt verwaltet.
Dieses Modell ist ein Datentyp, der den Einsatz von abstrakten Datentypen, Objekten sowie Klassen unterstützt
und speichert (Videos, Grafiken, Texte, Zahlen, Töne ... ).
Die Modelle können auch kombiniert werden.
Die Daten lassen sich außerhalb der physikalischen Datenbank unterbringen.


4. Umsetzung einer Datenbank:

Bevor man eine Datenbank erstellt oder auf ein Datenbanksystem zurückgreift sollte man sich im klaren sein:

- Was will man in der Datenbank dargestelen?
- Wie soll die Datenbank abgebildet sein?
- Welche Beziehungen und Verknüpfungen es zwischen den Daten gibt
- Welche Aufgaben die Datenbank umsetzen soll
- Was für einen Input / Output soll sie liefern?


Bevor man aber an die programmtechnische Umsetzung einer Datenbank geht, ist eine qualikatife Vorarbeit nötig:

- Welche Dinge/Vorgänge sollen abgebildet werden?
- die Aufbereitung der Informationen in Form von datenbankgerechten Dateien
- die Definition der Anforderungen für die Eingabe und Ausgabe
- Die Struktur muss festgelegt werden
- Festlegung der Verbindungen untereinander
- Festlegung der Nutzerrechte und Sicherheit
- Auswahl eines Datenbank-Managment-Systems

Die eigentliche Kommunikation zwischen dem Nutzer und dem Datenbanksystemes
erfolgt dann über eine sogenannte Datenbanksprache.
Die gängiste Sprache dafür ist SQL (Structured Query Language)


5. Vorteile und Nachteile:

Datenbanken besitzen eine Menge Vorteile und auch Nachteile.

Vorteile:
- Schneller und einfacher Zugriff
- Die Datenbasis steht verschiedenen Nutzern für gemeinsame
Verwendungen zur Verfügung
- Die Nutzung kann im Nutzerdialog oder durch andere Programme erfolgen
- Unterschiedliche Sicht auf die Daten
- Daten sind unabhängig vom Programm und von der Verarbeitung / Nutzung
- Die Zentrale Verwaltung sichert die inhaltliche Vollständigkeit, die logische
Korrektheit und die Vergabe der Zugriffsrecht

Nachteile:
- großer Kosten und Zeitaufwand bei der Erstellung und Pflege der Daten
- Die Abläufe lassen sich häufig nicht richtig darstellen
- Schwierigkeiten beim nachträglichen ändern der Struktur


6. Geschichte der Datenbank:

Die Entwicklung von Datenbanken began in den 70er Jahren im rahmen von Großrechnersystemen,
die für den Mehrbenutzerbetrieb durch Terminals ausgelegt waren. Eine der ersten kommerziell verfügbaren
Datenbanken war das System IMS (Information Managment System), dass 1968 von IBM entwickelt wurde
und auch heute noch ein weit verbreitetes Datenbanksystem ist. IMS bietet ein weitgehende Unabhängigkeit
von physikalischen Aspekten der Datenspeicherung und ermöglicht die Verwaltung hierarchischer Datensätze.


7. Datenbankprogramme:

Es gibt auf dem Markt eine große Auswahl von Datenbankprogrammen und es ist
schwer das passende Programme zu finden. Hier eine Auswahl der z.Z. gängisten
und bekanntesten Datenbankprogrammen:

- Oracle (Oracle Corporation) | http://www.oracle.com/de
- SAP (SAP AG) | http://www.sap-ag.de/germany
- Access Works (Microsoft Corporation) | http://www.microsoft.com/germany
- dBase (Borland International) | http://www.borland.de
- Lotus Approach (Lotus Development Corporation) | http://www.lotus.com/world/germany.nsf
- Star Base (Sun Microsystems) | http://www.sun.de
- FileMaker (FileMaker) | http://www.filemaker.de
- mySQL (MySQL AB) | http://www.mysql.com
- InterBase (Borland International) | http://www.borland.com
- DB2 (IBM) | http://www.ibm.com

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8. Glossar:

Abfragen: Daten werden erfragt zur weiterverarbeitung (Suche, Ändern von Daten...)
Ausgabe: Der Computer/System präsentiert die Auswertung
Berichte: Berechnen von Daten
Beziehungen: einem Element A wird genau ein Element B zugeordnet
Client/Server: Mit Client wird ein Rechner oder ein Programm bezeichnet, dass Daten von einem Server erhält, diese dort abruft und auch wieder an den Server zurücksendet
Datenbankdatei: Eine Datei (Datenmenge) in der Datenbank
Daten: Als Daten werden Zeichen und/oder Zeichenkombinationen bezeichnet
Datenfeld: Ein Datenfeld ist eine Einheit innerhalb einer aus Datensätzen bestehenden Datei
Datensatz: Der Datensatz wird innerhalb einer Tabellenzeile festgehalten
Eingabe: manuelle Eingabe (einspeisung) von Daten in die Datenbank
EVA-Prinzip: Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe - Prinzip (z.b. Geldautomat)
Formulare: Formulare sind zur Eingabe von Daten gedacht
Hierarchi: Baumstruktur
Integrität: dient zur Sicherung der inhaltlichen Korrektheit
Karteisystem: System wo die Daten auf Karteikarten gespeichert werden.
logische Verknüpfungen: interne logische Zusammenhänge/Beziehungen
Makros: sie dienen zur Steuerung von Programmabläufen
Module: Hiermit kann man eigene Funktionen erstellen
Objekt: Video, Grafik, Datei, Text, Ton ...
Primärschlüsel: dient zur eindeutigen auseinanderhaltung der Daten.
Programmcode: Code bzw. Mathematischer/physikalische Anordnungen von Zahlen und Befehlen für das Programm
releational: speicherung durch Tabellen
sequenziell: Anordnung der Daten ist nacheinander
Software: Als Software bezeichnet man alle Programme und Programmteile eines Computers.
SQL: Sprache zwischen Nutzer und Datenbanksystem
Tabelle: Erstellung der Struktur, Eingabe, Darstellung, Nutzerführung und abspeicherung der Daten
Verarbeitung: Analysierung der Daten


9. Weitere Informationen - Online:

http://www.myglossar.de/glossar/1frame.htm?http%3A//www.myglossar.de/glossar/z_datenmodell.htm
http://kogs-www.informatik.uni-hamburg.de/Vorlesungen/material/p3/P3_Vorlesung5.pdf
http://www.whm.tu-harburg.de/material/hs/inf-db/Buch/dbh.pdf
http://www.fh-friedberg.de/users/rodi/da/node5.html
http://www.luka.de/index2.html?/intranet/beratung/datenbanken/seite5.html
http://www.inf.fh-dortmund.de/personen/professoren/achilles/Vorlesung/db/Vorlesung/DBModell.html
http://www.geog.fu-berlin.de/~jkrywkow/gis2/sem3/dbms.html

Gute Bücher:
http://www.amazon.de/exec/obidos/ASIN/3925118640/qid%3D1054652700/028-1743515-3157315
http://www.amazon.de/exec/obidos/ASIN/3826606191/qid=1054652729/sr=2-2/ref=sr_2_3_2/028-1743515-3157315
http://www.amazon.de/exec/obidos/ASIN/3486257064/qid=1054652744/sr=1-3/ref=sr_1_3_3/028-1743515-3157315


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[ullwe]

http://www.lehrer-online.de/dyn/9.asp?url=429068.htm

Ich hoffe der Link geht auf die richtige Seite, auf Lehrer-Online findet sich unter Informatik jedenfalls ein sehr schöner Bereich zu relationalen Datenbanken, mit Materialien.