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1.5    Wie sind relationale Datenbanken aufgebaut?

Es gibt verschiedene Typen von Datenbanken. Sehr verbreitet und erfolgreich sind sogenannte relationale Datenbanken. Sie bestehen aus Tabellen und Beziehungen zwischen den Tabellen. Beziehungen werden auch Relationen genannt. Innerhalb der Tabellen stehen die Daten.

Ein Datenbankmodell dient als theoretische Grundlage für den Aufbau jeder relationalen Datenbank. Formulare und Berichte dienen zur Ein- und Ausgabe der Daten. Nachfolgend werden einige Begriffe genauer erläutert.

1.5.1    Eine einfache Liste von Daten

Als Ausgangspunkt für den Aufbau einer relationalen Datenbank soll eine einfache Liste von Kundendaten dienen. Eine solche Liste kann zum Beispiel in einer einfachen Textdatei oder in einer MS Word-Datei gespeichert sein:

• Kundennummer 12, Maier, Köln, Tel. 0222-959595

• Kundennummer 13, Seifert, Dortmund, Tel. 0333-565656

• Kundennummer 14, Peters, Münster, Tel. 0444-292929

• Kundennummer 15, Naumann, Dortmund, Tel. 0333-575757

• Kundennummer 16, Stober, Dortmund

• Kundennummer 17, Seifert, Bochum, Tel. 0345-636363

• Kundennummer 18, Klein, Köln, Tel. 0222-383838

• Kundennummer 19, Heinemann, Soest, Tel. 0488-828282

• Kundennummer 20, Kremer, Bonn

• Kundennummer 21, Ahrens, Bochum, Tel. 0345-737373

Die Liste besteht aus einer Reihe von Datensätzen. Jeder Datensatz steht in einer eigenen Zeile und beinhaltet mehrere Informationen zu einem bestimmten Kunden:

• die eindeutige Kundennummer zur Identifizierung,

• die Bezeichnung des Kunden, hier nur der Nachname,

• die Adresse des Kunden, hier nur der Ortsname, und

• die Telefonnummer des Kunden, sofern sie bekannt ist

Diese einfache Listenform hat allerdings Nachteile. Es ist schwierig, nach bestimmten Daten zu suchen, zum Beispiel nach dem Kunden mit dem Namen Seifert, da alle Einträge immer vollständig durchsucht werden müssen. Die Liste kann nicht beliebig sortiert werden, zum Beispiel nicht nach dem Nachnamen oder nach den Telefonnummern.

Daher ist es sinnvoll, die einfache Liste in eine Tabelle mit einzelnen Spalten umzuwandeln.

1.5.2    Eine Tabelle mit Spalten

Eine Tabelle innerhalb einer relationalen Datenbank können Sie sich zunächst vereinfacht vorstellen wie eine Tabelle innerhalb einer Tabellenkalkulation wie MS Excel.

Abbildung 1.1    Tabelle mit Kundendaten

In Abbildung 1.1 sehen Sie die Liste der Kundendaten aus Abschnitt 1.5.1 als Tabelle.

Eine Tabelle besteht wie eine Liste aus einer Reihe von Datensätzen. Jeder Datensatz steht wiederum in einer eigenen Zeile. Die Informationen sind allerdings auf einzelne Spalten aufgeteilt, mit den Spaltenüberschriften kundeID, bezeichnung, adresse und telefon.

Die Spaltenüberschriften werden im Zusammenhang mit relationalen Datenbanken die Felder der Tabelle genannt.

Innerhalb eines Programms für Tabellenkalkulationen stellen die Felder nur die Überschrift dar. Innerhalb der Tabelle einer relationalen Datenbank bieten sie weitaus mehr Möglichkeiten. Die einzelnen Felder besitzen unterschiedliche Datentypen, unter anderem Zahl, Text, Datum oder AutoWert. Jeder Datentyp weist eigene Eigenschaften auf. Jedem Feld sind darüber hinaus weitere Eigenschaften zugeordnet, die individuell eingestellt werden können.

Sie können die Eingabe von Daten für die verschiedenen Felder auf unterschiedliche Art und Weise erforderlich machen, die Inhalte auf Gültigkeit prüfen und den Benutzer mithilfe von Meldungen auf Fehleingaben hinweisen.

1.5.3    Die Motivation für Beziehungen

Beziehungen dienen zur Verbindung von mehreren Tabellen innerhalb einer Datenbank. Sie helfen Ihnen bei der Vermeidung von:

• Redundanzen, also der mehrfachen Speicherung derselben Daten

• Inkonsistenzen, also der Speicherung von unterschiedlichen Inhalten für dieselben Felder desselben Datensatzes

Der Vorgang der eindeutigen Aufteilung der Daten in mehrere Tabellen mit getrennten Spalten, zur Vermeidung von Redundanzen und Inkonsistenzen, nennt sich Normalisierung. Dieser abstrakte Begriff wird in diesem Buch anhand von vielen konkreten Beispielen erläutert.

In Abbildung 1.2 sehen Sie eine Tabelle mit Daten zu Bestellungen.

Abbildung 1.2    Tabelle mit Bestelldaten

Ein Datensatz innerhalb der Bestelltabelle beinhaltet Informationen zu einer bestimmten Bestellung. Es gibt die Felder

• bestellungID als eindeutige Bestellnummer zur Identifizierung und

• datum als Datum der Bestellung.

Außerdem beinhaltet jeder Datensatz alle Daten des Kunden, der die Bestellung vorgenommen hat. Das hat folgende Nachteile:

• Da ein Kunde mehrere Bestellungen vornehmen kann, stehen seine Daten mehrmals in der Tabelle. Es gibt also redundante Daten, wie zum Beispiel in den Feldern bezeichnung, adresse und telefon für den Kunden mit kundeID 17.

• Wird zum Beispiel die Adresse oder die Telefonnummer eines bestimmten Kunden bei mehreren Bestellungen unterschiedlich erfasst, könnten sich inkonsistente Daten ergeben. Dies wäre zum Beispiel der Fall, wenn bei der Aufnahme der Bestellungen mit den IDs 20 und 21 für den Kunden mit kundeID 13 unterschiedliche Inhalte für die Felder adresse und telefon gespeichert worden wären.

Bei der Benutzung einer relationalen Datenbank wird das vermieden, indem die Daten auf zwei miteinander verbundene Tabellen verteilt werden. Die Tabelle der Kundendaten beinhaltet nur die Felder mit den Daten der Kunden, wie Sie sie weiterhin in Abbildung 1.1 sehen.

Die verbesserte Tabelle der Bestelldaten beinhaltet die Felder mit den Daten der Bestellungen. Zusätzlich beinhaltet sie das Feld kundeID als eindeutige Information darüber, welcher Kunde die Bestellung vorgenommen hat. Sie sehen die verbesserte Tabelle in Abbildung 1.3.

Abbildung 1.3    Verbesserte Tabelle mit Bestelldaten

Innerhalb der Datenbank wird mithilfe der beiden Felder mit dem Namen kundeID eine Beziehung erstellt. In Abbildung 1.4 wird sie als dünne Linie zwischen den beiden Tabellen dargestellt. Die beiden Zeichen an der Linie, die Ziffer 1 und die liegende Ziffer 8 für den Begriff unendlich, kennzeichnen diese Beziehung.

Zu einem Kunden können beliebig viele Bestellungen gespeichert werden. Eine solche Beziehung des Typs 1 zu unendlich wird auch 1:n-Beziehung genannt. Das n steht für beliebig viele Datensätze.

Auf diese Weise müssen die Kundendaten nur an einer Stelle erfasst und gepflegt werden und beinhalten immer dieselben Informationen.

Abbildung 1.4    Beziehung zwischen zwei Tabellen

Die beiden Felder, über die die Beziehung erstellt wird, müssen nicht denselben Namen haben. In meinen Datenbanken ist das aber häufig der Fall, da sich auf diese Weise die Beziehungen und die beteiligten Felder besser erkennen lassen.

• Auf dem Feld auf der 1-Seite der Beziehung, der sogenannten Master-Seite, liegt ein Primärschlüssel. Sie können das an dem...