Datenbank

Eine Datenbank ist ein System zur Speicherung und Pflege von Daten (jeglicher Art von Informationen).

Eine Datenbank-Engine kann die Informationen in der Datenbank sortieren, ändern oder bereitstellen. Die Informationen selbst können auf viele verschiedene Arten gespeichert werden - bevor digitale Computer, Kartendateien, gedruckte Bücher und andere Methoden verwendet wurden. Heute werden die meisten Daten in Computerdateien gespeichert.

Ein Datenbanksystem ist ein Computerprogramm zur Verwaltung elektronischer Datenbanken. Ein sehr einfaches Beispiel für ein Datenbanksystem wäre ein elektronisches Adressbuch.

Die Daten in einer Datenbank sind in irgendeiner Weise organisiert. Bevor es Computer gab, wurden Mitarbeiterdaten oft in Aktenschränken aufbewahrt. In der Regel gab es für jeden Mitarbeiter eine Karte. Auf der Karte konnten Informationen wie das Geburtsdatum oder der Name des Mitarbeiters gefunden werden. Auch in einer Datenbank gibt es solche "Karten". Für den Benutzer sieht die Karte genauso aus wie in alten Zeiten, nur dass sie diesmal auf dem Bildschirm erscheint. Für den Computer können die Informationen auf der Karte auf verschiedene Arten gespeichert werden. Jede dieser Möglichkeiten wird als Datenbankmodell bezeichnet. Das am häufigsten verwendete Datenbankmodell wird als relationales Datenbankmodell bezeichnet. Es verwendet Relationen und Sätze zur Speicherung der Daten. Normale Benutzer, die über das Datenbankmodell sprechen, werden nicht über Beziehungen, sondern über Datenbanktabellen sprechen.

Anwendungen für Datenbanksysteme

idk was zu sagen

Ändern von Daten

In Datenbanken ändern sich einige Daten gelegentlich. Es kann Probleme geben, wenn Daten geändert werden, möglicherweise ist ein Fehler aufgetreten. Der Fehler könnte die Daten unbrauchbar machen. Das Datenbanksystem sieht sich die Daten an, es muss bestimmte Anforderungen erfüllen. Dazu verwendet es eine Transaktion. Es gibt zwei Zeitpunkte in der Datenbank, den Zeitpunkt vor der Änderung der Daten und den Zeitpunkt nach der Änderung der Daten. Wenn beim Ändern der Daten etwas schief geht, versetzt das Datenbanksystem die Datenbank einfach wieder in den Zustand vor der Änderung. Dies wird als Rollback bezeichnet. Nachdem alle Änderungen erfolgreich durchgeführt wurden, werden sie committed. Das bedeutet, dass die Daten wieder Sinn machen; committete Änderungen können nicht mehr rückgängig gemacht werden.

Um dies tun zu können, folgen Datenbanken dem ACID-Prinzip:

Alle. Entweder werden alle Aufgaben einer bestimmten Menge (genannt Transaktion) erledigt, oder keine davon. Bekannt als Atomarität
Vollständig. Die Daten in der Datenbank sind immer sinnvoll. Es gibt keine halbfertigen (ungültigen) Daten. Bekannt als Konsistenz
Unabhängig. Wenn viele Menschen an den gleichen Daten arbeiten, sehen (oder beeinflussen) sie sich gegenseitig nicht. Jeder von ihnen hat seine eigene Sicht auf die Datenbank, die unabhängig von den anderen ist. Bekannt als Isolation
Erledigt. Transaktionen müssen begangen werden, wenn sie abgeschlossen sind. Wenn sie einmal begangen wurden, können sie nicht mehr rückgängig gemacht werden. Bekannt als Dauerhaftigkeit.

Datenbank-Modell

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, wie die Daten dargestellt werden können.

Einfache Dateien (sogenannte Flat Files): Dies ist die einfachste Form eines Datenbanksystems. Alle Daten werden in einer Datei im Klartext gespeichert. Jede Information kann durch eine neue Zeile oder ein Komma usw. getrennt werden.
Hierarchisches Modell: Die Daten sind wie eine Baumstruktur organisiert. Die interessanten Daten befinden sich an den Blättern des Baumes. Die Beziehungen zwischen den Dateneinträgen sind so beschaffen, dass einige Einträge direkt von anderen Einträgen abhängig sind.
Netzwerk-Modell: Verwendung von Datensätzen und Sets zur Speicherung der Daten. Ähnlich wie Hierarchisches Modell, jedoch mit wesentlich komplexerer Struktur.
Relationales Modell: Dieses verwendet Mengenlehre und Prädikatenlogik. Es ist weit verbreitet. Die Daten sehen aus, als wären sie in Tabellen organisiert. Diese Tabellen können dann zusammengefügt werden, so dass daraus einfache Abfragen ausgewählt werden können.
Objektorientiertes Modell: Die Daten werden in Form von Objekten dargestellt, wie sie in der objektorientierten Programmierung verwendet werden. Sie können direkt mit der verwendeten OOP-Sprache interagieren, da beide intern die gleiche Darstellung der Daten haben.
Objektrelationales Modell: Dies ist eine Mischung aus objektorientiertem Modell und relationalem Modell.
NoSQL-Modell: Hierbei handelt es sich um eine neue Art von Datenbankmodell, das in der Industrie zunehmend in großen Daten- und Echtzeit-Webanwendungen eingesetzt wird. Die Daten in diesem Modell werden als Schlüssel-Werte-Paare ohne strenge Hierarchie wie in anderen Modellen gespeichert. NoSQL-Systeme werden auch als "Nicht nur SQL" bezeichnet, weil sie keine der Structured Query Language ähnlichen Abfragesprachen verwenden können.

Möglichkeiten zur Organisation der Daten

Wie im wirklichen Leben können die gleichen Daten aus verschiedenen Perspektiven betrachtet werden, und sie können auf unterschiedliche Weise organisiert werden. Bei der Organisation der Daten gibt es verschiedene Dinge zu beachten:

Jedes Datenelement sollte so wenige Male wie möglich gespeichert werden. Stellen Sie sich vor, dass eine unverheiratete Frau in den Bezirksregistern, der staatlichen Kfz-Abteilung, der Bundessozialversicherungsabteilung und der Abteilung für internationale Pässe aufgeführt ist. Wenn sie heiratet und beschließt, ihren Namen zu ändern, müssen alle diese Abteilungen benachrichtigt werden. Wenn alle Abteilungen miteinander verbunden wären und ihr Name nur an einem Ort gespeichert wäre, wäre die Aktualisierung einfach.
Wenn die Daten in mehreren verschiedenen Datenbanken gespeichert sind, können sie sich widersprechen.
Dieses Problem macht das Auffinden von Daten langsamer. Wenn viele Daten vorhanden sind, nimmt dieses Problem der Speicherung eines Datenstücks an vielen Orten viel Platz in Anspruch. In unserem Beispiel gab es 4 Datenbanken für eine Person. Das sind 8 Änderungen, die vorgenommen werden, wenn eine zweite Person genau dasselbe Problem hat.
Wenn Sie dieses Problem haben, wurde eine Methode namens Datenbanknormalisierung entwickelt, um es zu lösen. Derzeit gibt es 5 Normalformen. Dies sind Möglichkeiten, eine Datenbank schneller zu machen und dafür zu sorgen, dass die Daten weniger Platz benötigen.

Fragen und Antworten

F: Was ist eine Datenbank?

A: Eine Datenbank ist ein System zum Speichern und Verwalten von Daten (jeder Art von Informationen). Sie kann dazu verwendet werden, die gespeicherten Informationen zu sortieren, zu ändern oder bereitzustellen.

F: Wie haben die Menschen vor den digitalen Computern Daten gespeichert?

A: Bevor es digitale Computer gab, wurden Daten in Karteien, gedruckten Büchern und anderen Methoden gespeichert.

F: Was ist ein Datenbanksystem?

A: Ein Datenbanksystem ist ein Computerprogramm zur Verwaltung elektronischer Datenbanken. Es kann dazu verwendet werden, die Daten auf irgendeine Weise zu organisieren.

F: Wie sieht eine "Karte" in einem altmodischen Aktenschrank aus?

A: In einem altmodischen Aktenschrank gab es in der Regel eine Karte für jeden Mitarbeiter, auf der Informationen wie das Geburtsdatum oder der Name vermerkt waren.

F: Wie sieht das moderne Äquivalent dieser "Karte" aus?

A: Das moderne Äquivalent dieser "Karte" erscheint auf dem Bildschirm und nicht in physischer Form.

F: Was ist ein Datenbankmodell?

A: Ein Datenbankmodell bezieht sich auf verschiedene Möglichkeiten, wie die Informationen auf der "Karte" vom Computer gespeichert werden können. Das am häufigsten verwendete Modell ist das relationale Datenbankmodell, das Beziehungen und Mengen zum Speichern von Daten verwendet.

F: Wie beziehen sich normale Benutzer auf diese Modelle, wenn sie über sie sprechen? A: Normale Benutzer bezeichnen diese Modelle in der Regel als 'Datenbanktabellen' und verwenden keine technischen Begriffe wie Relationen oder Sets, wenn sie darüber sprechen.