Lfd 4 e Datenbankmodelle unterscheiden, Daten organisieren und speichern sowie Abfragen erstellen

Dies ist nun das tägliche des Anwendungsentwicklers. Zu unterscheiden sind vier verschiedene Datenbank:

Datenbankmodelle unterscheiden

Hierarchisches Modell

Daten werden in einer Baumartigen Struktur organisiert, wobei jeder untergeordneten Entität genau einer übergeordneten Entität zugeordnet ist. Beispiel eines Hierarchisches Modell:

Ein Unternehmen ist in Abteilungen aufgeteilt. Beispiel Abteilung 1, die Technik.
Die Technik ist aufgeteilt in 2 Teams, einmal Entwicklung (Team 1) und Support (Team 2).
Abteilung 2 könnte z.B. Vertrieb mit dem Vertriebsteam sein.

Netzwerkmodell

Ähnlich dem Hierarchischen Modell, aber jede untergeordnete Entität kann mehreren übergeordneten Entitäten zugeordnet sein, was eine komplexere Struktur ermöglicht:

Wie an dem nebenstehenden Beispiel zu sehen, schaut es nahezu gleich aus. Mit dem Unterschied, das hier der Mitarbeiter 1 aus dem Team 1 der Abteilung 1 zusätzlich in der Abteilung 1 sein Dienst verrichtet.

Relationales Modell

Daten werden in Tabellen (Relationen) organisiert, wobei jede Tupel (Zeile) einen Datensatz darstellt und jedes Attribut (Spalte) einen Datentyp darstellt.

Beispiel einer Relationalen Datenbank.
Wir haben eine Firma, der Firma sind Abteilungen zugeordnet und den Abteilungen sind Mitarbeiter zugeordnet.
In diesem relationalen Modell haben wir 3 Tabelle, welche durch einen Fremdschlüssel (UnternehmenID, AbteilungID und MitarbeiterID) miteinander Verknüpft sind.
Diese Verknüpfung (Relation) ermöglicht es uns, aus allen drei Tabellen Informationen abzufragen.

Objektorientiertes Modell

Dies ist für viele lernenden das wohl schwerste Modell.
Ein objektorientiertes Datenbankmodell verwendet Objekte, ähnlich wie in der objektorientierten Programmierung. Jedes Objekt kann Attribute (Daten) und Methoden (Funktionen) enthalten und definieren.
Hier ein Beispiel für ein Objektorientiertes Modell (C#):

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//Klasse Mitarbeiter
using System;

public class Mitarbeiter
{
    public int MitarbeiterID { get; set; }
    public string Name { get; set; }
    public string Position { get; set; }
    public int AbteilungID { get; set; }

    public Mitarbeiter(int mitarbeiterID, string name, string position, int abteilungID)
    {
        MitarbeiterID = mitarbeiterID;
        Name = name;
        Position = position;
        AbteilungID = abteilungID;
    }

    public void AnzeigenInfo()
    {
        Console.WriteLine($"Mitarbeiter: {Name}, Position: {Position}, AbteilungID: {AbteilungID}");
    }
}
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Klasse Abteilung
using System;
using System.Collections.Generic;

public class Abteilung
{
    public int AbteilungID { get; set; }
    public string Name { get; set; }
    public List<Mitarbeiter> Mitarbeiter { get; set; }

    public Abteilung(int abteilungID, string name)
    {
        AbteilungID = abteilungID;
        Name = name;
        Mitarbeiter = new List<Mitarbeiter>();
    }

    public void AnzeigenInfo()
    {
        Console.WriteLine($"Abteilung: {Name}, AbteilungID: {AbteilungID}");
        foreach (var mitarbeiter in Mitarbeiter)
        {
            mitarbeiter.AnzeigenInfo();
        }
    }
}

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Programm
using System;

public class Program
{
    public static void Main()
    {
        // Abteilungen erstellen
        Abteilung marketing = new Abteilung(101, "Marketing");
        Abteilung it = new Abteilung(102, "IT");

        // Mitarbeiter erstellen und zu Abteilungen hinzufügen
        Mitarbeiter elsbeth= new Mitarbeiter(1, "Elsbeth", "Manager", 101);
        Mitarbeiter noah= new Mitarbeiter(2, "Noah", "Entwickler", 102);
        Mitarbeiter lea= new Mitarbeiter(3, "Lea", "Designer", 101);

        marketing.Mitarbeiter.Add(alice);
        marketing.Mitarbeiter.Add(carol);
        it.Mitarbeiter.Add(bob);

        // Informationen anzeigen
        marketing.AnzeigenInfo();
        it.AnzeigenInfo();
    }
}

Daten organisieren und speichern

Normalisierung

Der Prozess der Strukturierung einer Datenbank zur Reduzierung von Redundanz und Verbesserung der Datenintegrität.
Ich verwende hier ein extremes Beispiel der Normalisierung in einer Relationalen Datenbank.

Beispiel einer nicht normalisierten Datenbank in der Kunden gespeichert werden.
In der Tabelle kann gesehen werden, das einige Einträge redundant sind. Auch redundante Einträge verbrauchen
Speicherplatz, was in der kleinen Tabelle kein Problem ist.

Beispiel einer Normalisierten Datenbank.
Sieht erstmal nach größerer Arbeit aus. Besonders weil es nur 3 Datensätze sind.
Anhand der Tabelle TabelleKunden das nur noch verweise für die Daten des Kunden gespeichert werden.
Dies bedeutet, egal wieviele Kunden wir mit dem Namen „Musterfrau“ besitzen, benötigt dieser Name nur für 1x speichern
den Speicherplatz, danach nur noch den Speicherplatz des Datentype der ID.
Mit dieser kleinen Beispieltabelle ist er Aufwand etwas groß, aber bei der Datenbank des Kraftfahrbundesamtes
(Punktesammelstelle in Flensburg) sieht es wieder anders aus.

Tabellen und Beziehungen

Verwende Tabellen, um verschiedene Datentypen zu organisieren und definiere Beziehungen zwischen diesen Tabellen (z.B. Primär- und Fremdschlüssel).
Als Beispiel verwende ich wieder das Beispiel der Firma, Abteilung und Mitarbeiter. Diese Tabelle ist nicht zu 100% vollständig, veranschaulicht aber die Beziehungen zwischen Tabellen.

SELECT Name FROM Mitarbeiter WHERE AbteilungID IN(
  SELECT AbteilungID FROM Abteilung WHERE AbteilungID IN (
    SELECT UnternehmenID WHERE Name = 'Beispielfirma'
  )
)