Vad är en databas? Databaser. Relationsdatabas. Vad är en databashanterare? Vad du ska lära dig: Ordlista

Transkript

1 Databaser Vad är en databas? Vad du ska lära dig: Använda UML för att modellera ett system Förstå hur modellen kan översättas till en relationsdatabas Använda SQL för att ställa frågor till databasen Använda en databashanterare Ordlista UML ett språk för modellering av alla typer av problem relationsdatabas data ordnade i tabeller SQL ett språk för att hämta och ändra data i databasen databashanterare program som hanterar databasen En samling data som hör ihop som modellerar en del av verkligheten. som är persistent (dvs. inte försvinner när man avslutar programmet). En databas kan till exempel vara: en textfil. ett excel-dokument. en databas som hanteras av en databashanterare. EDAA20 (Föreläsning databaser) HT / 52 EDAA20 (Föreläsning databaser) HT / 52 Vad är en databashanterare? Relationsdatabas Ett program som har till uppgift att lagra och hantera databaser. Kan hantera mycket data på ett effektivt sätt. Låter användaren specificera strukturen för databasen. Låter användare ställa frågor till databasen. Hanterar samtidig access till databasen. Exempel på databashanterare: MySQL Oracle Microsoft Access En relationsdatabas består av relationer (tabeller). En relation har attribut (kolumner itabellen). En relation består av en mängd tupler (rader itabellen) E. F. Codd EDAA20 (Föreläsning databaser) HT / 52 EDAA20 (Föreläsning databaser) HT / 52

2 Exempel på en relation Relationers schema relation attribut personnr förnamn efternamn adress Bo Ek Malmö Lars Bok Malmö Eva Alm Lund Sara Alm Lund Relationens schema (beskrivning av vad som kan lagras i tabellen) skrivs så här: Kunder(personNr, förnamn, efternamn, adress) relationens namn attribut tupel EDAA20 (Föreläsning databaser) HT / 52 EDAA20 (Föreläsning databaser) HT / 52 Exempel: relationen Bankkonton Nycklar Bankkonton(kontoNr, saldo, personnr) kontonr saldo personnr En nyckel är ett (eller flera attribut tillsammans) vars värde garanterat är unikt. Det får alltså inte finnas flera tupler (rader) med samma värde på nyckeln. Man brukar välja ut en av nycklarna och kalla denna primärnyckel. Exempel: Kunder(personNr, förnamn, efternamn, adress) Bankkonton(kontoNr, saldo, personnr) EDAA20 (Föreläsning databaser) HT / 52 EDAA20 (Föreläsning databaser) HT / 52

3 SQL SQL-frågor SQL Structured Query Language Datadefinitionsspråk för att definiera tabeller. Ex: CREATE TABLE Kunder( personnr CHAR(11) PRIMARY KEY, förnamn VARCHAR(40), efternamn VARCHAR(40), adress VARCHAR(60) ); På följande sidor finns exempel på SQL-frågor för att hämta information från en databas med tabellerna: Kunder(personNr, förnamn, efternamn, adress) Bankkonton(kontoNr, saldo, personnr) Datamanipuleringsspråk för att ställa frågor till databasen, t ex söka idatabasenelleruppdateradata.ex: SELECT FROM Kunder; EDAA20 (Föreläsning databaser) HT / 52 EDAA20 (Föreläsning databaser) HT / 52 Hämta all information från en tabell Exempel: Tag reda på all information i tabellen Bankkonton. SELECT kontonr saldo personnr Välja ut vissa kolumner Man kan välja ut vissa kolumner (attribut) genom att ange de önskade attributen i SELECT-delen. Exempel: Tag reda på alla kontons innehavare (personnummer) och kontonummer. SELECT personnr, kontonr personnr kontonr EDAA20 (Föreläsning databaser) HT / 52 EDAA20 (Föreläsning databaser) HT / 52

4 Döpa om kolumner Man kan döpa om namnen på de kolumner som visas. Exempel: Tag reda på alla kontons innehavare (personnummer) och kontonummer, men visa resultatet med andra kolumnnamn. SELECT personnr AS kontoinnehavare, kontonr AS kontonummer Slå ihop kolumner Exempel: Visa personnummer och namn på alla kunder. Namnen ska vara på formen efternamn, förnamn. SELECT personnr, efternamn +, + förnamn AS namn FROM Kunder; kontoinnehavare kontonummer personnr namn Ek, Bo Bok, Lars Alm, Eva Alm, Sara EDAA20 (Föreläsning databaser) HT / 52 EDAA20 (Föreläsning databaser) HT / 52 Sortera Exempel: Tag reda på alla kunder. Visa kunderna sorterade efter efternamn i första hand och förnamn i andra hand. SELECT FROM Kunder ORDER BY efternamn, förnamn; personnr förnamn efternamn adress Eva Alm Lund Sara Alm Lund Lars Bok Malmö Bo Ek Malmö Sortera i avtagande ordning: Visa ej dubletter Exempel: Tag reda på alla kontoinnehavares personnummer. Även om personen har flera konton ska personens personnummer bara med en gång. SELECT DISTINCT personnr personnr ORDER BY efternamn DESC, förnamn DESC; EDAA20 (Föreläsning databaser) HT / 52 EDAA20 (Föreläsning databaser) HT / 52

5 Välja ut vissa rader Flera delvillkor Man kan välja ut vissa rader (tupler) genom att skriva ett villkor i WHERE-delen. Exempel: Tag reda på de kontonummer som hör till en kontoinnehavaren med personnummer SELECT kontonr FROM Bankkonton WHERE personnr = ; Man kan sätta ihop flera delvillkor i WHERE-delen med AND (och), OR (eller) och NOT (icke). Exempel: Vilken adress har personen med namnet Sara Alm. SELECT adress FROM Kunder WHERE förnamn = Sara AND efternamn = Alm ; kontonr adress Lund EDAA20 (Föreläsning databaser) HT / 52 EDAA20 (Föreläsning databaser) HT / 52 Matcha strängar % motsvarar 0-många tecken, _ motsvarar exakt ett tecken. OBS! I den databashanterare som används på laborationerna är det som matchar 0-många tecken och? som matchar exakt ett tecken. Exempel: Visa kontonumren för de konton vars innehavare är födda år SELECT kontonr FROM Bankkonton WHERE personnr LIKE 85 ; Mönster för en fråga SELECT kolumner FROM tabeller WHERE villkor; SELECT Vilka kolumner (attribut) ska med? FROM Vilka tabeller ska data hämtas ifrån? WHERE Vilka rader (tupler) ska med? kontonr Tips! Det är oftast enklast att börja med FROM när man ska formulera en fråga. EDAA20 (Föreläsning databaser) HT / 52 EDAA20 (Föreläsning databaser) HT / 52

6 Aggregatfunktioner Hämta information från flera tabeller En aggregatfunktion arbetar på en hel kolumn. Man kan t.ex. summera alla värden i kolumnen eller beräkna medelvärdet: SUM, AVG, MIN, MAX, COUNT Hur många konton finns det? 5 SELECT COUNT() Vilket är största saldot? SELECT MAX(saldo) Vi har tidigare använt en SQL-fråga som visar information om alla kontons innehavare (personnummer) och kontonummer. All information finns i tabellen Bankkonton och SQL-frågan ser ut så här: SELECT personnr, kontonr Antag att vi istället vill ta reda på kontoinnehavarnas namn istället för personnummer. Problemet är att de data vi vill ha finns i två olika tabeller: Bankkonton( kontonr, saldo, personnr) Kunder(personNr, förnamn, efternamn, adress) EDAA20 (Föreläsning databaser) HT / 52 EDAA20 (Föreläsning databaser) HT / 52 Tabellerna Bankkonton och Kunder kontonr saldo personnr personnr förnamn efternamn adress Bo Ek Malmö Lars Bok Malmö Eva Alm Lund Sara Alm Lund EDAA20 (Föreläsning databaser) HT / 52 Första försök att hämta data från två tabeller Kartesisk produkt Ta med bägge tabellerna i FROM-delen: SELECT efternamn, förnamn, kontonr FROM Bankkonton, Kunder; Resultatet blir den kartesiska produkten (alla rader matchas med alla): efternamn förnamn kontonr Ek Bo Bok Lars Alm Eva Alm Sara Ek Bo Bok Lars Alm Eva Alm Sara Ek Bo EDAA20 (Föreläsning databaser) HT / 52

7 Hämta data från två tabeller Forts. Vi vill bara matcha de rader som har samma personnummer i de bägge tabellerna: Hämta data från två tabeller JOIN Tag reda på alla kontons innehavare (namn) och kontonummer. SELECT efternamn, förnamn, kontonr FROM Bankkonton INNER JOIN Kunder ON Bankkonton.personNr = Kunder.personNr; Resultatet blir en rad per konto: kontonr saldo personnr personnr förnamn efternamn adress Bo Ek Malmö Lars Bok Malmö Eva Alm Lund Sara Alm Lund efternamn förnamn kontonr Alm Eva Ek Bo Alm Sara Alm Eva Ek Bo Vi har matchat raderna i Bankkonton och Kunder, men bara tagit med de rader där kontotinnehavarens personnummer är lika med kundens personnummer. EDAA20 (Föreläsning databaser) HT / 52 EDAA20 (Föreläsning databaser) HT / 52 Mönster för JOIN SELECT kolumnlista FROM tabell1 {INNER LEFT [OUTER] RIGHT [OUTER]} tabell2 ON tabell1.kolumn1 = tabell2.kolumn2; Man kan använda AND i ON-villkoret om man vill utföra join på flera attribut. Med INNER JOIN menas att vi tar den kartesiska produkten av tabell1 och tabell2, men bara behåller de rader med samma värde på tabell1.kolumn1 och tabell2.kolumn2. OUTER JOIN används då man vill ha med tupler från ena tabellen som inte har någon motsvarighet i den andra tabellen. T ex innebär RIGHT OUTER JOIN att varje tupel i högra tabellen matchas med de som passar i vänstra tabellen, om ingen matchande tupel finns fylls attributen från vänstra tabellen med null. EDAA20 (Föreläsning databaser) HT / 52 OUTER JOIN Exempel Tag reda på alla kontons innehavare (namn) och kontonummer. Men tag med även med namnen på de kunder som inte har något konto: SELECT efternamn, förnamn, kontonr FROM Bankkonton RIGHT OUTER JOIN Kunder ON Bankkonton.personNr = Kunder.personNr; Resultatet blir en rad per konto samt en rad för de kunder som ej har något konto: efternamn förnamn kontonr Ek Bo Ek Bo Bok Lars Alm Eva Alm Eva Alm Sara EDAA20 (Föreläsning databaser) HT / 52

8 Subfrågor IN Tag reda på vem som har högsta saldot. SELECT personnr FROM Bankkonton WHERE saldo = (SELECT MAX(saldo) FROM Bankkonton); Tag reda på vilka kunder som saknar konto. SELECT efternamn, förnamn FROM Kunder WHERE personnr NOT IN (SELECT personnr FROM Bankkonton); Observera att man inte kan ha aggregatfunktioner direkt i where-villkoret, utan måste använda en subfråga. Bok Lars Observera att IN används här (och inte =). Tecknet = kan bara användas för att jämföra ett värde med ett annat. Men subfrågan i exemplet kan ge flera personnummer som resultat. EDAA20 (Föreläsning databaser) HT / 52 EDAA20 (Föreläsning databaser) HT / 52 Gruppera GROUP BY Ibland vill man gruppera raderna i en tabell och behandla varje grupp för sig. Så här gör man för att summera alla kontons saldo: SELECT SUM(saldo) Om man istället vill se hur mycket pengar varje enskild person har på sina konton måste man dela in kontona i en grupp per kund och summera saldot i varje grupp: SELECT personnr, SUM(saldo) AS saldototalt FROM Bankkonton GROUP BY personnr; Gruppera GROUP BY Forts. Gruppering: kontonr saldo personnr personnr saldototalt EDAA20 (Föreläsning databaser) HT / 52 EDAA20 (Föreläsning databaser) HT / 52

9 HAVING Having kan användas för att välja ut visa rader när man grupperat. Exempel: Summera hur mycket pengar varje enskild person har på sina konton. Men tag bara med personer som har mindre än kr: SELECT personnr, SUM(saldo) AS saldototalt FROM Bankkonton GROUP BY Bankkonton.personNr HAVING SUM(saldo) < 10000; personnr SaldoTotalt JOIN mellan samma tabell Tag reda på de kunder som har samma efternamn som någon annan kund. Tips! Låtsas som om det finns två tabeller med kunder där vi ska jämföra efternamnet från den ena tabellen med efternamnet från den andra. Vi behöver då två olika namn på tabellen Kunder, t ex Kunder1 och Kunder2. SELECT Kunder1.personNr, Kunder2.PersonNr, Kunder1.efternamn FROM Kunder AS Kunder1 INNER JOIN Kunder AS Kunder2 ON Kunder1.efternamn = Kunder2.efternamn WHERE Kunder1.personNr < Kunder2.personNr; Kunder1.PersonNr Kunder2.PersonNr efternamn Alm EDAA20 (Föreläsning databaser) HT / 52 EDAA20 (Föreläsning databaser) HT / 52 ER-modell Databasdesign För att uttrycka en modell av vårt system använder vi en ER-modell. I ER-modellen visas vilken information som ska finnas i databasen. hur de olika komponenterna hänger ihop. ER står för Entity entitet ( sak, jfr objekt i programmering) Relationship samband Utveckla en ER-modell för systemet (uttryckt i UML). Omvandla ER-modellen till relationer (tabeller). Skapa tabellerna i en databashanterare. EDAA20 (Föreläsning databaser) HT / 52 EDAA20 (Föreläsning databaser) HT / 52

10 Exempel Studentregister ER-modell Studentregister En databas för registrering av kurser, studenter och resultat ska utvecklas. Studenter har personnummer och ett namn. När en student är godkänd på en kurs registreras betyget 3, 4 eller 5. En kurs har en kurskod (ex: EDAA20), ett namn och ett poängantal. Kursen ges av en institution. Institutionen har ett namn och en adress. Student personnr förnamn efternamn Resultat betyg Kurs kurskod kursnamn poäng 1 Institution namn adress EDAA20 (Föreläsning databaser) HT / 52 EDAA20 (Föreläsning databaser) HT / 52 ER-modell Multiplicitet I ER-modellen ser man: entitetstyper påminneromklasseriprogrammeringmeninnehåller bara attribut. attribut egenskaper hos entitetsyper och även hos samband ibland samband mellan entitetstyperna Vi använder UML (Unified Modeling Language) för att uttrycka ER-modellen. Vid sambandens ändar kan man ange multiplicitet (aritet). Ex 1: En företag har flera anställda. En person kan arbeta i flera företag. Företag Person Ex 2: En företag har flera anställda. En person är bara anställd vid ett företag. Företag 1 Person Multipliciteten anges som ett heltal (t.ex. 1) eller ett intervall (t.ex. 0..1). betyderettobegränsatantal. EDAA20 (Föreläsning databaser) HT / 52 EDAA20 (Föreläsning databaser) HT / 52

11 Samband kan ha namn Man kan ge sambanden namn. Ex: anställer Företag Person Samband kan ha attribut Attributet betyg kan inte placeras i någon av entitetstyperna Student eler Kurs. En student klarar flera kurser och har då flera betyg. En kurs har flera godkända studenter. Attributet betyg hör istället ihop med sambandet mellan Student och Kurs. eller Person arbetar hos Företag Student personnr förnamn efternamn Kurs kurskod kursnamn poäng Vid sambandets ändar kan man skriva ut roller. Ex: Person anställd arbetsgivare Företag Resultat betyg EDAA20 (Föreläsning databaser) HT / 52 EDAA20 (Föreläsning databaser) HT / 52 Undvik redundans Kurs kurskod kursnamn poäng institutionsnamn 1 Institution namn adress Vanligt fel! Attributet instiutionsnamn uttrycker samma sak som sambandet mellan kurs och institution. Bort med det onödiga attributet i ER-diagrammet! (Däremot kanske det dyker upp som attribut i tabellen så smånigom.) EDAA20 (Föreläsning databaser) HT / 52 Primärnyckel En nyckel är ett (eller flera attribut tillsammans) vars värde garanterat är unikt. Man brukar välja ut en av nycklarna och kalla denna primärnyckel. Primärnycklarna kan markeras genom understrykning I UML-diagrammet. Student personnr förnamn efternamn Resultat betyg Kurs kurskod kursnamn poäng 1 Institution namn adress EDAA20 (Föreläsning databaser) HT / 52

12 Arv Relationsmodellen En speciell typ av samband mellan entitetstyper är arv. IexempletärverFysiskpersonochJuridiskpersongemensamma egenskaper från Person. Fysisk person personnummer Person namn Juridisk person organisationsnummer Fastighet fastighetsnummer Relationsmodellen beskriver vilka tabeller som ska finnas i databasen. Tabeller i exemplet studentregister: Studenter(personNr, förnamn, efternamn) Kurser(kurskod, kursnamn, poäng, institutionsnamn) Institutioner(namn, adress) Resultat(personNr, kurskod, betyg) EDAA20 (Föreläsning databaser) HT / 52 EDAA20 (Föreläsning databaser) HT / 52 Från ER-modell till relationer Olika modeller Varje entitetstyp blir en relation med samma attribut som entitetstypen. Studenter(personNr, förnamn, efternamn) Kurser(kurskod, kursnamn, poäng) Institutioner(namn, adress) Varje samband blir en relation vars attribut är nycklarna för de inblandade entitetstyperna plus sambandets egna attribut. Resultat(personNr, kurskod, betyg) ER-modellen är en konceptuell modell. Den beskriver verkligheten, t.ex. hur olika saker hänger ihop. Samma teknik att modellera verkligheten kan man använda i andra sammanhang, t.ex. vid programmering eller annat problemlösande. Relationsmodellen är en implementeringsmodell och beskriver vilka tabeller som ska finnas. Undantag: Om man har ett många-till-en-samband kan man istället lägga till nyckeln från en-sidan som attribut på många-sidan. Kurser(kurskod, kursnamn, poäng, institutionsnamn) EDAA20 (Föreläsning databaser) HT / 52 EDAA20 (Föreläsning databaser) HT / 52

13 Integritetsvillkor Referensintegritet Främmande nyckel Villkor som begränsar vilka data som kan lagras i databasen. Hindrar oss att lägga in felaktiga data. Nyckelvillkor Två tupler kan inte ha samma värden på primärnyckeln. Attributen i primärnyckeln kan inte ha värdet NULL. Referensintegritet seföljandebilder. En främmande nyckel är ett attribut (eller en kombination av attribut) som refererar till en primärnyckel i en annan relation. Exempel: institutionsnamn är främmande nyckel och refererar till namn. Kurser(kurskod, kursnamn, poäng, institutionsnamn) Institutioner(namn, adress) Om det i tabellen Kurser finns en rad EDAA20 Programmering och databaser 7.5 Datavetenskap så måste det i tabellen institutioner finnas en rad med samma institutionsnamn: Datavetenskap Ole Römers väg Lund EDAA20 (Föreläsning databaser) HT / 52 EDAA20 (Föreläsning databaser) HT / 52 Referensintegritet Index Med referensintegritet menas att det måste finnas en motsvarande entitet i andra änden av sambandet. Kurs kurskod kursnamn poäng 1 Institution namn adress Man kan sätta ett index på ett attribut. Detta innebär att tabellen lagras på ett sådant sätt att det går snabbare att söka efter tupler med ett visst värde på attributet. Men insättningar, borttagningar och uppdateringar går långsammare. Ofta skapas det automatiskt ett index till nyckelattributen. Exempel: Varje kurs hör till en institution. För att man ska kunna lägga in ett institutionsnamn i tabellen Kurs måste det finnas i tabellen Institution. EDAA20 (Föreläsning databaser) HT / 52 EDAA20 (Föreläsning databaser) HT / 52