1 Wozu Datenbanken?

19

1.1 Datenbanken sind allgegenwärtig

19

1.2 Warum eine Excel-Tabelle nicht ausreicht

24

1.3 Die erste eigene Datenbank

27

1.4 Realisierung des Beispiels mit der MySQL Workbench

35

2 Grundlagen relationaler Datenbanken

47

2.1 Datenbank versus Datenbankmanagementsystem

47

2.2 Das relationale Modell

56

2.3 Transaktionen

65

2.4 Datensicherheit und ACID

68

2.5 Codds zwölf Gebote

78

2.6 Kritik am relationalen Modell

81

2.7 Wiederholungsfragen

86

3 Datenbankmodellierung

93

3.1 Datenbankschema

94

3.2 Modellierungsstufen

96

3.3 Modellierungstechniken

100

3.4 Das Entity-Relationship-Modell

104

3.5 Sonderfälle im ER-Modell

110

3.6 Alternative Diagrammformen und Notationen (IDEF1X, Min-Max, UML)

118

3.7 Vom ER-Diagramm zum Tabellenschema

129

3.8 Namensregeln

137

3.9 Normalformen

142

3.10 Normalisierungsbeispiel

154

3.11 Modellierung hierarchischer bzw. unstrukturierter Daten

157

3.12 Wiederholungsfragen

164

4 Datentypen

169

4.1 SQL und das Kommando »CREATE TABLE«

169

4.2 Ganze Zahlen

172

4.3 Gleit- und Festkommazahlen

174

4.4 Zeichenketten

178

4.5 Datum und Uhrzeit

183

4.6 Boolesche Zustände

184

4.7 Binäre Daten (BLOBs)

185

4.8 NULL, Defaultwerte und Werteinschränkungen (CHECKs)

188

4.9 Besondere Datentypen

191

4.10 Eigene Datentypen

195

4.11 Virtuelle Spalten (Generated Columns)

197

4.12 Beispiele

198

4.13 Wiederholungsfragen

200

5 Primary Keys, Foreign Keys und referenzielle Integrität

203

5.1 Primary Keys (Primärschlüssel)

204

5.2 Foreign Keys (Fremdschlüssel)

217

5.3 Foreign-Key-Beispiele

225

5.4 Wiederholungsfragen

232

6 Indizes

235

6.1 Indexformen

236

6.2 Index-Interna und B-Trees

242

6.3 Indizes – Pro und Kontra

257

6.4 Cache-Systeme für Abfragen

260

6.5 Wiederholungsfragen

262

7 Physische Modellierung

265

7.1 DBMS-Auswahl

265

7.2 Dimensionierung von Datenbanken

269

7.3 Views

274

7.4 Partitionen

281

7.5 Wiederholungsfragen

286

8 Modellierungsbeispiele

289

8.1 »books«-Datenbank

290

8.2 »todo«-Datenbank

292

8.3 »school«-Datenbank

301

8.4 »clouddb«-Datenbank

312

8.5 »sakila«-Datenbank

323

8.6 »employees«-Datenbank

329

8.7 Noch mehr Musterdatenbanken

332

8.8 Wiederholungsfragen

334

9 Relationale Algebra und SQL

339

9.1 Relationale Algebra

340

9.2 Relationenkalkül (relationaler Calculus)

350

9.3 Structured Query Language (SQL)

355

9.4 Elementare SQL-Syntaxregeln

360

9.5 Wiederholungsaufgaben

362

10 Daten abfragen (SELECT)

365

10.1 Zugriff auf die Beispieldatenbanken

365

10.2 Einfache Abfragen (WHERE, DISTINCT)

368

10.3 Tabellen verknüpfen (JOIN)

373

10.4 Ergebnisse gruppieren (GROUP BY)

385

10.5 Ergebnisse sortieren (ORDER BY)

389

10.6 Ergebnisse limitieren (LIMIT)

390

10.7 SELECT-Syntax-Zusammenfassung

392

10.8 Der Umgang mit NULL

393

10.9 Abfragen kombinieren (UNION)

395

10.10 Abfrageausführung und -optimierung

396

10.11 Wiederholungsaufgaben

407

11 Daten ändern (INSERT, UPDATE, DELETE)

411

11.1 Daten einfügen (INSERT)

412

11.2 Daten ändern (UPDATE)

417

11.3 Daten löschen (DELETE)

421

11.4 Wiederholungsaufgaben

424

12 Transaktionen

425

12.1 Transaktionen in SQL

426

12.2 Isolation Level

429

12.3 Dirty Read, Phantom Read und andere Isolation-Probleme

435

12.4 Locking-Verfahren

446

12.5 Multiversion Concurrency Control (MVCC)

453

12.6 Wiederholungsaufgaben

458

13 Subqueries, Rekursion, Zusatzfunktionen

461

13.1 SQL-Funktionen

461

13.2 Subqueries

468

13.3 Window-Funktionen (OVER)

474

13.4 Rekursion

479

13.5 Data Definition Language (DDL)

484

13.6 Systemkatalog

489

13.7 Wiederholungsaufgaben

494

14 Volltextsuche, geografische Daten, XML und JSON

495

14.1 Volltextindex und Volltextsuche

495

14.2 Geografische Daten (GIS-Funktionen)

500

14.3 XML

506

14.4 JSON

512

14.5 Wiederholungsaufgaben

515

15 Benutzerverwaltung

519

15.1 Authentifizierung

520

15.2 Privilegien und Rollen

522

15.3 Administration der Benutzerrechte (DCL)

526

15.4 Ein Blick hinter die Kulissen

532

15.5 Server-Konfiguration und -Absicherung

534

16 Logging und Backups

539

16.1 Logging

539

16.2 Backups

543

16.3 Import und Export

551

17 Replikation und High Availability

555

17.1 Replikation

555

17.2 Replikations-Setup in MySQL

562

17.3 High Availability

566

18 Stored Procedures und Trigger

567

18.1 Programmierung auf DBMS-Ebene versus Client-Code

567

18.2 Hello, Stored Procedure!

570

18.3 Stored Procedures und Funktionen

575

18.4 Fehlerabsicherung und Cursor

583

18.5 Administration und Sicherheit

587

18.6 Trigger

589

19 Client-Programmierung

591

19.1 Konzepte der Client-Programmierung

591

19.2 Beispiel 1: Java und JDBC

596

19.3 Beispiel 2: Kotlin und Exposed

600

20 Von relationalen Datenbanken zu NoSQL

609

20.1 Verteilte Datenbankmanagementsysteme

610

20.2 Objektorientierte Datenbanken

619

20.3 Online Analytical Processing (OLAP)

625

20.4 NoSQL

633

20.5 Wiederholungsfragen

648

21 MongoDB

651

21.1 Installation

651

21.2 Abfragen durchführen

656

21.3 Nicht relationales Datenbankdesign

662

21.4 »todo«-Datenbank

665

A MySQL installieren und einrichten

669

A.1 MySQL Workbench

670

A.2 Onlinezugriff auf die Beispieldatenbanken

672

A.3 MySQL-Server unter Windows installieren

673

A.4 MySQL-Server unter macOS installieren

676

A.5 MySQL-Server unter Linux installieren

677

A.6 Der Kommando-Client mysql

679

A.7 Die MySQL-Shell mysqlsh

683

A.8 Beispieldatenbanken lokal installieren

685

A.9 Server-Konfiguration für den Unterricht

686

B Lösungen

691

B.1 Kapitel 2: »Grundlagen relationaler Datenbanken«

691

B.2 Kapitel 3: »Datenbankmodellierung«

699

B.3 Kapitel 4: »Datentypen«

711

B.4 Kapitel 5: »Primary Keys, Foreign Keys und referenzielle Integrität«

714

B.5 Kapitel 6: »Indizes«

720

B.6 Kapitel 7: »Physische Modellierung«

726

B.7 Kapitel 8: »Modellierungsbeispiele«

729

B.8 Kapitel 9: »Relationale Algebra und SQL«

738

B.9 Kapitel 10: »Daten abfragen (SELECT)«

741

B.10 Kapitel 11: »Daten ändern (INSERT, UPDATE, DELETE)«

747

B.11 Kapitel 12: »Transaktionen«

750

B.12 Kapitel 13: »Subqueries, Rekursion, Zusatzfunktionen«

753

B.13 Kapitel 14: »Volltextsuche, geografische Daten, XML und JSON«

759

B.14 Kapitel 20: »Von relationalen Datenbanken zu NoSQL«

760