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

2 Grundlagen relationaler Datenbanken

45

2.1 Datenbank versus Datenbankmanagementsystem

45

2.2 Das relationale Modell

54

2.3 Transaktionen

63

2.4 Datensicherheit und ACID

66

2.5 Codds zwölf Gebote

76

2.6 Kritik am relationalen Modell

79

2.7 Wiederholungsfragen

84

3 Von relationalen Datenbanken zu NoSQL

89

3.1 Verteilte Datenbankmanagementsysteme

91

3.2 Objektorientierte Datenbanken

99

3.3 Online Analytical Processing (OLAP)

105

3.4 NoSQL

113

3.5 Wiederholungsfragen

128

4 Datenbankmodellierung

133

4.1 Datenbankschema

134

4.2 Modellierungsstufen

136

4.3 Modellierungstechniken

140

4.4 Das Entity-Relationship-Modell

144

4.5 Sonderfälle im ER-Modell

150

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

158

4.7 Vom ER-Diagramm zum Tabellenschema

168

4.8 Namensregeln

176

4.9 Normalformen

178

4.10 Normalisierungsbeispiel

190

4.11 Modellierung hierarchischer bzw. unstrukturierter Daten

193

4.12 Wiederholungsfragen

200

5 Datentypen

205

5.1 SQL und das Kommando »CREATE TABLE«

205

5.2 Ganze Zahlen

208

5.3 Gleit- und Festkommazahlen

210

5.4 Zeichenketten

214

5.5 Datum und Uhrzeit

218

5.6 Boolesche Zustände

220

5.7 Binäre Daten (BLOBs)

220

5.8 NULL, Defaultwerte und Werteinschränkungen (CHECKs)

223

5.9 Besondere Datentypen

226

5.10 Virtuelle Spalten (Generated Columns)

231

5.11 Beispiele

231

5.12 Wiederholungsfragen

234

6 Primary Keys, Foreign Keys und referenzielle Integrität

235

6.1 Primary Key (Primärschlüssel)

236

6.2 Foreign Keys (Fremdschlüssel)

248

6.3 Foreign-Key-Beispiele

256

6.4 Wiederholungsfragen

263

7 Indizes

265

7.1 Indexformen

266

7.2 Index-Interna und B-Trees

272

7.3 Indizes – Pro und Kontra

286

7.4 Cache-Systeme für Abfragen

289

7.5 Wiederholungsfragen

291

8 Physische Modellierung

295

8.1 DBMS-Auswahl

295

8.2 Dimensionierung von Datenbanken

300

8.3 Views

304

8.4 Partitionen

311

8.5 Wiederholungsfragen

316

9 Modellierungsbeispiele

319

9.1 »books«-Datenbank

320

9.2 »todo«-Datenbank

322

9.3 »school«-Datenbank

331

9.4 »clouddb«-Datenbank

342

9.5 »sakila«-Datenbank

353

9.6 »employees«-Datenbank

359

9.7 Noch mehr Musterdatenbanken

362

9.8 Wiederholungsfragen

363

10 Relationale Algebra

369

10.1 Relationale Algebra

370

10.2 Relationenkalkül (relationaler Calculus)

380

10.3 Structured Query Language (SQL)

385

10.4 Elementare SQL-Syntaxregeln

390

10.5 Wiederholungsaufgaben

392

11 Daten abfragen (SELECT)

393

11.1 Zugriff auf die Beispieldatenbanken

393

11.2 Einfache Abfragen (WHERE, DISTINCT)

396

11.3 Tabellen verknüpfen (JOIN)

401

11.4 Ergebnisse gruppieren (GROUP BY)

412

11.5 Ergebnisse sortieren (ORDER BY)

417

11.6 Ergebnisse limitieren (LIMIT)

418

11.7 SELECT-Syntax-Zusammenfassung

420

11.8 Der Umgang mit NULL

420

11.9 Abfragen kombinieren (UNION)

423

11.10 Abfrageausführung und -optimierung

424

11.11 Wiederholungsaufgaben

435

12 Daten ändern (INSERT, UPDATE, DELETE)

437

12.1 Daten einfügen (INSERT)

437

12.2 Daten ändern (UPDATE)

443

12.3 Daten löschen (DELETE)

445

12.4 Wiederholungsaufgaben

448

13 Transaktionen

451

13.1 Transaktionen

452

13.2 Isolation Level

455

13.3 Dirty Read, Phantom Read und andere Isolation-Probleme

461

13.4 Locking-Verfahren

472

13.5 Multiversion Concurrency Control (MVCC)

479

13.6 Wiederholungsaufgaben

484

14 Subqueries, Rekursion, Zusatzfunktionen

487

14.1 SQL-Funktionen

487

14.2 Subqueries

494

14.3 Window-Funktionen (OVER)

500

14.4 Rekursion

503

14.5 Data Definition Language (DDL)

509

14.6 Systemkatalog

514

14.7 Wiederholungsaufgaben

519

15 Volltextsuche, geografische Daten, XML und JSON

521

15.1 Volltextindex und Volltextsuche

521

15.2 Geografische Daten (GIS-Funktionen)

526

15.3 XML

532

15.4 JSON

538

15.5 Wiederholungsaufgaben

541

16 Benutzerverwaltung

545

16.1 Authentifizierung

546

16.2 Privilegien und Rollen

548

16.3 Administration der Benutzerrechte (DCL)

552

16.4 Ein Blick hinter die Kulissen

558

16.5 Server-Konfiguration und -Absicherung

560

17 Logging und Backups

565

17.1 Logging

565

17.2 Backups

569

17.3 Import und Export

577

18 Replikation und High Availability

581

18.1 Replikation

581

18.2 Replikations-Setup in MySQL

588

18.3 High Availability

592

19 Stored Procedures und Trigger

593

19.1 Programmierung auf DBMS-Ebene versus Client-Code

593

19.2 Hello, Stored Procedure!

596

19.3 Stored Procedures und Funktionen

601

19.4 Fehlerabsicherung und Cursor

609

19.5 Administration und Sicherheit

613

19.6 Trigger

615

20 Client-Programmierung

617

20.1 Konzepte der Client-Programmierung

617

20.2 Beispiel 1: Java und JDBC

622

20.3 Beispiel 2: Kotlin und Exposed

626

A MySQL installieren und einrichten

633

A.1 MySQL Workbench

634

A.2 Onlinezugriff auf die Beispieldatenbanken

636

A.3 MySQL-Server unter Windows installieren

637

A.4 MySQL-Server unter macOS installieren

640

A.5 MySQL-Server unter Linux installieren

641

A.6 Der Kommando-Client mysql

643

A.7 Die MySQL-Shell mysqlsh

647

A.8 Beispieldatenbanken lokal installieren

649

A.9 Server-Konfiguration für den Unterricht

650

B Lösungen

655

B.1 Kapitel 2: »Grundlagen relationaler Datenbanken«

655

B.2 Kapitel 3: »Von relationalen Datenbanken zu NoSQL«

663

B.3 Kapitel 4: »Datenbankmodellierung«

670

B.4 Kapitel 5: »Datentypen«

682

B.5 Kapitel 6: »Primary Keys, Foreign Keys und referenzielle Integrität«

685

B.6 Kapitel 7: »Indizes«

691

B.7 Kapitel 8: »Physische Modellierung«

697

B.8 Kapitel 9: »Modellierungsbeispiele«

700

B.9 Kapitel 10: »Relationale Algebra und SQL«

710

B.10 Kapitel 11: »Daten abfragen (SELECT)«

712

B.11 Kapitel 12: »Daten ändern (INSERT, UPDATE, DELETE)«

719

B.12 Kapitel 13: »Transaktionen«

721

B.13 Kapitel 14: »Subqueries, Rekursion, Zusatzfunktionen«

725

B.14 Kapitel 15: »Volltextsuche, geografische Daten, XML und JSON«

730