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Abb. 1.1: Entwicklungszyklus einer Datenbankanwendung
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Abb. 1.2: Phasen des Datenbankentwurfs
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Abb. 1.3: Entwurfsphasen, Daten- und Datenbankmodelle
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Abb. 2.1: Unterschiedliche Anforderungstypen im Anforderungsdokument
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Abb. 2.2: Isolierte Dateiverwaltung
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Abb. 2.3: Integrierte Dateiverwaltung
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Abb. 2.4: Externes und internes Modell einer Datenbankverarbeitung
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Abb. 2.5: ANSI/SPARC Architekturmodell
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Abb. 2.6: Auswahl von Erhebungstechniken (nach [Hane84])
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Abb. 2.7: Strukturierungsmerkmale fur Attribute
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Abb. 2.8: Entitytyp mit Ausprägungen
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Abb. 2.9: Beziehungstyp „liefert“ mit Ausprägungen
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Abb. 2.10: Strukturierungsmerkmale fur Beziehungstypen
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Abb. 2.11: Teil der Informationsanforderungen an Entitytyp „Auftrag“
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Abb. 2.11: Teil der Informationsanforderungen an Entitytyp „Auftrag“ (Fortsetzung)
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Abb. 2.12: Elemente im Datenflussdiagramm
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Abb. 2.13: Prozess im Datenflussdiagramm
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Abb. 2.14: Datenspeicher im Datenflussdiagramm
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Abb. 2.15: Akteure im Datenflussdiagramm
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Abb. 2.16: Formen von Wertfluss im Datenflussdiagramm
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Abb. 2.17: Schematransformationen in Datenflussdiagrammen nach [BaCN92]
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Abb. 2.18a,b: Top-down-Vorgehensweise, Schritt 1 und 2
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Abb. 2.18c,d: Top-down-Vorgehensweise (Fortsetzung)
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Abb. 2.19a,b: Bottom-up-Vorgehensweise, Schritt 1 und 2
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Abb. 2.19c,d: Bottom-up-Vorgehensweise (Fortsetzung)
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Abb. 2.20: Beispiel einer Inside-out-Vorgehensweise
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Abb. 2.21: Szenario und Ereignisabfolgediagramm „Bestellvorgang“
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Abb. 2.22: Transaktion „Bestellungen erstellen“
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Abb. 2.23: Anforderungsformular der Transaktion „Bestellungen erstellen“
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Abb. 3.1: Ansätze zur konzeptuellen Modellbildung
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Abb. 3.2: ERD-Notation
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Abb. 3.3: Kursverwaltung
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Abb. 3.4: Beispiele unterschiedlicher Beziehungstypen
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Abb. 3.5: Beispiel Bestellvorgang (Fortsetzung)
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Abb. 3.6: Gegenuberstellung von Darstellungsformen fur ERD, nach [Teor98]
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Abb. 3.7a–d: Beispiele dreistelliger Beziehungstypen
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Abb. 3.7e–g: Beispiele dreistelliger Beziehungstypen (Fortsetzung)
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Abb. 3.8: Aggregation im ERM
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40
Abb. 3.9: Generalisierungs- und Subtypenhierarchie
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41
Abb. 3.10: Konzepte des SERM [FeSi98]
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42
Abb. 3.11: Bestellvorgang in SERM (nach [FeSi98])
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43
Abb. 3.12: Kategorisierung im ER-Modell, nach [ElNa94]
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44
Abb. 3.13a–d: Struktur- und funktionsorientierte Modellbildung
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45
Abb. 3.13e,f: Struktur- und funktionsorientierte Modellbildung(Fortsetzung)
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Abb. 3.14: Entwicklungsgeschichte der Unified Modeling Language UML
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47
Abb. 3.15: Klassen und Objekte in UML
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48
Abb. 3.16: Assoziation in UML
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49
Abb. 3.17: Generalisierung in UML
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Abb. 3.18: Anwendungsfalldiagramm in UML
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51
Abb. 3.19: Sequenzdiagramm in UML
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52
Abb. 3.20: Kollaborationsdiagramm in UML
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Abb. 3.21: Zustandsdiagramm in UML
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Abb. 3.22: ARIS-Zerlegungssichten und -Beschreibungsebenen [nach Sch98a]
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Abb. 3.23: Metamodelle in ARIS [nach Scha98a]
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Abb. 3.24: V-Modell des SOM-Ansatzes [nach FeSi95]
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Abb. 3.25: Sichtweisen auf Artikeldaten
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Abb. 3.26: Integration enthaltender Entitytypen
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Abb. 3.27: Integration uberlappender Entitytypen
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Abb. 3.28: Korrespondenzen zwischen Beziehungstypen
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Abb. 3.29: Integration von Beziehungstypen gleichen Grades, gleicher Rollen, unterschiedlicher Kardinalitäten
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Abb. 3.30: Integration von Beziehungstypen gleichen Grades, unterschiedlicher Rollen, Untermengenbeziehung
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Abb. 3.31: Integration von Beziehungstypen gleichen Grades, unterschiedlicher Rollen, uberlappende Beziehungsmengen
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Abb. 3.32: Integration von Beziehungstypen unterschiedlichen Grades, bedingt zusammenfuhrbar
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Abb. 3.33: Integration von Beziehungstypen unterschiedlichen Grades, nicht zusammenfuhrbar
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Abb. 3.34: Formale und informelle Begriffe des Relationenmodells
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Abb. 3.35: Beispiel „Fuhrpark“
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Beispiel 3.26: Division r1 ÷ r2
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Abb. 3.36: Darstellung der Relation „Zuordnung“
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Beispiel 3.29: Verletzung der Verbundtreue
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Abb. 3.37: DB-Normalisierungsvorgang
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Beispiel 3.32: Mehrwertige Abhängigkeit
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Aufgabe 3.26: Normalisierung
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Aufgabe 3.28: Normalisierung
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Aufgabe 3.29: Mehrwertige Abhängigkeiten
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Abb. 4.1: Abbildungsprozess Realwelt ↔Relationales Datenbankmodell
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Beispiel 4.1: Transformation unärer 1:1 -Beziehungstypen⟨ ⟩
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Beispiel 4.2: Transformation unärer 1:N -Beziehungstypen⟨ ⟩
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79
Beispiel 4.3: Transformation unärer N:M -Beziehungstypen⟨ ⟩
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Abb. 4.2: Transformation totaler 1:1 -Beziehungstypen⟨ ⟩
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Abb. 4.3: Nullmarken bei Beziehungstypen und Entitytypen
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Beispiel 4.5: Transformation binärer 1:1 -Beziehungstypen⟨ ⟩
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Beispiel 4.6: Transformation binärer 1:N -Beziehungstypen (⟨ ⟩ Fortsetzung)
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Beispiel 4.6: Transformation binärer 1:N -Beziehungstypen⟨ ⟩
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Beispiel 4.7: Transformation binärer N:M -Beziehungstypen⟨ ⟩
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Beispiel 4.8: Transformation ternärer 1:1:1 -Beziehungstypen⟨ ⟩
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Beispiel 4.9: Transformation ternärer 1:1:N -Beziehungstypen⟨ ⟩
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Beispiel 4.10: Transformation ternärer 1:N:M -Beziehungstypen⟨ ⟩
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Beispiel 4.11: Transformation ternärer N:M:P -Beziehungstypen⟨ ⟩
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Beispiel 4.12: Transformation von Generalisierungshierarchien
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Beispiel 4.13: Transformation von Subtypenhierarchien
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Abb. 4.4: EER-Modell des Produktionsunternehmens
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Aufgabe 4.1: Flugteilnehmer
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Aufgabe 4.2: Flughafeninformationssystem
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Aufgabe 4.3: Krankenhausinformationssystem
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Abb. 2.5: ANSI/SPARC Architekturmodell
Aufgabe 4.4: Projektverwaltung
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Abb. 5.1: Drei-Ebenen-Schemaarchitektur nach ANSI
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Abb. 5.2: Vereinfachte Darstellung der Systemarchitektur eines DBMS
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Abb. 5.3: Datenstruktur eines konzeptuellen Datenbankschemas
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Abb. 5.4: Struktur einer Datenbank aus der Sicht von SQL7
7Genau genommen impliziert diese Abbildung, dass es sogar noch eine weitere Ebene, die Ebene der Menge von Katalogen gibt. Grundsätzlich gilt fur diese Ebene dasselbe wie fur die Ebene der Datenbankschemata. Deshalb soll diese Ebene hier auch nicht weiter diskutiert werden.
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Tabelle 6.1: Typen von Relationen
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Tabelle 6.2: Verwendete Notation
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Tabelle 6.3: Beispielrelationen mit konkreten Instanzen bzw. Ausprägungen
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Abb. 6.1: Basisoperationen der relationalen Algebra (Fortsetzung)
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Abb. 6.1: Basisoperationen der relationalen Algebra
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Beispiel 6.8: Vereinigung
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Beispiel 6.9: Differenz
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Beispiel 6.10: Durchschnitt
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Beispiel 6.11: (Konstanten-)Selektion
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Beispiel 6.12: Attributselektion
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Beispiel 6.16: Gleichverbund
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Beispiel 6.18: Naturlicher Verbund
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Beispiel 6.19: Varianten von Verbunden (Fortsetzung)
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Beispiel 6.19: Varianten von Verbunden (Fortsetzung)
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Beispiel 6.19: Varianten von Verbunden
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Tabelle 6.4: Mit den unterschiedlichen Verbundoperationen verbundener Aufwand16
16 nach [FMRW94]
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Tabelle 6.5: Operatoren der Relationenalgebra
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Abb. 6.2: Formale Basis gängiger relationaler Anfragesprachen
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Abb. 7.1: Die Entwicklung der SQL-Standards
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Abb. 7.2: Aufbau einer SQL-Anfrage
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Tabelle 7.1: Gegenuberstellung von relationalen und SQL-Ausdrucken
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Tabelle 7.2: Verwendete erweiterte Backus-Naur-Syntaxnotation
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Tabelle 7.3: Basisbefehle der DDL
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Abb. 7.3: Basisdatentypen in SQL-92
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Tabelle 7.4: Erlaubte arithmetische Operationen auf chronologischen Datentypen
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Tabelle 7.5: Speicherplatzbedarf von Multimediaobjekten
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Tabelle 7.6: Spezifikation der Datentypen in SQL-92
7 Es sei darauf hingewiesen, dass der Standard viele Schreibweisen unterstutzt, die hier nicht alle aufgefuhrt werden können. So kann beispielsweise VARCHAR auch als CHAR VARYING oder CHARACTER VARYING geschrieben werden.8 l steht fur Länge9 Hinter dem TO darf nur eine Zeiteinheit stehen, deren Granularität feiner ist als die Zeiteinheit vor dem TO (YEAR TO MONTH ist korrekt, während YEAR TO YEAR nicht erlaubt ist).10 Es gilt Fußnote 7.2.2.1 sinngemäß.
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Tabelle 7.7: Beispiele fur SQL-92-Datentypen
11 Die Bitfolge ist in Hexadezimalnotation dargestellt
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Tabelle 7.8: Prädikate und ihre Aufgabe
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Abb. 7.4: Fremdschlussel
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Abb. 7.5: ER-Diagramm Nahverkehr
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Tabelle 7.9: Aggregatfunktionen und ihre Semantik
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Abb. 7.6: FROM-Klausel
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Tabelle 7.10: Verbundoperation und ihre Bezeichnung in SQL
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Beispiel 7.73: Prinzipielle Arbeitsweise des äußeren Verbundes
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Beispiel 7.76: UNION JOIN der Tabellen von Beispiel 7.73
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Tabelle 7.11: Vergleich der Verbundbedingung nach altem und SQL-92-Standard74
73 Hier sind wieder alle Varianten wie beim inneren Verbund möglich. Da sie identisch zum inneren Verbund zu formulieren sind, ist hier nur beispielhaft der naturliche äußere Verbund spezifiziert worden. Die hier angegebene „alte“ Variante ist eine mögliche Formulierung. Nicht jeder SQL-Dialekt unterstutzt den äußeren Verbund und die, die ihn anbieten, tun dies oft in einer anderen Form.74 Man beachte, dass SQL-92 auch eine Formulierung von Verbunden entsprechend der „alten“ Variante erlaubt.
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Tabelle 7.12: Kostenvergleich der Verbundoperationen
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Tabelle 7.13: Semantik der Booleschen Operatoren
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Tabelle 7.14: Wahrheitstabellen fur die dreiwertige Logik
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Tabelle 7.15: Das Ergebnis bedingter Ausdrucke in SQL
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Tabelle 7.16: Beispiel einer Ausprägung der ProduktLagertIn-Tabelle
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Tabelle 7.17: Aufteilung der Ausgangstabelle in Untertabellen durch die GROUP BY-Klausel
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Tabelle 7.18: Ergebnis einer Anfrage mit GROUP BY-Klausel
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Tabelle 7.19: Ergebnis einer ORDER BY-Klausel92
92 Wie man sieht, ist das Ergebnis wegen der Wiederholungen der Lagerbezeichnungen nicht mehr ganz so gut lesbar. Der SQL-Standard bietet hier keine Möglichkeiten, die Lesbarkeit zu verbessern. Doch unterstutzen viele SQL-Dialekte Formatierungsbefehle (z. B. FORMAT), mit denen die Ergebnisausgabe optisch zumindest etwas ansehnlicher gestaltet werden kann. Auf einer professionelleren Ebene bleibt es den auf SQL aufsetzenden Reportgeneratoren,4GL-Entwicklungswerkzeugen (Sprachen der vierten Generation) oder Wirts- bzw. (Host-) Sprachen uberlassen, fur eine schönere Präsentation zu sorgen.
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Tabelle 7.20: Semantik der mengenorientierten Prädikate
105 Wert kann in dieser Tabelle auch einen zusammengesetzten Wert (Zeilenkonstruktor) darstellen.
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Tabelle 7.21: Alternativen fur ANY und ALL
110 Kann nur in Ausnahmefällen nicht erfullt sein; Beispiel: WHERE 5 ≠ ANY(5, 5, . . ., 5). Man kann zeigen, dass das Prädikat immer erfullt sein muss, wenn die Wertemenge mindestens zwei unterschiedliche Werte enthält. 111Ist nur in Ausnahmefällen erfullt; Beispiel: WHERE 5=ALL(5, 5, . . ., 5). Man kann zeigen, dass das Prädikat nicht erfullt sein kann, wenn die Wertemenge mindestens zwei unterschiedliche Werte enthält.
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Tabelle 7.22: Alternativen fur EXISTS
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Abb. 7.7: Abarbeitungsreihenfolge und Semantik der Basisklauseln von SQL
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Tabelle 7.23: Vorrangregeln bei den SQL-Operatoren (hoch: 7 . . . 0: niedrig)
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Tabelle 7.24: Rechtevergabe fur Operationen in SQL-92
135 Tabelle ist hier als Oberbegriff fur eine Basistabelle oder eine Sicht zu verstehen.
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Abb. 7.8: Funktionsweise des Vorubersetzers
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Abb. 7.9: Definition eines Cursors
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Abb. 7.10: Abarbeitung einer Anfrage
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Abb. 7.11: Operatorbaum
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Abb. 7.12: Ausfuhrungsplan
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Tabelle 7.25: Äquivalente Ausdrucke der Relationenalgebra
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Abb. 7.13: Optimierte Anfrage von Beispiel 7.172
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Tabelle 7.26: Teilsprachen von SQL und ihre wichtigsten Basiskonstrukte
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Abb. 8.1: Basisdatentypen in SQL:2011
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Tabelle 8.1: Zusammenfassung der durch die neuen Typkonstruktoren modellierbaren Beziehungsarten
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Beispiel 8.32: Identität und Formen von Gleichheit
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Abb. 8.2: Klasse Mitarbeiter mit gekapselter Datenstruktur und Methoden
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Beispiel 8.47: Tabellen- und Typhierarchie
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Beispiel 8.48: Tabellenhierarchie mit mehreren Tabellen vom selben Typ
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Abb. 8.3: Alternative Tabellenhierarchien
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Beispiel 8.51: Zusammenspiel zwischen Typ- und Tabellenhierarchie
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Beispiel 8.53: Zusammenspiel zwischen Typ- und Sichtenhierarchie
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Abb. 8.4: Erweiterte Typhierarchie
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Abb. 8.5: Typhierarchie und unverbundene Tabellenhierarchien
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Abb. 8.6: Typhierarchie und verbundene Tabellenhierarchien
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Abb. 8.7: Anfragen und Sichtbarkeit ohne eingefugte leere OberTabelle
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Abb. 8.8: Anfragen und Sichtbarkeit bei eingefugter leerer OberTabelle
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Abb. 8.9: Typhierarchie
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Abb. 8.10: Tabellenhierarchie
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Tabelle 8.2: Erlaubte Datenbezuge innerhalb von Triggern
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Tabelle 8.3: Beispielhaftes Ergebnis fur Anfrage 1
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Tabelle 8.4: Beispielhaftes Ergebnis fur Anfrage 2
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Tabelle 8.5: Beispielhaftes Ergebnis fur Anfrage 3
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Abb. 8.11: Der Datentyp DATALINK zum Verwalten externer Objekte
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Abb. 9.1: Paralleler Zugriff von Anwendungen auf die DB
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Abb. 9.2: Serialisierbarkeit
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Tabelle 9.1: Kompatibilität der Sperrmodi
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Tabelle 9.2: Kompatibilitätsmatrix der Warnsperrmodi
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Abb. 9.3: Verschiedene Varianten des Zweiphasen-Sperrprotokolls
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Abb. 9.4: Fortgepflanztes Rollback
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Abb. 9.5: Phasen einer Transaktion bei optimistischer Synchronisation
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Abb. 9.6: Ursprungliche Validation nach Kung und Robinson
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Abb. 9.7: Unnötiges Zurucksetzen bei der ursprunglichen Validationstechnik
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Abb. 9.8: Schnappschussvalidation mit kritischem Abschnitt
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Abb. 9.9: Schnappschussvalidation ohne kritischen Abschnitt
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Tabelle 9.3: Konsistenz- bzw. Isolationsstufen von Transaktionen
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Abb. 9.10: Architektur von TP-Monitoren
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Abb. 9.11: Arbeitsweise eines DBMS
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Tabelle 9.4: Strategien zum Zuruckschreiben modifizierter Daten
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Tabelle 9.5: Physische und logische Logdateieinträge fur ein Reiseburoszenario
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Abb. 9.12: Arbeitsweise eines Logdatei-Ringpuffer
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Abb. 9.13: Systemzusammenbruch (crash)
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Abb. 9.14: Checkpoint mit Stillstand
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Abb. 9.15: Checkpoint ohne Stillstand
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Abb. 9.16: Erfolgreiche und zuruckgesetzte Transaktion
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Abb. 9.17: Aufbau einer geschachtelten Transaktion T
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Abb. 9.18: Mögliche Reaktionen im Fehlerfall