Einsatz und Realisierung von Datenbanksystemen - ERDB Übungsleitung Maximilian Bandle, Schüle , Josef Schmeißer
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Einsatz und Realisierung von Datenbanksystemen
Einsatz und Realisierung von
Datenbanksystemen
ERDB Übungsleitung
Maximilian {Bandle, Schüle}, Josef Schmeißer
i3erdb@in.tum.de
Folien erstellt von Maximilian Bandle & Alexander Beischl
1Einsatz und Realisierung von Datenbanksystemen Organisatorisches Disclaimer Die Folien werden von der Übungsleitung allen Tutoren zur Verfügung gestellt. Sollte es Unstimmigkeiten zu den Vorlesungsfolien von Prof. Kemper geben, so sind die Folien aus der Vorlesung ausschlaggebend. Falls Ihr einen Fehler oder eine Unstimmigkeit findet, schreibt an i3erdb@in.tum.de mit Angabe der Foliennummer. ERDB 2020 - Tutorübung 4 2
Einsatz und Realisierung von Datenbanksystemen
Deduktive Datenbanken
ERDB 2020 - Tutorübung 3 3Einsatz und Realisierung von Datenbanksystemen
Deduktive Datenbanken
Einführung
EDB
Extensionale DatenBasis
• EDB/Faktenbasis ist die Menge der (Basis-Relationen)
Relationen
• Deduktion durch Datalog Datalog
• (Data + Prolog -> Datalog) Regeln als Programm
• Die IDB entsteht durch Anwenden der
Datalog-Regeln auf die EDB IDB
➡ Erzeugt weitere Menge von Relationen Intensionale DatenBasis
(hergeleitete Relationen)
ERDB 2020 - Tutorübung 3 4Einsatz und Realisierung von Datenbanksystemen Deduktive Datenbanken Regeln Basisrelationen: vorlesungen(VorlNr, Titel, SWS, PersNr) professoren(PersNr, Name, Rang, Raum) Regelerzeugung und Join: sokLV(T,S) :-vorlesungen(_,T,S,P ), professoren(P, ’Sokrates’,_,_ ), S>2. ERDB 2020 - Tutorübung 3 5
Einsatz und Realisierung von Datenbanksystemen
Deduktive Datenbanken
Syntax
Zeichenketten: Worte mit kleinem Beginn oder in Anführungszeichen
Variablen: Worte mit großem Buchstaben als Beginn
Relation: daten(feld1,feld2,feld3)
Regeln: name(Param1, …) :- Ausdruck. Punkt immer als Abschluss
Logische Verknüpfung:
Komma => Und
Semikolon oder Regel mehrfach definieren => Oder
Prädikate: , ==, \=
Negation: not(Ausdruck)
Steht am Ende und benutzt nur beschränkte Variablen
ERDB 2020 - Tutorübung 3 6A_2.2_Zertifikat_f_195_188r_nicht_in.tum.de_Adresse
Ein Schlüsselpaar für OpenPGP können Sie sich jederzeit selbst und für jede E-Mail-
hlüsselpaar
Ein
Adressefür zulegen.
Schl OpenPGP
üsselpaar können
für
Besch OpenPGPSieSie
äftigen
Einsatz sich
und sichjederzeit
kRealisierung
önnen Sie
näher selbst
sich
mit
von und fürselbst
jederzeit
OpenPGP,
Datenbanksystemen jede und
damit E-Mail-
für jede
Sie Ihre E-Mail-
E-Mails ver-
zulegen.
schlBesch
Adresse
üsseln äftigen
könnenSie
zulegen. Besch
und sich näherSie
äftigen
schicken mit OpenPGP,
Siesich
Ihremnäher mit
Tutor damit Sie Ihre
OpenPGP,
eine verschl E-Mails
damit
üsselte Sie ver-
und Ihre E-Mails
signierte ver-
E-Mail.
ln können
schl und schicken
üsseln
Ihr Tutor können
erkl Sie
undIhrem
ärt Ihnen Tutor
schicken
während dereine
Sie Ihrem verschl
Tutor
Übungsstunde, üsselte
eine und
anverschl
welchesignierte
üsselte E-Mail.
AdresseundSie signierte
Ihre E-Mail E-Mail.
schi-
or erklärt
Ihr
ckenIhnen
Aufgabe 1
Tutor
sollenw ährend
erkl ärtwo
und der
sieÜbungsstunde,
Ihnen während
den an welche
der Übungsstunde,
entsprechenden Adresse Sie Ihre
an welche
ö↵entlichen Schl E-Mail
Adresse
üssel schi-
Sie
erhalten.Ihre
DafE-Mail schi-
ür erhalten
len undSiewo
cken sie den
sollen
einen entsprechenden
und ö↵entlichen Schl
wo sie den entsprechenden
Bonuspunkt. üssel erhalten.
ö↵entlichen Dafür
Schlüssel erhaltenDafür erhalten
erhalten.
n Bonuspunkt.
Sie einen Bonuspunkt.
Hausaufgabe 6 Gegeben sei die folgende Segler-Boots-Reservierung Datenbank:
6 Gegeben 6sei die
Hausaufgabe folgende
Gegeben seiSegler-Boots-Reservierung Datenbank: Datenbank:
die folgende Segler-Boots-Reservierung
%segler(SID,SNAME,EINSTUFUNG,ALTER)
r(SID,SNAME,EINSTUFUNG,ALTER)
%segler(SID,SNAME,EINSTUFUNG,ALTER)
%boot(BID,BNAME,FARBE)
BID,BNAME,FARBE)
%boot(BID,BNAME,FARBE)
%reservierung(SID,BID,DATUM)
vierung(SID,BID,DATUM)
%reservierung(SID,BID,DATUM)
Beantworten Sie die folgenden Anfragen in Datalog und testen Sie unter (http://datalog.
orten Sie die folgenden
Beantworten
db.in.tum.de/, Sie Anfragen
die folgenden
Examples in=>
Datalog
Anfragen undintesten Sie und
Datalog unter
Segler-Boots-Reservierung): (http://datalog.
testen Sie unter (http://datalog.
tum.de/, Examples =>Examples
db.in.tum.de/, Segler-Boots-Reservierung):
=> Segler-Boots-Reservierung):
1. Geben Sie die Farben aller Boote, die von ’Lubber’ reserviert wurden aus.
ben Sie die
1. Farben aller Boote, die vonBoote,
’Lubber’ reserviert wurden aus. wurden aus.
2. Geben
Geben Sie Sie die
alleFarben
Segler aller
aus, die einedie von ’Lubber’
Einstufung von reserviert
mindestens 8 oder das Boot 103
ben Sie 2.
alleGeben
SeglerSie
reserviert aus, dieSegler
alle
haben. eine Einstufung
aus, die eine von mindestens
Einstufung von8 mindestens
oder das Boot 103 das Boot 103
8 oder
erviert haben.
3. reserviert
Geben Siehaben.die Namen aller Segler aus, die mindestens zwei Boote reserviert haben.
ben Sie die
3. Namen aller Segler aus, dieSegler
mindestensdie zwei Boote reserviert haben.
4. Geben
Geben Sie Sie die
alle Namen
Segler aus,allerdie nochaus,nie ein mindestens zwei Boote
rotes Boot reserviert reserviert haben.
haben.
ben Sie alle
4. SeglerSie aus,alle
dieSegler
noch aus,nie ein
dierotes
nochBoot reserviert haben.
5. Geben
Geben Sie alle Segler aus, die mehr nie20
als ein rotesalt
Jahre Boot
sindreserviert haben.
und kein rotes Boot reserviert
ben Sie alle Segler Sie
5. Geben
haben. aus,alle
dieSegler
mehr alsaus,20die
Jahre
mehraltalssind und kein
20 Jahre alt rotes Bootkein
sind und reserviert
rotes Boot reserviert
ben.
6. haben.
Geben Sie die Ids der Segler aus, deren Einstufung besser als die eines Seglers mit
ben ERDB
Sie 6.
die
2020Ids derSieSegler
- Tutorübung
Geben
Namen 3 Ids
die
’Horatio’ aus,der
ist. deren
SeglerEinstufung
aus, derenbesser als die besser
Einstufung eines Seglers
als die mit
eines Seglers mit7Ein Schlüsselpaar für OpenPGP können Sie sich jederzeit selbst und für jede E-Mail-
hlHausaufgabe
üsselpaar
Adresse für 6 OpenPGP
Gegeben
zulegen. können
Besch sei dieSie
äftigen sich
sichjederzeit
folgende
Einsatz Sie
und selbst und fürdamit
Segler-Boots-Reservierung
nähervonmit
Realisierung OpenPGP,
Datenbanksystemen jede E-Mail-
Datenbank:
Sie Ihre E-Mails ver-
zulegen.
schlBesch
üsselnäftigen
könnenSie undsich näher mit
schicken OpenPGP,
Sie Ihrem Tutordamit Sie Ihre
eine verschl E-Mails
üsselte undver-
signierte E-Mail.
ln können und schicken
Ihr Tutor Sie Ihrem
erklärt Ihnen während
%segler(SID,SNAME,EINSTUFUNG,ALTER) Tutor dereine verschlüsselte
Übungsstunde, an und
welchesignierte
AdresseE-Mail.
Sie Ihre E-Mail schi-
or erklärt
cken Ihnen
Aufgabe 1 sollen während
und woder
%boot(BID,BNAME,FARBE) sieÜbungsstunde,
den entsprechenden an welche Adresse Schl
ö↵entlichen Sie Ihre
üsselE-Mail schi-Dafür erhalten
erhalten.
len undSiewo sie den
einen entsprechenden ö↵entlichen Schlüssel erhalten. Dafür erhalten
Bonuspunkt.
%reservierung(SID,BID,DATUM)
n Bonuspunkt.
Hausaufgabe 6 Gegeben sei die folgende Segler-Boots-Reservierung Datenbank:
6 Beantworten
Gegeben Siefolgende
sei die die folgenden Anfragen in Datalog und
Segler-Boots-Reservierung testen Sie unter (http://datalog.
Datenbank:
db.in.tum.de/, Examples => Segler-Boots-Reservierung):
%segler(SID,SNAME,EINSTUFUNG,ALTER)
r(SID,SNAME,EINSTUFUNG,ALTER)
1. Geben Sie die Farben aller Boote, die von ’Lubber’ reserviert wurden aus.
%boot(BID,BNAME,FARBE)
BID,BNAME,FARBE)
%reservierung(SID,BID,DATUM)
2. Geben Sie alle Segler aus, die eine Einstufung von mindestens 8 oder das Boot 103
vierung(SID,BID,DATUM)
reserviert haben.
Beantworten Sie die folgenden Anfragen in Datalog und testen Sie unter (http://datalog.
orten Sie 3.dieGeben
folgendenSie die Namen aller
Anfragen Segler aus, die Sie
mindestens zwei Boote reserviert haben.
db.in.tum.de/, Examplesin=> Datalog und testen unter (http://datalog.
Segler-Boots-Reservierung):
tum.de/,4.Examples
Geben Sie => alle Segler aus, die noch nie ein rotes Boot reserviert haben.
Segler-Boots-Reservierung):
1. Geben Sie die Farben aller Boote, die von ’Lubber’ reserviert wurden aus.
ben Sie dieGeben
5. FarbenSie alleBoote,
aller Segler dieaus,von
die ’Lubber’
mehr als reserviert
20 Jahre alt sind und
wurden aus.kein rotes Boot reserviert
2. haben.
Geben Sie alle Segler aus, die eine Einstufung von mindestens 8 oder das Boot 103
ben Sie allereserviert
Segler aus, die eine Einstufung von mindestens 8 oder das Boot 103
haben.
6. Geben Sie die Ids der Segler aus, deren Einstufung besser als die eines Seglers mit
erviert haben.
3. Namen
Geben Sie die Namen
’Horatio’ ist. aller Segler aus, die mindestens zwei Boote reserviert haben.
ben Sie die Namen aller Segler aus, die mindestens zwei Boote reserviert haben.
4. Geben
7. Geben Sie Sie alle
die Segler
Ids deraus, die noch
Segler nie einEinstufung
aus, deren rotes Boot besser
reserviert
als haben.
die aller Segler mit
ben Sie alleNamenSegler ’Horatio’
aus, die noch nie ein rotes Boot reserviert haben.
ist. aus, die mehr als 20 Jahre alt sind und kein rotes Boot reserviert
5. Geben Sie alle Segler
ben Sie alle Segler Sie
haben.
8. Geben aus,den
die Namen
mehr alsund 20 Jahre
Alter alt
dessind und kein
ältesten rotes
Seglers aus.Boot reserviert
ben.
6. Geben Sie die Ids der Segler aus, deren Einstufung besser als die eines Seglers mit
ben ERDB
Sie die
2020 Ids der’Horatio’
Segler
- Tutorübung
Namen 3 aus,
ist. deren Einstufung besser als die eines Seglers mit 8Einsatz und Realisierung von Datenbanksystemen
Deduktive Datenbanken
Tool zum Üben
https://datalog.db.in.tum.de
ERDB 2020 - Tutorübung 3 9Einsatz und Realisierung von Datenbanksystemen
Deduktive Datenbanken
Rekursion
Datenbasis: direkt(Start, Ziel, Linie)
Ziel: indirekt(Start, Ziel, Stops)
1. Basisfall => Fülle die Relation mit Anfangswerten
indirekt( Start, Ziel, Stops ) :- direkt( Start, Ziel, _), Stops = 0.
2. Rekursion => Nutze die Relation selbst und erweitere sie
indirekt( Start, Ziel, StopsNeu ) :-
indirekt( Start, Station, Stops ),
direkt( Station, Ziel, _),
StopsNeu = Stops + 1.
ERDB 2020 - Tutorübung 3 10griechischen Götter und Helden:
Die Datalogaufgaben können auf http://datalog.db.in.tum.de/ getestet werden. Auf
der Seite könnt Sie dann unter
Einsatzexamples
KindEltern
einen
und Realisierung vonentsprechenden
Datenbanksystemen Datensatz laden. An das
Ende der EDB könnt ihr dann Vaterneue IDB Mutter Kind
Regeln definieren diese KindEltern
und Vater dann
Mutter
in Kind
dem Que-
Zeus zu dem
ry Eingabefeld abfragen. Zusätzlich Leto in der Apollon
Vorlesung vorgestellten
Zeus Leto Syntax
Apollon hier
Aufgabe 2 Zeus Leto
noch eine kurz Übersicht der Vergleichsoperatoren: Artemis
X < Y, Y Zeus > X Leto(kleiner,
Kronos Rheia
größer),
Artemis
Hades
X =< Y, X >= Y (kleiner gleich, Kronosgrößer Rheia gleich),Hades
X = Y, X\ Zeus = Y (gleich,
Maia ungleich),
Hermes
not(pred(X, Y )) (existiert nichtZeus
pred(X,Y)). Maia Hermes Koios Phoebe Leto
Koios Phoebe Leto Atlas Pleione Maia
Kronos Rheia Poseidon
Hausaufgabe 1 Atlas Pleione Maia Kronos Rheia Zeus
Kronos Rheia ägung
Gegeben sei die nachfolgende KindEltern-Auspr Poseidon
für den Stammbaum-Ausschnitt der
Formulieren Sie folgende Anfragen in Datalog und testen Sie unter (http://d
griechischen Götter und Helden:Kronos Rheia in.tum.de/):Zeus
a) Bestimmen Sie alle Geschwisterpaare.
Formulieren Sie folgende Anfragen in Datalogb)und testen
Ermitteln Sie Sie
Paareunter (http://datalog.db.
von Cousins und Cousinen beliebigen Grades. D
finden Sie auf Wikipedia.
in.tum.de/): KindEltern
c) Geben Sie alle Verwandtschaftspaare an. Überlegen Sie sich eine geeigne
Vater Mutter
a) Bestimmen Sie alle Geschwisterpaare. Kind
von Verwandtschaft und setzen Sie diese in Datalog um.
Zeus Leto Apollon
d) Bestimmen Sie alle Nachfahren von Kronos. Formulieren Sie die Anfrage
b) Ermitteln Sie Paare von Cousins und Cousinen dass sie unter PostgreSQLGrades.
beliebigen ausführbar Die Definition
Zeus Leto so Artemis ist (online testen unter: http://
finden Sie auf Wikipedia. com mit der Datenbank PostgreSQL statt MySQL, das Schema Textfel
Kronos Rheia leer lassen, Hades müssen aber trotzdem auf ’Build Schema’ drücken). Sie könn
c) Geben Sie alle Verwandtschaftspaare
Zeus an.
Maia Überlegen Sie sich
als Common Table
Hermes einedefinieren
Expression geeignete Definition
und dann nutzen:
von Verwandtschaft und setzenKoiosSie Phoebe
diese in DatalogLeto um.
d) Bestimmen Sie alle NachfahrenAtlasvon Kronos.
Pleione Formulieren
Maia Sie die Anfrage 1 auch in SQL,
so dass sie unter PostgreSQL ausführbar
Kronos ist (online
Rheia Poseidon testen unter: http://sqlfiddle.
com mit der Datenbank PostgreSQL
Kronos Rheia statt MySQL, Zeusdas Schema Textfeld können sie
leer lassen, müssen aber trotzdem auf ’Build Schema’ drücken). Sie können die Daten
als Common
Formulieren Table Expression
Sie folgende Anfragen indefinieren und testen
Datalog und dann nutzen:
Sie unter (http://datalog.db.
ERDB 2020 - Tutorübung 4
in.tum.de/): 11Einsatz und Realisierung von Datenbanksystemen
Aufgabe 1
WITH RECURSIVE
kindEltern ( vater , mutter , kind ) as (
VALUES
( ' Zeus ' , ' Leto ' , ' Apollon ') ,
( ' Zeus ' , ' Leto ' , ' Artemis ') ,
( ' Kronos ' , ' Rheia ' , ' Hades ') ,
( ' Zeus ' , ' Maia ' , ' Hermes ') ,
( ' Koios ' , ' Phoebe ' , ' Leto ') ,
( ' Atlas ' , ' Pleione ' , ' Maia ') ,
( ' Kronos ' , ' Rheia ' , ' Poseidon ') ,
( ' Kronos ' , ' Rheia ' , ' Zeus ')
),
parent ( eltern , kind ) as (
select vater , kind from kindEltern UNION
select mutter , kind from kindEltern
)
select * from parent where eltern = ' Zeus '
Hausaufgabe 2
Bleiben wir bei dem bekannten Universitätsschema:
ERDB 2020 - Tutorübung 4 12),
parent ( eltern , kind ) as (
select vater , kind
Einsatz from kindEltern
und Realisierung UNION
von Datenbanksystemen
select mutter , kind from kindEltern
)
select * from parent where eltern = ' Zeus '
Aufgabe 3
Hausaufgabe 2
Bleiben wir bei dem bekannten Universitätsschema:
Assistenten ( PersNr , Name , Fachgebiet , Boss )
hoeren ( MatrNr , VorlNr )
pruefen ( MatrNr , VorlNr , PersNr , Note )
Vorlesungen ( VorlNr , Titel , SWS , gelesenVon )
Professoren ( PersNr , Name , Rang , Raum )
voraussetzen ( Vorg , Nachf )
Studenten ( MatrNr , Name , Semester )
Formulieren Sie folgende Anfragen in Datalog und testen Sie sie:
a) Geben Sie alle Professoren an, die mindestens eine Prüfung abgehalten haben.
b) Übersetzen Sie folgenden Ausdruck des Domänenkalküls in Datalog. Machen Sie sich
der Bedeutung des Ausdrucks bewusst.
{[t] |9 v,s,g([v,t,s,g] 2 Vorlesungen ^ 9 v2([v,v2] 2 voraussetzen ^
9 s2,g2([v2,‘Wissenschaftstheorie’,s2,g2] 2 Vorlesungen)))}
c) Joinen Sie nachfolgende Datalog-Anfrage so, dass Titel ausgegeben werden. Was be-
deutet diese Anfrage?
geschwisterVL ( N1 , N2 ): - voraussetzen (V , N1 ) , voraussetzen (V , N2 ) , N1 < N2 .
nahverwandtVL ( N1 , N2 ): - geschwisterVL ( N1 , N2 ).
nahverwandtVL ( N1 , N2 ): - geschwisterVL ( M1 , M2 ) , voraussetzen ( M1 , N1 ) ,
voraussetzen ( M2 , N2 ).
ERDB 2020 - Tutorübung 4 13der Bedeutung des Ausdrucks bewusst.
Einsatz und Realisierung von Datenbanksystemen
{[t] |9 v,s,g([v,t,s,g] 2 Vorlesungen ^ 9 v2([v,v2] 2 voraussetzen ^
9 s2,g2([v2,‘Wissenschaftstheorie’,s2,g2] 2 Vorlesungen)))}
Aufgabe 4
c) Joinen Sie nachfolgende Datalog-Anfrage so, dass Titel ausgegeben werden. Was be-
deutet diese Anfrage?
geschwisterVL ( N1 , N2 ): - voraussetzen (V , N1 ) , voraussetzen (V , N2 ) , N1 < N2 .
nahverwandtVL ( N1 , N2 ): - geschwisterVL ( N1 , N2 ).
nahverwandtVL ( N1 , N2 ): - geschwisterVL ( M1 , M2 ) , voraussetzen ( M1 , N1 ) ,
voraussetzen ( M2 , N2 ).
Hausaufgabe 3
Geben Sie Datalog Regeln an, die Studenten (Namen angeben) finden, die von einem Prüfer
geprüft worden, der selbst nicht die geprüfte Vorlesung gehalten hat. Das korrekte Ergebnis
für diese Anfrage ist Russels Prüfling, Carnap. Führen Sie die Anfrage im Datalog Tool
aus!
2
ERDB 2020 - Tutorübung 4 14Einsatz und Realisierung von Datenbanksystemen
Aufgabe 5
Hausaufgabe 4
U-Bahnen sind toll! Nehmen wir als Faktenbasis die U-Bahnstationen der Linie U2 Rich-
tung Messestadt West und der Linie U6 Richtung Klinikum Großhadern.
direkt ( Von , Ziel , Linie ).
Formulieren Sie ein Datalog-Prädikat, das Ihnen von Garching-Forschungszentrum aus
kommend die erreichbaren Stationen inklusiver der Anzahl der Stationen angibt. Testen
Sie es!
Hausaufgabe 5
Definieren Sie das Prädikat sg(X,Y) das für “same generation” steht. Zwei Personen ge-
hören zur selben Generation, wenn Sie mindestens je ein Elternteil haben, das derselben
Generation angehört.
ERDB 2020 - Tutorübung 4 15Einsatz und Realisierung von Datenbanksystemen
Fragen?
ERDB 2020 - Tutorübung 4 16Sie können auch lesen
