Informatik am GSG

Damit Datenbanken gut und reibungslosen arbeiten können und Millionen von Daten verarbeiten können, müssen sie gut aufgebaut sein. Das ist ähnlich wie mit dem Fundament eines Hauses. Ist dieses nicht gut, trägt es das restliche Haus nicht, was da darauf gesetzt wird.
Um ER-Modelle (das Fundament) gut zu modellieren, bietet sich die folgenden Herangehensweise an:

Mit dieser Anleitung könnt ihr aus jedem Sachkontext ein korrektes ER-Diagramm mit Entitäten, Attributen, Relationen und Kardinalitäten erstellen.

Schritt 1: Text markieren & Entitäten identifizieren

Frage: Welche Hauptbegriffe (Nomen) werden im Text genannt, die als Objekte gespeichert werden müssen?
→ Diese werden zu Entitäten (Rechtecke im ER-Diagramm).
Beispieltext: „Eine Schule verwaltet Lehrer und Klassen. Jeder Lehrer unterrichtet in einer oder mehreren Klassen und hat ein Fach, das er primär unterrichtet. Eine Klasse besteht aus Schülern, die Noten in verschiedenen Fächern erhalten.“
Markierte Entitäten (fett): Lehrer, Klassen, Fach, Schüler

Schritt 2: Attribute den Entitäten zuordnen

Frage: Welche Eigenschaften hat jede Entität?
→ Diese werden als Attribute (Ovale) an die Entitäten gehängt.
Beispiel:

Entität	Attribute	Primärschlüssel (unterstrichen)
Lehrer	Name, Fachbereich, Einstellungsdatum	Personalnummer
Klasse	Raum, Jahrgangsstufe	Klassenname
Fach	Fachleitung	Fachname
Schüler	Name, Geburtsdatum	Schüler-ID

Tipp:

• Eindeutige Identifikation: Jede Entität braucht ein Primärattribut (z. B. Personalnummer bei Lehrern).
• Keine Redundanz: Attribute, die sich aus anderen ergeben (z. B. Alter aus Geburtsdatum), weglassen!

Schritt 3: Relationen zwischen Entitäten erkennen

Frage: Wie hängen Entitäten zusammen?
→ Verben im Text helfen (z. B. „unterrichtet“, „besteht aus“, „erhält“).
Beispiel:

Relation	Beteiligte Entitäten	Beschreibung
unterrichtet	Lehrer → Klasse	Ein Lehrer unterrichtet in Klassen.
hat_Primärfach	Lehrer → Fach	Ein Lehrer hat ein Hauptfach.
gehört_zu	Schüler → Klasse	Ein Schüler gehört zu einer Klasse.
erhält_Note	Schüler → Fach	Ein Schüler erhält Noten in Fächern.

Schritt 4: Kardinalitäten bestimmen

Frage: Wie viele Entitäten der einen Art gehören zu wie vielen der anderen?
→ Minimal- und Maximalanzahl pro Beziehung klären (z. B. „mindestens 1, höchstens n“).
Beispiel:

Relation	Beteiligte Entitäten	Kardinalität	Erklärung	Beispiel
unterrichtet	Lehrer → Klasse	N:M	Ein Lehrer kann viele Klassen unterrichten, eine Klasse hat viele Lehrer.	Herr Müller (Lehrer) unterrichtet 5a und 6b; Klasse 5a hat mehrere Lehrer (Müller, Schmidt).
hat_Primärfach	Lehrer → Fach	1:N	Ein Lehrer hat ein Primärfach, ein Fach kann von vielen Lehrern unterrichtet werden.	Herr Müller (Lehrer) hat Mathe als Primärfach; Mathe wird von 5 Lehrern unterrichtet.
gehört_zu	Schüler → Klasse	N:1	Viele Schüler gehören zu einer Klasse.	25 Schüler (N) sind in einer Klasse (1) (z. B. 10a).
erhält_Note	Schüler → Fach	N:M	Ein Schüler hat Noten in vielen Fächern, ein Fach wird von vielen Schülern belegt.	Max (Schüler) hat Noten in Mathe und Deutsch; Mathe wird von 30 Schülern belegt.

Schritt 5: ER-Diagramm zeichnen

Zeichne nun das ER-Modell entweder per Hand mithilfe vom yEd-Graph Editor (am PC ist das besser zu machen).

Die Abfragesprache SQL (Structured Query Language) ist ein Standard für die hier betrachteten relationalen Datenbanksysteme.

Eine Abfragesprache wie SQL ist eine deklarative Sprache. Im Gegensatz zu prozeduralen Sprachen, wie z. B. Java, Python oder C++ wird hier nicht schrittweise im Code angegeben, wie der Computer das gewüchste Ziel erreichen soll. Man gibt nur das Ziel an und das Datenbankmanagementsystem entscheidet, wie es dieses erreicht.

In unserem Beispiel oben haben wir gesehen, wie eine solche SQL-Abfrage formuliert wird:

Daraus ergibt sich das folgende Grundgerüst jeder SQL-Abfrage ist:

Die Groß-/Kleinschreibung der Schlüsselworte dient nur zur besseren Lesbarkeit. Sie ist in SQL nicht notwendig.

2. Analysiere die folgenden SQL-Abfragen, indem du beschreibst, was diese machen und notiere die Ausgaben. Prüfe erst danach, was die SQL-Abfrage macht. Dokumentiere deine Ergebnisse.
Aufgabenteil a

SELECT inhalt
FROM Beiträge
WHERE likes >=20 ;

Aufgabenteil b

SELECT benutzername, geburtsjahr
FROM Benutzer
WHERE geburtsjahr <= 1999;

Probiere hier einige der Sachen zu den Aggregatfunktionen aus. Folgenden Übungen könnten hier einen guten Einstieg ermöglichen.

1. Ermittle wie teuer es wäre, wenn man sich alle Bücher von "J.R.R. Tolkien" kaufen möchte.
2. Ermittle die Anzahl an Datensätzen, bei denen der Titel ein "der" beinhaltet.
3. Ermittle den durchschnittlichen Preis von Charles Dickens Büchern
4. Lass dir das teuerste und günstigste Buch ausgeben.
5. Ich möchte wissen, wie teuer "Die Weihnachtsgeschichte" und "1984" zusammen sind.