Datenbanken und SQL

Man könnte Daten auch in Dateien speichern - viele Unternehmen tun das bis heute mit Excel. Bei mehr als einem Benutzer und mehr als ein paar tausend Zeilen bricht das aber zusammen.

Fast alle Unternehmensdatenbanken sind relational: Die Daten liegen in Tabellen, und die Tabellen sind über Werte miteinander verknüpft.

Primärschlüssel und Fremdschlüssel

Der Primärschlüssel macht jede Zeile eindeutig identifizierbar. Er darf nie leer sein und nie doppelt vorkommen. Ein Fremdschlüssel ist ein Feld, das auf den Primärschlüssel einer anderen Tabelle zeigt - so entstehen die Verbindungen.

kunden                          auftraege
┌────────────┬────────────┐     ┌────────────┬───────────┐
│ kunden_id  │ name       │     │ auftrag_id │ kunden_id │
│ (Primär)   │            │     │ (Primär)   │ (Fremd)   │
├────────────┼────────────┤     ├────────────┼───────────┤
│ 1          │ Meier GmbH │◄────┤ 1          │ 1         │
│ 2          │ Schulz AG  │     │ 5          │ 1         │
└────────────┴────────────┘     └────────────┴───────────┘
                                 Auftrag 1 und 5 gehören zu Kunde 1

Beziehungsarten

Bevor eine Tabelle angelegt wird, zeichnet man das Modell. Das Entity-Relationship-Diagramm zeigt, welche Dinge es gibt und wie sie zusammenhängen - noch ohne technische Details.

• Entität: ein Ding, über das Daten gespeichert werden (Kunde, Produkt)
• Attribut: eine Eigenschaft davon (Name, Preis)
• Beziehung: wie Entitäten zusammenhängen (Kunde erteilt Auftrag)
• Kardinalität: wie viele auf jeder Seite stehen (1:n, n:m)

┌──────────┐            ┌───────────┐            ┌───────────┐
│  KUNDE   │ 1        n │  AUFTRAG  │ 1        n │ POSITION  │
│          ├────────────┤           ├────────────┤           │
│ kunden_id│  erteilt   │auftrag_id │  enthält   │position_id│
│ name     │            │ datum     │            │ menge     │
│ ort      │            │ status    │            │           │
└──────────┘            └───────────┘            └─────┬─────┘
                                                       │ n
                                                       │
                                                  ┌────┴──────┐
                                                  │  PRODUKT  │ 1
                                                  │produkt_id │
                                                  │bezeichnung│
                                                  │nettopreis │
                                                  └───────────┘

Normalisierung ist das systematische Zerlegen von Tabellen, damit jede Information nur an einer einzigen Stelle steht. Klick dich durch die vier Schritte und beobachte, welches Problem dabei jeweils verschwindet.

Die drei Normalformen als Merksatz

Die drei Anomalien

• Einfügeanomalie: Ein neuer Kunde lässt sich nicht anlegen, solange er keinen Auftrag hat.
• Änderungsanomalie: Eine Adressänderung muss an vielen Stellen nachgezogen werden; wird eine vergessen, widersprechen sich die Daten.
• Löschanomalie: Mit dem letzten Auftrag verschwindet auch die Adresse des Kunden.

SQL (Structured Query Language) ist die Sprache aller relationalen Datenbanken. Das Besondere: Du beschreibst was du willst, nicht wie es geholt werden soll. Den Weg sucht sich die Datenbank selbst.

SELECT   spalten          -- welche Spalten sollen erscheinen
FROM     tabelle          -- woher
WHERE    bedingung        -- welche Zeilen
GROUP BY spalte           -- zusammenfassen nach
HAVING   bedingung        -- Filter auf die Gruppen
ORDER BY spalte           -- Sortierung
LIMIT    anzahl;          -- nur die ersten n

Probier es aus

Unten steht eine echte Datenbank. Ändere die Abfrage und drück auf Ausführen - Strg+Eingabe geht auch.

Die wichtigsten WHERE-Bedingungen

Weil normalisierte Daten über mehrere Tabellen verteilt sind, muss man sie zum Lesen wieder zusammenführen. Das macht der JOIN.

SELECT k.name, a.auftrag_id, a.datum
FROM   kunden k
JOIN   auftraege a ON a.kunden_id = k.kunden_id;
--                    └──────────┬──────────┘
--                    die Verbindungsbedingung:
--                    welcher Fremdschlüssel zeigt auf welchen Primärschlüssel

Aufgabe: drei Tabellen verbinden

Zeig für jeden Auftrag die Auftragsnummer, den Kundennamen und die Produktbezeichnung jeder Position. Du brauchst dafür alle vier Tabellen außer mitarbeiter.

SELECT a.auftrag_id, k.name, p.bezeichnung
FROM   auftraege a
JOIN   kunden     k  ON k.kunden_id  = a.kunden_id
JOIN   positionen po ON po.auftrag_id = a.auftrag_id
JOIN   produkte   p  ON p.produkt_id  = po.produkt_id;

Hier wird SQL zum Werkzeug für Auswertungen - genau das, was im Berufsalltag der Wirtschaftsinformatik den größten Teil ausmacht.

Aufgabe: Umsatz je Produktkategorie

Ermittle je kategorie den Gesamtumsatz (Menge mal Einzelpreis) über alle Positionen, absteigend sortiert. Nenn die Summenspalte umsatz.

SELECT p.kategorie,
       ROUND(SUM(po.menge * po.einzelpreis), 2) AS umsatz
FROM   positionen po
JOIN   produkte p ON p.produkt_id = po.produkt_id
GROUP BY p.kategorie
ORDER BY umsatz DESC;

Unterabfragen

Eine Abfrage darf innerhalb einer anderen stehen. Damit beantwortet man Fragen, die sich auf ein Zwischenergebnis beziehen - etwa „alle Produkte, die teurer sind als der Durchschnitt“.

Die drei ändernden Befehle

INSERT INTO kunden (kunden_id, name, ort, land, kunde_seit, betreuer)
VALUES (13, 'Nova Systems', 'Leipzig', 'DE', '2025-01-15', 1);

UPDATE produkte
SET    nettopreis = nettopreis * 1.05
WHERE  kategorie = 'Antrieb';

DELETE FROM auftraege
WHERE  status = 'storniert';

Transaktionen

Eine Transaktion fasst mehrere Anweisungen zu einer Einheit zusammen, die entweder komplett oder gar nicht ausgeführt wird.

ACID - vier Buchstaben, die du auswendig können solltest

Indizes

Ein Index ist eine zusätzliche sortierte Struktur über einer Spalte - wie das Stichwortverzeichnis hinten im Buch. Ohne Index muss die Datenbank die ganze Tabelle lesen (O(n)), mit Index findet sie den Treffer in O(log n).

SQL-Übungen

Jede Aufgabe wird automatisch geprüft: Deine Abfrage wird mit einer Musterlösung verglichen. Der Weg ist egal - es zählt nur, dass dasselbe Ergebnis herauskommt.

Aufgabe 1 · leicht

Zeig alle Produkte der Kategorie Steuerung mit Bezeichnung und Preis, sortiert nach Preis absteigend.

Aufgabe 2 · leicht

Wie viele Kunden gibt es je Land? Zwei Spalten: land und anzahl.

Aufgabe 3 · mittel

Zeig alle Kunden, deren Name mit W beginnt oder die in Berlin sitzen.

Aufgabe 4 · mittel

Ermittle für jeden Betreuer aus der Tabelle mitarbeiter, wie viele Kunden er betreut. Spalten: name und kundenzahl. Auch Mitarbeiter ohne Kunden sollen erscheinen - überleg, welche JOIN-Art du dafür brauchst.

SELECT m.name, COUNT(k.kunden_id) AS kundenzahl
FROM   mitarbeiter m
LEFT JOIN kunden k ON k.betreuer = m.mitarbeiter_id
GROUP BY m.mitarbeiter_id, m.name;

Aufgabe 5 · schwer

Welche drei Produkte haben den höchsten Gesamtumsatz (Menge mal Einzelpreis über alle Positionen)? Spalten: bezeichnung und umsatz, absteigend, nur die obersten drei.

SELECT p.bezeichnung,
       ROUND(SUM(po.menge * po.einzelpreis), 2) AS umsatz
FROM   positionen po
JOIN   produkte p ON p.produkt_id = po.produkt_id
GROUP BY p.produkt_id, p.bezeichnung
ORDER BY umsatz DESC
LIMIT 3;

Selbsttest

Karteikarten zu diesem Modul

Wenn du tiefer einsteigen willst

• sqlbolt.com und SQLZoo - interaktive SQL-Kurse, beide kostenlos. Ideal, wenn du nach diesem Modul einfach weiterüben willst.
• "SQL - der Grundkurs" von Ralf Adams - deutschsprachig und praxisnah.
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