Datenbank verstehen: Tabellen, Schlüssel und SQL

Stell dir vor, eine Schule verwaltet Klassen und Lehrkräfte. Werden alle Angaben in einer langen Liste wiederholt, kann derselbe Nachname unterschiedlich geschrieben werden. Außerdem ist bei zwei Lehrkräften namens Franklin nicht mehr klar, welche Person gemeint ist.

Eine Datenbank ordnet die Angaben nach einem festgelegten Schema. Das Schema beschreibt, welche Tabellen und Spalten vorhanden sind und wie sie zusammenhängen.

Eine relationale Datenbank organisiert Daten in Tabellen. Jede Tabelle beschreibt gleichartige Objekte, zum Beispiel Lehrkräfte oder Klassen.

• Eine Spalte heißt auch Attribut. Sie beschreibt eine Eigenschaft, etwa Nachname.
• Eine Zeile heißt Datensatz oder Tupel. Sie beschreibt ein einzelnes Objekt, etwa eine bestimmte Lehrkraft.
• Ein Attributwert ist der konkrete Inhalt eines Feldes, etwa Curie.

Zwei Menschen können denselben Namen tragen. Ein Datensatz braucht deshalb ein Merkmal, das ihn sicher von allen anderen Datensätzen unterscheidet.

Ein geeigneter Primärschlüssel muss dauerhaft eindeutig sein. Der Nachname Franklin reicht im Beispiel nicht aus. Die künstlich eingeführte LehrID bleibt dagegen eindeutig. Eine solche ID heißt auch Surrogatschlüssel.

Die Kardinalität beschreibt, wie viele Datensätze auf beiden Seiten einer Beziehung beteiligt sein können.

Im Schulmodell leitet eine Lehrkraft möglicherweise mehrere Klassen. Jede Klasse hat nach der gewählten Modellregel genau eine Klassenleitung. Das ist eine 1:n-Beziehung. Der Fremdschlüssel KlassenleiterID steht auf der n-Seite, also in der Tabelle Klassen.

Eine n:m-Beziehung braucht eine eigene Tabelle. Arbeiten beispielsweise viele Angestellte an vielen Projekten, kann Projektmitarbeit(AngestelltenID, ProjektID, Stunden) die Zuordnungen speichern.

Gehe bei einem kleinen Modell in vier Schritten vor:

1. Bestimme die Entitäten, also die unterscheidbaren Objekte. Hier sind es Lehrkräfte und Klassen.
2. Sammle ihre Attribute, etwa Name, Fach und Schülerzahl.
3. Wähle für jede Tabelle einen eindeutigen Primärschlüssel.
4. Bestimme die Beziehung und setze den passenden Fremdschlüssel.

Die Trennung reduziert Redundanz, also unnötige Mehrfachspeicherung. Ändert sich das Fach einer Lehrkraft, muss es nur in ihrem Lehrkräftedatensatz geändert werden.

SQL steht für Structured Query Language. In relationalen Datenbanken dient SQL unter anderem zum Definieren, Abfragen und Bearbeiten von Daten.

Eine einfache Auswahlabfrage folgt diesem Muster:

SELECT Spalten FROM Tabelle WHERE Bedingung;

• SELECT bestimmt die auszugebenden Spalten.
• FROM nennt die Tabelle.
• WHERE filtert die Zeilen nach einer Bedingung.

Ein gutes Modell speichert jede Information dort, wo sie fachlich hingehört.

• Mehrdeutiger Schlüssel: Ein Nachname identifiziert eine Person nicht sicher.
• Wiederholte Angaben: Name und Fach der Klassenleitung in jeder Klassenzeile erhöhen die Gefahr widersprüchlicher Einträge.
• Mehrfachwerte in einem Feld: Ein Eintrag wie 7b, 8a, 10a lässt sich schlechter einzeln prüfen und abfragen.
• Verwaister Fremdschlüssel: Eine KlassenleiterID darf nicht auf eine nicht vorhandene Lehrkraft zeigen. Diese Regel heißt referenzielle Integrität.

Prüfe dich zum Schluss: Kannst du in einem neuen Alltagsszenario die Objekte und Attribute benennen, eindeutige Schlüssel wählen, die Beziehung bestimmen und eine passende SELECT-Abfrage formulieren? Dann beherrschst du den grundlegenden Weg vom Realitätsausschnitt zur relationalen Datenbank.