Datenbanken 1 - Einführung

Eine Datenbank ist eine organisierte Sammlung von strukturierten Informationen oder Daten, die typischerweise elektronisch in einem Computersystem gespeichert sind. Dabei sind die Daten so strukturiert, dass man daraus möglichst einfach und effizient Informationen extrahieren und die Daten manipulieren kann. Mit „manipulieren“ ist gemeint, dass man die Daten gezielt verändern kann. Ausserdem sollen sogenannte Redundanzen vermieden werden und alle Daten zu jeder Zeit korrekt (konsistent) sein.

Werden die Daten Ihres sozialen Netzwerks auf diese Weise gespeichert, dann verbraucht ihre Tabelle unnötigerweise viel zu viel Speicherplatz. Zudem ist es nicht ganz einfach, wenn z.B. ein Nutzer sein Profil löschen möchte oder Ähnliches. Viele Informationen werden durch diese gewählte Tabellenart doppelt gespeichert.

Die folgende Abbildung veranschaulicht diese Problematik sehr gut. In der Tabelle werden die Daten der Benutzer oder auch die Beschreibungen der Bilder oft mehrmals gespeichert. Beachten Sie beispielsweise, wie oft die Daten von Melina Aachen und ihrem Bild architecture.jpg in der Tabelle vorkommen.

Redundanzen gibt es auch bei den kommentierenden Nutzern und zwischen den kommentierenden Nutzern und den Nutzern, welche die Fotos gepostet haben.

Eine effiziente und einfache Lösung des Problems ist die sogenannte relationale Datenbank. Dabei werden die Daten auf mehrere Tabellen verteilt, die miteinander in Verbindung stehen, also verknüpft sind.

Um dies zu erreichen, muss für jede Gruppe von Feldern, die redundante Elemente enthalten, eine neue Tabelle erstellt werden. Man achtet auch darauf, dass die entstehenden Tabellen inhaltlich zusammengehörende Daten enthalten.

In unserem Beispiel gibt es Redundanzen bei den Benutzern und bei den geposteten Bildern. D.h. zusätzlich zur Tabelle „Kommentare“ müssen wir zwei Tabellen „Benutzer“ und „Bilder“ erstellen, welche die Benutzer unseres Netzwerks und die geposteten Bilder enthalten.

Die Tabelle „Benutzer“ sieht nun folgendermassen aus:

Diese Tabelle enthält nun jeden Benutzer unseres Netzwerkes genau ein Mal. Neben den bereits bekannten Feldern wurde ein neues Feld mit dem Namen „user_id“ hinzugefügt. Dieses Datenbankfeld nennen wir den Primärschlüssel der Tabelle. Dieser dient dazu, alle Benutzer unseres Netzwerkes eindeutig zu identifizieren. Jede Nummer im Feld „user_id“ muss daher absolut eindeutig sein, was bedeutet, sie darf nur ein einziges mal vorkommen!

Die neue Tabelle „Bilder“ sieht wie folgt aus:

Auch bei der Tabelle der Bilder wurde ein Primärschlüssel photo_id hinzugefügt, damit man die Bilder eindeutig indentifizieren kann. Die gesamten Benutzerdaten werden nicht mehr in dieser Tabelle gespeichert. Stattdessen speichert man lediglich die user_id des Benutzers, der das Bild gepostet hat.

Und nun kommen wir schliesslich zur ursprünglichen Tabelle „Kommentare“, welche die Kommentare der geposteten Bilder speichert. Sie enthält nun viel weniger Felder, da die Informationen zu den Benutzern und zu den Bildern in den entsprechenden Tabellen gespeichert sind. Damit man aber weiss, um welche Benutzer oder um welches Bild es sich handelt, sind diese durch die Felder photo_user_id, photo_id und com_user_id verknüpft. Diese drei Felder sind Primärschlüssel von anderen Tabellen und man spricht hier von sogenannten Fremdschlüsseln.

In dieser Tabelle verweist das Feld „photo_user_id“ auf die Tabelle „Benutzer“ und der Inhalt des Feldes entspricht der „user_id“. Der Verweis auf die Tabelle „Fotos“ funktioniert auf ähnliche Weise (über das Feld photo_id, welches in der Tabelle Fotos ebenfalls photo_id heisst). Schliesslich ist auch das Feld com_user_id eine Verknüpfung auf die Tabelle „Benutzer“. Dieser Fremdschlüssel gibt an, welcher Benutzer den Kommentar erstellt hat.

Bei der Verwendung einer relationalen Datenbank wird der benötigte Speicherplatz geringer sein als beim ursprünglichen Beispiel (mit nur einer Tabelle) und somit das gewünschte Ziel, den Speicherplatz zu reduzieren, erreicht werden.

Das hat noch weitere Vorteile: Wenn ein Benutzer beispielsweise seine Mailadresse ändert, genügt es, einen einzigen Eintrag (Datensatz) in der Tabelle „Benutzer“ zu ändern, anstatt mehrere Änderungen in der Tabelle „Kommentare“ zu tätigen. Die Aktualisierung wird also erleichtert. Das gilt auch für Änderungen in der Tabelle Bilder.