Aufgabe 01 - Einführung in Datenbanken

Aufgabe 01 - Einführung in Datenbanken

Worum geht es?

Diese Übung ist der Einstieg in das Thema Datenbanken (siehe Kapitel 1 - Grundlagen). Zuerst werden typische Probleme der Datenverwaltung betrachtet, dann ein Überblick über Datenbanksysteme erarbeitet, die Grundbegriffe des relationalen Modells geklärt und ein erster Tabellenentwurf gebaut. Im Expertenteil wird an einem bewusst schlechten Entwurf sichtbar gemacht, warum es Datenbanken überhaupt braucht.

Was Sie dafür brauchen

• Kapitel 1 - Grundlagen, Abschnitte Motivation, Kategorisierung von Datenbanksystemen, relationales Modell.
• Ein Tabellenkalkulationsprogramm (Excel, LibreOffice Calc oder Google Sheets).
• Internetzugang für die Recherche.

Welche Kompetenzen Sie erwerben und zeigen

• Sie benennen typische Probleme der Datenverwaltung und übertragen sie auf eine eigene Anwendung.
• Sie unterscheiden Arten von Datenbanksystemen und beurteilen ihre Eignung.
• Sie erklären die Grundbegriffe Relation, Attribut, Tupel und Schlüssel an einem Beispiel.
• Sie machen Redundanz und Anomalien an einem konkreten Entwurf sichtbar und leiten eine Verbesserung ab.

Pädagogische Einordnung

• Reproduktion: Probleme der Datenverwaltung und Grundbegriffe nennen und beschreiben (Teil A).
• Reorganisation und Transfer: Systemarten vergleichen und einen Tabellenentwurf erstellen (Teile B und C).
• Reflexion, Problemlösung und Urteilsbildung: Anomalien an einem schlechten Entwurf analysieren und eine bessere Struktur entwickeln und begründen (Teil D).

Arbeitsaufträge

Die Übung ist auf etwa zwei Stunden ausgelegt. Teil D ist der Expertenteil.

Als durchgehendes Beispiel dient eine selbst gewählte Anwendung, etwa eine Klassenverwaltung, ein Vereinsinventar oder eine Kursplanung. Die Wahl wird einmal getroffen und in allen Teilen weiterverwendet.

Teil A - Probleme und Begriffe

1. Mindestens drei typische Probleme der Datenverwaltung recherchieren (z. B. Redundanz, Inkonsistenz, Mehrbenutzerzugriff, fehlende Sicherheit, Backup) und je in ein bis zwei Sätzen beschreiben.
2. Eine eigene Anwendung festlegen und für jedes der drei Probleme ein konkretes Beispiel aus dieser Anwendung angeben.
3. Die vier Grundbegriffe Relation (Tabelle), Attribut (Spalte), Tupel (Zeile) und Schlüssel an einer kleinen selbst gezeichneten Tabelle erklären.

Teil B - Systemarten vergleichen

1. Mindestens drei Arten von Datenbanksystemen kurz beschreiben (z. B. relational, dokumentenorientiert, Key-Value, Graph).
2. Für die eigene Anwendung begründen, welche Art am besten passt. Die Begründung muss auf mindestens zwei konkrete Eigenschaften der Anwendung eingehen (Datenmenge, Beziehungen, Zugriffsmuster).

Teil C - Erster Tabellenentwurf

1. Für die eigene Anwendung mindestens drei Tabellen im Tabellenkalkulationsprogramm entwerfen (z. B. Schüler, Fächer, Lehrkräfte). Jede Tabelle bekommt sinnvolle Spalten und einen Schlüssel.
2. Jede Tabelle mit mindestens drei Beispielzeilen füllen.
3. In einem Satz je Tabelle festhalten, welche Spalte der Schlüssel ist und warum.

Teil D - Expertenteil: Anomalien sichtbar machen

1. Alle Daten aus Teil C bewusst in eine einzige große Tabelle zusammenkopieren (jede Zeile enthält dann alle Informationen nebeneinander, mit vielen Wiederholungen).
2. An dieser einen Tabelle drei Szenarien mit konkreten Beispielwerten durchspielen und jeweils zeigen, was schiefgeht:
   • Einfügeanomalie: einen neuen Datensatz eintragen wollen, für den noch nicht alle Werte existieren.
   • Änderungsanomalie: einen Wert ändern, der in mehreren Zeilen vorkommt, und beschreiben, was passiert, wenn eine Zeile vergessen wird.
   • Löschanomalie: eine Zeile löschen und dabei ungewollt Information verlieren.
3. Die eine große Tabelle wieder in mehrere Tabellen aufteilen, sodass jede Anomalie verschwindet. Die Aufteilung mit Pfeilen zwischen den Schlüsseln skizzieren.
4. In vier bis fünf Sätzen begründen: Welches der eingangs genannten Probleme aus Teil A steckt hinter den drei Anomalien, und warum löst die Aufteilung es? Dieser Text ist das Kernergebnis der Übung.

Wissenscheck

1. Nennen Sie drei Probleme, die auftreten, wenn Daten nur in einer einzigen Datei oder Tabelle gespeichert werden.
2. Erklären Sie Relation, Attribut, Tupel und Schlüssel je an einem kurzen Beispiel.
3. Nennen Sie zwei Arten von Datenbanksystemen und je einen Anwendungsfall, für den sie besonders gut geeignet sind.
4. Worin unterscheiden sich Änderungs- und Löschanomalie?
5. Warum verschwinden die Anomalien, sobald die eine große Tabelle sinnvoll aufgeteilt wird?

Abgabe

• Ein Dokument (Word, PDF oder Markdown) mit den Antworten aus den Teilen A, B und der Begründung aus Teil D.
• Die Tabellenkalkulationsdatei mit den Tabellen aus Teil C und der einen großen Tabelle samt den drei durchgespielten Anomalien aus Teil D.
• Bonus: Quellen nach IEEE-Zitierweise angeben.

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HTL Villach, Schuljahr 2025-2026,
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