Aufgaben

Aufgabe 1

  • Aufgabenstellung: Finden Sie im Web Informationen über frei verfügbare Datenbankverwaltungssysteme, d.h., DBVS, die Sie auf Ihrem Privat-PC installieren koennten. Ermitteln Sie 2 bis 3 solcher Systeme und vergleichen Sie diese ausgehend von den im Web verfügbaren Informationen anhand der in der Vorlesung in Kapitel 2 diskutierten 5 grundlegenden Anforderungen an DBVS. Beachten Sie bitte auch die einzelnen Unterpunkte dieser Anforderungen und begründen Sie jeweils kurz. Wählen Sie eines dieser Systeme aus, um damit in den nachfolgenden Aufgaben eine Anwendungsentwicklung durchzuführen und begründen Sie Ihre Auswahl (ebenfalls) kurz.
  • Abgabe: bis zum 20.4.2006 im NatsWiki
    • Legen Sie hierfür bitte unter Teilnehmer-Beiträge eine Wiki-Seite für Ihre Gruppe an, die zur Veröffentlichung des im Laufe der Bearbeitung der DIS-2006-Aufgaben entstehenden Projektberichts dient. Wählen Sie für diesen Bereich eine Bezeichnung, die sich aus den Namen der Gruppenmitglieder ergibt und die Anforderungen an ein WikiWord erfüllt (Beispiel: 'MenzelRitter'). Als ersten Abschnitt Ihres Projektberichts (Ergebnisse zu Aufgabe 1) fügen Sie anschließend die in der Aufgabe geforderten Informationen ein.
    • Bitte geben Sie, um Verwechslungen zu vermeiden, auf Ihrer Wiki-Seite auch die Zusammensetzung der Gruppe (für diese und alle nachfolgenden Aufgaben) im Klartext an,

Aufgabe 2

  • Aufgabenstellung: Führen Sie für eine Anwendung Ihrer Wahl eine Informationsmodellierung durch. Diskutieren Sie die im Rahmen der Anwendung anfallenden Informationsbedarfe und die zur Verfügung stehenden Informationsquellen. Wichten Sie die Anforderungen an die Datenbank (z.B. unverzichtbar, wünschenswert, bzw. unwesentlich). Nutzen Sie als Informationsmodell das ERM, d.h., stellen Sie die Informationsstrukturen Ihrer Anwendung als ER-Diagramm dar und begründen Sie Ihre Modellierungsentscheidungen. Bitte beachten Sie:
    • Wählen Sie eine Anwendung angemessener Komplexität, so dass alle wesentlichen Arten von Informationsstrukturen, die im ER-Modell unterstützt werden, in Ihrem ER-Diagramm auftreten. Dementsprechend sollte Ihre Miniwelt mindestens 5 Entity-Mengen, mindestens 2 n:m-Beziehungstypen und mindestens jeweils einen 1:n- und 1:1-Beziehungstyp umfassen.
    • Diskutierten Sie ein Beispiel für eine Relationship vom Grad 3 in Ihrer Anwendung und geben Sie dafür eine adäquate Modellierung mit binären Beziehungen an.
    • Achten Sie insbesondere auf Möglichkeiten zur Verwendung von Abstraktionskonzepten.
  • Abgabe: Stellen Sie eine Beschreibung Ihrer Miniwelt und der darin anfallen Informationsbedarfe, sowie das für diese Anwendung entwickelte ER-Diagramm bis zum 2.5.2006 als weiteren Abschnitt Ihres NatsWiki-Projektberichts zur Verfügung.

Aufgabe 3

  • Aufgabenstellung: Wandeln Sie Ihr ER-Modell aus Aufgabe 2 in ein relationales Datenbankschema um und erläutern Sie die dafür notwendige Abbildung der Modellkonstrukte auf die Elemente des Datenbankschemas. Welche Information aus dem ER-Modell kann nicht korrekt bzw. nicht vollständig wiedergegeben werden? Erläutern Sie, welche Normalform ihr Datenbankschema hat?
    • Für Studierende, die die Veranstaltung P3 nicht besucht haben: Erarbeiten Sie sich im Selbststudium die Definitionen für die erste bis dritte Normalform und erklären Sie diese anhand von Beispielen aus ihrer Anwendung.
    • Für Studierende, die die Veranstaltung P3 besucht haben: Erarbeiten Sie sich anhand von geeigneter Literatur, welche formalen Verfahren zur Datenbanknormalisierung es gibt. Stellen Sie die grundsätzlichen Lösungsansätze anhand von Beispielen aus ihrer Anwendung dar und diskutieren Sie ggf. deren Beschränkungen im Hinblick auf eine vollautomatische Normalisierung.
  • Abgabe: bis zum 11.5.2006 im NatsWiki.

Aufgabe 4

  • Aufgabenstellung: Füllen Sie Ihre Datenbank mit hinreichend reichhaltigen Beispieldaten und führen Sie auf diesen verschiedene Insert-, Delete-, Update- und Select-Anweisungen aus. Üben Sie insbesondere die folgenden Möglichkeiten der Select-Anweisung:
    • Anfragen über mehreren Relationen in geschachtelter Notation;
    • Join-Anfragen über mehreren Relationen (symmetrische Notation), auch unter Einbeziehungen von Relationen, die (n:m)-Beziehungstypen Ihres ER-Modells repräsentieren;
    • falls möglich, Nutzung derselben Relation in verschiedenen Rollen im Rahmen einer symmetrischen Join-Anweisung;
    • Nutzung von Aggregationsfunktionen;
    • Nutzung von Gruppierung (mit Having-Bedingungen);
    • Sortierte Ausgabe.
  • Abgabe: Stellen Sie Beispielanfragen für die verschiedene Anfragetypen sowie die damit ermittelten Anfrageergebnisse bis zum 18.5.2006 im NatsWiki vor und diskutieren Sie ggf. auftretende Probleme.

Aufgabe 5

  • Aufgabenstellung: Ergänzen Sie (so nicht bereits geschehen) Ihr Informationsmodell bzw. Datenbankschema um Datentypen, Kardinalitätsrestriktionen, sowie Constraints für Datentypen und Referenzbeziehungen. Geben Sie dazu insbesondere geeignete referentielle Aktionen zur Konsistenzwahrung in der Datenbank an. Diskutieren Sie Alternativen und begründen Sie Ihre Entscheidungen!
  • Abgabe: Bis zum 1.6.2006 im NatsWiki.

Aufgabe 6

  • Aufgabenstellung: Wählen Sie sich einen Datenbankentwurf einer der teilnehmenden Gruppen aus und fertigen Sie dafür eine kritische Analyse an (peer review). Gehen Sie dabei insbesondere auf die folgenden Fragestellungen ein:
    • Ist das Anwendungsszenario hinreichend gut beschrieben, so dass die relevanten Informationen und die zu erwartenden Informationsbedürfnisse erkennbar sind?
    • Ist die Beschreibung des Anwendungsszenarios umfassend genug? Sehen Sie naheliegende Erweiterungsmöglichkeiten?
    • Ist das Informationsmodell angemessen und vollständig?
    • Wurde das Informationsmodell korrekt und sinnvoll in ein Datenbankschema umgesetzt?
    • Entsprechen die semantischen Integritätsbedingungen den Bedingungen der Anwendung? Gibt es gravierende Lücken?
  • Abgabe: Bis zum 13.6.2006. Veröffentlichen Sie Ihr Review auf Ihrer Wiki-Seite und verlinken Sie es in beiden Richtungen. Bitte wählen Sie sich anhand der Tabelle auf der Seite Teilnehmerbeiträge einen DB-Entwurf aus, der noch von keiner anderen Gruppe bearbeitet wird, und tragen Sie sich dort als Rezensent ein (Wer zuerst kommt ...).

Aufgabe 7

  • Aufgabenstellung: Diskutieren Sie für die in Aufgabe 2 gewählte Anwendung die Möglichkeiten zur Einbindung der Daten in ein Data Warehouse und den dadurch zu erwartenden Nutzen. Gehen Sie dabei insbesondere auf folgende Fragestellungen ein:
    • Mit welchen (fiktiven) Datenbanken sollte Ihre Datenbank zusammengeführt werden? Warum?
    • Welche (gemeinsamen) Dimensionen existieren zwischen den angegebenen Datenbanken?
    • In welchen zeitlichen Abständen müssen die Daten im Warehouse aktualisiert werden?
    • Mit welchen Problemen beim Import der Daten muss gerechnet werden? Welche Hilfsmittel erscheinen Ihnen zur Lösung der Probleme erforderlich?
  • Entwerfen Sie ein Datenbankschema für Ihr Data Warehouse und diskutieren Sie Ihren Entwurf vor allem im Hinblick auf einen effizienten Datenzugriff. Geben Sie hierzu eine Reihe typischer Anfragen zur Datenanalyse an.
  • Abgabe: Bis zum 20.06.2006 im Wiki.

Aufgabe 8

  • Aufgabenstellung: Gegeben ist eine Datensammlung, die aus den (realen) Prüfungsergebnissen einer P1-Klausur der letzten Jahre besteht. Die Daten können Sie hier herunterladen. Jeder Datensatz besteht aus zehn Attributen (Merkmalen), die die in der jeweiligen Aufgabe erreichten Punkte angeben.
    • Überprüfen Sie, ob in den Daten Ausreißertupel enthalten sind. Bewerten Sie die Zuverlässigkeit Ihrer Testmethode.
    • Die Prüfung hat bestanden, wer mindestens 50% der maximalen Punktzahl (100) erreicht hat. Ermitteln Sie, welche Attribute zur Vorhersage des Erfolgs der Prüfung besonders gut geeignet sind. Vergleichen Sie zwei verschiedene Verfahren zur Dimensionalitätsreduktion.
  • Abgabe: Bis zum 4.7.2006 im Wiki.

Aufgabe 9

  • Aufgabenstellung:
    • Definieren Sie für Ihr Datenbankschema aus Aufgabe 3 eine XML-DTD.
    • Diskutieren Sie die Unterschiede zwischen den im Datenbankschema und in der XML-DTD enthaltenen Informationen,
    • Geben Sie ein Beispieldokument für Ihre DTD an und validieren Sie es mit einem entsprechenden Werkzeug.
    • Formulieren Sie Ihre SELECT-Anweisungen aus Aufgabe 4 als XPath-Anfragen. Welche Beschränkungen von XPath fallen Ihnen auf?
  • Abgabe: Protokollieren Sie Ihr Vorgehen und Ihre Ergebnisse als Teil 8 Ihres NatsWiki-Projektberichts.
  • Abgabe: Bis zum 14.7.2005 im Wiki.

-- WolfgangMenzel -- 7 July 2006
 
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