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Grundlagen der Datenbanken

Tabellen und Schlüssel relationaler Datenbanken, SQL-Abfragen, Aggregation, Joins und Unterabfragen, Normalisierung und E-R-Diagramme, Transaktionen und ACID-Eigenschaften, Probleme bei gleichzeitigem Zugriff und Isolationslevel, Sperren und Deadlocks, Wiederherstellung nach Ausfällen, Indizes und NoSQL, erarbeitet mit Multiple-Choice-Fragen.

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Grundlagen der Datenbanken: Kernpunkte

Vom Lagerbestand eines Onlineshops bis zu Kundenkonten von Kreditinstituten vertrauen die meisten Informationssysteme ihre Daten einer Datenbank an. Eine relationale Datenbank hält Daten als Tabellen, verknüpft Tabellen über Primär- und Fremdschlüssel und ruft die benötigten Daten mit der Sprache SQL ab bzw. ändert sie.

Behandelt werden Suchen mit SELECT-Anweisungen, Aggregation mit GROUP BY und HAVING, Inner und Outer Joins sowie Unterabfragen, wobei die Ergebnisse an kleinen Beispieltabellen nachgezählt werden. Hinzu kommen Normalisierung und E-R-Diagramme für die richtige Aufteilung von Tabellen, die ACID-Eigenschaften von Transaktionen, Probleme bei gleichzeitigem Zugriff wie Lost Updates und Dirty Reads und die Isolationslevel, die sie verhindern, Sperren und Deadlocks, die Wiederherstellung nach Ausfällen mithilfe von Protokollen, die Funktionsweise von Indizes und die Ideen hinter NoSQL; das hilft auch bei der Vorbereitung auf IT-Zertifizierungsprüfungen im Bereich Datenbanken.

Alle Fragen zu Grundlagen der Datenbanken (40)
  1. Welcher Begriff der relationalen Datenbanken bezeichnet eine Zeile einer Tabelle (Relation)?
  2. Welche Bedingung muss die Spalte (oder Spaltenkombination) erfüllen, die in einer Tabelle einer relationalen Datenbank als Primärschlüssel festgelegt wird?
  3. In einer Mitarbeitertabelle (MitarbeiterNr, EMail, Name, Abteilung) sind MitarbeiterNr und EMail für jeden Mitarbeiter verschieden und nie NULL. Name und Abteilung können mit denen anderer Mitarbeiter übereinstimmen. Welche Antwort nennt alle Schlüsselkandidaten dieser Tabelle?
  4. Eine Belegungstabelle (StudentNr, KursNr, Note) hält fest, welcher Studierende welchen Kurs mit welcher Note belegt hat. Ein Studierender belegt mehrere Kurse, und ein Kurs wird von mehreren Studierenden belegt. Welcher Primärschlüssel ist für diese Tabelle geeignet, wenn sich derselbe Studierende nie zweimal für denselben Kurs anmeldet?
  5. Der Primärschlüssel einer Kundentabelle (KundenID, Name) ist KundenID, und KundenID in einer Bestelltabelle (BestellID, KundenID) ist als Fremdschlüssel definiert, der auf KundenID der Kundentabelle verweist. Die Kundentabelle enthält nur die Zeilen mit KundenID 'C1' und 'C2'. Was geschieht, wenn in diesem Zustand INSERT INTO Bestellung VALUES ('O9', 'C5') ausgeführt wird?
  6. SQL-Anweisungen werden in Datendefinitionssprache (DDL), Datenmanipulationssprache (DML) und Datenkontrollsprache (DCL) eingeteilt. Welche Anweisung gehört zur DDL?
  7. Eine Produkttabelle enthält fünf Zeilen (Name, Preis): (Stift, 120), (Heft, 250), (Radierer, 80), (Ordner, 300), (Lineal, 150). Welche Antwort zeigt in der richtigen Reihenfolge die Zeilen, die SELECT Name FROM Produkt WHERE Preis >= 150 ORDER BY Preis DESC zurückgibt?
  8. Die Spalte Abteilung einer Mitarbeitertabelle enthält von der obersten Zeile an die Werte Vertrieb, Entwicklung, Vertrieb, Verwaltung, Entwicklung, Vertrieb (insgesamt 6 Zeilen). Wie viele Zeilen liefert SELECT DISTINCT Abteilung FROM Mitarbeiter?
  9. Was ist das Ergebnis, wenn in SQL DELETE FROM Mitarbeiter ohne WHERE-Klausel ausgeführt wird?
  10. Die Spalte Punkte einer Testtabelle enthält vier Werte: 80, NULL, 70, 90 (NULL bedeutet, dass die Person nicht am Test teilgenommen hat). Was ist das Ergebnis von SELECT AVG(Punkte) FROM Test?
  11. Die Spalte Punkte einer Ergebnistabelle enthält sechs Werte: 50, NULL, 70, NULL, 90, 30. Welche Antwort zeigt der Reihe nach das Ergebnis von SELECT COUNT(*), COUNT(Punkte), AVG(Punkte) FROM Ergebnis?
  12. Aus einer Mitarbeitertabelle (MitarbeiterNr, Abteilung, Gehalt) sollen die Abteilungen mit einem Durchschnittsgehalt von 300 oder mehr samt diesem Durchschnitt ermittelt werden. Welche SQL-Anweisung ist richtig?
  13. Eine Umsatztabelle (Filiale, Betrag) enthält sieben Zeilen: (A, 500), (A, 700), (B, 300), (B, 400), (C, 1200), (D, 200), (D, 900). Wie viele Zeilen liefert SELECT Filiale, SUM(Betrag) FROM Umsatz GROUP BY Filiale HAVING SUM(Betrag) >= 1000?
  14. Eine Mitarbeitertabelle (Name, Abteilung, Gehalt) hat 8 Zeilen mit folgenden Gehältern je Abteilung: Vertrieb 320, 280, 350; Entwicklung 400, 310; Verwaltung 260, 300; Planung 330. Wie viele Zeilen liefert SELECT Abteilung, COUNT(*) FROM Mitarbeiter WHERE Gehalt >= 300 GROUP BY Abteilung HAVING COUNT(*) >= 2?
  15. Eine Mitarbeitertabelle (MitarbeiterNr, Name, AbteilungsID) hat 4 Zeilen mit den AbteilungsID-Werten 10, 20, 10 und NULL in dieser Reihenfolge. Eine Abteilungstabelle (AbteilungsID, Abteilungsname) hat 3 Zeilen mit AbteilungsID 10, 20 und 30. Wie viele Zeilen liefert SELECT Mitarbeiter.Name, Abteilung.Abteilungsname FROM Mitarbeiter INNER JOIN Abteilung ON Mitarbeiter.AbteilungsID = Abteilung.AbteilungsID?
  16. Eine Mitarbeitertabelle (MitarbeiterNr, Name, AbteilungsID) hat 5 Zeilen mit den AbteilungsID-Werten 10, 20, 10, NULL und NULL in dieser Reihenfolge. Eine Abteilungstabelle (AbteilungsID, Abteilungsname) hat 3 Zeilen mit AbteilungsID 10, 20 und 30. Wie viele Zeilen liefert SELECT Abteilung.Abteilungsname, Mitarbeiter.Name FROM Abteilung LEFT OUTER JOIN Mitarbeiter ON Abteilung.AbteilungsID = Mitarbeiter.AbteilungsID?
  17. Spalte x der Tabelle R hat 4 Zeilen mit den Werten 1, 1, 2, 3, und Spalte x der Tabelle S hat 4 Zeilen mit den Werten 1, 1, 2, 4. Wie viele Zeilen liefert SELECT * FROM R INNER JOIN S ON R.x = S.x?
  18. Eine Kundentabelle (KundenID, Name) hat 4 Zeilen: (C1, Aoki), (C2, Inoue), (C3, Ueda), (C4, Eto). Eine Bestelltabelle (BestellID, KundenID, Betrag) hat 5 Zeilen: (O1, C1, 3000), (O2, C2, 8000), (O3, C1, 6000), (O4, C3, 2000), (O5, C2, 9000). Wie viele Zeilen liefert SELECT Name FROM Kunde WHERE KundenID IN (SELECT KundenID FROM Bestellung WHERE Betrag > 5000)?
  19. Aus einer Kundentabelle (KundenID, Name) und einer Bestelltabelle (BestellID, KundenID, Betrag) sollen die Namen der Kunden ermittelt werden, die noch nie bestellt haben. Welche SQL-Anweisung ist richtig?
  20. Welche Aussage beschreibt einen View in einer relationalen Datenbank richtig?
  21. Was ist der Hauptzweck der Normalisierung von Tabellen in einer relationalen Datenbank?
  22. Der Primärschlüssel einer Auftragstabelle (AuftragsNr, ArtikelNr, Menge, KundenNr, Kundenname) ist {AuftragsNr, ArtikelNr}, und ihre funktionalen Abhängigkeiten sind {AuftragsNr, ArtikelNr} → Menge, AuftragsNr → KundenNr und KundenNr → Kundenname. Welches ist das richtige Ergebnis, wenn diese Tabelle bis zur dritten Normalform normalisiert wird?
  23. Der Primärschlüssel einer Mitarbeitertabelle (MitarbeiterNr, Name, Abteilungscode, Abteilungsname) ist MitarbeiterNr, und jede Spalte enthält nur einen einzigen Wert. Die funktionalen Abhängigkeiten sind MitarbeiterNr → Name, MitarbeiterNr → Abteilungscode und Abteilungscode → Abteilungsname. Welche Aussage über die Normalform dieser Tabelle ist richtig?
  24. In einer Datenbank, die überwiegend zum Lesen und Aggregieren dient, werden normalisierte Tabellen manchmal absichtlich zu einer zusammengeführt, sodass dieselben Daten mehrfach gehalten werden (Denormalisierung). Welche Kombination aus Vorteil und Nachteil dieses Entwurfs ist richtig?
  25. In einem E-R-Diagramm besteht zwischen Studierenden und Kursen eine Viele-zu-viele-Beziehung: Ein Studierender belegt mehrere Kurse, und ein Kurs wird von mehreren Studierenden belegt. Wie lässt sich diese Beziehung mit Tabellen einer relationalen Datenbank geeignet umsetzen?
  26. In einer Kontentabelle wird eine Transaktion gestartet, und ein UPDATE, das vom Saldo von Konto A 300 abzieht, sowie ein UPDATE, das zum Saldo von Konto B 300 addiert, werden ausgeführt. Danach wird statt COMMIT ein ROLLBACK ausgeführt. Was geschieht mit der Kontentabelle?
  27. Welche der ACID-Eigenschaften, die eine Transaktion haben sollte, besagt, dass eine Überweisung, die Konto A belastet und Konto B gutschreibt, entweder vollständig oder gar nicht ausgeführt wird, selbst wenn zwischendurch ein Fehler auftritt?
  28. Der Bestand eines Produkts in einer Lagertabelle ist 10. Transaktion T1 liest den Bestand und schreibt den Wert minus 3 zurück, T2 liest den Bestand und schreibt den Wert minus 5 zurück. Wie hoch ist der Endbestand, wenn beide ohne Sperren in der Reihenfolge T1 liest, T2 liest, T1 schreibt, T2 schreibt ablaufen?
  29. Welche Aussage beschreibt unter den Problemen, die bei gleichzeitig laufenden Transaktionen auftreten, einen Dirty Read richtig?
  30. Transaktion T1 führte SELECT COUNT(*) FROM Bestellung WHERE Betrag >= 1000 aus und erhielt 8. Unmittelbar danach fügte T2 eine Bestellzeile mit einem Betrag von 2000 per INSERT ein und schrieb sie fest. Als T1 dieselbe SELECT-Anweisung erneut ausführte, erhielt sie 9. Um welches Phänomen handelt es sich?
  31. Welche Antwort nennt richtig die Phänomene, die unter dem im SQL-Standard definierten Isolationslevel READ COMMITTED auftreten können?
  32. Transaktion T1 hält eine gemeinsame Sperre (Shared Lock) auf einer Zeile und liest sie. T2 fordert eine gemeinsame Sperre und T3 eine exklusive Sperre (Exclusive Lock) auf dieselbe Zeile an. Was gilt für den Zeitraum, bis T1 ihre Sperre freigibt?
  33. Welche Aussage beschreibt das für die Nebenläufigkeitskontrolle von Transaktionen verwendete Zwei-Phasen-Sperrprotokoll (2PL) richtig?
  34. Transaktion T1 setzte eine exklusive Sperre auf Zeile A und forderte dann eine Sperre auf Zeile B an, während T2 eine exklusive Sperre auf Zeile B setzte und dann eine Sperre auf Zeile A anforderte, sodass keine von beiden weiterkommt. Was tut ein DBMS üblicherweise, wenn es diese Situation erkennt?
  35. Viele DBMS zeichnen bei einer Datenänderung die Änderung in einem Protokoll (Journal, Log) auf und schreiben dieses Protokoll vor der eigentlichen Datenbank auf nichtflüchtigen Speicher (WAL: Write-Ahead Logging). Was ist der Hauptgrund für dieses Vorgehen?
  36. Es gibt die Transaktionen T1 bis T5, und vor einem Ausfall wurde einmal ein Checkpoint gesetzt. T1 begann und wurde vor dem Checkpoint festgeschrieben. T2 und T3 begannen vor dem Checkpoint; T2 wurde nach dem Checkpoint, aber vor dem Ausfall festgeschrieben, T3 war zum Zeitpunkt des Ausfalls nicht festgeschrieben. T4 und T5 begannen nach dem Checkpoint; T4 wurde vor dem Ausfall festgeschrieben, T5 nicht. Für welche Transaktionen ist bei der Wiederherstellung nach dem Ausfall ein Rollforward anhand des Protokolls nötig?
  37. Auf der Spalte MitgliedsNr einer Mitgliedertabelle mit 1 Million Zeilen wurde ein B+-Baum-Index angelegt. Welche Kombination aus allgemein zu erwartender Wirkung und deren Preis ist richtig?
  38. Für eine Mitgliedertabelle mit 1 Million Zeilen wird erwogen, auf den Spalten MitgliedsNr (alle verschieden), Präfektur (47 Werte) und Geschlecht (2 Werte, etwa je zur Hälfte) jeweils einen B+-Baum-Index anzulegen. Bei welcher Spalte ist ein Index bei einer Suche, die in der WHERE-Klausel einen Wert für eine Spalte angibt, voraussichtlich am wenigsten wirksam?
  39. Welche Aussage beschreibt unter den als NoSQL bezeichneten Datenbanken die Eigenschaften eines Key-Value-Stores im Allgemeinen richtig?
  40. Welche Beschreibung des CAP-Theorems für eine verteilte Datenbank, die Kopien der Daten auf mehreren Servern hält, ist zutreffend?

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