Diese Vorlesung ist für Studenten im Master Informatik, Wirtschaftsinformatik, Visual Computing oder IT/TI geeignet. Sie führt in die Grundlagen der Datenbankforschung ein und stellt formale Basiswerkzeuge vor, die in der modernen Datenbankforschung zur Weiterentwicklung der Datenbanktechnik eingesetzt werden. Wer also später in der universitären oder außeruniversitären Datenbankforschung arbeiten möchte, sollte diese Vorlesung gehört haben.
Voraussetzungen
Vorausgesetzt werrden die Inhalte der Vorlesung "Datenbanken I", einige mathematische Grundkenntnisse aus Mengenlehre, Logik und Graphentheorie, sowie einige Grundkenntnisse aus der theoretischen Informatik wie Komplexitätstheorie.
Lernorganisation
Vorlesung mit etwa 14-tägigen Tafelübungen. Vor jeder Tafelübung gibt es ein Aufgabenblatt. Die Aufgaben kann man sich zu Hause anschauen und Lösungsvorschläge erarbeiten. Die Aufgaben werden dann in der Tafelübung in Kooperation Dozent / Student gelöst.
Leistungsnachweis
Mündliche Prüfung im Juli / September nach Ende der Vorlesungszeit
Warum sollte man eine Vorlesung mit dem üblen Titel „Theorie von etwas ansonsten doch Praktischen“ besuchen?
Um Techniken für Datenbanksysteme zu entwickeln oder gar Konzepte für zukünftige Informationssysteme zu erforschen, benötigt man Grundlagenwissen zu den Datenbankmodellen und –operationen. Für Masterarbeiten, Promotionsarbeiten, Veröffentlichungen, Projekte in Universitäten, Forschungsinstituten oder Forschungsabteilungen von IT-Unternehmen müssen nicht nur neue Techniken entwickelt und aufgeschrieben werden, sondern auch gezeigt werden, dass sie besser sind als bekannte, ältere Techniken.
Wie modelliert man aber Problem und Aufgabenstellung? Wie vergleicht man mit bekannten Techniken? Wie schreibt man Techniken, Algorithmen sowie erreichte Eigenschaften von Techniken und Algorithmen auf? Wie weist man nach, dass die eigene Technik besser ist? Ein möglicher Nachweis ist der formale Beweis, indem man ein formales Modell entwickelt und einen formalen Nachweis der Eigenschaften führt.
Für Entwicklungs- und Forschungsfragestellungen im Datenbankbereich werden in dieser Vorlesung die grundlegenden Techniken wie Schemaeigenschaften, Formalisierung von Integritätsbedingungen sowie die Formulierung von Datenbankanfragen und –optimierungsverfahren besprochen. Die theoretischen Grundlagen werden abschließend auf aktuelle Forschungsgebiete wie Anfrageoptimierung, Datenbankintegration, Schemaevolution und Updates auf Sichten angewendet.
Inhalte
1. Mathematische Grundlagen
2. Grundlagen von Datenbankmodellen
3. Das relationale Datenbankmodell
4. Funktionale Abhängigkeiten
5. Datenbankentwurfstheorie
6. Mehrwertige Abhängigkeiten
7. Tableaus
8. CHASE-Algorithmus
9. Tableauoptimierung
10. Mächtigkeit von Anfragesprachen
11. Updates auf Sichten
12. Schemaabbildungen für Datenintegration, Provenance und Query Containment
13. Fensterfunktionen und Azyklische Datenbankschemata
14. Weitere Datenbanktheorie
Ziel ist ein tiefes, formales Verständnis über die Grundlagen des Relationenmodells, des relationalen Datenbankentwurfs, der Optimierungsverfahren und der Integritätssicherung. Alle Gebiete werden in angewandter Weise in anderen Vorlesungen behandelt, das zusätzliche Grundlagenwissen in dieser Detaillierungsstufe ist aber als Ausgangspunkt für einige Arbeiten in der Grundlagenforschung essentiell.
Literatur:
David Maier: The Theory of Relational Databases. Computer Science
Press 1983
Die Auswahl der Teilnehmenden wird nach der Eintragung manuell vorgenommen.
Nutzer/-innen, die sich für diese Veranstaltung eintragen möchten,
erhalten nähere Hinweise und können sich dann noch gegen eine Teilnahme entscheiden.
