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Einfiihrung in den Sprachkern von SQL-99 Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH Wolfg ang Panny mit Alfred Taudes Einführung in den Sprachkern von SQL-99 Mit zahlreichen Abbildungen, Tabellen und Syntaxdiagrammen Springer Professor Dr. Wolfgang Panny Professor Dr. Alfred Taudes Institut fur Informationsverarbeitung und Informationswirtschaft WirtschaftsuniversiHit Wien Augasse 2-6 1090 Wien, Osterreich ISBN 978-3-540-65547-3 Die Deutsche Bibliothek -CIP-Einheitsaufnahme Panny, Wolfgang: Einfilhrung in den Sprachkern von SQL-99/Wolfgang Panny; Alfred Taudes. - Berlin; Heidelberg; New York; Barcelona; Hongkong; London; Mailand; Paris; Singapur; Tokio: Springer, 2000 ISBN 978-3-540-65547-3 ISBN 978-3-642-57048-3 (eBook) DOI 10.1007/978-3-642-57048-3 Dieses Week ist urheberrechtlich geschiitzt. Die dadurch begriindeten Rechte, insbesondere die der Obersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder der Vervielfaltigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Eine Vervielfahigung dieses Werkes oder von Teilen dieses Werkes ist auch im Einzel fall nur in den Grenzen der gesetilichen Bestimmungen des Urheberrechtsgesetzes der Bundesre publik Deutschland vom 9. September 1965 in der jeweils geJtenden Fassung zulassig. Sie ist grundsatzlich vergiitungspflichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Strafbestimmungen des Urheberrechtsgesetzes. © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2000 Urspriinglich erschienen bei Springer. Verlag Berlin Heidelberg in 2000 Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, daG solche Namen im Sinne derWarenzeichen· und Markenschutz-Gesetzgebung als frei:w betrachten waren und daher von jedermann benutzt werden diirften. Umschlaggestaltung: Kilnkel + Lopka, Werbeagentur, Heidelberg SaU.: Reproduktionsfertige Vorlagen der Autoren SPIN 10709541 33/3142SR - 5432 10- Vorwort Die aktuelle Sprachversion von SQL heiBt SQL-99. Das entsprechende Standarddokument ist Ende des Jahres 1999 in Kraft getreten - als offi zielles Publikationsdatum wird der 15. November 1999 angegeben - und hat damit das bisher gtiltige Standarddokument SQL-92 aus dem Jahr 1992 abge16st. SQL-99 hat die drei Sprachebenen von SQL-92, also Entry, Intermediate und Full SQL, nicht beibehalten. Stattdessen wurde Core SQL als Sprachkern von SQL-99 eingeftihrt. Core SQL stellt den mini malen Sprachumfang dar, den eine standardkonforme Implementierung von SQL-99 umfassen muB. Somit tritt Core SQL an die Stelle von Ent ry SQL, dem minimalen Sprachumfang von SQL-92. Die Sprachelemen tevon SQL-99 sind dartiber hinaus sogenannten 'Features' zugeordnet, wobei eine recht feine Granularitat eingehalten wird. Eine Implementie rung kann nun nach Belieben tiber Core SQL hinausgehende Features auswahlen, urn auf diese Weise ftir bestimmte Anwendungsbereiche maB geschneiderte Produkte bereitzustellen. Dieser gegentiber SQL-92 geanderte Zutritt von SQL-99 kommt daher, daB es keine einzige Implementierung von SQL-92 gegeben hat, die ei ne tiber Entry SQL hinausgehende Standardkonformitat erklart hatte. Angesichts des (gewaltigen) vollen Sprachumfanges von SQL-99 ware es sicherlich unrealistisch gewesen, hier eine Verhaltensanderung der Her steller zu erwarten. Dementsprechend konzentriert sich auch dieses Buch auf Core SQL, also den Sprachkern von SQL-99. Dieser umfaBt einer seits den bisherigen Sprachkern Entry SQL und damit alle grundlegen den Sprachelemente, die schon seit den erst en beiden Sprachgenerationen (SQL-86 und SQL-89) den hart en Kern von SQL bilden. Andererseits wurde Core SQL gegentiber Entry SQL doch betrachtlich erweitert, teils durch Sprachelemente, die in SQL-92 erst auf hoheren Sprachebenen un tersttitzt worden sind, teils durch ganzlich neue Sprachelemente, die erst in SQL-99 hinzugekommen sind. Bei der Festlegung des Sprachumfanges von Core SQL wurde sehr behutsam vorgegangen und besonders darauf VI Vorwort geachtet, daB dieser minimale von einer standardkonformen Implementie rung zu unterstiitzende Sprachumfang auch die Akzeptanz der Hersteller und damit eine produktmaBige Umsetzung findet. Dieses Buch wendet sich an Endbenutzer, Informationssystementwick ler, Studenten in EDV-bezogenen Studienrichtungen und iiberhaupt an aIle, die eine fundierte, der aktuellen Standardgeneration entsprechen de Einfiihrung in den Sprachkern von SQL benotigen. Das vorliegende Buch deckt den Sprachumfang von Core SQL vollstandig ab, in meh reren Punkten wird iiber diesen Sprachumfang sogar hinausgegangen. Bei der Besprechung der diversen Sprachkonstrukte werden durchgangig Syntaxdiagramme verwendet, die eine besonders iibersichtliche und an schauliche Notation der Syntax ermoglichen. Die Darstellung wird auch durch zahlreiche Beispiele untersttitzt. SchlieBlich gibt es noch insge samt 60 Ubungsaufgaben, welche die behandelten Sprachkonstrukte und -konzepte von Core SQL im wesentlichen abdecken. In einem entsprechen den Anhang wird fiir jede Ubungsaufgabe eine ausgearbeitete Losung gegeben. Das Buch ist iibrigens aus einem Skriptum tiber Entry SQL entstanden, das sich in einschlagigen Lehrveranstaltungen an der Wirt schaftsuniversitat Wien recht gut bewahrt hat. Der einleitende Teil I Einfiihrung und Grundlagen umfafit zwei Kapi tel. Kapitel 1 gibt einen Einblick in die grundlegenden Konzepte, die Entwicklungsgeschichte und Bedeutung von Datenbanksystemen, insbe sondere von relationalen Systemen. Es enthait auch einen Uberblick tiber Entstehung und Standardisierung der Datenbanksprache SQL. In Kapi tel 2 wird das klassische Relationenmodell vorgestellt, das bei der weite ren Besprechung von SQL als formaler Rahmen und Bezugspunkt dient. 1m zweiten Teil SQL fiir den Endbenutzer wird auf die direkt ausftihr baren Anweisungen von SQL eingegangen. Dieser Zugang zu SQL er scheint - zumindest aus konzeptioneller Sicht - am natiirlichsten und ermoglicht es, gewissermafien gleich in medias res zu gehen. Dariiber hinaus sind aIle direkt ausfUhrbaren Anweisungen mit Ausnahme der di rekten Abfrageanweisung universell verwendbar: Sie gehoren nicht nur zu 'direktem SQL', sondern konnen auch in den beiden fiir den Anwen dungsprogrammierer relevant en Teilsprachen, namlich in der 'Modulspra che' und in 'eingebettetem SQL' verwendet werden. Teil II umfaBt die Kapitel 3-5, in denen die Schemaanweisungen und die (direkt verwend baren) Datenanweisungen behandelt werden, wie die DDL- bzw. DML Anweisungen in der Diktion des Standards genannt werden. Der dritte Teil SQL und Anwendungsentwicklung beschaftigt sich mit den fUr die Anwendungsprogrammierung relevanten Teilsprachen von Vorwort VII SQL, namlich mit der Modulsprache (Kapitel 6) und mit eingebettetem SQL (Kapitel 7). In SQL-99 muB jede standardkonforme Implementie rung mindestens eine dieser beiden Teilsprachen unterstiitzen. SchlieB lich wird im 8. Kapitel noch auf SQL-Verbindungen, SQL-Sitzungen und SQL-Transaktionen eingegangen. Ohne Unterstiitzung der Mitarbeiter des Instituts fiir Informationsver arbeitung und Informationswirtschaft der Wirtschaftsuniversitat Wien ware dieses Buch nicht zustandegekommen. An erster Stelle mochte ich meinem Mitautor Univ.-Prof. Dr. Alfred Taudes fiir seine Hilfe danken. Er ist mir immer mit Rat und Tat zur Seite gestanden und hat so substantiell zum Gelingen des Werkes beigetragen, daB ich mir gerne die Autorenschaft mit ihm teile. Mein besonderer Dank gilt auch Herrn ao. Prof. Doz. Dr. Alexander Kaiser, der sich der Miihe unterzogen hat, die Beispiele und Aufgabenlosungen zu korrigieren und - soweit das moglich war - mit Hilfe von QMF, ORACLE und SQL/DS auf Kor rektheit zu iiberpriifen. Auch meiner Sekretarin, Frau Doris Wyk, mochte ich fiir die textliche Erfassung, die Verfertigung der Abbildungen und die kompetente technische Unterstiitzung bei der Erstellung des Manuskripts recht herzlich danken. Frau Elfriede Klima-Pecker (B. A. Hons.) hat das Manuskript auf Tipp- und sonstige sprachliche Fehler kontrolliert, und ich bin ihr sehr dankbar dafiir, daB sie diese Aufgabe iibernommen und so sachkundig und sorgfiiltig erledigt hat. Mein Dank gilt auch unserem langjahrigen Kollegen an der WU-Wien, Herrn Univ.-Prof. Dr. Andreas Geyer-Schulz, nunmehr Universitat Karlsruhe, der das Manuskript in der Sache iiberpriift und durch seine fachlichen Anregungen und Kommen tare einiges zur Qualitatsverbesserung beigetragen hat. Das gilt ebenso fiir Herrn Univ.-Prof. Dr. Claus Rautenstrauch von der Universitat Mag deburg, der eine friihere Fassung des Manuskripts begutachtet und kom mentiert hat. Herrn Rainer Bernert von der GartnerGroup Osterreich sei fiir seinen Hinweis auf die aktuellen Marktdaten [GartnerGroup99] gedankt und vor aHem auch fiir sein Entgegenkommen, diese verwenden zu diirfen. Last but not least mochte ich Jim Melton, dem Editor des SQL-Standards, fiir seine Unterstiitzung danken. Jim hat sich trotz sei ner vielfaltigen Verpfiichtungen immer Zeit genommen, knifRige Fragen zur korrekten Interpretation der Standarddokumente mit mir zu diskutie reno Er hat mich auch darin bestarkt, im Rahmen der dafiir zustandigen Arbeitsgruppe von ISO /IEC aktiv an der Weiterentwicklung des SQL Standards mitzuarbeiten. Wolfgang Panny Wien, im Mai 2000 VIII Vorwort Meine Rolle bei der Erstellung dieses Werkes war primar die eines Be raters, eines (hoffentlich intelligent en) Zuh6rers und kritischen Geistes. Ich war eine Art Konsulent bei Fragen der Gliederung und des didak tischen Aufbaus, mir fiel auch die Aufgabe eines erst en Korrekturlesens zu, und ich war Gesprachs- und Diskussionspartner, wenn es galt, die eine oder andere schwerer verstandliche Regel des Standarddokuments zu entratseln. Ich hoffe, daB sich die Lektiire dieses Buches fUr den Leser als ebenso bereichernd herausstellt wie die gemeinsame Arbeit daran. Alfred Taudes Wien, im Mai 2000 Inhaltsverzeichnis Teil 1- Einfiihrung und Grundlagen 1 1 Datenbanksysteme, Relationale Datenbanksysteme und SQL 3 1.1 Motivation zur Entwicklung von Datenbanksystemen 3 1.2 Was ist ein Datenbanksystem? ... 4 1.3 Was bringt das Datenbankkonzept? 9 1.4 Einige Daten zur Entwicklung von DBMS und SQL 13 2 Das Relationale Modell 21 2.1 Relationale Datenstruktur 22 2.1.1 Domanen 22 2.1.2 Relationen . 23 2.1.3 Eigenschaften von Relationen 24 2.2 Relationale Integritat . . . . . . . . . 25 2.2.1 Schliisselkandidat, Primarschliissel, Fremdschliissel 25 2.2.2 Relationale Integritatsbedingungen 26 2.3 Ein Beispiel: Die L-R-P-Datenbank 27 2.4 Relationale Datenmanipulation 29 2.4.1 Relationenalgebra . . . . 30 2.4.2 Die relationale Wertzuweisung . 54 x Inhal tsverzeichnis 2.4.3 Der Relationenkalkiil ........... . 55 2.4.4 Relationenalgebra versus Relationenkalkiil 67 2.5 Ubungsaufgaben ................. . 68 Teil II - SQL fur den Endbenutzer 69 3 Abfragen (Queries) 71 3.1 Die SELECT-Abfrage anhand von Beispielen . 72 3.1.1 Projektion und Restriktion . 72 3.1.2 Produkt und Verbund 81 3.1.3 Gruppenfunktionen . . 87 3.2 Grundbausteine der SQL-Sprache 96 3.2.1 SQL-Zeichenvorrat und Bezeichner 96 3.2.1.1 SQL-Zeichenvorrat 96 3.2.1.2 Bezeichner 97 3.2.2 Numerische Werte 100 3.2.2.1 Nu merischer Typ 100 3.2.2.2 Numerische Literale 104 3.2.2.3 Numerische Wertausdriicke 106 3.2.2.4 Numerische Funktionen 108 3.2.3 Zeichenketten . . . . . . . . 109 3.2.3.1 Zeichenketten-Typ 109 3.2.3.2 Zeichenketten-Li terale 112 3.2.3.3 Zeichenketten-Wertausdriicke 113 3.2.3.4 Funktionen, die mit Zeichenketten zu tun 'haben ...... 114 3.2.4 Datums- und Zeitangaben 118