Datenbanken einfach verstehen: Von der Tabelle zu den Normalformen

Erst einmal: Was ist eine Datenbank?

Stell dir einen kleinen Laden vor. Auf einem Zettel stehen die Kunden. Auf einem zweiten die verkauften Dinge. Auf einem dritten steht, wer etwas bestellt hat.

Eine Datenbank ist eine geordnete Sammlung solcher Informationen auf dem Computer. In einer relationalen Datenbank liegen die Informationen in Tabellen, die miteinander verbunden werden können. „Relational“ bedeutet hier: Die Listen haben Beziehungen zueinander.

Tabelle

Eine Liste mit gleich aufgebauten Einträgen, zum Beispiel eine Kundenliste.

Zeile

Ein Eintrag von links nach rechts. In der Kundenliste ist das zum Beispiel Lea.

Spalte

Eine Art von Angabe von oben nach unten, zum Beispiel die Namen aller Kunden.

Feld

Ein einzelnes Fach an der Kreuzung von Zeile und Spalte. Dort steht zum Beispiel Leas Name.

Du kannst dir die Tabellen wie beschriftete Kisten mit Fächern vorstellen. Wir räumen diese Kisten gemeinsam auf. Die Aufräumregeln heißen Normalformen.

Unser Beispiel: Lea bestellt zwei verschiedene Dinge

Lea Winter bestellt eine Tastatur und zwei Mäuse. Eine Maus ist hier die Computermaus. Die Bestellung bekommt die Nummer B100. Lea bekommt die Kundennummer K10. Die Tastatur heißt in unserer Artikelliste A1, die Maus A2.

Warum Nummern? Zwei Menschen dürfen denselben Namen haben. Die Nummer verrät trotzdem eindeutig, welchen Kunden wir meinen. Solch eine Kennung heißt auch ID. Sie ist nicht einfach die Zeilennummer, die sich beim Sortieren ändern kann.

Ein schlechter erster Versuch wäre, „Tastatur, Maus“ in ein einziges Feld zu schreiben und „1, 2“ in ein zweites. Welche Menge gehört dann wohin? Ein fehlendes Komma kann alles durcheinanderbringen.

1. Normalform: Ein Fach pro Angabe

Schreibe die Tastatur in eine Zeile und die Maus in die nächste. Die Menge bekommt eine eigene Spalte. So kann das Programm gezielt nach Mäusen suchen und die Mengen zählen.

Schreibe auch nicht Artikel1, Artikel2 und Artikel3 als immer neue Spalten. Beim vierten Artikel wäre schon wieder Umbauen nötig. Weitere Artikel passen besser in weitere Zeilen.

Ein Name darf aus mehreren Wörtern bestehen. „Eine Angabe“ heißt hier nicht „ein einziges Wort“. Entscheidend ist: Wir verstecken keine Liste mehrerer bestellter Artikel in einem Fach.

Wir vereinbaren für dieses Beispiel: Derselbe Artikel steht in einer Bestellung nur einmal; weitere Stücke erhöhen die Menge. Dann erkennen Bestellnummer und Artikelnummer zusammen jede Zeile eindeutig. Diese Erkennung heißt Schlüssel. B100 allein reicht nicht, denn B100 kommt in zwei Zeilen vor.

2. Normalform: Was gehört zu welcher Sache?

Wir fragen bei jeder Angabe: Wozu gehört sie? „Tastatur“ beschreibt den Artikel A1, auch wenn morgen jemand anderes ihn kauft. Der Kunde von B100 gehört zur Bestellung B100, egal welcher Artikel darin liegt.

Die Menge ist anders: „1“ beschreibt, wie viele Tastaturen gerade in B100 liegen. Dafür brauchen wir die Bestellung und den Artikel.

Deshalb bekommt jede dieser Aufgaben ihre eigene Liste: Artikel, Bestellungen und Bestellpositionen. Der noch vorhandene Kundenname wird im nächsten Schritt aufgeräumt.

3. Normalform: Leas Name gehört zu Lea

Lea bestellt später noch einmal. Die neue Bestellung heißt B101. Würden wir ihren Namen jedes Mal abschreiben, stünde er bei zehn Bestellungen zehnmal dort.

Das machen wir einfacher: In der Kundenliste steht K10 = Lea Winter. In B100 und B101 steht nur K10. Ändert sich Leas aktueller Name, ändern wir ihn an einer Stelle in der Kundenliste.

Die Nummer K10 ist wie ein Hinweiszettel: „Den Namen findest du bei Kunde K10.“ Das Programm kann diesem Hinweis folgen.

So passen alle vier Listen wieder zusammen

Du musst die Angaben also nicht verlieren oder immer neu abschreiben. Du legst sie passend ab und verbindest die Listen durch Nummern. Eine Datenbank kann zusätzlich prüfen, ob eine verwendete Kunden- oder Artikelnummer wirklich vorhanden ist. Eine solche Verweisnummer nennt man Fremdschlüssel.

Eine wichtige Ausnahme und dein nächster Schritt

Aktuelle Angaben und frühere Vereinbarungen sind nicht dasselbe. Kostet die Maus heute 20 Euro und morgen 25 Euro, darf eine alte Bestellung dadurch nicht teurer werden. Der damals vereinbarte Preis gehört deshalb zur damaligen Bestellposition. Auch eine ausgestellte Rechnung kann den Namen und die Anschrift von damals festhalten.

Plane außerdem, welche Angaben erlaubt sind: Eine Menge gehört in eine Zahlenspalte. Ein Datum braucht eine Datumsdarstellung. Geld muss mit passenden Rundungsregeln gespeichert werden. Die Regeln legt man vor dem Programmieren fest.

Die Bilder erklären die ersten drei Normalformen an unserem kleinen Beispiel. Für kompliziertere Daten gibt es weitere Regeln und Sonderfälle. Du musst sie für diesen ersten Schritt noch nicht kennen.

Wenn die Listen stehen, möchtest du sie lesen können. Dafür gibt es SQL, eine Sprache für Anweisungen an die Datenbank. Hier lernst du deine erste SQL-Abfrage, wieder Schritt für Schritt.