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Die Beziehungen zwischen den Tabellen
Um die Tabellen in entsprechende Beziehungen zueinander zu setzen, können Verknüpfungen erstellt werden. Im Fall einer Personaldatenbank könnte es beispielsweise eine Tabelle „Arbeitszeit“ geben, die neben der Personalnummer die Anzahl der Soll-Arbeitszeit, der Arbeitstage, der Urlaubstage und der Krankheitstage erfasst.
Zudem könnte es eine Tabelle „Lohn/Gehalt“ geben, die neben der Personalnummer die Lohngruppe sowie die ausgezahlte Vergütung enthält.
Die Sollarbeitszeit sowie die Lohngruppe wären die Schlüssel in diesen Relationen und würden die Tabellen als Fremdschlüssel mithilfe der Personalnummer mit einem Eintrag aus der ersten Tabelle verbinden. Enthält eine Tabelle keine Fremdschlüssel, wird sie als flache Tabelle bezeichnet.
Die Theorie von relationalen Datenbanken
Die theoretischen Grundlagen entwickelte Edgar F. Codd und beschrieb sie in seiner Arbeit „A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks“. Alle Operationen beruhen auf der relationalen Algebra, die als algebraisches Modell beschreibt, in welcher Form Daten gespeichert, abgefragt und bearbeitet werden können.
Die grundlegenden Operationen, die zeitgleich auch die Basis für alle anderen Operationen bilden, sind – die Projektion,– die Selektion,– das Kreuzprodukt,– die Umbenennung,– die Vereinigung und– die Differenz.
Wird mittels SQL eine Anfrage an eine relationale Datenbank gestellt, übersetzt das Datenbankmanagement die Anfrage auf diese Operatoren. In der praktischen Anwendung gibt es zwar noch weitere Operatoren, allerdings handelt es sich bei diesen letztlich auch nur um eine Kombination aus mehreren der grundlegenden Operationen.
Allerdings ist es mithilfe der relationalen Algebra nicht möglich, rekursive Anfragen zu berechnen. So wäre es beispielsweise nicht möglich, alle Personen zu berechnen, die jemals in einer bestimmten Position tätig waren, wenn die einzelnen Positionen in einer Relation mit der jeweiligen Personalnummer gespeichert sind und es nur eine Verbindung zum jeweiligen Vorgänger gibt.
In diesem Fall müsste die Ermittlung der Informationen durch mehrere Abfragen erfolgen. Durch die Einführung von SQL-99 wurde jedoch eine erweiterte relationale Algebra generiert, die nun auch eine Operation vorsieht, durch die die Berechnung der transitiven Hülle realisierbar wird.
Das Schema von relationalen Datenbanken
Das Schema einer relationalen Datenbank definiert die gespeicherten Daten in der Datenbank sowie deren Beziehungen zueinander. Das Erstellen eines Schemas wird als Datenmodellierung bezeichnet.
Anwendung hierbei findet beispielsweise das Entity-Relationship-Modell, durch das ein Konzept des Schemas entworfen und anschließend mithilfe eines Datenbankmanagementsystems implementiert werden kann. Ein solcher Arbeitsschritt heißt logischer Entwurf oder Datenmodellabbildung. Ein wesentlicher Schritt bei der Modellierung ist die Normalisierung, deren Ziel darin liegt, Anomalien zu verhindern und Redundanzen zu reduzieren.
Dadurch soll einerseits die Konsistenz der Daten sichergestellt und andererseits die Wartung der Datenbank vereinfacht werden. Nach Codd gibt es hierfür vier Normalformen, die bis heute bei Entwürfen von relationalen Datenbank verwendet werden, zwischenzeitlich jedoch um weitere Normalformen erweitert wurden.
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