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Comelio-Blog > Datenbanken > Daten-Strukturen

Daten und ihre Strukturen

In vielfältiger Weise verwendet man den Begriff der Daten, ohne sich genau darüber im Klaren zu sein, auf welche Art und Weise sich dieser Begriff definieren und wie Daten sich beschreiben lassen. Der bekannte Datentyp ist nur eine von mehreren Möglichkeiten, Daten zu charakterisieren. Dieser Artikel soll nun diese und auch weitere Eigenarten und Merkmale zusammenfassen.

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Daten und Datenstrukturen

Die kleinsten Einheiten in einem DBS sind zweifellos die Daten, die in einem sinnvollen Zusammenhang stehen und von Programmen unterschiedlicher Art für Zwecke der Kontrolle (Finanzsituation), des Marketing (personalisierte Kundenprofile) oder der Verwaltung (Plattensammlung) verarbeitet werden. Dieser sinnvolle Zusammenhang ist in nebenstehender Abbildung illustriert: Interessant sind nicht alle möglichen Namen und Adressen, die in den Telefonbüchern der Welt stehen (Grundgesamtheit), sondern nur die Namen und Adressen von Menschen, die wenigstens einmal ein Zimmer einer Hotelkette gebucht haben.

Diese Daten und noch wesentlich mehr werden in die Datenbank aufgenommen, sobald ein Gast über ein Hotelreservierungssystem als Benutzerschnittstelle ein Zimmer bucht. Damit trägt er seinen Namen sowie weitere Informationen wie Beginn und Ende seines Aufenthalts und natürlich den Hotelnamen in ein Formular ein. Entweder wird dieses Formular direkt im Internet entgegengenommen oder wandert erst über eine zentrale Stelle wie z.B. das Fremdenverkehrsamt. Im letzteren Fall würden die Daten vermutlich zusätzlich für Kontroll- und Werbezwecke gespeichert, die nicht das Hotel, aber die Stadt als solche betreffen. In einer erste Phase benötigt das Hotel die Daten lediglich, um die Zimmerbelegung und die Rechnungserstellung zu automatisieren. In einer zweiten Phase könnte man dann diesen Gast in den regelmäßigen Verteiler des Hotelwerbematerials aufnehmen, sodass er für mindestens drei Jahre jährlich eine Broschüre über die weltweit zu buchenden Hotels der Kette erhält.

Je mehr Daten vorhanden sind, desto genauer könnte diese personalisierte Marketingstrategie ausgeführt werden: Kennt man den Beruf und weiß man zusätzlich, dass der Grund für den Aufenthalt ein Messebesuch war, so könnte man in einem regelmäßig ablaufenden Programm die Messetermine mit den Aufenthaltsgründen abgleichen und zielgenau die vorjährigen Messebesucher anschreiben, um das Hotel in Erinnerung zu rufen.

Eigenschaften von Daten

Mit Hilfe von drei Kategorien kann man die Eigenschaften von Daten beschreiben. Insbesondere bei der Neu- oder Weiterentwicklung einer Datenbank ist es wichtig, diese drei Eigenschaftsräume mit Leben zu füllen. Dass dies natürlich dann in ihrer Verarbeitung auch für die Programme gilt, in denen sie z.B. als Variablen auftreten, wird Ihnen schon bekannt sein.

• Der Datentyp dürfte die bekannteste Achse sein, mit der Daten beschrieben werden können. Er ordnet Informationen in bestimmte Kategorien, für die jeweils unterschiedliche Verarbeitungsmöglichkeiten bestehen. Der Name des Hotelgastes kann sinnvollerweise nur vom Datentyp Text sein, damit entsprechende Programmfunktionen und SQL selbst eine Spalte nach dem Alphabet sortieren oder eine Zeichenkette in ihre Bestandteile zerlegen kann. Die kleinste Einheit dieses Datentyps wiederum ist der einzelne Buchstabe. Anreise und Abreise dagegen könnten als Zahl oder Text gespeichert werden, wobei aber zusätzlich für diesen speziellen Typ auch noch ein Typ Datum existiert. Mit Zahlen lässt sich natürlich rechnen. Verwenden Sie den Typ Datum, können Sie später über entsprechende Funktionen auch Rechenoperationen durchführen und somit zum Beispiel die Anzahl der Übernachtungen automatisch berechnen lassen. Erst über diese Definition kann man mit Hilfe entsprechender Programmfunktionen die Dauer des Aufenthalts berechnen. Bei der Verwendung des Datentyps Text sind solche mathematischen Berechnungen dagegen gar nicht erst möglich.
• Die Eigenschaft Datenformat stellt oftmals kleine Hürden bei ersten Programmierarbeiten dar, wenn z.B. ein amerikanisches Datum in ein europäisches überführt werden soll oder Währungsbeträge nicht mit beliebig vielen Dezimalstellen (Benzin natürlich wieder ausgenommen), sondern mit genau zwei Dezimalstellen ausgegeben werden sollen. Das Problem tritt sicherlich öfters auf und muss manchmal an einer ganz anderen Baustelle gelöst werden.
  Das Format lässt sich mit SQL in einigen Fällen von vorne herein vorgeben, in anderen dagegen müssen die Ergebnisdaten eigens in das benötigte Format überführt werden. Damit gehört diese Eigenschaft eher zur externen Problemsicht der Abfrage und wird prinzipiell von SQL nicht weiter berücksichtigt. In einer Programmiersprache Ihrer Wahl können Sie mit den entsprechenden Funktionen sicherlich das Format nach Ihren Wünschen anpassen.
• Das wohl häufigste Beispiel für die Vorgabe eines Wertebereichs (Domäne) im Internet dürfte die Verwendung der möglichen Werte Herr und Frau für die Spalte Anrede oder Geschlecht sein. Menschen werden typischerweise mit diesen beiden Werten katalogisiert, um z.B. eine korrekte Anrede zu ermöglichen. Gerade bei Auswahl über Optionsfelder lässt sich nichts anderes in die Datenbank eintragen.
  Möchte man diesen Punkt sehr genau betrachten, so kann man diese Eigenschaft weiter differenzieren: Während der natürliche Wertebereich der in der Realität vorkommende Wertebereich ist (die Zahl Pi besitzt schlicht und einfach unendlich viele Nachkommastellen), muss dieser Wertebereich oft für die Verwendung in einem Rechner eingeschränkt werden (ein Rechner verarbeitet sehr lange Zahlen, aber letztlich doch nur endlich lange). Der Wertebereich letztendlich, der wirklich Eingang in die Datenbank findet, ist noch einmal kleiner, denn neben der rechnerbedingten Endlichkeit und damit Begrenzung von Zahlen oder auch anderen Daten, gibt es Daten, die nur in einer bestimmten Größe (Postleitzahlen haben in Deutschland fünf Stellen, in der Schweiz und in Österreich dagegen vier) oder einem bestimmten Muster (Kreditkartennummern, Telefonnummern, ISBN-Nummern) auftreten. Dieser Eigenbereich kann bereits von der Datenbank mit entsprechenden SQL-Befehlen auf Korrektheit überprüft werden. Das Format wird dabei überprüft und mit einem Musterformat verglichen.

Klassifikation von Datentypen

Wie immer könnte man feinere Verästelungen der Klassifikation von Daten verwenden, doch sollen diese Informationen Ihnen lediglich die wesentlichen Grundlagen vermitteln.

Eine einfache Bildung von Unterkategorien im Eigenschaftsraum Datentypen ist die Unterscheidung zwischen elementaren und zusammengesetzten Datentypen. Sie konzentriert sich auf die Elemente der Wertemenge und damit auf die Struktur der Objekte. Typischerweise bewegt man sich bei der Entwicklung von Attributen bzw. Feldnamen von komplexen Begriffen zu elementaren. Dies werden Sie insbesondere bei der Normalisierung von Datenmodellen kennen lernen.

• Elementare Datentypen sind die Datentypen, die mit SQL für ein Feld vergeben werden und die bereits oben angesprochen wurden. Relationale Datenbanksysteme verwenden u.a. solche elementare Datentypen wie ganze Zahlen im Gegensatz zu reellen Zahlen, wobei die reellen Zahlen Nachkommastellen aufweisen können und damit genauer sind, wenn z.B. Rechenoperationen auf die einzelnen Daten angewandt werden. Zwei als ganze Zahlen definierte Daten ergeben bei einer nicht ganzzahligen Division keine Nachkommastellen, womit zwangsläufig Ungenauigkeiten auftreten, die man entweder wie bei der Modulo-Rechnung in Algorithmen einsetzen kann oder die man lieber vermieden hätte. Weitere Datentypen wie logische Daten, deren Wertebereich gleichzeitig auf WAHR und FALSCH beschränkt ist, können ebenfalls in Programmierabläufen eingesetzt werden.
• Zusammengesetzte Datentypen ergeben sich aus den Oberbegriffen zu Objekten, die in einem Datenmodell eingearbeitet werden sollen. Innerhalb einer Datenbank für eine Hotelkette werden neben den Gastinformationen natürlich auch Informationen zum Aufenthalt gespeichert. Die Aufenthaltsinformationen sind zunächst für die gegenwärtige Abrechnung wichtig. Da aber der Datensatz des Gastes nicht aus der DB entfernt wird, können die Gastinformationen für die oben erwähnten Marketing-Aktivitäten genutzt werden. Bei dieser Überlegung, die auf den Einsatzmöglichkeiten der Daten beruht, trennt man automatisch beide Bereiche voneinander ab. So wird zum Beispiel der Name atomatisiert und in Vorname und Nachname aufgeteilt. Der Datentyp Name ist dann also zusammengesetzt aus Vorname und Nachname.

Weitere Oberbegriffe wären dann im Rahmen der Gastinformationen die Adresse, wobei diese ebenfalls jeweils in zusätzliche Feldnamen aufgespaltet werden kann. Hier ist es wichtig zu erwähnen, dass unterschiedliche elementare Datentypen das komplexe Objekt Adresse bilden. Während die Postleitzahl eine Ganzzahl ist, sind Straßen- und Stadtnamen vom Typ Text. Die Hausnummer dagegen ist ebenfalls vom Typ Text, da ja Kombinationen aus Zahlen und Buchstaben (Bahnhofstr. 3a) möglich sind.