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Grundwissen 9. Klasse

In der Jahrgangsstufe 9 sind die großen Themenbereiche das Arbeiten mit Funktionen und Datenflüssen (anhand von Excel) sowie das Arbeiten mit Datenbanksystemen mit SQL.

1. Funktionen und Datenflüsse; Tabellenkalkulationssysteme

Zellbezug
z. B.  A4:   A ist der Spaltenbezeichner, 4 ist die Zeilennummer
relativer Zellbezug
Beim  Kopieren  von  Zellen,  die  Formeln  enthalten,  werden  die Zellbezüge  in  der Zielzelle entsprechend angepasst.   z. B. A4
absoluter Zellbezug
Soll  beim  Kopieren  einer  Zelle  mit  Formel  ein  Zellbezug  gleich  bleiben, verwendet  man  absolute  Zellbezüge.  Dazu  muss  man  der  Zeilennummer und/oder dem Spaltenbezeichner ein $-Zeichen voran stellen.   z. B. $A$4, $A4, A$4
iterative Berechnungen
Verwendet  man  das  Ergebnis  einer  Formel  in  der  jeweils  nachfolgenden Formel, spricht man von iterativen Berechnungen.
Datentypyen
Tabellenkalkulationen  arbeiten  intern nur mit  Zahlen und  Texten,  können aber über die Zellformatierung vieleweitere Datentypen darstellen: Zahl, Prozent, Währung, Datum, Zeit, Wissenschaft, Bruch, Wahrheitswert, Text.
Funktionen
Eindeutige  Zuordnungen  heißen  Funktionen.  Sie  ordnen  jedem  Argument höchstens einen Funktionswert zu.
 Datenflussdiagramme
eva prinzip
Schreibweisen von zweistelligen Funktionen
Präfixschreibweise:   Der Funktionsbezeichner wird vor den beiden Parametern geschrieben.  z. B. SUMME(3;4)
Infixschreibweise:     Der Funktionsbezeichner wird zwischen den beiden Parametern geschrieben.   z. B. 3+4
Verkettung von Funktionen
Funktionen  werden verkettet,  indem  man  den  Wert  einer  Funktion  einer weiteren Funktion als Argument übergibt. z. B.:
verkettung
Umwandlung des Datenflussdiagramms in einen Term:  Höhe = POTENZ(Geschwindigkeit, 2) / PRODUKT(2, Ortsfaktor)
Bedingte Terme
Eine Funktion kann,  abhängig von Bedingungen,  unterschiedliche Ergebnisse liefern:

WENN(Bedingung, Term1, Term2)

Term1  wird  ausgeführt,  wenn  die  Bedingung  den  Wahrheitswert  WAHR liefert, sonst wird Term2 ausgeführt.
Logische Funktionen
Man  verwendet  die UND-Funktion  zur  Verknüpfung mehrerer  Aussagen. Sie liefert den Wert WAHR, wenn alle Argumente WAHR sind.
Man  verwendet  die ODER-Funktion  zur  Verknüpfung  mehrerer  Aussagen. Sie  liefert  den  Wert  WAHR,  wenn  mindestens  eines  der  Argumente  den Wert WAHR hat.
Die Funktion NICHT kehrt den Wert einer logischen Aussage um.

 

2.  Datenmodellierung und Datenbanksysteme

Datenbanksystem
Ein  Datenbanksystem (DBS) ist eine systematische und strukturierte Zusammenfassung von Daten eines Problembereichs (Datenbasis) einschließlich  der  zur Eingabe,  Verwaltung,  Auswertung  und  Ausgabe erforderlichen Software (Datenbankmanagementsystem, DBMS): 
DBS = Datenbasis + DBMS
Schema
Jede Tabelle wird durch ein Schema charakterisiert:
  • Name der Tabelle
  • Liste der Attribute (Spaltenliste)
  • Datentypen der jeweiligen Attribute
Darstellung eines Schemas:                          TABELLE(Attriubt_1: Datentyp_1, Attribut_2: Datentyp_2, ...)
Datentypen
Datentypen in einer MySQL-Datenbank:  z.B. für Buchstaben char (=Character = Buchstabe) sowie für Texte das Format varchar (= Character-Attribut mit vaiabler Länge). Für Zahlen finden wir integer (=Ganzzahl), float (=Gleitkommazahlen), für Zeitangaben z.B. date und time...
SQL-Abfrage
Das Ergebnis jeder Abfrage ist immer eine Tabelle, auch wenn das Ergebnis nur aus einem Datensatz mit einem Attribut besteht. Mit folgender Abfrage können wir uns den kompletten Inhalt einer Tabelle ausgeben lassen:
SELECT *FROM Tabellenname;
Selektion
Bei der Selektion werden die Datensätze einer Tabelle, die die angegebene Bedingung erfüllen, in einer neuen Tabelle ausgegeben:
SELECT*FROM Tabellenname WHERE Bedingung;
Projektion
Bei der Projektion werden von allen Datensätzen die angegebenen Spalten
ausgegeben.
SELECT Spalte_1 [, Spalte_2, ..., Spalte_n] FROM Tabelle;
Aggregatsfunktionen
  • COUNT(*)
  • MAX(...)
  • MIN(...)
  • SUM(...)
  • AVG(...)
Möchte man neben demerhalten Wert noch weitere Attribute ausgeben, so muss man mit GROUP BY gruppieren!
Komplexere SQL-Abfrage

Komplexere SQL - Abfrage
Schlüssel
Der (Primär-) Schlüssel setzt sich aus einer (minimalen) Menge von Attributen zusammen, deren Wert  jeweils einen Datensatz  in  der  Tabelle eindeutig identifiziert. Muss eine neue Spalte zur eindeutigen Identifikation der Datensätze eingeführt werden, nennt man sie künstlichen Schlüssel (z. B. fortlaufende Nummerierung).
Im Tabellenschema wird der Schlüssel unterstrichen.
Redundanz und Konsistenz
Unter Redundanz versteht  man  die  (überflüssige)  Mehrfachspeicherung von  Daten. Beim  Einfügen  oder  Ändern  von  Datensätzen  können  hierbei Probleme und Fehler, sogenannte Anomalien, auftreten:  UPDATE-/DELETE-/INSERT-Anomalie.
Ist  die  Datenbank ohne Widersprüche, so ist sie konsistent, enthält sie Unstimmigkeiten, so ist sie inkonsistent.
Datenmodellierung
Objekte mit gleichen Attributen legen eine Klasse fest. Die Attribute werden in einer Klassenkarte aufgelistet. Klassendiagramme zeigen, welche Beziehungen die Objekte der betrachteten Klassen eingehen können. Die Beziehungen zwischen Klassen werden durch Verbindungslinien dargestellt. Man unterscheidet dabei drei Beziehungsarten:  1:1/1:n/n:m-Beziehung
Klassendiagramme umfassen somit:
  • alle Klassen mit ihren Attributlisten –jeweils als Klassenkarte dargestellt
  • alle Beziehungslinien mit den zugehörigen Kardinalitäten  und Beziehungsnamen.

Bsp.:

Klassendiagramm

Quelle Bild: http://www.peter-junglas.de/fh/vorlesungen/praktinfWI1/html/kap5-5.html

n:m-Beziehungen und 1:n-Beziehungen:
Für jede n:m-Beziehung wird eine Beziehungstabelle festgelegt. Diese enthält die Primärschlüssel der beiden Tabellen. Diese werden als Fremdschlüssel bezeichnet. Der Primärschlüssel dieser Beziehungstabelle sind alle Fremdschlüssel.
1:n-Beziehungen: Bei einer 1:n-Beziehung  ist  eine  Beziehungstabelle nicht notwendig. Es wird  die Tabelle der Klasse mit der Kardinalität n um den Primärschlüssel der Klasse mit der Kardinalität 1 erweitert.  Dieser wird als Fremdschlüssel eingefügt.
1:1-Beziehungen: Bei einer 1:1-Beziehung ist auch keine Beziehungstabelle notwendig. Es wird die Tabelle einer beliebigen Klasse um den Primärschlüssel der   anderen Klasse erweitert.  Dieser wird  als Fremdschlüsseleingefügt. Fremdschlüssel werden gestrichelt unterstrichen.
Kreuzprodukt
Das  Kreuzprodukt  (kartesisches  Produkt)  TABELLE1  x  TABELLE2  bildet  aus zwei  Tabellen  eine  neue  Tabelle,  die  jeden  Datensatz  der  ersten  Tabelle mit jedem Datensatz der zweiten Tabelle verknüpft:
SELECT * FROM Tabelle_1, Tabelle_2;
Join
Eine  Hintereinanderausführung  von  Kreuzprodukt  und  Selektion  nennt sich Join. Nur die Zeilen des Kreuzproduktes, bei denen der Wert der Fremdschlüsselattribute mit den zugehörigen Werten der Primärschlüsselattribute übereinstimmen, enthalten die Daten der korrekten Beziehungspartner.  Diese werden mit der anschließenden Selektion gefiltert.
SELECT * FROM Tabelle_1 t1, Tabelle_2 t2 WHERE t1.Attribut = t2.Attribut;
Quelle: angelehnt an: http://www.mgf-kulmbach.de/neu/images/medien/unterrichtsfaecher/Informatik/grundwissen/inf9-grundwissen.pdf

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