Grundlagen von Informationssystemen

Dieses Buch behandelt die Grundlagen von Informationssystemen, die als Hilfsmittel verstanden werden. Ausgehend von Einführungen in die semantische Modellierung und die mathematische Logik werden ein logikorientiertes, das relationale und objektorientierte Datenmodell vorgestellt. Für die schichtenmäßige Architektur werden insbesondere die Übersetzungen von mächtigen, benutzernahen Konstrukten in rechnernahe Konzepte betrachtet. Transaktionen werden vorrangig unter dem Gesichtspunkt der Serialisierbarkeit untersucht. Die wichtigen Fragestellungen der Optimierung logikorientierter und relationaler Anfragen sowie der Theorie des Entwurfs von Datenbankschemen werden vertiefend dargestellt. Dieses Buch wendet sich an alle an Grundlagen interessierte Studenten, Wissenschaftler und Entwickler, die Informationssysteme benutzen oder selbst entwerfen wollen.

Joachim Biskup ist Professor für Informatik an der Universität Hildesheim, wo er die Arbeitsgruppe "Informationssysteme und Sicherheit" leitet. Er ist Autor und Koautor zahlreicher Veröffentlichungen über Berechenbarkeits- und Komplexitätstheorie, Informationssysteme und Sicherheit.

1 Einleitung.- 1.1 Anwendungen, Dienste, Blickwinkel, Fragestellungen.- 1.2 Sichtweisen der Informatik.- 1.3 Gliederung.- 1.4 Bibliographische Hinweise.- 2 Information.- 2.1 Wahrscheinlichkeitstheoretische Sicht von Information.- 2.2 Modelltheoretische Sicht von Information.- 2.3 Bibliographische Hinweise.- 3 Kommunikation.- 3.1 Kommunikatives Handeln.- 3.2 Soziale Systeme.- 3.3 Gestaltung von Mensch-Rechner-Interaktionen.- 4 Wirklichkeit und Modell.- 4.1 Wirklichkeit und Begriffe.- 4.2 Bedeutung durch Interpretation.- 4.3 Wirklichkeit und Formalismus-Wirklichkeit.- 4.4 Bibliographische Hinweise.- 5 Semantische Begriffe für die Modellierung.- 5.1 Begriffsgerüste.- 5.2 Graphische Werkzeuge.- 5.3 Ein Beispiel.- 5.4 Zusammenfassung.- 5.5 Bibliographische Hinweise.- 6 Grundbegriffe aus Logik und Mengenlehre.- 6.1 Prädikatenlogik.- 6.2 Mengenlehre.- 6.3 Semantische Begriffe, Prädikatenlogik, Mengenlehre und Programmiersprachen.- 6.4 Zusammenfassung.- 6.5 Bibliographische Hinweise.- 7 Ein logikorientiertes Datenmodell.- 7.1 Syntax von LOGODAT.- 7.2 Semantik von LOGODAT.- 7.3 Zusammenfassung.- 7.4 Bibliographische Hinweise.- 8 Relationales Datenmodell.- 8.1 Relationale Strukturen.- 8.2 Relationale Operationen.- 8.3 Relationenalgebra und Relationenkalkül.- 8.4 Benutzung relationaler Anfragesprachen.- 8.5 Zusammenfassung.- 8.6 Bibliographische Hinweise.- 9 Beispiele für verwirklichte relationale Sprachen : SQL und QBE.- 9.1 Structured Query Language.- 9.2 Query-by-Example.- 9.3 Zusammenfassung.- 9.4 Bibliographische Hinweise.- 10 Algorithmen und Datenstrukturen für relationale Operationen.- 10.1 Zugriffsstrukturen.- 10.2 Verwirklichungen des natürlichen Verbundes.- 10.3 Zusammenfassung.- 10.4 Bibliographische Hinweise.- 11 Objektorientierte Datenmodelle.- 11.1 Eineobjektorientierte Beschreibung des relationalen Datenmodells.- 11.2 Ein verwirklichter Ansatz: C++ mit ONTOS.- 11.3 Arztpraxisbeispiel mit C++ / ONTOS.- 11.4 Frame-Logik.- 11.5 Zusammenfassung.- 11.6 Bibliographische Hinweise.- 12 Transaktionen.- 12.1 Transaktionen erhalten Bedingungen.- 12.2 Transaktionen laufen parallel und voneinander unabhängig ab.- 12.3 Abbruch, Wirksamwerden und Versionen.- 12.4 Scheduler und Protokolle.- 12.5 Zusammenfassung.- 12.6 Bibliographische Hinweise.- 13 Architektur von Informationssystemen.- 13.1 Schichten, Komponenten und Schnittstellen.- 13.2 Zusammenfassung.- 13.3 Bibliographische Hinweise.- 14 Optimierung von Anfragen.- 14.1 Heuristiken zur Optimierung relationaler Ausdrücke.- 14.2 Optimierung durch Entfernen von Redundanz.- 14.3 Einfache Ausführungspläne für Klauselmengen.- 14.4 Binden von Variablen.- 14.5 Globalisierung von Relationen und Rekursions-Eliminierung.- 14.6 Zusammenfassung.- 14.7 Bibliographische Hinweise.- 15 Entwurfstheorie für Schemas.- 15.1 Funktionale Abhängigkeiten.- 15.2 Mehrwertige Abhängigkeiten.- 15.3 Verbundabhängigkeiten.- 15.4 Eingebettete und ungetypte Abhängigkeiten.- 15.5 Afunktionale Abhängigkeiten, min-max-Abhängigkeiten und Nichtnull-Abhängigkeiten.- 15.6 Enthaltenseinsabhängigkeiten.- 15.7 Hypergraphen.- 15.8 Dynamische Gesichtspunkte.- 15.9 Wünschenswerte Eigenschaften, verbotene Teilstrukturen und Transformationen.- 15.10 Zerlegungen gemäß einer Verbundabhängigkeit.- 15.11 Synthese.- 15.12 Sichtintegration.- 15.13 Zusammenfassung.- 15.14 Bibliographische Hinweise.- 16 Universalrelation-Sichten.- 16.1 Eine Hypergraph-gestützte Fensterfunktion.- 16.2 Eine Semantik-gestützte Fensterfunktion.- 16.3 Zusammenfassung.- 16.4 Bibliographische Hinweise.- 17 Sicherheit: Gewährleistungund Begrenzung des Informationsflusses.- 17.1 Militärischer oder Sicherheitsstufen-Ansatz.- 17.2 Kommerzieller Ansatz.- 17.3 Ansatz des persönlichen Wissens.- 17.4 Übergreifende Gesichtspunkte und weitere bibliographische Hinweise.- 18 Literaturverzeichnis.- 19 Schlagwortverzeichnis.