Otto Thiele, Jena

Eine Relationale Datenbank in Prolog

Entwerfen Sie eine relationale Datenbank "Schulprojekte" mit folgenden Tabellen:

Beachten Sie die Festlegungen:

• Die Tabellen "Schüler", "Projekte", "Lehrer", "Fachbereiche" und "Bewertungen"
  müssen in der Datenbank enthalten sein.
• Jede Tabelle kann erweitert werden.
• Tabellen können hinzugefügt werden.
• Die Beziehungen zwischen Tabellen sind zu beschreiben.

• Das Wort Schüler wird gleichberechtigt für Mädchen und Jungen genutzt.
• Nicht alle Schüler haben an Projekten gearbeitet.
• Jeder Schüler hat maximal an einem Projekt gearbeitet.
• An einigen Projekten haben mehrere Schüler gearbeitet.
• Jeder Lehrer ist mindestens in einem Fachbereich tätig.
  
• Aus jedem Fachbereich gibt es mindestens einen betreuenden Lehrer.
  
• Jedes Projekt wurde von mindestens einem Lehrer betreut.
• Einige Lehrer haben ein oder mehrere Projekte betreut.
  
• Nicht alle Lehrer haben Projekte betreut.
• Jeder Schüler, der an einem Projekt gearbeitet hat, bekommt
  je eine Teilnote für die Erarbeitung, Dokumentation und Präsentation.
• Die Gesamtnote des Schülers ergibt sich aus dem gerundeten arithmetischen Mittel
  der Teilnoten. Das Prolog-Programm soll die Gesamtnote berechnen.

Implementieren Sie die relationale Datenbank in Prolog.

Übertragen Sie dafür exemplarisch folgende Daten in die Datenbank:

• Das Projekt "Sprachen" wurde von den Schülern Ina Lange (Teilnoten: 1, 2, 1)
  Petra Kunz (Teilnoten: 2, 3, 3) und Sabine Erdmann (Teilnoten: 1, 1, 2) erarbeitet.
  Die betreuenden Lehrer waren Klaus Hunger und Kerstin Werner. Beide Lehrer sind in
  den Fachbereichen Deutsch und Englisch tätig.
• Das Projekt "Programmieren" wurde von den Schülern Peter Friedel (Teilnoten: 2, 3, 2)
  und Anna Neumann (Teilnoten: 1, 3, 2) erarbeitet und vom Lehrer Gerd Schubert aus dem
  Fachbereich Informatik betreut.
• Das Projekt "Biochemie" wurde von den Schülern Jens Völler (Teilnoten: 2, 1, 2)
  Nadine Winter (Teilnoten: 2, 3, 1) und Petra Sauer (Teilnoten: 4, 3, 2) erarbeitet. Die betreuenden
  Lehrer waren Martin Kummer und Nina Schiller. Beide Lehrer sind in den Fachbereichen
  Biologie und Chemie tätig.
• Das Projekt "Astrophysik" wurde von den Schülern Fred Sauer (Teilnoten: 2, 1, 2) und
  Veronika Ernst (Teilnoten: 2, 2, 3) erarbeitet. Der Lehrer Lutz Hiller, der in den Fachbereichen
  Astronomie und Physik tätig ist, betreute die Schüler.
• Das Projekt "Computer" wurde vom Schüler Achim Wunderlich (Teilnoten: 2, 3, 3) erarbeitet.
  Der Lehrer Gert Schubert, der im Fachbereich Informatik tätig ist, betreute den Schüler.
• Ralf Mayer, Hanna Reuter, Lutz Friedrich und Sören Schmidt sind Schüler, die kein Projekt
  erarbeitet haben.
  
• Bernd Klein und Doris Ahnert sind beide Lehrer, die in den Fachbereichen Mathematik und Chemie
  tätig sind. Der Lehrer Bert Stoll ist im Fachbereich Chemie tätig.

Geben Sie folgende Anfragen an:

1. Welcher Schüler hat an welchem Projekt gearbeitet?
2. Welcher Schüler hat welche Gesamtnote erzielt?
3. Welcher Lehrer ist im Fachbereich Chemie tätig?
4. Welche Teilnoten hat Petra Sauer in welchem Projekt erhalten?
5. Welcher Lehrer, aus welchem Fachbereich, hat welche Schüler betreut?
6. Welcher Schüler hat kein Projekt erarbeitet?

Ein Index ermöglicht es, die Datensätze einer Tabelle nach den Daten eines Felds zu sortieren.

Beispiel: Der Index für das Feld "Nachname" der Tabelle "Schüler".

Dieser Index ermöglicht es, die Datensätze der Tabelle "Schüler" sortiert nach den Nachnamen auszugeben.

Erweitern Sie die Datenbank um einen Index für das Feld "Nachname" der Tabelle "Schüler".

Geben Sie folgende Löschanfragen an:

1. Der Lehrer Lutz Hiller ist aus der Datenbank zu löschen.
2. Der Schüler Fred Sauer ist aus der Datenbank zu löschen.

Lösung: Eine Implementierung in LOGITEK-Prolog

(Hinweis: In Fix-Prolog müssen geringfügige Veränderungen vorgenommen werden.)

/* Relationale Datenbank "Schulprojekte" in Prolog */

/* Tabelle "Schueler" */
/* schueler(SNr,Vorname,Nachname) */

schueler(1,"Ina","Lange",).
schueler(2,"Petra","Kunze").
schueler(3,"Sabine","Erdmann").
schueler(4,"Peter","Friedel").
schueler(5,"Anna","Neumann").
schueler(6,"Jens","Voeller").
schueler(7,"Nadine","Winter").
schueler(8,"Petra","Sauer").
schueler(9,"Fred","Sauer").
schueler(10,"Veronika","Ernst").
schueler(11,"Achim","Wunderlich").
schueler(12,"Ralf","Mayer").
schueler(13,"Hanna","Reuter").
schueler(14,"Lutz","Friedrich").
schueler(15,"Soeren","Schmidt").

SNr ist der Primärschlüssel der Tabelle "Schueler".

/* Tabelle "Projekte" */
/* projekte(PNr,Thema) */

projekte(1,"Sprachen").
projekte(2,"Programmieren").
projekte(3,"Biochemie").
projekte(4,"Astrophysik").
projekte(5,"Computer").

PNr ist der Primärschlüssel der Tabelle "Projekte".

/* Tabelle "Bewertungen" */
/* bewertungen(SNr,PNr,Erarbeitung,Dokumentation,Praesentation) */

bewertungen(1,1,1,2,1).
bewertungen(2,1,2,3,3).
bewertungen(3,1,1,1,2).
bewertungen(4,2,2,3,2).
bewertungen(5,2,1,3,2).
bewertungen(6,3,3,2,4).
bewertungen(7,3,2,3,1).
bewertungen(8,3,4,3,2).
bewertungen(9,4,2,1,2).
bewertungen(10,4,2,2,3).
bewertungen(11,5,2,3,3).

SNr ist der Primärschlüssel der Tabelle "Bewertungen". Zwischen der Tabelle "Schueler"
und der Tabelle "Bewertungen" besteht eine 0:1-Beziehung (einige Schler haben kein Projekt
erarbeitet, kein Schüler hat an mehr als einem Projekt gearbeitet).
PNr ist Fremdschlüssel in der Tabelle "Bewertungen". Zwischen der Tabelle "Projekte" und der
Tabelle "Bewertungen" besteht eine 1:n-Beziehung (an einem Projekt hat ein oder haben mehrere
Schüler gearbeitet).

/* Berechnen der Gesamtnote */

gesamtnote(SNr,PNr,G):-bewertungen(SNr,PNr,E,D,P),G is round((E+D+P)/3).

/* Tabelle "Lehrer" */
/* lehrer(LNr,Vorname,Nachname) */

lehrer(1,"Klaus","Hunger").
lehrer(2,"Kerstin","Werner").
lehrer(3,"Gerd","Schubert").
lehrer(4,"Martin","Kummer").
lehrer(5,"Nina","Schiller").
lehrer(6,"Lutz","Hiller").
lehrer(7,"Bernd","Klein").
lehrer(8,"Doris","Ahnert").
lehrer(9,"Bert","Stoll").

LNr ist der Primärschlüssel der Tabelle "Lehrer".

/* Tabelle "Fachbereiche" */
/* fachbereiche(FNr,Fach) */

fachbereiche(1,"Deutsch").
fachbereiche(2,"Englisch").
fachbereiche(3,"Informatik").
fachbereiche(4,"Mathematik").
fachbereiche(5,"Biologie").
fachbereiche(6,"Chemie").
fachbereiche(7,"Astronomie").
fachbereiche(8,"Physik").

FNr ist der Primärschlüssel der Tabelle "Fachbereiche".

/* Tabelle "LehrerFachbereiche" */
/* lehrerfachbereiche(LNr,FNr) */

lehrerfachbereiche(1,1).
lehrerfachbereiche(1,2).
lehrerfachbereiche(2,1).
lehrerfachbereiche(2,2).
lehrerfachbereiche(3,3).
lehrerfachbereiche(4,5).
lehrerfachbereiche(4,6).
lehrerfachbereiche(5,5).
lehrerfachbereiche(5,6).
lehrerfachbereiche(6,7).
lehrerfachbereiche(6,8).
lehrerfachbereiche(7,4).
lehrerfachbereiche(7,6).
lehrerfachbereiche(8,4).
lehrerfachbereiche(8,6).
lehrerfachbereiche(9,6).

LNr und FNr bilden den Primärschlüssel der Hilfstabelle "LehrerFachbereiche". Diese Hilfstabelle realisiert zwischen
den Tabellen "Lehrer" und "Fachbereiche" eine m:n-Beziehung (jeder Lehrer ist in mindestens einem Fachbereich tätig,
in jedem Fachbereich ist mindestens ein Lehrer tätig).

/* Tabelle "LehrerProjekte" */
/* lehrerprojekte(LNr,PNr) */

lehrerprojekte(1,1).
lehrerprojekte(2,1).
lehrerprojekte(3,2).
lehrerprojekte(4,3).
lehrerprojekte(5,3).
lehrerprojekte(6,4).
lehrerprojekte(3,5).

LNr und PNr bilden den Primärschlüssel der Hilfstabelle "LehrerProjekte". Diese Hilfstabelle realisiert zwischen den
Tabellen "Lehrer" und "Projekte" eine m:n-Beziehung (einige Lehrer haben ein oder mehrere Projekte betreut, jedes
Projekt wurde von mindestens einem Lehrer betreut).

/* Anfragen 1 bis 6 */

anfrage1(V,N,T)        :-schueler(SNr,V,N),projekte(PNr,T),bewertungen(SNr,PNr,_,_,_).
             
anfrage2(V,N,G)        :-schueler(SNr,V,N),projekte(PNr,T),gesamtnote(SNr,PNr,G).

anfrage3(V,N)          :-lehrer(LNr,V,N),lehrerfachbereiche(LNr,FNr),fachbereiche(FNr,"Chemie").
               
anfrage4(E,D,P,T)      :-schueler(SNr,"Petra","Sauer"),bewertungen(SNr,PNr,E,D,P),projekte(PNr,T).
                 
anfrage5(LV,LN,F,SV,SN):-lehrer(LNr,LV,LN),
                         lehrerfachbereiche(LNr,FNr),
                         fachbereiche(FNr,F),
                         lehrerprojekte(LNr,PNr),
                         bewertungen(SNr,PNr,_,_,_,),
                         schueler(SNr,SV,SN).
                                                  
anfrage6(V,N)          :-schueler(SNr,V,N),not bewertungen(SNr,_,_,_,_,).


?-anfrage1(Vorname,Nachname,Thema).
?-anfrage2(Vorname,Nachname,Gesamtnote).
?-anfrage3(Vorname,Nachname).
?-anfrage4(B,D,P,Thema).
?-anfrage5(LVorname,LNachname,Fach,SVorname,SNachname).
?-anfrage6(Vorname,Nachname).


/* Index fuer Feld "Nachname" der Tabelle "Schueler" */
/* index(SNr) */

index(3).
index(10).
index(4).
index(14).
index(2).
index(1).
index(12).
index(5).
index(13).
index(8).
index(9).
index(15).
index(6).
index(7).
index(11).

/* Indexanfrage */

indexanfrage(V,N):-index(SNr),schueler(SNr,V,N).


?-indexanfrage(Vorname,Nachname).


/* Loeschanfragen 1 und 2 */

loeschanfrage1(LNr):-retract(lehrer(LNr,_,_)),
                     retract(lehrerfachbereiche(LNr,_)),
                     retract(lehrerprojekte(LNr,_)).

loeschanfrage2(SNr):-retract(schueler(SNr,_,_)),
                     retract(bewertungen(SNr,_,_,_,_,)),
                     retract(index(SNr)).


?-loeschanfrage1(6). 
?-loeschanfrage2(9).