Datenbankmodelle verstehen

Bevor man Tabellen anlegt oder SQL schreibt, muss man verstehen, wie Daten überhaupt modelliert werden können.
Das nennt man das Datenbankmodell – also die Art und Weise, wie Informationen logisch strukturiert und gespeichert werden.

Im Laufe der IT-Geschichte haben sich mehrere Modelle entwickelt.
Heute ist vor allem das relationale Modell der Standard, aber auch andere Modelle spielen in bestimmten Szenarien eine Rolle.

1. Überblick über die wichtigsten Datenbankmodelle

Modell	Grundidee	Beispielhafte Anwendung
Hierarchisches Modell	Daten sind wie ein Stammbaum aufgebaut (Eltern-Kind-Beziehungen)	Dateisystem, XML-Strukturen
Netzwerkmodell	Datensätze können mehrere Verknüpfungen zu anderen Datensätzen haben	alte Bank- und Versicherungssoftware
Relationales Modell	Daten liegen in Tabellen, die über Schlüssel verknüpft sind	Standard in Business-Anwendungen
Dokumentenorientiertes Modell	Ganze Dokumente (z. B. JSON-Objekte) werden gespeichert	NoSQL-Systeme wie MongoDB
Schlüssel-Wert-Modell	Daten werden als Paare aus Schlüssel und Wert gespeichert	Caches, Session-Speicher
Graphenmodell	Daten bestehen aus Knoten und Kanten (Beziehungen)	Soziale Netzwerke, Empfehlungs-Systeme

2. Das hierarchische Modell

Das hierarchische Modell war eines der ersten Datenbankmodelle.
Man kann es sich wie einen Stammbaum vorstellen:
Jeder Datensatz (Knoten) kann mehrere „Kinder“ haben, aber nur ein Elternobjekt.

Beispielstruktur:

Firma
├── Abteilung A
│   ├── Mitarbeiter 1
│   ├── Mitarbeiter 2
│   └── Mitarbeiter 3
└── Abteilung B
    ├── Mitarbeiter 4
    └── Mitarbeiter 5

Vorteile:

Sehr schnell bei festen Strukturen
Ideal für stark verschachtelte Daten

Nachteile:

Unflexibel: Änderungen an der Struktur sind schwierig
Keine n:n-Beziehungen möglich

3. Das Netzwerkmodell

Das Netzwerkmodell entstand, um die Starrheit des hierarchischen Modells zu überwinden.
Ein Datensatz kann hier mehrere Eltern- und Kind-Beziehungen haben.

Beispiel:
Ein Mitarbeiter kann in mehreren Projekten arbeiten, und ein Projekt hat mehrere Mitarbeiter.

Mitarbeiter	Projekt
1001	A
1001	B
1002	B
1003	C

Vorteil: Flexibler als das hierarchische Modell
Nachteil: Komplexe Verwaltung der Beziehungen – heute kaum noch genutzt

4. Das relationale Modell

Das relationale Modell wurde in den 1970er-Jahren von Edgar F. Codd entwickelt und ist bis heute das Standardmodell.
Daten werden in Tabellen (Relationen) organisiert, die über Schlüssel miteinander verbunden sind.

Beispiel:

Tabelle Kunden

Kundennummer	Name	Ort
1001	Anna Beispiel	Berlin
1002	Max Mustermann	Hamburg

Tabelle Bestellungen

Bestellnr	Kundennummer	Betrag
5001	1001	89,90 €
5002	1002	59,00 €

Hier verbindet die Kundennummer beide Tabellen.
Das System kann daraus ableiten:

„Welche Bestellungen gehören zu welchem Kunden?“

Kurze SQL-Demo

So könnte man diese Tabellen anlegen und verknüpfen:

"Benutzer:1" : "{ 'Name': 'Alice', 'Aufgaben': [ { 'AufgabeID': 1, 'Titel': 'Einkaufen', 'BeschreiCREATE TABLE kunden (
  kundennummer INT PRIMARY KEY,
  name VARCHAR(50),
  ort VARCHAR(50)
);

CREATE TABLE bestellungen (
  bestellnr INT PRIMARY KEY,
  kundennummer INT,
  betrag DECIMAL(6,2),
  FOREIGN KEY (kundennummer) REFERENCES kunden(kundennummer)
);
bung': 'Milch und Brot', 'Erledigt': 'Nein' } ] }"

Damit ist die Beziehung formal definiert.
Das System sorgt automatisch dafür, dass es keine Bestellung ohne existierenden Kunden geben kann.

5. Das dokumentenorientierte Modell (NoSQL)

In modernen Web-Anwendungen (z. B. Online-Shops, Messenger) arbeitet man oft mit dokumentbasierten Datenbanken.
Hier wird kein starres Tabellen-Schema mehr verwendet, sondern ganze Dokumente im Format JSON gespeichert.

Beispiel (MongoDB):

{
  "kunde": {
    "name": "Anna Beispiel",
    "email": "anna@example.de"
  },
  "bestellungen": [
    { "datum": "2025-01-10", "betrag": 89.90 },
    { "datum": "2025-02-02", "betrag": 39.00 }
  ]
}

Vorteile:

Sehr flexibel (jede Zeile kann anders aussehen)
Ideal für schnell wachsende Web-Projekte

Nachteile:

Keine festen Beziehungen wie in SQL
Schwerer sicherzustellen, dass Daten konsistent bleiben

6. Vergleich der Modelle

Modell	Struktur	Flexibilität	Typische Nutzung
Hierarchisch	Baumstruktur	gering	alte Dateisysteme
Netzwerk	Graph mit mehrfachen Verknüpfungen	mittel	ältere Großrechner-Systeme
Relational	Tabellen mit Schlüsseln	hoch	Standard in Unternehmen
Dokumentenbasiert	JSON-ähnliche Objekte	sehr hoch	moderne Web-Anwendungen
Graphenbasiert	Knoten und Kanten	sehr hoch	soziale Netzwerke, Empfehlungssysteme

Datenbankmodelle im Vergleich

Wähle ein Modell aus. Du siehst immer dieselben Daten – einmal als Baum, einmal als Netzwerk, einmal als Tabellen und einmal als JSON-Dokument. So erkennst du, wie sich die Struktur der Informationen zwischen den Modellen verändert.

Firma
├── Abteilung A
│   ├── Mitarbeiter 1
│   ├── Mitarbeiter 2
│   └── Mitarbeiter 3
└── Abteilung B
    ├── Mitarbeiter 4
    └── Mitarbeiter 5

Mitarbeiter – Abteilung (mehrere Zugehörigkeiten möglich)

Mitarbeiter 1 → Abteilung A
Mitarbeiter 2 → Abteilung A, Abteilung B
Mitarbeiter 3 → Abteilung A
Mitarbeiter 4 → Abteilung B
Mitarbeiter 5 → Abteilung B

Tabelle abteilungen
-------------------
id | name
---+-----------
 1 | Abteilung A
 2 | Abteilung B

Tabelle mitarbeiter
-------------------
id | name
---+-------------
 1 | Mitarbeiter 1
 2 | Mitarbeiter 2
 3 | Mitarbeiter 3
 4 | Mitarbeiter 4
 5 | Mitarbeiter 5

Tabelle mitarbeiter_abteilung (Relation)
----------------------------------------
mitarbeiter_id | abteilungs_id
---------------+--------------
1              | 1
2              | 1
2              | 2
3              | 1
4              | 2
5              | 2

{
  "abteilungen": [
    {
      "name": "Abteilung A",
      "mitarbeiter": [
        { "name": "Mitarbeiter 1" },
        { "name": "Mitarbeiter 2" },
        { "name": "Mitarbeiter 3" }
      ]
    },
    {
      "name": "Abteilung B",
      "mitarbeiter": [
        { "name": "Mitarbeiter 4" },
        { "name": "Mitarbeiter 5" }
      ]
    }
  ]
}

7. Fazit

Das relationale Modell ist bis heute der wichtigste Standard in der IT.
NoSQL-Modelle (wie Dokumenten- oder Graphdatenbanken) gewinnen an Bedeutung, wo Flexibilität wichtiger ist als strenge Strukturen.
Ein gutes Verständnis der Modelle hilft, für jedes Szenario die passende Lösung zu wählen.