diff --git a/.idea/cds-104 Datenbanken und Datenverarbeitung.iml b/.idea/cds-104 Datenbanken und Datenverarbeitung.iml index c69f1c9..d8b3f6c 100644 --- a/.idea/cds-104 Datenbanken und Datenverarbeitung.iml +++ b/.idea/cds-104 Datenbanken und Datenverarbeitung.iml @@ -2,7 +2,7 @@ - + \ No newline at end of file diff --git a/.idea/data_source_mapping.xml b/.idea/data_source_mapping.xml deleted file mode 100644 index c8be428..0000000 --- a/.idea/data_source_mapping.xml +++ /dev/null @@ -1,9 +0,0 @@ - - - - - - - - - \ No newline at end of file diff --git a/.idea/misc.xml b/.idea/misc.xml index 5f4a9fa..977706b 100644 --- a/.idea/misc.xml +++ b/.idea/misc.xml @@ -3,5 +3,5 @@ - + \ No newline at end of file diff --git a/.idea/sqldialects.xml b/.idea/sqldialects.xml index 0254c70..6df4889 100644 --- a/.idea/sqldialects.xml +++ b/.idea/sqldialects.xml @@ -1,10 +1,6 @@ - - - - \ No newline at end of file diff --git a/.idea/vcs.xml b/.idea/vcs.xml new file mode 100644 index 0000000..35eb1dd --- /dev/null +++ b/.idea/vcs.xml @@ -0,0 +1,6 @@ + + + + + + \ No newline at end of file diff --git a/Block-1/Aufgabe_3:_Recherche_zu_SQL_Features.pdf b/Block-1/Aufgabe_3:_Recherche_zu_SQL_Features.pdf deleted file mode 100644 index 2c102e7..0000000 Binary files a/Block-1/Aufgabe_3:_Recherche_zu_SQL_Features.pdf and /dev/null differ diff --git a/Block-2/seminarplatz_vergabe.ipynb b/Block-2/seminarplatz_vergabe.ipynb new file mode 100644 index 0000000..205510c --- /dev/null +++ b/Block-2/seminarplatz_vergabe.ipynb @@ -0,0 +1,417 @@ +{ + "cells": [ + { + "cell_type": "markdown", + "metadata": {}, + "source": [ + "## Seminarplatz-Vergabe\n", + "\n", + "In folgendem Problem geht es darum, dass eine Gruppe von Studierenden einen oder mehrere Seminarplätze in einem Kurs bekommen sollen. Es gibt 8 Seminargruppen mit insgesamt 40 Plätzen, diese sind in der Tabelle `seminar_sessions` abgelegt.\n", + "\n", + "Bei einer Anmeldung einer einzelnen Person wird die Anzahl der Plätze in der Tabelle `seminar_sessions` um 1 reduziert und ein Eintrag in der Tabelle `seminar_registrations` erstellt. Dies darf natürlich nur passieren, wenn noch Plätze verfügbar sind.\n", + "\n", + "Die Anzahl der vergebenen Plätze in der Tabelle `seminar_registrations` und die Anzahl der verfügbaren Plätze in der Tabelle `seminar_sessions` müssen konsistent sein, also in der Summe 40 ergeben.\n", + "\n", + "In einem Lasttest mit mehreren Threads zeigt sich: Die Anzahl der vergebenen Plätze in der Tabelle `seminar_registrations` und die Anzahl der verfügbaren Plätze in der Tabelle `seminar_sessions` sind nicht konsistent! \n", + "\n", + "### Ihre Aufgabe:\n", + "Führen Sie geeignete Transaktionen ein, um die Konsistenz zu gewährleisten!\n", + "\n", + "Implementierungen Sie dazu zunächst die Funktionen, die mit TODO gekennzeichnet sind, und passen Sie die Funktion `reserve_seat` an, um die Konsistenz zu gewährleisten.\n", + "\n", + "Am Code des Lasttests müssen Sie nichts ändern, er dient nur dazu, das Problem zu demonstrieren.\n", + "\n", + "### Bemerkungen:\n", + "\n", + "- nicht jeder Durchlauf verursacht Inkonsistenzen, manchmal müssen Sie den Code mehrmals ausführen, um Inkonsistenzen zu finden\n", + "- auch Deadlocks können auftreten, diese müssen auch vermieden werden\n", + "- die User-Tabelle wurde weggelassen, da sie für das Problem nicht relevant ist\n", + "- an manchen Stellen ist der Code absichtlich etwas ineffizient gehalten, um die Inkonsistenzen zu begünstigen (z.B. würden Probleme mit Inkonsistenzen seltener auftreten, wenn die Query `UPDATE seminar_sessions SET seats = seats-1` lauten würde).\n", + "\n" + ] + }, + { + "cell_type": "code", + "metadata": { + "ExecuteTime": { + "end_time": "2026-04-19T20:28:20.768652Z", + "start_time": "2026-04-19T20:28:20.766464Z" + } + }, + "source": [ + "import psycopg2\n", + "import psycopg2.extras" + ], + "outputs": [], + "execution_count": 26 + }, + { + "cell_type": "code", + "metadata": { + "ExecuteTime": { + "end_time": "2026-04-19T20:28:21.151712Z", + "start_time": "2026-04-19T20:28:21.149462Z" + } + }, + "source": [ + "# Datenbankverbindung herstellen\n", + "def get_connection():\n", + " conn = psycopg2.connect(\"dbname=seminar user=postgres password=sml12345\")\n", + " return conn" + ], + "outputs": [], + "execution_count": 27 + }, + { + "cell_type": "code", + "metadata": { + "ExecuteTime": { + "end_time": "2026-04-19T20:28:37.424939Z", + "start_time": "2026-04-19T20:28:37.390822Z" + } + }, + "source": [ + "# Tabelle erzeugen - immer wenn diese Zelle ausgeführt wird, wird die Tabelle neu erzeugt\n", + "conn = get_connection()\n", + "cursor = conn.cursor()\n", + "cursor.execute(\"\"\"\n", + " DROP TABLE IF EXISTS seminar_registrations CASCADE;\n", + " DROP TABLE IF EXISTS seminar_sessions;\n", + " \n", + " CREATE TABLE IF NOT EXISTS seminar_sessions (\n", + " id SERIAL PRIMARY KEY, \n", + " seats INTEGER NOT NULL\n", + " );\n", + " \n", + " INSERT INTO seminar_sessions (seats) VALUES \n", + " (4), (4), (5), (5), (4), (10), (5), (3);\n", + " \n", + " \n", + " CREATE TABLE IF NOT EXISTS seminar_registrations (\n", + " user_id INTEGER NOT NULL,\n", + " session_id INTEGER NOT NULL,\n", + " FOREIGN KEY (session_id) REFERENCES seminar_sessions(id)\n", + " ); \n", + "\"\"\")\n", + "conn.commit()" + ], + "outputs": [], + "execution_count": 33 + }, + { + "cell_type": "code", + "metadata": { + "ExecuteTime": { + "end_time": "2026-04-19T20:28:22.178605Z", + "start_time": "2026-04-19T20:28:22.174509Z" + } + }, + "source": [ + "# Hilfsfunktion: Alle Seminar-Sessions ausgeben\n", + "def show_sessions():\n", + " cursor.execute(\"SELECT * FROM seminar_sessions\")\n", + " rows = cursor.fetchall()\n", + " print(\"Seminar Sessions:\")\n", + " for row in rows:\n", + " print(row[0], row[1])\n", + "\n", + "\n", + "# Anzahl aller freien Plätze bestimmen\n", + "def count_free_seats():\n", + " cursor.execute(\"SELECT sum(seats) FROM seminar_sessions\")\n", + " return cursor.fetchone()[0]\n", + "\n", + "# Anzahl der belegten Plätze bestimmen\n", + "def count_occupied_seats():\n", + " cursor.execute(\"SELECT count(*) FROM seminar_registrations\")\n", + " return cursor.fetchone()[0]\n", + "\n", + "# Testaufrufe\n", + "\n", + "show_sessions()\n", + "print(\"freie Plätze\", count_free_seats())\n", + "print(\"belegte Plätze\", count_occupied_seats())" + ], + "outputs": [ + { + "name": "stdout", + "output_type": "stream", + "text": [ + "Seminar Sessions:\n", + "1 4\n", + "2 4\n", + "3 5\n", + "4 5\n", + "5 4\n", + "6 10\n", + "7 5\n", + "8 3\n", + "freie Plätze 40\n", + "belegte Plätze 0\n" + ] + } + ], + "execution_count": 29 + }, + { + "cell_type": "code", + "metadata": { + "ExecuteTime": { + "end_time": "2026-04-19T20:28:22.832360Z", + "start_time": "2026-04-19T20:28:22.829458Z" + } + }, + "source": [ + "# Diese Funktion soll einen Platz reservieren und True zurückgeben, wenn es geklappt hat.\n", + "# Wenn kein Platz mehr frei ist, soll False zurückgegeben werden.\n", + "def reserve_seat(conn, user_id, session_id):\n", + " with conn.cursor() as cursor:\n", + " cursor.execute(\"SELECT seats FROM seminar_sessions WHERE id = %s FOR UPDATE\", (session_id,))\n", + " seats = cursor.fetchone()[0]\n", + "\n", + " if seats > 0:\n", + " cursor.execute(\"UPDATE seminar_sessions SET seats = %s WHERE id = %s\", (seats-1, session_id,))\n", + " cursor.execute(\"INSERT INTO seminar_registrations (user_id, session_id) VALUES (%s, %s)\", (user_id, session_id))\n", + " conn.commit()\n", + " return True\n", + " else:\n", + " conn.rollback()\n", + " return False\n", + " \n" + ], + "outputs": [], + "execution_count": 30 + }, + { + "cell_type": "code", + "metadata": { + "ExecuteTime": { + "end_time": "2026-04-19T20:28:23.903374Z", + "start_time": "2026-04-19T20:28:23.900910Z" + } + }, + "source": [ + "import random \n", + "\n", + "# 20 zufällige Anmeldungen durchführen - diese Funktion wird später als Thread gestartet\n", + "def random_seat_reservation(n=20):\n", + " # jeder Thread hat seine eigene Verbindung\n", + " conn = get_connection()\n", + " \n", + " # n mal einen zufälligen Platz für eine zufällige User-ID reservieren\n", + " for _ in range(n):\n", + " random_user_id = random.randint(1, 100)\n", + " random_session_id = random.randint(1, 8)\n", + "\n", + " if reserve_seat(conn, random_user_id, random_session_id):\n", + " print(\"User\", random_user_id, \"hat sich für Session\", random_session_id, \"angemeldet\")\n", + " else:\n", + " print(\"Session\", random_session_id, \"ist ausgebucht\")" + ], + "outputs": [], + "execution_count": 31 + }, + { + "cell_type": "code", + "metadata": { + "ExecuteTime": { + "end_time": "2026-04-19T20:28:40.301148Z", + "start_time": "2026-04-19T20:28:40.248650Z" + } + }, + "source": [ + "import threading\n", + "\n", + "# Diese Funktion gibt Informationen über die Belegung der Seminare aus\n", + "def print_info():\n", + " print('-'*20)\n", + " \n", + " free_seats = count_free_seats()\n", + " occupied_seats = count_occupied_seats()\n", + "\n", + " print(\"Freie Plätze:\", free_seats)\n", + " print(\"Belegte Plätze:\", occupied_seats)\n", + " print(\"Gesamt:\", free_seats + occupied_seats)\n", + " \n", + " if free_seats + occupied_seats == 40:\n", + " print(\"Platzanzahl ist konsistent!\")\n", + " else:\n", + " print(\"Platzanzahl ist inkonsistent!\")\n", + "\n", + " print('-'*20)\n", + "\n", + "# -------------------------------------------------------------------------\n", + "# Mini-Lasttest, 5 Threads starten, die jeweils 20 Reservierungen vornehmen\n", + "# -------------------------------------------------------------------------\n", + "\n", + "print(\"Vor dem Lasttest:\")\n", + "print_info()\n", + "\n", + "threads = [ threading.Thread(target=random_seat_reservation) for _ in range(5)]\n", + "\n", + "# Threads starten\n", + "for t in threads:\n", + " t.start()\n", + "\n", + "# Auf das Ende der Threads warten\n", + "for t in threads:\n", + " t.join()\n", + "\n", + " \n", + "print(\"Nach dem Lasttest:\")\n", + "print_info()" + ], + "outputs": [ + { + "name": "stdout", + "output_type": "stream", + "text": [ + "Vor dem Lasttest:\n", + "--------------------\n", + "Freie Plätze: 40\n", + "Belegte Plätze: 0\n", + "Gesamt: 40\n", + "Platzanzahl ist konsistent!\n", + "--------------------\n", + "User 50 hat sich für Session 2 angemeldet\n", + "User 42 hat sich für Session 5 angemeldet\n", + "User 59 hat sich für Session 5 angemeldet\n", + "User 33 hat sich für Session 8 angemeldet\n", + "User 6 hat sich für Session 2 angemeldet\n", + "User 30 hat sich für Session 3 angemeldet\n", + "User 14 hat sich für Session 5 angemeldet\n", + "User 75 hat sich für Session 1 angemeldet\n", + "User 44 hat sich für Session 8 angemeldet\n", + "User 42 hat sich für Session 5 angemeldet\n", + "User 87 hat sich für Session 7 angemeldet\n", + "User 44 hat sich für Session 4 angemeldet\n", + "User 87 hat sich für Session 2 angemeldet\n", + "User 64 hat sich für Session 2 angemeldet\n", + "User 83 hat sich für Session 1 angemeldet\n", + "User 54 hat sich für Session 1 angemeldet\n", + "User 47 hat sich für Session 3 angemeldet\n", + "User 23 hat sich für Session 1 angemeldet\n", + "Session 2 ist ausgebucht\n", + "User 91 hat sich für Session 4 angemeldet\n", + "User 22 hat sich für Session 3 angemeldet\n", + "Session 2 ist ausgebucht\n", + "Session 2 ist ausgebucht\n", + "User 86 hat sich für Session 3 angemeldet\n", + "User 36 hat sich für Session 4 angemeldet\n", + "Session 2 ist ausgebucht\n", + "Session 5 ist ausgebucht\n", + "User 1 hat sich für Session 8 angemeldet\n", + "Session 1 ist ausgebucht\n", + "User 3 hat sich für Session 4 angemeldet\n", + "User 85 hat sich für Session 7 angemeldet\n", + "Session 2 ist ausgebucht\n", + "User 32 hat sich für Session 6 angemeldet\n", + "Session 5 ist ausgebucht\n", + "Session 2 ist ausgebucht\n", + "User 29 hat sich für Session 3 angemeldet\n", + "User 58 hat sich für Session 6 angemeldet\n", + "User 75 hat sich für Session 7 angemeldet\n", + "User 50 hat sich für Session 4 angemeldet\n", + "Session 2 ist ausgebucht\n", + "Session 5 ist ausgebucht\n", + "Session 4 ist ausgebucht\n", + "User 99 hat sich für Session 6 angemeldet\n", + "User 82 hat sich für Session 7 angemeldet\n", + "Session 3 ist ausgebucht\n", + "Session 2 ist ausgebucht\n", + "Session 5 ist ausgebucht\n", + "Session 2 ist ausgebucht\n", + "Session 2 ist ausgebucht\n", + "Session 8 ist ausgebucht\n", + "Session 5 ist ausgebucht\n", + "Session 2 ist ausgebucht\n", + "Session 5 ist ausgebucht\n", + "Session 2 ist ausgebucht\n", + "Session 3 ist ausgebucht\n", + "Session 1 ist ausgebucht\n", + "Session 1 ist ausgebucht\n", + "User 67 hat sich für Session 6 angemeldet\n", + "Session 5 ist ausgebucht\n", + "Session 5 ist ausgebucht\n", + "User 53 hat sich für Session 7 angemeldet\n", + "Session 3 ist ausgebucht\n", + "Session 7 ist ausgebucht\n", + "Session 8 ist ausgebucht\n", + "Session 8 ist ausgebucht\n", + "Session 8 ist ausgebucht\n", + "Session 7 ist ausgebucht\n", + "Session 1 ist ausgebucht\n", + "Session 2 ist ausgebucht\n", + "Session 4 ist ausgebucht\n", + "Session 8 ist ausgebucht\n", + "Session 3 ist ausgebucht\n", + "Session 3 ist ausgebucht\n", + "Session 2 ist ausgebucht\n", + "Session 7 ist ausgebucht\n", + "Session 4 ist ausgebucht\n", + "User 12 hat sich für Session 6 angemeldet\n", + "Session 4 ist ausgebucht\n", + "Session 4 ist ausgebucht\n", + "Session 3 ist ausgebucht\n", + "User 68 hat sich für Session 6 angemeldet\n", + "Session 5 ist ausgebucht\n", + "Session 8 ist ausgebucht\n", + "Session 7 ist ausgebucht\n", + "Session 2 ist ausgebucht\n", + "User 18 hat sich für Session 6 angemeldet\n", + "Session 3 ist ausgebucht\n", + "Session 4 ist ausgebucht\n", + "User 56 hat sich für Session 6 angemeldet\n", + "Session 1 ist ausgebucht\n", + "Session 7 ist ausgebucht\n", + "Session 4 ist ausgebucht\n", + "Session 8 ist ausgebucht\n", + "Session 1 ist ausgebucht\n", + "User 88 hat sich für Session 6 angemeldet\n", + "Session 7 ist ausgebucht\n", + "Session 5 ist ausgebucht\n", + "Session 5 ist ausgebucht\n", + "Session 2 ist ausgebucht\n", + "User 28 hat sich für Session 6 angemeldet\n", + "Nach dem Lasttest:\n", + "--------------------\n", + "Freie Plätze: 0\n", + "Belegte Plätze: 40\n", + "Gesamt: 40\n", + "Platzanzahl ist konsistent!\n", + "--------------------\n" + ] + } + ], + "execution_count": 34 + }, + { + "metadata": {}, + "cell_type": "code", + "outputs": [], + "execution_count": null, + "source": "" + } + ], + "metadata": { + "kernelspec": { + "display_name": "base", + "language": "python", + "name": "python3" + }, + "language_info": { + "codemirror_mode": { + "name": "ipython", + "version": 3 + }, + "file_extension": ".py", + "mimetype": "text/x-python", + "name": "python", + "nbconvert_exporter": "python", + "pygments_lexer": "ipython3", + "version": "3.11.7" + } + }, + "nbformat": 4, + "nbformat_minor": 2 +}