إرسال عملك الجيد في قاعدة المعرفة أمر بسيط. استخدم النموذج أدناه

سيكون الطلاب وطلاب الدراسات العليا والعلماء الشباب الذين يستخدمون قاعدة المعرفة في دراساتهم وعملهم ممتنين جدًا لك.

نشر على http://allbest.ru

نماذج قواعد البيانات

مقدمة

بيانات برنامج المعلومات

الحياة الحديثة لا يمكن تصورها دون إدارة فعالة. إحدى الفئات المهمة هي أنظمة معالجة المعلومات، والتي تعتمد عليها كفاءة أي مؤسسة أو مؤسسة إلى حد كبير. وينبغي لمثل هذا النظام أن:

التأكد من استلام التقارير العامة و/أو التفصيلية عن نتائج العمل؛

تتيح لك تحديد الاتجاهات في أهم المؤشرات بسهولة؛

التأكد من تلقي المعلومات ذات الأهمية الزمنية دون تأخير كبير؛

إجراء تحليل دقيق وكامل للبيانات.

أنظمة إدارة قواعد البيانات الحديثة هي بشكل أساسي تطبيقات Windows، حيث تتيح هذه البيئة استخدامًا أكثر اكتمالاً لقدرات الكمبيوتر الشخصي مقارنة ببيئة DOS. إن الانخفاض في تكلفة أجهزة الكمبيوتر عالية الأداء لم يؤد فقط إلى تحول واسع النطاق إلى بيئة Windows، حيث يمكن أن يكون مطور البرامج أقل اهتمامًا بتخصيص الموارد، ولكنه أيضًا جعل برامج الكمبيوتر بشكل عام وأنظمة إدارة قواعد البيانات بشكل خاص أقل انتقادًا لـ موارد أجهزة الكمبيوتر.

ومن أبرز ممثلي أنظمة إدارة قواعد البيانات: Lotus Approach، وMicrosoft Access، وBorland dBase، وBorland Paradox، وMicrosoft Visual FoxPro، وMicrosoft Visual Basic، بالإضافة إلى قواعد بيانات Microsoft SQL Server وOracle المستخدمة في التطبيقات المبنية باستخدام تقنية العميل -server". . في الواقع، أي نظام إدارة قواعد بيانات حديث لديه نظير، تنتجه شركة أخرى، وله نطاق وقدرات مماثلة؛ أي تطبيق قادر على العمل مع العديد من تنسيقات عرض البيانات، وتصدير البيانات واستيرادها بسبب وجود عدد كبير من المحولات. من المقبول أيضًا بشكل عام التقنيات التي تسمح لك باستخدام إمكانيات التطبيقات الأخرى، على سبيل المثال، معالجات النصوص وحزم الرسومات وما إلى ذلك، والإصدارات المضمنة من اللغات عالية المستوى (عادةً لهجات SQL و/أو VBA) وأدوات البرمجة المرئية لواجهات التطبيقات المطورة. لذلك، لم يعد يهم بأي لغة وعلى أي حزمة يتم كتابة تطبيق معين، وما هو تنسيق البيانات المستخدم فيه. علاوة على ذلك، أصبح المعيار "الأمر الواقع" "التطوير السريع للتطبيقات" أو RAD (من التطوير السريع للتطبيقات الإنجليزية)، استنادًا إلى "النهج المفتوح" المعلن على نطاق واسع في الأدبيات، أي الحاجة وإمكانية استخدام التطبيقات المختلفة برامج وتقنيات لتطوير أنظمة معالجة بيانات أكثر مرونة وقوة. لذلك، إلى جانب أنظمة إدارة قواعد البيانات "الكلاسيكية"، يتم ذكر لغات البرمجة Visual Basic 4.0 وVisual C++ بشكل متزايد، مما يتيح لك إنشاء المكونات الضرورية للتطبيقات بسرعة، والتي تعتبر بالغة الأهمية من حيث السرعة، والتي تكون صعبة وأحيانًا مستحيلة للتطوير باستخدام أنظمة إدارة قواعد البيانات "الكلاسيكية". يتضمن النهج الحديث لإدارة قواعد البيانات أيضًا الاستخدام الواسع النطاق لتكنولوجيا خادم العميل.

وبالتالي، فإن المطور اليوم غير ملزم بأي حزمة محددة، واعتمادًا على المهمة المطروحة، يمكنه استخدام مجموعة متنوعة من التطبيقات. لذلك، يبدو الاتجاه العام لتطوير نظام إدارة قواعد البيانات وأدوات تطوير التطبيقات الأخرى أكثر أهمية في الوقت الحالي.

1. قواعد البيانات

الأحكام العامة

الغرض من أي نظام معلومات هو معالجة البيانات حول كائنات العالم الحقيقي. بالمعنى الواسع للكلمة، قاعدة البيانات عبارة عن مجموعة من المعلومات حول كائنات محددة في العالم الحقيقي في أي مجال موضوعي. يُفهم مجال الموضوع عادةً على أنه جزء من العالم الحقيقي الذي يخضع للدراسة لتنظيم الإدارة والأتمتة في نهاية المطاف، على سبيل المثال، مؤسسة أو جامعة وما إلى ذلك.

عند إنشاء قاعدة بيانات، يسعى المستخدم إلى تنظيم المعلومات وفقًا لخصائص مختلفة واسترجاع عينة بسرعة تحتوي على مجموعة عشوائية من الخصائص. لا يمكن القيام بذلك إلا إذا كانت البيانات منظمة.

الهيكلة هي إدخال الاتفاقيات حول كيفية تقديم البيانات.

البيانات غير المنظمة هي البيانات المسجلة، على سبيل المثال، في ملف نصي.

يمكن لمستخدمي قاعدة البيانات أن يكونوا برامج تطبيقية مختلفة، وحزم برمجية، بالإضافة إلى خبراء في الموضوع يعملون كمستهلكين أو مصادر بيانات، ويطلق عليهم المستخدمون النهائيون.

في تكنولوجيا قواعد البيانات الحديثة، من المفترض أن يتم إنشاء قاعدة بيانات ودعمها وتوفير وصول المستخدم إليها مركزيًا باستخدام أدوات برمجية خاصة - نظام إدارة قاعدة البيانات.

قاعدة البيانات (DB) عبارة عن مجموعة مسماة من البيانات المنظمة المتعلقة بموضوع معين.

نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) عبارة عن مجموعة من البرامج وأدوات اللغة اللازمة لإنشاء قواعد البيانات وتحديثها وتنظيم البحث عن المعلومات الضرورية فيها.

إن الطبيعة المركزية لإدارة البيانات في قاعدة البيانات تتطلب وجود شخص معين (مجموعة من الأشخاص) تناط به مهام إدارة البيانات المخزنة في قاعدة البيانات.

تصنيف قاعدة البيانات

استنادا إلى تكنولوجيا معالجة البيانات، يتم تقسيم قواعد البيانات إلى مركزية وموزعة بيانات.

يتم تخزين قاعدة بيانات مركزية في ذاكرة نظام كمبيوتر واحد. إذا كان نظام الكمبيوتر هذا أحد مكونات شبكة الكمبيوتر، فمن الممكن الوصول الموزع إلى قاعدة البيانات هذه. غالبًا ما يتم استخدام طريقة استخدام قواعد البيانات هذه في الشبكات المحلية للكمبيوتر الشخصي.

تتكون قاعدة البيانات الموزعة من عدة أجزاء، ربما متداخلة أو حتى مكررة، مخزنة في أجهزة كمبيوتر مختلفة على شبكة كمبيوتر. يتم العمل مع قاعدة البيانات هذه باستخدام نظام إدارة قواعد البيانات الموزعة (RDBMS).

بناءً على طريقة الوصول إلى البيانات، يتم تقسيم قواعد البيانات إلى قواعد بيانات ذات وصول محلي وقواعد بيانات ذات وصول عن بعد (الشبكة).

تتطلب أنظمة قواعد البيانات المركزية التي تتمتع بإمكانية الوصول إلى الشبكة تصميمات مختلفة.هياكل هذه الأنظمة.

* خادم الملفات؛

* خدمة الزبائن.

خادم الملفات. تتضمن بنية أنظمة قواعد البيانات ذات الوصول إلى الشبكة تخصيص أحد أجهزة الشبكة كجهاز مركزي (خادم الملفات). يتم تخزين قاعدة بيانات مركزية مشتركة على مثل هذا الجهاز. تؤدي جميع الأجهزة الأخرى الموجودة على الشبكة وظائف محطات العمل التي تدعم وصول نظام المستخدم إلى قاعدة البيانات المركزية. يتم نقل ملفات قاعدة البيانات، وفقًا لطلبات المستخدم، إلى محطات العمل، حيث تتم معظم المعالجة. مع ارتفاع كثافة الوصول إلى نفس البيانات، ينخفض ​​أداء نظام المعلومات. يمكن للمستخدمين أيضًا إنشاء قواعد بيانات محلية على محطات العمل، والتي يستخدمونها حصريًا.

خدمة الزبائن. يشير هذا المفهوم إلى أنه بالإضافة إلى تخزين قاعدة بيانات مركزية، يجب على الجهاز المركزي (خادم قاعدة البيانات) التعامل مع الجزء الأكبر من معالجة البيانات. يؤدي طلب البيانات الصادر عن العميل (محطة العمل) إلى تشغيل البحث عن البيانات واسترجاعها على الخادم. يتم نقل البيانات المستردة (وليس الملفات) عبر الشبكة من الخادم إلى العميل. الميزة المحددة لبنية خادم العميل هي استخدام لغة الاستعلام SOL.

العناصر الهيكلية لقاعدة البيانات

يرتبط مفهوم قاعدة البيانات ارتباطًا وثيقًا بمفاهيم العناصر الهيكلية مثل الحقل والسجل والملف (الجدول).

الحقل هو وحدة أولية للتنظيم المنطقي للبيانات، والتي تتوافق مع وحدة معلومات غير قابلة للتجزئة - التفاصيل. يتم استخدام الخصائص التالية لوصف المجال:

الاسم، على سبيل المثال. الاسم الأخير، الاسم الأول، اسم العائلة، تاريخ الميلاد؛

اكتب، على سبيل المثال، الحرف والرقم والتقويم؛

الطول، على سبيل المثال، 15 بايت، وسيتم تحديده بأقصى عدد ممكن من الأحرف؛

الدقة للبيانات الرقمية، مثل منزلتين عشريتين لإظهار الجزء الكسري من الرقم.

السجل عبارة عن مجموعة من الحقول المرتبطة منطقيًا. مثيل السجل هو تطبيق منفصل لسجل يحتوي على قيم محددة لحقوله.

الملف (الجدول) عبارة عن مجموعة من مثيلات السجلات ذات البنية نفسها.

تحدد بنية سجل الملف الحقول التي تكون قيمها هي المفاتيح الأساسية (PC)، والتي تحدد مثيل السجل، والمفاتيح الثانوية (VC)، التي تعمل كخصائص بحث أو تجميع (يمكن العثور على عدة سجلات بالقيمة بالمفتاح الثانوي).

2. أنواع نماذج البيانات

الأحكام العامة

جوهر أي قاعدة بيانات هو نموذج البيانات. نموذج البيانات عبارة عن مجموعة من هياكل البيانات وقيود التكامل وعمليات معالجة البيانات. باستخدام نموذج البيانات، يمكن تمثيل كائنات المجال والعلاقات بينها.

نموذج البيانات عبارة عن مجموعة من هياكل البيانات وعمليات المعالجة.

يعتمد نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) على استخدام نموذج هرمي أو شبكي أو علائقي، أو مزيج من هذه النماذج، أو مجموعة فرعية منها [I].

دعونا نلقي نظرة على ثلاثة أنواع رئيسية من نماذج البيانات: الهرمية، والشبكية، والعلائقية.

نموذج البيانات الهرمية

يمثل الهيكل الهرمي مجموعة من العناصر المترابطة حسب التعريف هذه القواعد. تشكل الكائنات المرتبطة بعلاقات هرمية رسمًا بيانيًا موجهًا (شجرة مقلوبة).

تشمل المفاهيم الأساسية للبنية الهرمية ما يلي: المستوى، العنصر (العقدة)، الاتصال. العقدة عبارة عن مجموعة من سمات البيانات التي تصف كائنًا ما. في المخطط الشجري الهرمي، يتم تمثيل العقد كرؤوس في الرسم البياني. ترتبط كل عقدة في المستوى الأدنى بعقدة واحدة فقط في المستوى الأعلى. تحتوي الشجرة الهرمية على قمة واحدة فقط (جذر الشجرة)، وهي ليست تابعة لأي قمة أخرى وتقع في المستوى العلوي (الأول). توجد العقد التابعة (التابعة) في الثانية والثالثة وما إلى ذلك. المستويات. يتم تحديد عدد الأشجار في قاعدة البيانات من خلال عدد السجلات الجذرية.

يحتوي كل سجل قاعدة بيانات على مسار (هرمي) واحد فقط من السجل الجذر.

نموذج بيانات الشبكة

في بنية الشبكة، بنفس المفاهيم الأساسية (المستوى، العقدة، الاتصال)، يمكن ربط كل عنصر بأي عنصر آخر.

نموذج البيانات العلائقية

مفهوم العلائقية علاقة - علاقة) ترتبط بتطورات المتخصص الأمريكي الشهير في مجال أنظمة قواعد البيانات E. Codd.

تتميز هذه النماذج ببساطة بنية البيانات والتمثيل الجدولي سهل الاستخدام والقدرة على استخدام الأجهزة الرسمية للجبر العلائقي وحساب التفاضل والتكامل لمعالجة البيانات.

يركز النموذج العلائقي على تنظيم البيانات في شكل جداول ثنائية الأبعاد. كل جدول علائقي عبارة عن مصفوفة ثنائية الأبعاد ولها الخصائص التالية:

· كل عنصر من عناصر الجدول هو عنصر بيانات واحد.

· جميع أعمدة الجدول متجانسة أي جميع العناصر الموجودة في العمود لها نفس النوع (الرقم، الحرف، إلخ) والطول؛

كل عمود له اسم فريد؛

· لا توجد صفوف متطابقة في الجدول.

· ترتيب الصفوف والأعمدة يمكن أن يكون تعسفيا.

يتم عرض العلاقات في شكل جداول، تتوافق صفوفها مع الصفوف أو السجلات، وتتوافق الأعمدة مع سمات العلاقة والمجالات والحقول.

يسمى الحقل الذي تحدد كل قيمة منه السجل المقابل بشكل فريد بالمفتاح البسيط (حقل المفتاح). إذا تم تحديد السجلات بشكل فريد من خلال قيم عدة حقول، فإن جدول قاعدة البيانات هذا يحتوي على مفتاح مركب.

لربط جدولين علائقيين، يجب عليك تضمين مفتاح الجدول الأول كجزء من مفتاح الجدول الثاني (قد تتطابق المفاتيح)؛ وإلا، فأنت بحاجة إلى إدخال مفتاح خارجي في بنية الجدول الأول - مفتاح الجدول الثاني.

3.بواسطة مفهوم كائن المعلومات

كائن المعلومات هو وصف لبعض الكيانات (كائن حقيقي، ظاهرة، عملية sa، events) على شكل مجموعة من التفاصيل المترابطة منطقيا (عناصر المعلومات). ت أ ما هي كيانات كائنات المعلومات التي يمكن أن تكون: ورشة عمل، مستودع، مادة، جامعة، طالب، اجتياز الاختبارات، وما إلى ذلك.

يشكل كائن المعلومات ذو التركيب والبنية المطلوبة المعينة فئة (نوع)، يتم تعيين اسم فريد لها (تعيين رمزي)، على سبيل المثال Student، Session، St com.ipendia.

يحتوي كائن المعلومات على العديد من حالات التنفيذ - يتم تمثيل كل منها بواسطة مجموعة من قيم السمات المحددة ويتم تحديدها بواسطة قيمة رئيسية (بسيطة - سمة واحدة أو مركبة - عدة سمات). التفاصيل المتبقية لكائن المعلومات وصفية. في الوقت نفسه، يمكن أن تكون نفس التفاصيل في بعض كائنات المعلومات أساسية، وفي حالات أخرى - وصفية. يمكن أن يحتوي كائن المعلومات على مفاتيح متعددة.

4. مفهوم تطبيع العلاقات

يمكن تجميع نفس البيانات في جداول (علاقات) بطرق مختلفة، على سبيل المثال. من الممكن تنظيم مجموعات مختلفة من العلاقات بين كائنات المعلومات المترابطة. يجب أن يكون تجميع السمات في العلاقات عقلانيًا، أي. تقليل تكرار البيانات وتبسيط إجراءات المعالجة والتحديث.

تتمتع مجموعة معينة من العلاقات بخصائص أفضل لإدراج البيانات وتعديلها وحذفها من جميع مجموعات العلاقات المحتملة الأخرى إذا كانت تلبي متطلبات تطبيع العلاقات.

تطبيع العلاقات هو جهاز رسمي للقيود المفروضة على تكوين العلاقات (الجداول)، مما يلغي الازدواجية، ويضمن اتساق تلك المخزنة في قاعدة البيانات، ويقلل من تكاليف العمالة للحفاظ على (إدخال، وتعديل) قاعدة البيانات.

تم تحديد ثلاثة أشكال طبيعية للعلاقات واقتراح آلية تسمح بتحويل أي علاقة إلى الشكل الطبيعي الثالث (الأكثر مثالية).

النموذج العادي الأول

تسمى العلاقة طبيعية أو مخفضة إلى الشكل الطبيعي الأول إذا كانت جميع سماتها بسيطة (فيما يلي غير قابلة للتجزئة). يمكن أن يؤدي تحويل العلاقة إلى النموذج العادي الأول إلى زيادة في عدد سمات (حقول) العلاقة وتغيير في المفتاح.

على سبيل المثال، يتم التعبير عن العلاقة Student = (الرقم، اسم العائلة، الاسم الأول، اسم العائلة، التاريخ، المجموعة) بالشكل العادي الأول.

النموذج العادي الثاني

للنظر في مسألة تخفيض العلاقات إلى الشكل الطبيعي الثاني، من الضروري إعطاء n تفسيرات لمفاهيم مثل الاعتماد الوظيفي والاعتماد الوظيفي الكامل.

ترتبط التفاصيل الوصفية لكائن المعلومات بشكل منطقي بمفتاح مشترك؛ وهذا الاتصال هو في طبيعة الاعتماد الوظيفي للتفاصيل.

الاعتماد الوظيفي للتفاصيل هو الاعتماد الذي يتوافق فيه مثيل كائن المعلومات مع قيمة معينة للسمة الرئيسية بقيمة واحدة فقط للسمة الوصفية.

يتيح لنا هذا التعريف للاعتماد الوظيفي تحديد كائنات المعلومات المستقلة عند تحليل جميع العلاقات بين تفاصيل مجال الموضوع.

في حالة المفتاح المركب، يتم تقديم مفهوم الاعتماد الكامل وظيفيا.

الاعتماد الوظيفي الكامل للسمات غير الرئيسية هو أن كل سمة غير أساسية تعتمد وظيفيًا على المفتاح، ولكنها لا تعتمد وظيفيًا على أي جزء من المفتاح المركب.

ستكون العلاقة في الشكل العادي الثاني إذا كانت في الشكل العادي الأول وكل سمة غير أساسية تعتمد وظيفيًا بشكل كامل على المفتاح المركب.

النموذج العادي الثالث

يعتمد مفهوم الشكل الطبيعي الثالث على مفهوم الاعتماد المتعدي.

تحدث التبعية المتعدية عندما تعتمد إحدى السمتين الوصفيتين على مفتاح، وتعتمد السمة الوصفية الأخرى على السمة الوصفية الأولى.

ستكون العلاقة في الشكل الطبيعي الثالث إذا كانت في الشكل الطبيعي الثانيالنموذج النهائي، وكل سمة غير مفتاحية تعتمد بشكل لا متعدي على المفتاح الأساسي.

للتخلص من الاعتماد المتعدي للتفاصيل الوصفية، من الضروري "تقسيم" كائن المعلومات الأصلي. ونتيجة للتقسيم، تتم إزالة بعض التفاصيل من كائن المعلومات الأصلي ويتم تضمينها في كائنات معلومات أخرى (ربما تم إنشاؤها حديثًا).

أنواع الاتصالات

جميع كائنات المعلومات في مجال الموضوع مترابطة. الاتصالات مختلفة هناك عدة أنواع تم تقديم التسميات التالية لها:

واحد لواحد (1:1)؛

واحد لكثير (1: م)؛

كثير للكثيرين (م: م).

تفترض علاقة رأس برأس (1:1) أنه في أي وقت من الأوقات، يقابل مثيل واحد لكائن المعلومات A ما لا يزيد عن مثيل واحد لكائن المعلومات B، والعكس صحيح.

في علاقة رأس بأطراف (1:M)، يقابل مثيل واحد لكائن المعلومات A 0 أو 1 أو أكثر من مثيلات الكائن B، ولكن كل مثيل للكائن B يرتبط بما لا يزيد عن مثيل واحد للكائن A. بيانيا، تبدو هذه المراسلات

تفترض علاقة متعدد إلى متعدد (M:M) أنه في أي وقت من الأوقات، يقابل مثيل واحد لكائن المعلومات A 0 أو 1 أو أكثر من مثيلات الكائن B والعكس صحيح.

بنية نظم إدارة قواعد البيانات

تتمتع قواعد البيانات والبرامج الخاصة بإنشائها وصيانتها (DBMS) ببنية متعددة المستويات.

هناك مستويات مفاهيمية وداخلية وخارجية لتمثيل بيانات قاعدة البيانات، والتي تتوافق مع نماذج ذات غرض مماثل،

ويتوافق المستوى المفاهيمي مع الجانب المنطقي لعرض بيانات المجال بشكل متكامل. يتكون النموذج المفاهيمي من العديد من مثيلات أنواع البيانات المختلفة، والتي تم تنظيمها وفقًا لمتطلبات نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) للبنية المنطقية لقاعدة البيانات.

تمثل الطبقة الداخلية التنظيم المطلوب للبيانات في بيئة التخزين وتتوافق مع الجانب المادي لعرض البيانات. يتكون النموذج الداخلي من مثيلات تسجيل فردية مخزنة فعليًا في وسائط خارجية.

تدعم الطبقة الخارجية طرق العرض الخاصة للبيانات التي يطلبها مستخدمون محددون. النموذج الخارجي هو مجموعة فرعية من النموذج المفاهيمي. من الممكن تقاطع النماذج الخارجية بناءً على البيانات. تتوافق بنية البيانات المنطقية الخاصة لتطبيق (مهمة) أو مستخدم معين مع نموذج قاعدة بيانات خارجية أو مخطط فرعي. بمساعدة النماذج الخارجية، يتم دعم الوصول المصرح به إلى بيانات قاعدة بيانات التطبيق (تكوين وهيكل بيانات نموذج قاعدة البيانات المفاهيمية المتوفرة في التطبيق محدود، ويتم تحديد الأوضاع المقبولة لمعالجة هذه البيانات: الإدخال، والتحرير، الحذف والبحث).

إن ظهور تطبيقات جديدة أو تغييرات في الاحتياجات المعلوماتية للتطبيقات الحالية يتطلب تحديد نماذج خارجية صحيحة لها، في حين لا تحدث أي تغييرات على مستوى نموذج البيانات المفاهيمي والداخلي. التغييرات في النموذج المفاهيمي، الناجمة عن ظهور أنواع جديدة من البيانات أو التغييرات في الهياكل، قد لا تؤثر على جميع التطبيقات، أي. يتم ضمان استقلالية معينة للبرامج عن البيانات. يجب أن تنعكس التغييرات في النموذج المفاهيمي في النموذج الداخلي، وإذا ظل النموذج المفاهيمي دون تغيير، فمن الممكن تعديل نموذج قاعدة البيانات الداخلية بشكل مستقل من أجل تحسين خصائصه (وقت الوصول إلى البيانات، واستهلاك الذاكرة للأجهزة الخارجية، وما إلى ذلك). ). وبالتالي، تنفذ قاعدة البيانات مبدأ الاستقلال النسبي للتنظيم المنطقي والمادي للبيانات.

مفهوم النموذج المنطقي للمعلومات

يتكون تصميم قاعدة البيانات من بناء مجموعة من نماذج البيانات المترابطة.

أهم مرحلة في تصميم قاعدة البيانات هي تطوير نموذج معلوماتي (منطقي معلوماتي) لمجال الموضوع غير موجه لنظام إدارة قواعد البيانات. في نموذج المعلومات، ينعكس تكوين البيانات وبنيتها، وكذلك احتياجات التطبيق من المعلومات (المهام والاستعلامات)، في شكل متكامل عن طريق هياكل البيانات.

يعكس النموذج المعلوماتي المنطقي (الأسطوري) لمجال الموضوع مجال الموضوع في شكل مجموعة من كائنات المعلومات وارتباطاتها الهيكلية.

يتم بناء نموذج المعلومات الخاص بمجال الموضوع أولاً. يتم بناء نموذج المعلومات الأولية في مرحلة ما قبل المشروع ثم يتم تنقيحه في مراحل لاحقة من المشروع.إنشاء قاعدة البيانات. ثم يتم بناء النماذج المفاهيمية (المنطقية) والداخلية (المادية) والخارجية على أساسها.

5. وظيفة نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS).

نظرة عامة على نظام إدارة قواعد البيانات

نظام إدارة قواعد البيانات هو نظام برمجي مصمم لإنشاء قاعدة بيانات عامة على جهاز كمبيوتر يستخدم لحل العديد من المشكلات. تعمل هذه الأنظمة على إبقاء قاعدة البيانات محدثة وتوفر وصولاً فعالاً للمستخدم إلى البيانات الواردة فيها ضمن حدود الحقوق الممنوحة للمستخدمين.

تم تصميم نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) لإدارة قواعد البيانات المركزية لصالح كل من يعمل في هذا النظام.

وفقا لدرجة العالمية، يتم التمييز بين فئتين من نظم إدارة قواعد البيانات:

أنظمة الأغراض العامة؛

أنظمة متخصصة.

لا تركز أنظمة إدارة قواعد البيانات للأغراض العامة على أي مجال موضوعي أو احتياجات المعلومات لأي مجموعة من المستخدمين. يتم تنفيذ كل نظام من هذا النوع كمنتج برمجي قادر على العمل على طراز كمبيوتر معين في نظام تشغيل محدد ويتم توفيره للعديد من المستخدمين كمنتج تجاري. تتمتع أنظمة إدارة قواعد البيانات هذه بالوسائل اللازمة لتكوينها للعمل مع قاعدة بيانات محددة. إن استخدام نظام إدارة قواعد البيانات للأغراض العامة كأداة لإنشاء أنظمة معلومات آلية تعتمد على تكنولوجيا قواعد البيانات يمكن أن يقلل بشكل كبير من وقت التطوير ويوفر موارد العمل. لقد طورت أنظمة إدارة قواعد البيانات هذه وظائف وحتى تكرارًا وظيفيًا معينًا.

يتم إنشاء أنظمة إدارة قواعد البيانات المتخصصة في حالات نادرة عندما يكون من المستحيل أو غير المناسب استخدام نظام إدارة قواعد البيانات للأغراض العامة.

نظام إدارة قواعد البيانات للأغراض العامة عبارة عن أنظمة برمجية معقدة مصممة لأداء مجموعة كاملة من الوظائف المرتبطة بإنشاء وتشغيل قاعدة بيانات نظام المعلومات.

يحتوي سوق برامج الكمبيوتر على عدد كبير من أنظمة إدارة قواعد البيانات التجارية ذات الأغراض العامة، المتنوعة في وظائفها، بالإضافة إلى الأدوات اللازمة لبيئتها لجميع نماذج الآلات ذات الإنتاج الضخم تقريبًا ولأنظمة التشغيل المختلفة.

تتمتع أنظمة إدارة قواعد البيانات المستخدمة حاليًا بميزات لضمان سلامة البيانات وأمنها القوي، مما يسمح للمطورين بضمان قدر أكبر من أمان البيانات مع جهد برمجي أقل مستوى. تتميز المنتجات العاملة في بيئة WINDOWS بسهولة الاستخدام وأدوات الإنتاجية المضمنة.

دعونا نفكر في الخصائص الرئيسية لبعض أنظمة إدارة قواعد البيانات - رواد سوق البرامج المخصصة لمطوري أنظمة المعلومات والمستخدمين النهائيين،

تشمل مجموعة منتجات البرمجيات قيد النظر ما يلي:

dBASE IV 2.0، بورلاند الدولية؛

مايكروسوفت أكسس 2.0؛

مايكروسوفت فوكس برو 2.6 لدوس؛

Microsoft FoxPro 2.6 لنظام التشغيل Windows، Microsoft Corp.؛

مفارقة لـ DOS 4.5؛

Paradox لنظام التشغيل Windows، الإصدار 4.5 من بورلاند.

أداء نظم إدارة قواعد البيانات

يتم تقييم أداء نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS):

وقت تنفيذ الطلب؛

سرعة البحث عن المعلومات في الحقول غير المفهرسة؛

وقت تنفيذ عمليات استيراد قاعدة البيانات من التنسيقات الأخرى؛

سرعة إنشاء الفهارس وتنفيذ العمليات الجماعية مثل تحديث البيانات وإدراجها وحذفها؛

الحد الأقصى لعدد مرات الوصول المتوازية إلى البيانات في وضع المستخدمين المتعددين؛

وقت إنشاء التقرير.

يتأثر أداء نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) بعاملين:

تحمل أنظمة إدارة قواعد البيانات التي تراقب سلامة البيانات حملاً إضافيًا لا تواجهه البرامج الأخرى؛

يعتمد أداء برامج التطبيقات الأصلية بشكل كبير على التصميم الصحيح لقاعدة البيانات وإنشائها.

لا تتمتع أسرع منتجات البرامج بالوظائف الأكثر تقدمًا على مستوى معالج نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS).

أسرع نظام لإدارة قواعد البيانات (DBMS) هو FoxPro 2.6، لكنه لا يتمتع بقدرات تكامل البيانات التي يتمتع بها نظام Access 2.0 DBMS الأبطأ.

ضمان سلامة البيانات على مستوى قاعدة البيانات

وتعني هذه الخاصية وجود وسائل تضمن بقاء المعلومات الموجودة في قاعدة البيانات صحيحة وكاملة في جميع الأوقات. يجب إنشاء قواعد النزاهة ويجب تخزينها في قاعدة البيانات وتنفيذها عالميًا. يجب ضمان سلامة البيانات بغض النظر عن كيفية إدخال البيانات في الذاكرة (int. في الوضع النشط، من خلال الاستيراد أو باستخدام برنامج خاص).

تشمل وسائل ضمان سلامة البيانات على مستوى نظام إدارة قواعد البيانات ما يلي:

* أدوات مدمجة لتعيين مفتاح أساسي، بما في ذلك أدوات العمل مع أنواع الحقول مع الزيادة التلقائية، عندما يقوم نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) بتعيين قيمة فريدة جديدة بشكل مستقل؛

* وسائل الحفاظ على التكامل المرجعي، والتي توفر تسجيل المعلومات حول علاقات الجداول وتوقف تلقائيًا أي عملية تؤدي إلى انتهاك التكامل المرجعي.

تحتوي بعض أنظمة إدارة قواعد البيانات (DBMS) على معالج DBMS مصمم جيدًا لتنفيذ ميزات مثل تفرد المفاتيح الأساسية، وتقييد (منع) العمليات، وحتى التحديثات المتتالية وحذف المعلومات. في مثل هذه الأنظمة، سيتم دائمًا إجراء فحص الصلاحية المعين لحقل أو جدول بعد تغيير البيانات، وليس فقط عند إدخال المعلومات باستخدام نموذج الشاشة. يمكن تكوين هذه الخاصية لكل حقل وللسجل ككل، مما يسمح لك بالتحكم ليس فقط في قيم الحقول الفردية، ولكن أيضًا في العلاقات بين عدة حقول في سجل معين.

إن Access وParadox لنظام التشغيل Windows أقرب بكثير من أنظمة إدارة قواعد البيانات الأخرى إلى النموذج العلائقي من حيث موثوقية الحفاظ على تكامل البيانات على مستوى قاعدة البيانات؛ يتم تخزين القواعد مع قاعدة البيانات ويتم فرضها تلقائيًا.

DBMS dBASE IV وFoxPro 2.6 (DOS وWINDOWS) لا يملكان هذا النوع من الأدوات على الإطلاق، والدخول في إجراءات البرنامج التي تضمن الالتزام بقواعد السلامة هو مسؤولية المبرمج.

حماية

توفر بعض أنظمة إدارة قواعد البيانات ميزات أمان البيانات. تضمن هذه الأدوات العمليات التالية:

* تشفير برامج التطبيقات؛

* تشفير البيانات؛

* حماية كلمة المرور؛

* تقييد مستوى الوصول (إلى قاعدة البيانات، إلى الجدول، إلى القاموس، للمستخدم).

يتم تنفيذ أعلى مستوى من أمان البيانات في نظام dBASE IV DBMS. يمكن للمسؤول تعيين حقوق وصول مختلفة للنظام على مستوى الملفات والحقول، وكذلك تنظيم التشفير التلقائي للبيانات.

يتمتع Access 2.0 بميزات أمان جيدة. يتضمن تعيين كلمات مرور لمستخدمين فرديين أو مجموعات من المستخدمين وتعيين حقوق وصول مختلفة للجداول الفردية أو الاستعلامات أو التقارير أو وحدات الماكرو أو الكائنات الجديدة على مستوى المستخدم أو المجموعة.

العمل في بيئات متعددة المستخدمين

تم تصميم جميع أنظمة إدارة قواعد البيانات (DBMS) التي تمت مناقشتها تقريبًا للعمل في بيئات متعددة المستخدمين، ولكن لديها قدرات مختلفة لهذا الغرض.

تتضمن معالجة البيانات في بيئات متعددة المستخدمين قيام منتج البرنامج بالوظائف التالية:

* قفل قاعدة بيانات، ملف، سجل، حقل؛

* تحديد المحطة التي قامت بضبط الحجب؛

* تحديث المعلومات بعد التعديل.

* التحكم في الوقت وتكرار المكالمات.

* معالجة المعاملات (المعاملة عبارة عن سلسلة من عمليات المستخدم على قاعدة بيانات تحافظ على سلامتها المنطقية)؛

* العمل مع أنظمة الشبكات (LAN Manager، NetWare، Unix).

يتمتع نظام DBMS Paradox لأنظمة DOS 4.5 وAccess 2.0 وdBASE IV بأفضل الإمكانات للعمل في بيئات متعددة المستخدمين.

استيراد و تصدير

وتعكس هذه الخاصية:

* القدرة على معالجة معلومات نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) المعدة بواسطة برامج أخرى؛

* قدرة البرامج الأخرى على استخدام البيانات الناتجة عن نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) المعني.

تنسيقات الملفات التالية ذات أهمية خاصة: ملفات ASCII، .DBF،WK*، .XLS.

تتمتع جميع أنظمة إدارة قواعد البيانات التي تمت مناقشتها هنا بقدرات جيدة على استيراد وتصدير البيانات.

الوصول إلى البيانات باستخدام لغة SQL

يتم تطبيق لغة الاستعلام SQL (لغة الاستعلام الهيكلية) في عدد من أنظمة إدارة قواعد البيانات الشائعة لأنواع مختلفة من أجهزة الكمبيوتر، إما كلغة أساسية أو كبديل. نظرًا لاستخدامها على نطاق واسع، فهي لغة استعلام قياسية دولية. توفر لغة SQL إمكانات متقدمة لكل من المستخدمين النهائيين وعلماء البيانات.

يلعب التوافق مع أنظمة SQL دورًا كبيرًا عند توقع العمل مع بيانات الشركة. يمكن لأنظمة إدارة قواعد البيانات المجهزة جيدًا للعمل كأدوات معالجة معلومات أساسية لأنظمة SQL أن تفتح الباب أمام الأنظمة ذات بنية خادم العميل.

تتمتع أنظمة إدارة قواعد البيانات (DBMS) بإمكانية الوصول إلى بيانات SQL في الحالات التالية:

قواعد البيانات متوافقة مع ODBC (اتصال قاعدة البيانات المفتوحة)؛

تنفيذ الدعم الطبيعي لقواعد بيانات SQL؛

من الممكن تنفيذ استعلامات SQL للبيانات المحلية.

يمكن للعديد من أنظمة إدارة قواعد البيانات الاتصال بأنظمة إدخال SQL بشفافية باستخدام ODBC أو برامج التشغيل التي تعد جزءًا منها، لذلك من الممكن إنشاء برامج تطبيقية لها. تستخدم بعض منتجات البرامج أيضًا SQL عند معالجة الطلبات التفاعلية للبيانات الموجودة على الخادم أو سطح المكتب.

يعمل Access 2.0 وParadox for Windows مع مصادر بيانات SQL المتوافقة مع ODBC.

يأتي FoxPro (لنظامي التشغيل dos وWindows) مزودًا بمكتبات إضافية توفر الوصول إلى قواعد بيانات SQL التي يمكنها العمل مع ODBC، ولكن هذه الإمكانية أقل تكاملاً من أدوات التقاط البيانات الأمامية في Access وParadox لنظام التشغيل Windows.

يمكنك إدارة قواعد بيانات Access مباشرة باستخدام SQL وتمرير استعلامات SQL الشاملة إلى قواعد بيانات SQL المتوافقة مع ODBC مثل MS SQL Server وOracle، بحيث يمكن أن يكون Access بمثابة أداة تطوير لأنظمة خادم العميل القابلة للتطوير.

قدرات الاستعلام وأدوات تطوير التطبيقات

تحتوي أنظمة إدارة قواعد البيانات الموجهة للمطورين على أدوات متقدمة لإنشاء التطبيقات. تتضمن عناصر أدوات تطوير التطبيقات ما يلي:

* لغات البرمجة القوية.

* وسائل تنفيذ القوائم ونماذج الشاشة لإدخال/إخراج البيانات وإنشاء التقارير؛

* أدوات لإنشاء التطبيقات (برامج التطبيقات)؛

* توليد الملفات القابلة للتنفيذ.

تتوفر وظائف نماذج البيانات لمستخدم نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) بفضل أدوات اللغة الخاصة به.

يمكن تنفيذ واجهات اللغة بطرق مختلفة. بالنسبة للمستخدمين ذوي المهارات العالية (مطوري أنظمة التطبيقات المعقدة)، غالبًا ما يتم تقديم أدوات اللغة في شكلها النحوي الواضح. وفي حالات أخرى، يمكن الوصول إلى وظائف اللغة بشكل غير مباشر، عندما يتم تنفيذها في شكل أنواع مختلفة من القوائم ونصوص الحوار. أو الجداول المملوءة بالمستخدمين. واستنادًا إلى بيانات الإدخال هذه، تشكل أدوات الواجهة هياكل نحوية مناسبة للغة الواجهة وتنقلها للتنفيذ أو تدرجها في كود برنامج التطبيق الذي تم إنشاؤه. تُستخدم الواجهات ذات الاستخدام الضمني للغة على نطاق واسع في أنظمة إدارة قواعد البيانات (DBMS) لأجهزة الكمبيوتر الشخصية. مثال على مثل هذه اللغة هو لغة QBE (الاستعلام حسب المثال).

تُستخدم أدوات اللغة لأداء وظيفتين رئيسيتين:

أوصاف عرض قاعدة البيانات؛

تنفيذ عمليات معالجة البيانات.

يتم توفير أول هذه الوظائف من خلال لغة وصف (تعريف) البيانات (DDL). يسمى وصف قاعدة البيانات باستخدام LDB مخطط قاعدة البيانات. ويتضمن وصفًا لبنية قاعدة البيانات وقيود التكامل المفروضة عليها في إطار تلك القواعد التي ينظمها نموذج بيانات نظام إدارة قواعد البيانات المستخدم. يوفر DML لبعض أنظمة إدارة قواعد البيانات أيضًا القدرة على وضع قيود على الوصول إلى البيانات أو أذونات المستخدم.

لا يتم دائمًا إضفاء الطابع الرسمي على LDL كلغة مستقلة. يمكن أن تكون جزءًا من لغة بيانات واحدة تجمع بين إمكانيات تعريف البيانات ومعالجة البيانات.

تسمح لك لغة معالجة البيانات (DML) بالاستعلام عن العمليات المتوفرة في النظام على البيانات من قاعدة البيانات.

هناك العديد من الأمثلة على لغات إدارة قواعد البيانات (DBMS) التي تجمع بين قدرات وصف البيانات ومعالجة البيانات ضمن إطار نحوي واحد. اللغة الشائعة من هذا النوع هي اللغة العلائقية SQL.

تدعم أنظمة إدارة قواعد البيانات dBASE IV وFoxPro لغة برمجة xBASE، والتي لا تزال معيارًا مهمًا لقواعد البيانات.

يوفر FoxPro 2.6 برامج xBASE ذات النوافذ والصفات المستندة إلى الأحداث. عند كتابة تطبيق، يستخدم FoxPro مدير مشروع لإدارة ملفات المصدر والبيانات المختلفة. يتتبع هذا المكون العناصر الفردية: البرامج ومجموعات نماذج الشاشة والتقارير وملفات قاعدة البيانات ويسمح لك بتجميع برنامج التطبيق في ملف قابل للتنفيذ.

تحتوي لغة برمجة Access Basic على إمكانيات اتصالات OLE 2.0 التي تمكنك من معالجة الكائنات من تطبيقات أخرى متوافقة مع OLE 2.0. بالإضافة إلى ذلك، تتيح لك هذه اللغة إنشاء كائنات قاعدة البيانات (الاستعلامات والجداول)، وتغيير بنية قاعدة البيانات وإنشاء فهارس مباشرة من برنامج التطبيق.

تحتوي جميع البرامج قيد النظر على وسائل آلية لإنشاء نماذج الشاشة والاستعلامات والتقارير والقوائم والملصقات والأحرف القياسية. لإنشاء هذه الكائنات المرئية والهيكلية، يستخدم عدد من أنظمة إدارة قواعد البيانات أدوات خاصة تسمى "المعالجات" أو "المعالجات".

6. أوامر لتنفيذ العمليات النموذجية

هيكل الواجهة النموذجية

عند العمل مع نظام إدارة قواعد البيانات، يتم عرض مجال العمل ولوحة التحكم على الشاشة. تشتمل لوحة التحكم على قائمة ومنطقة تحكم إضافية وخط مساعدة. يمكن أن يكون موقع هذه المناطق على الشاشة عشوائيًا ويعتمد على ميزات برنامج معين. تسمح لك بعض أنظمة إدارة قواعد البيانات (DBMS) بعرض نافذة التوجيه (نافذة الأوامر) أو سطر الأوامر. يمكنك التعرف على عرض الشاشة لمثل هذه البرامج باستخدام مثال نافذة Access 2.0 DBMS.

يحتوي شريط القائمة على أوضاع البرنامج الرئيسية. من خلال تحديد واحد منهم، يحصل المستخدم على الوصول إلى القائمة الفرعية المنسدلة التي تحتوي على قائمة الأوامر المضمنة فيها. سيؤدي تحديد بعض أوامر القائمة المنسدلة إلى ظهور قوائم فرعية إضافية.

تشمل منطقة التحكم المساعدة ما يلي:

* شريط الحالة؛

* أشرطة الأدوات؛

* أشرطة التمرير الرأسية والأفقية.

في شريط الحالة (سطر الحالة) سيجد المستخدم معلومات حول وضع التشغيل الحالي للبرنامج، واسم ملف قاعدة البيانات الحالية، وما إلى ذلك. يحتوي شريط الأدوات (قائمة الأيقونات) على عدد معين من الأزرار (الأيقونات) المصممة للتشغيل السريع تنشيط تنفيذ بعض أوامر القائمة وبرامج الوظائف. لعرض مناطق جدول أو نموذج أو تقرير قاعدة بيانات غير معروضة حاليًا على الشاشة، استخدم شريطي التمرير الرأسي والأفقي.

يهدف سطر التلميح إلى تقديم رسائل للمستخدم بخصوص أفعاله المحتملة في الوقت الحالي.

من الميزات المهمة لنظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) استخدام مخزن مؤقت للتخزين الوسيط عند تنفيذ عدد من العمليات. يتم استخدام المخزن المؤقت أثناء أوامر النسخ والنقل لتخزين البيانات التي يتم نسخها أو نقلها مؤقتًا قبل توجيهها إلى عنوان جديد. عند حذف البيانات، يتم تخزينها مؤقتًا أيضًا. يتم تخزين محتويات المخزن المؤقت حتى تتم كتابة جزء جديد من البيانات عليه.

تحتوي برامج إدارة قواعد البيانات (DBMS) على عدد كاف من الأوامر، ولكل منها معلمات (خيارات) مختلفة. يشكل نظام الأوامر هذا، إلى جانب الخيارات الإضافية، قائمة بخصائصها الخاصة لكل نوع من أنظمة إدارة قواعد البيانات (DBMS). يتم تحديد أمر معين من القائمة بإحدى الطريقتين التاليتين:

تحريك المؤشر فوق الأمر المحدد في القائمة باستخدام مفاتيح المؤشر والضغط على مفتاح الإدخال؛

عن طريق إدخال الحرف الأول من الأمر المحدد من لوحة المفاتيح.

يمكنك الحصول على معلومات إضافية حول الأوامر التي تشكل قائمة نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) واستخدامها عن طريق الدخول في وضع المساعدة.

على الرغم من خصوصيات نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS)، يمكن تقسيم مجموعة الأوامر المقدمة للمستخدم بواسطة نظام إدارة قاعدة بيانات متوسط ​​إلى المجموعات النموذجية التالية:

أوامر للعمل مع الملفات.

أوامر التحرير؛

أوامر التنسيق؛

أوامر للعمل مع النوافذ.

أوامر للعمل في أوضاع نظام إدارة قواعد البيانات الرئيسية (الجدول، النموذج، الاستعلام، التقرير)؛

الحصول على المعلومات المرجعية.

أوامر للعمل مع الملفات

عند العمل مع الملفات، يسمح البرنامج للمستخدم بما يلي:

* إنشاء كائنات قاعدة بيانات جديدة؛

* حفظ وإعادة تسمية الكائنات التي تم إنشاؤها مسبقًا؛

* فتح قواعد البيانات الموجودة.

* إغلاق الأشياء المفتوحة مسبقًا؛

* طباعة كائنات قاعدة البيانات.

تبدأ عملية الطباعة باختيار برنامج تشغيل الطابعة. يتطلب كل نوع من الطابعة برنامج التشغيل الخاص به. الخطوة التالية هي تعيين معلمات الصفحة وإنشاء الرؤوس والتذييلات وتحديد نوع الخط وحجمه. بعد ذلك، يجب عليك تعيين عدد النسخ وجودة الطباعة وعدد أو أرقام صفحات المستند المراد طباعتها.

يتيح لك أمر المعاينة الحصول على فكرة عن المظهر العام لإخراج المعلومات إلى الطابعة قبل الطباعة. يمكن ضبط موضع المعلومات على الصفحة على النحو الأمثل وفقًا لمعلماتها المحددة عن طريق القياس والتوسيط.

في بعض أنظمة إدارة قواعد البيانات، تتضمن مجموعة الأوامر قيد النظر أوامر توفر القدرة على تصدير واستيراد وإرفاق الجداول التي تم إنشاؤها بواسطة برامج أخرى.

أوامر التحرير

يتم إدخال البيانات وتغيير محتويات أي حقول من جداول قاعدة البيانات ومكونات نماذج الشاشة والتقارير باستخدام مجموعة من أوامر التحرير أهمها النقل والنسخ والحذف.

إلى جانب العمليات المذكورة أعلاه، تتمتع مجموعة كبيرة من برامج إدارة قواعد البيانات (DBMS) بالقدرة على إدراج المخططات والصور وما إلى ذلك، بما في ذلك الكائنات التي تم إنشاؤها في بيئات برامج أخرى، وإنشاء اتصالات بين الكائنات.

من بين أوامر التحرير، تحتل أوامر البحث عن سياق محدد من قبل المستخدم واستبداله داخل المستند بأكمله أو جزء محدد منه مكانًا خاصًا، بالإضافة إلى إلغاء آخر أمر تم إدخاله (التراجع).

أوامر التنسيق

يعد العرض المرئي للبيانات أثناء الإخراج أمرًا مهمًا. توفر معظم أنظمة إدارة قواعد البيانات وضع تحت تصرف المستخدم عدد كبير من الأوامر المتعلقة بتصميم المعلومات المعروضة. باستخدام هذه الأوامر، يمكن للمستخدم تغيير اتجاه محاذاة البيانات وأنواع الخطوط وسمك الخط وموقعه وارتفاع الحرف ولون الخلفية وما إلى ذلك. عند تنفيذ أي أمر تنسيق، حدد

المنطقة التي ينطبق عليها الأمر. إذا لم يتم ذلك، فسيتم تحديد خيارات التنسيق الجديدة للمكون النشط فقط.

يتم تحديد التنسيق واتجاه المحاذاة تلقائيًا وفقًا لطبيعة البيانات المدخلة. تتم محاذاة البيانات التي يفسرها البرنامج على أنها نص إلى اليسار، ويتم محاذاة الأرقام إلى اليمين. يتم إجراء التحديد التلقائي للتنسيق وطريقة المحاذاة فقط إذا لم يحدد المستخدم مسبقًا معلمات أخرى للخلايا المراد ملؤها.

أوامر للعمل مع النوافذ

تتيح معظم أنظمة إدارة قواعد البيانات إمكانية فتح نوافذ متعددة في وقت واحد، وبالتالي تنظيم "وضع النوافذ المتعددة" للتشغيل؛ في هذه الحالة، ستكون بعض النوافذ مرئية على الشاشة، والبعض الآخر سيكون أسفلها. من خلال فتح العديد من النوافذ، يمكنك العمل مع عدة جداول في وقت واحد، ونقلها بسرعة الانتقال من واحد إلى آخر. هناك أوامر خاصة تسمح لك بفتح نافذة جديدة، والانتقال إلى نافذة أخرى، وتغيير الموضع والحجم النسبي للنوافذ على الشاشة. بالإضافة إلى ذلك، يتمتع المستخدم بفرصة تقسيم النافذة إلى جزأين لعرض أجزاء مختلفة من جدول كبير في وقت واحد، أو إصلاح جزء من الجدول، والذي لن يختفي من الشاشة عند تحريك المؤشر إلى أجزاء بعيدة من الجدول. الطاولة.

نظام الحصول على المعلومات المرجعية

تشمل أنظمة إدارة قواعد البيانات الأدلة الإلكترونية، وتوفير يزود المستخدم بتعليمات حول كيفية تنفيذ العمليات الأساسية، ومعلومات حول أوامر قائمة محددة، وبيانات مرجعية أخرى. تكمن خصوصية الحصول على المعلومات المرجعية باستخدام الدليل الإلكتروني في أنه يوفر معلومات اعتمادًا على الموقف الذي يجد المستخدم نفسه فيه. لذلك، إذا قام المستخدم بتحديد أمر معين في القائمة، فبعد الوصول إلى نظام المساعدة (عادةً ما يتم تشغيله بواسطة المفتاح) ) ستعرض الشاشة صفحة مرجعية تحتوي على معلومات حول الأمر المحدد. في بعض أنظمة إدارة قواعد البيانات، من الممكن العثور على المعلومات المطلوبة في الدليل عن طريق تحديد موضوع البحث.

فكرة عامة عن مراحل التكنولوجيا

كل نظام إدارة قواعد بيانات محدد له خصائصه الخاصة التي يجب أخذها بعين الاعتبار.

ومع ذلك، مع وجود فكرة عن وظيفة أي نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS)، فمن الممكن أن نتخيل تقنية عامة للمستخدم للعمل في هذه البيئة.

المراحل الرئيسية للتكنولوجيا المعممة للعمل مع نظام إدارة قواعد البيانات هي كما يلي:

إنشاء هيكل جدول قاعدة البيانات؛

إدخال وتحرير البيانات في الجداول؛

معالجة البيانات الواردة في الجداول؛

إخراج المعلومات من قاعدة البيانات.

إنشاء هيكل جدول قاعدة البيانات

عند إنشاء جدول قاعدة بيانات جديد، يبدأ العمل مع نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) بإنشاء الهيكل الهجمات الخاطفة. تتضمن هذه العملية تحديد قائمة الحقول التي يتكون منها كل سجل جدول، بالإضافة إلى أنواع الحقول وأحجامها.

تستخدم جميع أنظمة إدارة قواعد البيانات (DBMS) تقريبًا بيانات من الأنواع التالية: نص (حرف)، رقمي، تقويمي، منطقي، ملاحظة. تقوم بعض أنظمة إدارة قواعد البيانات بإنشاء أنواع خاصة من الحقول التي تحتوي على أرقام تسجيل فريدة وتعريفات المفاتيح المستخدمة.

يمكن لنظام إدارة قواعد البيانات المصمم للتشغيل على Windows إنشاء حقول من نوع كائن OLE، والتي تُستخدم لتخزين الصور والرسوم البيانية والجداول.

إذا كانت قاعدة البيانات الجاري معالجتها تتضمن عدة جداول مترابطة، فمن الضروري تحديد الحقل الرئيسي في كل جدول، وكذلك الحقول التي سيتم استخدامها لتنظيم العلاقة بين الجداول.

لا يرتبط إنشاء بنية الجدول بملء الجداول بالبيانات، لذلك يمكن فصل العمليتين في الوقت المناسب.

إدخال البيانات وتحريرها

يمكن ملء الجداول بالبيانات عن طريق الإدخال المباشر للبيانات ونتيجة لذلك تنفيذ البرامج والاستعلامات.

تتيح لك جميع أنظمة إدارة قواعد البيانات (DBMS) تقريبًا إدخال البيانات وتصحيحها في الجداول بطريقتين:

* استخدام نموذج الجدول القياسي المقدم افتراضيًا؛

* استخدام نماذج الشاشة التي أنشأها المستخدم خصيصًا لذلك،

تسمح لك أنظمة إدارة قواعد البيانات (DBMS) التي تعمل مع Windows بإدخال الصور والأنماط والأزرار في نماذج الشاشة التي تم إنشاؤها. من الممكن إنشاء نماذج أكثر ملاءمة للمستخدم، بما في ذلك سجلات جداول قاعدة البيانات المختلفة ذات الصلة.

معالجة البيانات الواردة في الجداول

يمكنك معالجة المعلومات الموجودة في جداول قاعدة البيانات باستخدام الطلبات أو أثناء تنفيذ برنامج مصمم خصيصًا.

عند العمل مع نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS)، يتلقى المستخدم النهائي وسيلة مريحة لمعالجة المعلومات مثل الاستعلامات. الطلب هو تعليمات لتحديد السجلات.

تسمح معظم أنظمة إدارة قواعد البيانات (DBMS) بأنواع الاستعلامات التالية:

* استعلام تحديد مصمم لتحديد البيانات المخزنة في الجداول وعدم تغيير هذه البيانات؛

* طلب تغيير، يهدف إلى تغيير أو نقل البيانات؛ يتضمن هذا النوع من الاستعلامات: استعلام لإضافة سجلات، استعلام لحذف السجلات، استعلام لإنشاء جدول، استعلام للتحديث؛

* طلب بمعلمة تسمح لك بتحديد شرط اختيار واحد أو أكثر أثناء تنفيذ الطلب،

النوع الأكثر شيوعًا من الاستعلام هو استعلام التحديد. نتيجة الاستعلام هي جدول يحتوي على مجموعة مؤقتة من البيانات (مجموعة ديناميكية). يمكن أن تتضمن سجلات المجموعة الديناميكية حقولاً من جدول قاعدة بيانات واحد أو أكثر. يمكنك بناء تقرير أو نموذج بناء على الطلب.

إخراج المعلومات من قاعدة البيانات

يسمح لك أي نظام إدارة قواعد بيانات (DBMS) تقريبًا بعرض المعلومات الموجودة في قاعدة البيانات على الشاشة والطابعة من أوضاع الجدول أو النموذج. لا يمكن استخدام هذا الترتيب لإخراج البيانات إلا كمسودة، لأنه يسمح لك بإخراج البيانات فقط بنفس النموذج الموجود في الجدول أو النموذج.

يتمتع كل مستخدم يعمل مع نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) بفرصة استخدام أدوات إعداد التقارير الخاصة لعرض البيانات. باستخدام أدوات إعداد التقارير الخاصة، يتلقى المستخدم خيارات إخراج البيانات الإضافية التالية:

* تضمين معلومات مختارة من جداول قاعدة البيانات في التقرير؛

* إضافة معلومات غير موجودة في قاعدة البيانات؛

* إذا لزم الأمر، قم بعرض البيانات الموجزة بناءً على معلومات قاعدة البيانات؛

* ترتيب المعلومات المعروضة في التقرير بأي شكل مناسب للمستخدم (الترتيب الرأسي أو الأفقي للحقول)؛

* تضمين معلومات من جداول قاعدة البيانات المختلفة ذات الصلة في التقرير.

7. نموذج معلومات DBMS

التخطيط الأولي، إعداد البيانات، تسلسل إنشاء نموذج المعلومات.

عند تصميم نظام معالجة البيانات، فإن أكثر ما يهمنا هو تنظيم البيانات. تم تصميم نموذج المعلومات لمساعدتك على فهم تنظيم البيانات.

تبدأ عملية إنشاء نموذج المعلومات بتحديد المتطلبات المفاهيمية لعدد من المستخدمين. ويمكن أيضًا تحديد المتطلبات المفاهيمية لبعض المهام (التطبيقات) التي لم يتم التخطيط لتنفيذها في المستقبل القريب. قد يؤدي هذا إلى زيادة تعقيد العمل قليلاً، ولكنه سيساعد على مراعاة جميع الفروق الدقيقة في الوظائف المطلوبة للنظام قيد التطوير بشكل كامل وسيقلل من احتمالية إعادة العمل في المستقبل. يجب تقديم متطلبات المستخدم الفردية في "عرض ملخص" واحد. وهذا الأخير يسمى النموذج المفاهيمي.

الكائن هو تجريد للعديد من الأشياء في العالم الحقيقي التي لها نفس الخصائص وقوانين السلوك. الكائن هو مثيل نموذجي غير محدد لمثل هذه المجموعة.

يتم تجميع الكائنات في فئات بناءً على الخصائص المشتركة. على سبيل المثال، في الجملة "البيت الأبيض عبارة عن مبنى"، يمثل "البيت الأبيض" شيئًا و"المبنى" يمثل فئة. يتم الإشارة إلى الطبقات بواسطة الأسماء المجردة.

الفصل عبارة عن مجموعة من كائنات العالم الحقيقي المرتبطة ببنية وسلوك مشتركين.

يمثل النموذج المفاهيمي الأشياء وعلاقاتها دون تحديد كيفية تخزينها فعليًا. وبالتالي، فإن النموذج المفاهيمي هو في الأساس نموذج المجال. عند تصميم نموذج مفاهيمي، يجب أن تهدف جميع جهود المطور بشكل أساسي إلى هيكلة البيانات وتحديد العلاقات بينها دون النظر إلى ميزات التنفيذ وقضايا كفاءة المعالجة. يعتمد تصميم النموذج المفاهيمي على تحليل مهام معالجة البيانات التي يتم حلها في هذه المؤسسة. يتضمن النموذج المفاهيمي أوصاف الكائنات وعلاقاتها التي تهم مجال الموضوع قيد النظر والتي تم تحديدها نتيجة لتحليل البيانات. يشير هذا إلى البيانات المستخدمة في برامج التطبيقات التي تم تطويرها بالفعل وتلك التي سيتم تنفيذها فقط.

تصميم نموذج قاعدة بيانات مفاهيمية:

تحليل البيانات: جمع البيانات الأساسية (على سبيل المثال، الكائنات، والعلاقات بين الكائنات).

دعونا نحدد البيانات الأولية:

الطلبات - يتم استلامها من المتاجر لفترة معينة.

يتم إبرام اتفاقيات مع الموردين لنوع معين من المنتجات.

الموردون هم منظمات أو أفراد يتم إبرام عقود معهم لتوريد البضائع.

العملاء هم بشكل أساسي المتاجر، وكذلك المؤسسات والمنظمات التي تقدم طلبات لشراء منتج معين.

يتم الاحتفاظ بالحسابات في مرحلة إبرام الاتفاقيات مع الموردين وكذلك مع العملاء.

يتم إنشاء الفواتير بناءً على استلام طلب الشحن من العميل.

الشهادات - استلام/إصدار شهادات مختلفة لكل من العميل والمورد.

تتوفر البضائع على أساس الطلب والاتفاق مع المورد.

تحديد العلاقات.

العلاقة تعبر عن رسم الخرائط أو الاتصال بين مجموعتينمعلوماتك. هناك علاقات واحد إلى واحد، وواحد إلى متعدد، وعلاقات متعدد إلى متعدد.

على سبيل المثال، إذا قام العميل بتقديم طلب شراء منتج لأول مرة، يتم إجراء التسجيل الأولي لبياناته ومعلوماته حول الطلب الذي تم إجراؤه. إذا قدم العميل طلبًا مرة أخرى، فسيتم تسجيل هذا الطلب فقط. بغض النظر عن عدد المرات التي يقدم فيها عميل معين الطلب، فهو لديه رقم تعريف فريد (مفتاح الطلب الفريد). تتضمن المعلومات المتعلقة بكل عميل اسم العميل والعنوان والهاتف والفاكس والاسم الأخير والاسم الأول والاسم العائلي والكيان القانوني والملاحظة. وبالتالي، فإن خصائص كائن العميل هي "المفتاح الفريد للعميل"، و"اسم العميل".

الكائن التالي الذي يهمنا هو المنتج. يحتوي هذا الكائن على خصائص "مفتاح المنتج الفريد" و"اسم المنتج".

الكائن الثاني قيد النظر هو المورد. خصائصه هي "مفتاح المورد الفريد" و"اسم البائع".

الكائن الثالث قيد النظر هو العميل. خصائصه هي "المفتاح الفريد للعميل"، "اسم العميل".

العلاقة الفردية (بين نوعين من الكائنات)

لنفترض أنه في وقت معين يستطيع عميل واحد ذلك ضع طلبًا واحدًا فقط. في هذه الحالة، يتم إنشاء علاقة رأس برأس بين العميل وكائنات المنتج.

علاقة واحد إلى متعدد (بين نوعين من الكائنات)

وفي وقت معين، قد يصبح أحد العملاء هو المالك مالك عدة بضائع، بينما لا يمكن لعدة عملاء أن يكونوا مالكين لمنتج واحد (بشرط ألا يطالب العميل بجزء من البضاعة). يمكن الإشارة إلى علاقة رأس بأطراف باستخدام سهم واحد في اتجاه "واحد" وسهم مزدوج في اتجاه "متعدد". في هذه الحالة، سجل بيانات واحد للكائن الأول (يُسمى غالبًا الأصل). أو الرئيسي) سوف يتوافق مع عدة سجلات للكائن الثاني (الطفل أو المرؤوس). تعتبر علاقات رأس بأطراف شائعة جدًا في تطوير قواعد البيانات العلائقية. غالبًا ما يكون الكائن الأصلي دليلاً، ويقوم الكائن الفرعي بتخزين مفاتيح فريدة للوصول إلى إدخالات الدليل. في مثالنا، كدليل يمكننا أن نتخيل كائن العميل، الذي يقوم بتخزين معلومات حول جميع العملاء. عند الوصول إلى سجل لعميل معين، يمكننا الوصول إلى قائمة بجميع المشتريات التي قام بها، والتي يتم تخزين المعلومات الخاصة بها في كائن المنتج.

...

وثائق مماثلة

مفهوم وهيكل بنك البيانات. العناصر الهيكلية الأساسية لقاعدة البيانات. نظام إدارة قواعد البيانات. فوائد مركزية إدارة البيانات. مفهوم كائن المعلومات. التقنيات الحديثة المستخدمة في التعامل مع البيانات.

تمت إضافة الدورة التدريبية في 07/02/2011


مراجعة والخصائص المقارنة للبرمجيات لإنشاء نظام إدارة قواعد البيانات. مبادئ تنظيم البيانات. الميزات الأساسية لبرنامج MS Access. تطوير هيكل وتنفيذ قاعدة بيانات باستخدام SQL لتسجيل الطلبات وتوافر وبيع قطع غيار السيارات.

تمت إضافة الدورة التدريبية في 27/05/2013


أنظمة إدارة قواعد البيانات الحديثة (DBMS). تحليل نموذج البيانات الهرمي. نموذج البيانات العلائقية. نموذج البيانات ما بعد العلائقية هو نموذج علائقي موسع يزيل قيود عدم قابلية تقسيم البيانات المخزنة في سجلات الجدول.

العمل العلمي، أضيفت في 06/08/2010


قواعد بيانات الملفات ثنائية الأبعاد وأنظمة إدارة قواعد البيانات العلائقية (DBMS). إنشاء قاعدة بيانات ومعالجة الاستعلامات لهم باستخدام نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS). الأنواع الرئيسية لقواعد البيانات. المفاهيم الأساسية لقواعد البيانات العلائقية. الخصائص الأساسية للعلاقات.

الملخص، تمت إضافته في 20/12/2010


تقنية لتعيين نموذج قاعدة بيانات مفاهيمية على نموذج بيانات علائقية. وصف الاتصالات بين سمات العلاقة باستخدام التبعية الوظيفية. التطبيع هو عملية استبدال الجدول بشكل تسلسلي بتحليلاته الكاملة.

تمت إضافة العرض بتاريخ 19/08/2013


الجوانب النظرية لنظام إدارة قواعد البيانات. مفاهيم أساسية. وظائف نظام إدارة قواعد البيانات. معمارية أنظمة التحكم. تطوير قاعدة البيانات. عادةً ما يتم وضع كميات كبيرة من البيانات بشكل منفصل عن البرنامج القابل للتنفيذ ويتم تنظيمها في شكل قاعدة بيانات.

تمت إضافة الدورة التدريبية في 23/02/2006


النموذج المفاهيمي لقاعدة بيانات مكتب التوظيف. تطوير المعلومات والبرمجيات لكائنات الأتمتة. تنفيذ قاعدة بيانات في نظام إدارة قواعد البيانات MsAccess. استعلامات قاعدة البيانات. الجداول والتقارير ووحدات الماكرو. واجهة المستخدم.

تمت إضافة أعمال الدورة في 30/05/2016


إجراءات تصميم وتطوير قاعدة البيانات والبرمجيات. معلومات حول بنية قاعدة البيانات والجداول التي تم إنشاؤها والنماذج والتقارير والاستعلامات والمعلومات المخزنة. نماذج البيانات المنطقية والمفاهيمية؛ اختيار البرمجيات.

تمت إضافة الدورة التدريبية في 20/01/2010


نظام معلومات آلي متطور كشرط لضمان الأداء الفعال للمنظمة. تصميم وبناء نموذج منطقي للمعلومات لقاعدة البيانات. وصف موجز للوصول. تطوير هيكل الجدول.

تمت إضافة الدورة التدريبية في 27/02/2009


تصنيف نماذج بناء قاعدة البيانات. العمل مع قواعد البيانات العلائقية: تطبيع الجداول، وتحويل العلاقات الميدانية، وتحويل النموذج الوظيفي إلى نموذج علائقي. مفهوم لغة تعريف البيانات ولغة معالجة البيانات.

تصنيف قواعد البيانات.

بواسطة تقنيات المعالجة تنقسم قواعد البيانات إلى مركزية وموزعة.

قاعدة مركزيةيتم تخزين البيانات في ذاكرة نظام كمبيوتر واحد. إذا كان نظام الحوسبة هذا أحد مكونات شبكة الكمبيوتر، فمن الممكن الوصول الموزع إلى قاعدة البيانات هذه. غالبًا ما يتم استخدام طريقة استخدام قواعد البيانات هذه في الشبكات المحلية للكمبيوتر الشخصي.

قاعدة البيانات الموزعةتتكون البيانات من عدة أجزاء، ربما متداخلة أو حتى مكررة، مخزنة في أجهزة كمبيوتر مختلفة على شبكة كمبيوتر. يتم العمل مع قاعدة البيانات هذه باستخدام نظام إدارة قواعد البيانات الموزعة (RDBMS).

بواسطة طريقة الوصول لقواعد بيانات البيانات مقسمة إلى قواعد بيانات مع الوصول المحليوقواعد البيانات مع الوصول عن بعد (الشبكة).

جوهر أي نموذج قاعدة بيانات هو نموذج البيانات.

نموذج البيانات- مجموعة من هياكل البيانات وعمليات المعالجة. باستخدام نموذج البيانات، يمكن تمثيل كائنات المجال والعلاقات بينها.

يوجد اليوم ثلاث طرق رئيسية لبناء قواعد البيانات: الهرمية والشبكة والعلائقية.

تاريخيا أول من ظهر الهرميةنموذج البيانات. تم بناء نموذج البيانات الهرمي على مبدأ التسلسل الهرمي لأنواع الكائنات، أي. نوع واحد من الكائنات هو النوع الرئيسي، والباقي تابعون.

يتم تقديم البيانات في شكل أشجار. ترتبط عقدتا الشجرة بعلاقة التبعية. تحتوي الشجرة بالضرورة على قمة واحدة ليس لها رؤوس رئيسية. تسمى هذه القمة بالجذر. في هذه الحالة، هذا هو الرأس 3. تسمى القمم التي لا تحتوي على رؤوس تابعة أوراقًا، وهي في الشكل 1، 2، 5، 7، 8، 9.

رسم بياني 1. نموذج البيانات الهرمية

يقوم الجزء العلوي من الشجرة بتخزين البيانات التي تميز الكائن والعديد من الاتصالات مع العقد الثانوية.

يتم إنشاء علاقة رأس بأطراف بين الكائنات الرئيسية والتابعة. لكل نوع كائن ثانوي، يمكن أن يكون هناك نوع كائن أصل واحد فقط.

يحتوي الرأس الرئيسي - القسم - على معلومات حول اسم القسم وميزانيته ورقم هاتفه. يوجد في القسم مدير قمة ثانوي لديه معلومات الاسم الأخير وسنة الميلاد والرتبة والعديد من القمم الثانوية للموظفين، ويتميز كل موظف بالاسم الأخير والعنوان وما إلى ذلك. تحتوي هذه الشجرة على معلومات حول قسم واحد. لوصف القسم الثاني، مطلوب شجرة ثانية. ستحتوي قاعدة البيانات على عدة أشجار من نفس البنية. العمليات الممكنة باستخدام قاعدة بيانات هرمية: الانتقال بين الأشجار، وإنشاء شجرة وحذفها، والبحث عن قمة الشجرة، وتغيير المعلومات في القمم. يعتمد العمل مع قواعد البيانات الهرمية على نظرية الرسم البياني الرياضي.

شبكةنموذج البيانات.

نموذج الشبكة هو تعميم لنموذج البيانات الهرمي. أي كائن يمكن أن يكون السيد والعبد. يمكن لكل كائن المشاركة في أي عدد من التفاعلات. والقيد الوحيد هو أن علاقة التبعية لا يمكن أن تعود إلى القمة التي بدأت منها.

الصورة 2. نموذج بيانات الشبكة

يحتوي القسم على معلومات: الاسم والميزانية والهاتف والاتصالات مع المدير والعديد من الموظفين. يتميز المدير بتاريخ الالتحاق بالمنصب، سنة الميلاد، الرتبة. يتم تحديد الموظفين من خلال اسمهم الأخير وعناوينهم. ترتبط قمة المدير بإحدى رؤوس الموظف؛ وتقوم بتخزين الاسم الأخير للمدير وعنوانه.

العلائقيةنموذج البيانات.

في نموذج البيانات العلائقية، يتم تمثيل الكائنات والتفاعلات بينها باستخدام الجداول. يجب أن يحتوي كل جدول على مفتاح أساسي - حقل أو مجموعة من الحقول التي تحدد بشكل فريد كل صف في الجدول.

حاليًا، يعد نموذج البيانات العلائقية هو الأكثر شيوعًا. إن DBMS FoxPro وAccess وVisual C++ وما إلى ذلك مبنية على أيديولوجيتها.

العمليات المحتملة في قاعدة البيانات العلائقية: إنشاء الجداول والعلاقات، وتغيير بنية الجداول، وإضافة السجلات وحذفها وتغييرها، والبحث عن البيانات، واختيار البيانات من جدول واحد أو أكثر، وما إلى ذلك.

يعتمد العمل مع قواعد البيانات العلائقية على الجبر العلائقي.

يقوم كل نظام قاعدة بيانات بتنفيذ واحد أو آخر نموذج البيانات،الذي يحدد قواعد إنشاء أنواع هياكل البيانات المقبولة للنظام، والعمليات المحتملة على هذه الهياكل، وفئات قيود سلامة البيانات التي يمكن تمثيلها بوسائل النظام. وبالتالي، يحدد نموذج البيانات حدود مجموعة جميع قواعد البيانات المحددة التي يمكن إنشاؤها عن طريق هذا النظام.

وصف مجال الموضوع المحدد من حيث نموذج البيانات يسمح لنا بالحصول على نموذج قاعدة بيانات. عادة هناك ثلاثة مستويات من نماذج قاعدة البيانات.

النموذج الأسطورييعكس معلومات حول مجال الموضوع دون استهداف نظام إدارة قواعد بيانات محدد (أو حتى نوع نظام إدارة قواعد البيانات المراد استخدامه). وفي هذا الصدد، يتحدث بعض المؤلفين عن وجود نموذج معلوماتي لمجال الموضوع، وليس قاعدة بيانات.

نموذج قاعدة البيانات البياناتية- نموذج المستوى المنطقي، وهو عبارة عن عرض للاتصالات المنطقية بين عناصر البيانات، بغض النظر عن محتواها وبيئة تخزينها. تم إنشاء هذا النموذج من حيث وحدات المعلومات المسموح بها في نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) الذي سيتم إنشاء قاعدة البيانات في بيئته. تسمى مرحلة إنشاء هذا النموذج بالتصميم البياناتي أو المنطقي.

النموذج المادي لقاعدة البياناتتم تصميمه مع الأخذ في الاعتبار إمكانيات تنظيم وتخزين البيانات التي يوفرها نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) ومنصة البرامج والأجهزة المستخدمة. ويحدد، على وجه الخصوص، أجهزة التخزين المستخدمة وطريقة تنظيم البيانات في بيئة التخزين.

عند تصميم قاعدة بيانات، يتم بناء النموذج المعلوماتي أولاً، ثم النموذج البياناتي، وبعد ذلك فقط النموذج المادي. وستتم مناقشة هذه الخطوات بمزيد من التفصيل في الفصول التالية.

ومع ذلك، دعونا نعود إلى النظر في نماذج البيانات. يقدم مؤلفون مختلفون قوائم مختلفة قليلاً لنماذج البيانات الموجودة. على سبيل المثال، تُقترح القائمة التالية لنماذج البيانات والفترات الزمنية التي تم خلالها الحصول على النتائج الرئيسية في تطويرها:

• الهرمية (إنجليزي)الهرمي)، أواخر الستينيات والسبعينيات؛
• شبكة (إنجليزي)الشبكة)، السبعينيات؛
• العلائقية (إنجليزي)العلائقية)، السبعينيات وأوائل الثمانينات؛
• "الجوهر - الاتصال" (إنجليزي الكيان – العلاقة)، ​​السبعينيات؛
• العلائقية الموسعة (إنجليزي)العلائقية الموسعة)، الثمانينات؛
• متعلق بدلالات الألفاظ (إنجليزي)الدلالية)، أواخر السبعينيات والثمانينيات؛
• وجوه المنحى (إنجليزي)موجهة للكائنات)، أواخر الثمانينات - أوائل التسعينيات؛
• كائن علائقي ( إنجليزيكائن علائقي)، أواخر الثمانينات - أوائل التسعينات؛
• شبه منظمة (إنجليزي)شبه منظمة) منذ أواخر التسعينات. الى الآن.

كانت نماذج البيانات الأولى التي ظهرت هي تلك التي تعتمد على نظرية الرسم البياني – التسلسل الهرمي والشبكة. تمت مناقشتها بمزيد من التفصيل أدناه. بعد ذلك جاء نموذج البيانات العلائقية الذي طوره إدغار كود، بناءً على نظرية المجموعات الرياضية. اليوم هو الأكثر شيوعا، لذلك سيتم النظر فيه بمزيد من التفصيل. تم تخصيص الفصلين الرابع والخامس للقضايا المتعلقة بالنموذج العلائقي والتصميم المنطقي لقواعد البيانات العلائقية.

تم اقتراح نموذج العلاقة بين الكيان بواسطة بيتر تشين في عام 1976 كطريقة موحدة لوصف مجال الموضوع. لم يتم تطويره كنموذج بيانات مستقل (وفقًا للتعريف أعلاه)، ولكنه أصبح الأساس لإنشاء نماذج قواعد البيانات المعلوماتية. وتتم مناقشة مرحلة تصميم المعلومات في الفصل السادس.

ويستخدم النموذج الدلالي، وكذلك نموذج "علاقة الكيان"، لبناء النماذج المعلوماتية. فقط في هذه الحالة، يتم تمثيل بيانات المستخدم كمجموعة من الكائنات الدلالية. كائن الدلاليهي مجموعة محددة من السمات التي تصف بشكل كافٍ ظاهرة منفصلة (كائن، ظاهرة، وما إلى ذلك).

ظهرت نماذج البيانات الموجهة للكائنات والكائنات العلائقية نتيجة لانتشار النهج الشيئي في البرمجة. يقترح نموذج بيانات الكائن اعتبار قاعدة البيانات مجموعة من الكائنات التي لها خصائص التغليف والميراث وما إلى ذلك. في عام 1989، تم نشر بيان أنظمة قواعد البيانات الموجهة للكائنات، وفي عام 1991، تم تشكيل اتحاد ODMG (من إنجليزيمجموعة إدارة بيانات الكائنات)، والتي بدأت في تطوير المعايير. في عام 2000، تم نشر نسخة من معيار بيانات الكائن: ODMG 3.0، وفي عام 2001 توقفت المجموعة عن العمل. في نفس الوقت تقريبًا، كان العمل النشط جاريًا لتكييف النموذج العلائقي مع متطلبات النهج الموجه للكائنات في تطوير البرمجيات، مما أدى إلى ظهور نموذج البيانات العلائقية. في وقت لاحق، تم إدخال ملحقات الكائنات في معيار لغة SQL.

تتضمن البيانات شبه المنظمة البيانات التي يمكن تحديد بعض الهياكل فيها، ولكنها ليست صارمة بما فيه الكفاية مقارنة بهياكل البيانات العلائقية (أو هياكل نماذج البيانات التقليدية الأخرى). المثال الأكثر وضوحًا للبيانات شبه المنظمة هو مستندات XML (من إنجليزيلغة الترميز الموسعة - لغة الترميز الموسعة). صالح (إنجليزي)صالح) يجب أن يتوافق مستند XML مع تنسيق وصف محدد (مخطط)، والذي يحدد بنية المستند، والأسماء الصالحة للعناصر، والسمات، وما إلى ذلك. يُستخدم تنسيق XML على نطاق واسع لتبادل البيانات بين التطبيقات ويدعمه العديد من أنظمة إدارة قواعد البيانات.

أنواع نماذج قواعد البيانات

تستخدم أنظمة إدارة قواعد البيانات نماذج بيانات مختلفة. يمكن تقسيم أقدم الأنظمة إلى قواعد بيانات هرمية وشبكية - وهذه نماذج ما قبل العلائقية.

النموذج الهرمي

في النموذج الهرمييتم تنظيم العناصر في هياكل مترابطة بواسطة علاقات هرمية أو شبيهة بالشجرة. يمكن أن يحتوي العنصر الأصلي على عناصر فرعية متعددة. لكن العنصر الفرعي يمكن أن يكون له سلف واحد فقط.

« نظام إدارة المعلومات» ( نظام إدارة المعلومات) من IMB هو مثال لنظام إدارة قواعد البيانات الهرمي.

ينظم النموذج الهرمي البيانات في شكل شجرة مع تسلسل هرمي للقطاعات الأصلية والتابعة. يشير هذا النموذج إلى إمكانية وجود متطابقين ( الشركات التابعة في الغالب) عناصر. يتم تخزين البيانات هنا في سلسلة من السجلات مع حقول القيمة المرفقة بها. يجمع النموذج معًا كل مثيلات سجل معين باعتبارها "أنواع سجلات" - وهي تعادل الجداول في النموذج العلائقي، والسجلات الفردية هي أعمدة الجدول. لإنشاء علاقات بين أنواع السجلات، يستخدم النموذج الهرمي علاقات مثل " الوالدين والطفل» النوع 1:ن. يتم تحقيق ذلك باستخدام بنية الشجرة - وهي "مستعارة" من الرياضيات، مثل نظرية المجموعات المستخدمة في النموذج العلائقي.

أنظمة قواعد البيانات الهرمية

لنأخذ كمثال نموذج البيانات الهرميةمنظمة تقوم بتخزين معلومات عن موظفها: الاسم ورقم الموظف والقسم والراتب. ويجوز للمنظمة أيضًا تخزين معلومات عن أبنائه وأسمائهم وتواريخ ميلادهم.

تشكل البيانات المتعلقة بالموظف وأبنائه هيكلا هرميا، حيث تكون المعلومات المتعلقة بالموظف هي العنصر الأصلي، والمعلومات المتعلقة بالأبناء هي العنصر الفرعي. إذا كان لدى الموظف ثلاثة أطفال، فسيتم ربط ثلاثة أطفال بالعنصر الأصلي. في قاعدة البيانات الهرمية العلاقة " الوالدين والطفل"هي علاقة رأس بأطراف. أي أن العنصر الفرعي لا يمكن أن يكون له أكثر من سلف واحد.

أصبحت قواعد البيانات الهرمية شائعة منذ أواخر الستينيات، عندما قدمت شركة IBM نظام إدارة المعلومات DBMS الخاص بها. يتكون المخطط الهرمي من أنواع السجلات و" الوالدين والطفل»:

• السجل عبارة عن مجموعة من قيم الحقول.
• يتم تجميع السجلات من نفس النوع في أنواع السجلات.
• العلاقة بين الوالدين والطفل هي علاقة 1:N بين نوعين من السجلات.
• يتكون مخطط قاعدة البيانات الهرمية من عدة مخططات هرمية.

نموذج الشبكة

في نموذج بيانات الشبكةيمكن أن يكون للعنصر الأصلي عدة أطفال ويمكن أن يكون للعنصر الفرعي أسلاف متعددين. يتم ربط السجلات في هذا النموذج بواسطة قوائم ذات مؤشرات. آي دي إم إس(" نظام متكامل لإدارة البيانات") من الشركة شركة كمبيوتر أسوشيتس انترناشيونال- مثال على نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) للشبكة.

يقوم النموذج الهرمي ببناء البيانات في شكل شجرة سجلات، حيث يوجد عنصر أصل واحد والعديد من العناصر التابعة. يسمح نموذج الشبكة لأسلاف وأحفاد متعددين بتكوين بنية شبكية.

يتيح لك نموذج الشبكة نمذجة العلاقات بين العناصر بشكل طبيعي. وعلى الرغم من أن هذا النموذج كان مستخدمًا على نطاق واسع في الممارسة العملية، إلا أنه لم يصبح مهيمنًا أبدًا لسببين رئيسيين. أولاً، قررت شركة IBM عدم التخلي عن النموذج الهرمي في ملحقات منتجاتها مثل IMS وDL/I. ثانيًا، بعد مرور بعض الوقت، تم استبداله بالنموذج العلائقي، الذي قدم واجهة تعريفية عالية المستوى.

تزامنت شعبية نموذج الشبكة مع شعبية النموذج الهرمي. من الطبيعي أكثر أن يتم تصميم بعض البيانات باستخدام أسلاف متعددين لطفل واحد. لقد جعل نموذج الشبكة من الممكن نمذجة علاقات متعدد إلى متعدد. تم تحديد معاييرها رسميًا في عام 1971 في مؤتمر لغات أنظمة معالجة البيانات ( كوداسيل).

العنصر الرئيسي نموذج بيانات الشبكة- مجموعة تتكون من نوع سجل المالك واسم المجموعة ونوع سجل العضو. يمكن للسجل الثانوي ("سجل العضو") أن يؤدي دوره في أكثر من مجموعة واحدة. وبناء على ذلك، يتم دعم مفهوم تعدد الوالدين.

يمكن أن يكون السجل ذو المستوى الأعلى ("سجل المالك") أيضًا "عضوًا" أو "مالكًا" في مجموعات أخرى. نموذج البيانات عبارة عن شبكة بسيطة واتصالات وأنواع تقاطع السجلات ( في IDMS يطلق عليها سجلات الوصلات، أي "السجلات المتقاطعة".). وكذلك المجموعات التي يمكنها الجمع بينها. وهكذا، يتم تمثيل الشبكة الكاملة من خلال عدة مجموعات زوجية.

في كل واحد منهم، هناك نوع سجل واحد هو "المالك" ( ويخرج منه الاتصال "السهم".)، وواحد أو أكثر من أنواع السجلات هي "أعضاء" ( يشير السهم إليهم). عادةً ما تكون هناك نسبة 1:M في المجموعة، ولكن يُسمح أيضًا بنسبة 1:1. يعتمد نموذج بيانات شبكة CODASYL على نظرية المجموعات الرياضية.

قواعد بيانات الشبكة المعروفة:

• توربو إيماج؛
• IDMS؛
• المدمج في RDM.
• خادم RDM.

النموذج العلائقي

في النموذج العلائقي، على عكس النموذج الهرمي أو نموذج الشبكة، لا توجد علاقات مادية. يتم تخزين كافة المعلومات في النموذج الجداول (العلاقات)تتكون من صفوف وأعمدة. ويتم ربط بيانات الجدولين بواسطة أعمدة مشتركة، وليس بواسطة روابط أو مؤشرات مادية. هناك عوامل تشغيل خاصة لمعالجة سلسلة البيانات.

على عكس النوعين الآخرين من نظم إدارة قواعد البيانات، في نماذج البيانات العلائقيةليست هناك حاجة للبحث في جميع المؤشرات، مما يجعل من السهل تنفيذ الاستعلامات لاسترداد المعلومات مقارنةً بأنظمة إدارة قواعد البيانات الشبكية والهرمية. وهذا هو أحد الأسباب الرئيسية التي جعلت النموذج العلائقي أكثر ملاءمة. أنظمة إدارة قواعد البيانات العلائقية الشائعة: Oracle وSybase وDB2 وIngres وInformix وMS-SQL Server.

« في النموذج العلائقي، يتم تمثيل كل من الكائنات وعلاقاتها فقط من خلال الجداول، وليس أكثر.».

RDBMS هو نظام إدارة قواعد بيانات علائقية يعتمد على النموذج العلائقي لـ E. F. Codd. يسمح لك بتحديد الجوانب الهيكلية للبيانات ومعالجة العلاقات والنزاهة. في قاعدة البيانات هذه، يتم عرض محتوى المعلومات والعلاقات داخلها في شكل جداول - مجموعات من السجلات ذات الحقول المشتركة.

تتميز الجداول العلائقية بالخصائص التالية:

• جميع القيم ذرية.
• كل صف فريد من نوعه.
• ترتيب الأعمدة ليس مهما.
• ترتيب الصفوف ليس مهما.
• كل عمود له اسم فريد خاص به.

يمكن تعريف بعض الحقول كحقول رئيسية. وهذا يعني أنه سيتم استخدام الفهرسة لتسريع البحث عن قيم محددة. عندما تتلقى الحقول الموجودة في جدولين مختلفين بيانات من نفس المجموعة، يمكنك استخدام عامل التشغيل JOIN لتحديد السجلات ذات الصلة من الجدولين عن طريق مطابقة قيم الحقول.

غالبًا ما يكون للحقول نفس الاسم في كلا الجدولين. على سبيل المثال، قد يحتوي جدول "الطلبات" على أزواج من "معرف العميل" و"رمز المنتج". وفي جدول "المنتج" يمكن أن يكون هناك أزواج من "رمز المنتج" و"السعر". ولذلك، من أجل حساب إيصال لمشتري معين، من الضروري تلخيص سعر جميع البضائع التي اشتراها، وذلك باستخدام JOIN في حقول "رمز المنتج" في هذين الجدولين. يمكن توسيع هذه الإجراءات لتشمل دمج حقول متعددة عبر جداول متعددة.

وبما أن العلاقات هنا يتم تحديدها فقط من خلال وقت البحث، يتم تصنيف قواعد البيانات العلائقية على أنها أنظمة ديناميكية.

مقارنة بين ثلاثة نماذج

نموذج البيانات الأول، الهرمي، له بنية شجرية (" الوالدين والطفل")، ويدعم فقط علاقات رأس برأس أو رأس بأطراف. يسمح هذا النموذج بالحصول على البيانات بسرعة، ولكنه يفتقر إلى المرونة. في بعض الأحيان دور العنصر ( الوالدين أو الطفل) غير واضح ولا يتناسب مع النموذج الهرمي.

ثانية، نموذج بيانات الشبكة، لديه بنية أكثر مرونة من البنية الهرمية، ويدعم العلاقات " الكثير للكثيرين" ولكن سرعان ما يصبح الأمر معقدًا للغاية وغير مريح للإدارة.

النموذج الثالث - العلائقي - أكثر مرونة من النموذج الهرمي وأسهل في الإدارة من الشبكة. النموذج العلائقي هو الأكثر استخدامًا اليوم.

يتم تعريف الكائن في النموذج العلائقي على أنه موضع المعلومات المخزنة في قاعدة البيانات. يمكن أن يكون الشيء ملموسًا أو غير ملموس. مثال على الكيان الملموس هو موظف في مؤسسة، ومثال على الكيان غير الملموس هو حساب العميل. يتم تعريف الكائنات من خلال السمات - عرض معلومات عن خصائص الكائن. تُعرف هذه السمات أيضًا بالأعمدة، وتُعرف مجموعة الأعمدة أيضًا بالصف. يمكن أيضًا تعريف السلسلة كمثيل لكائن.

ترتبط الكائنات بعلاقات يمكن تحديد أنواعها الرئيسية على النحو التالي:

"واحد لواحد"

في هذا النوع من العلاقات، يرتبط كائن بآخر. على سبيل المثال، مدير -> القسم.

يمكن أن يكون لكل مدير قسم واحد فقط، والعكس صحيح.

"واحد لكثير"

في نماذج البيانات، العلاقة بين كائن واحد وعدة كائنات. على سبيل المثال، الموظف -> القسم.

يمكن أن يكون كل موظف في قسم واحد فقط، ولكن يمكن أن يضم القسم أكثر من موظف واحد.

"الكثير للكثيرين"

في وقت معين، يمكن ربط كائن مع أي شيء آخر. على سبيل المثال، الموظف -> المشروع.

يمكن للموظف المشاركة في عدة مشاريع، ويمكن أن يشمل كل مشروع عدة موظفين.

في النموذج العلائقي، يتم تمثيل الكائنات وعلاقاتها بمصفوفة أو جدول ثنائي الأبعاد.

يمثل كل جدول كائنًا.

يتكون كل جدول من صفوف وأعمدة.

يتم تمثيل العلاقات بين الكائنات بواسطة الأعمدة.

يمثل كل عمود سمة للكائن.

يتم تحديد قيم الأعمدة من المنطقة أو مجموعة من كل القيم الممكنة.

تسمى الأعمدة المستخدمة لربط الكائنات بالأعمدة الرئيسية. هناك نوعان من المفاتيح - الأساسية والأجنبية.

يتم استخدام العناصر الأساسية لتعريف كائن بشكل لا لبس فيه. المفتاح الخارجي هو المفتاح الأساسي لكائن واحد موجود كسمة في جدول آخر.

مزايا نموذج البيانات العلائقية:

1. سهولة الاستعمال.
2. المرونة.
3. استقلالية البيانات.
4. أمان.
5. سهولة التطبيق العملي.
6. دمج البيانات.
7. تكامل البيانات.

عيوب:

1. تكرار البيانات.
2. أداء سيء.

نماذج قواعد البيانات الأخرى (OODBMS)

في الآونة الأخيرة، ظهرت منتجات تحتوي على نماذج بيانات كائنية وموجهة نحو الكائنات، مثل Gem Stone وVersant DBMS، في سوق نظم إدارة قواعد البيانات. يتم أيضًا إجراء الأبحاث في مجال نماذج البيانات المنطقية ومتعددة الأبعاد.

ميزات أنظمة إدارة قواعد البيانات الموجهة للكائنات (OODBMS):

• ومن خلال دمج قدرات قاعدة البيانات مع لغة برمجة موجهة للكائنات، تكون النتيجة نظام إدارة قواعد البيانات موجهًا للكائنات.
• يمثل نظام OODBMS البيانات ككائنات في لغة برمجة واحدة أو أكثر.
• يجب أن يستوفي مثل هذا النظام معيارين: يجب أن يكون نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) ويجب أن يكون موجهًا للكائنات. وهذا يعني أنه ينبغي، قدر الإمكان، أن يتوافق مع لغات البرمجة الحديثة الموجهة للكائنات. يتضمن المعيار الأول: تخزين البيانات على المدى الطويل، وإدارة التخزين الثانوي، والوصول المتوازي إلى البيانات، والقدرة على الاسترداد، ودعم الاستعلامات المخصصة. يتضمن المعيار الثاني: الكائنات المعقدة، وهوية الكائن، والتغليف، والأنواع أو الفئات، وآلية الميراث، والتجاوز مع الارتباط الديناميكي، وقابلية التوسعة والاكتمال الحسابي.
• توفر أنظمة OODBMS القدرة على نمذجة البيانات ككائنات.

بالإضافة إلى دعم فئات الكائنات ووراثة خصائص وطرق الفئات حسب الفئات الفرعية وكائناتها.