قواعد البيانات ( Data Base )
DBMS
Data Base Management Systems
نظام اداره قواعد البيانات
المقدمة
زادت أهمية المعلومات في وقتنا الحاضر من أهمية نُظم قواعد البيانات لتنظيم المعلومات التي نحتاجُها وتوفيرُها للأستخدام بالطريقة المُناسبة وفي الوقت المُناسب . هكذا تطور علم أدارة نُظم قواعد البيانات من موضوع فرعي في تطبيقات الحاسوب الى موضوع أساسي ومكون رئيسي من علم الحاسوب الحديث ، وبذلك فقد أصبحت نُظم قواعد البيانات جُزءاً رئيسياً في منهاج علم الحاسوب .
ماهي قاعدة البيانات ؟
هي مجموعة منظمة من البیانات المرتبطة ببعضھا البعض منطقیا.، وهي من أهم الدعائم التي تقوم عليها المعلومات حيث من خلال قواعد البيانات نستطيع حفظ وتعديل وحذف المعلومات بطرق سلسة ، وكذلك تتيح لنا استخراج البيانات المحفوظة كما نريد.
مثال على ذلك دليل الهاتف الذي يشتمل على أسماء وعناوين وأرقام هواتف سكان مدينة بغداد يمكن أن نعتبره قاعدة بيانات وبتحقيق الأستفاده من قاعدة البيانات هذه بإدخال رقم المشترك والحصول على أسمه وعنوانه أو إدخال أسم المشترك والحصول على رقم هاتفه وعنوانه وهكذاً.
- أهمية قواعد البيانات:–
أ- تخزين جميع البيانات بكافة الأنشطة لجهة ما بطرق متكاملة ودقيقه وتصنيف وتنظيم هذه البيانات بحيث يسهل استرجاعها في المستقبل.
ب- متابعة التغيرات التي تحدث في البيانات المخزنة وإدخال التعديلات اللازمة عليها، حتى تكون دائماً في الصورة الملائمة لاستخدامها فور طلبها.
ج- تخزين كم هائل من البيانات التي تتجاوز الإمكانيات البشرية في تذكر تفاصيلها ومن ثم إجراء بعض العمليات والمعالجات التي يستحيل تنفيذها يدوياً.
د- تساعد على تخزين البيانات بطريقه متكاملة، بمعنى الربط بين النوعيات المختلفة للبيانات المعبرة عن كافة الأنشطة.
هـ- تساعد على تحقيق السرية الكاملة للبيانات المخزنة بها بحيث لا تتاح أية معلومات لأي شخص ليس له الحق في الإطلاع عليها.
- ·– وظائف قواعد البيانات:–
أ- إضافة معلومة أو بيان جديد إلى الملف.
ب- حذف البيانات القديمة والتي لم تعد هناك حاجة إليها.
ج- تغيير بيانات موجودة تبعاً لمعلومات استحدثت .
د- البحث والاستعلام عن معلومة أو معلومات محددة .
هـ- ترتيب وتنظيم البيانات داخل الملفات .
و- عرض البيانات في شكل تقارير أو نماذج منظمه .
ز- حساب المجموع النهائي أو المجموع الفرعي أو المتوسط الحسابي لبيانات مطلوبة .
- تنظيم البيانات داخل قاعدة البيانات:–
تخزن المعلومات المطلوبة لقواعد البيانات داخل ( ملفات )، وتوضع هذه الملفات على أحد وسائط التخزين المساعدة مثل القرص المغناطيسي.
كل ملف عبارة عن جدول يشتمل على سطور وأعمده ، ويشتمل كل ملف على مجموعه من السجلات Records ويحتل كل سجل سطراً داخل الملف ، ويقسم كل سجل إلى عدد من الحقول Fields .
إذا أردنا إعداد دليل تلفونات لسكان مدينة بغداد ، والملف المطلوب يشتمل على البيانات التالية:-
رقم المشترك الاسم العنوان رقم الهاتف
رقم المشترك
الاسم
العنوان
رقم الهاتف
01
علي محمد علي
بغداد
0778989898
02
خالد محمد
بغداد
0771123456
يوضح كيفية تنظيم البيانات داخل جدول قاعدة البيانات.
- بعض مصطلحات قواعد البيانات
البيانات DATA:–هي الأرقام أو الحروف أو الرموز أو الكلمات القابلة للمعالجة بواسطة الحاسب مثل: الرقم(65) أو كلمة بيانات.
– المعلومات Information:–هي بيانات تم تنظيمها أو معالجتها لتحقيق أقصى استفادة منها. مثال: الرقم (6) والرقم (5) إذا استخدما في عملية الضرب 5×6 أصبحا معلومة مفيدة.
– الجدول – Table :يحتوي الجدول على المعلومات التي نود حفظها في قاعدة البيانات في ترتيب معين على شكل صفوف وأعمدة . وهذه الصورة تمثل جدولاً ما .
– الإستعلام – Quires :
يقوم الإستعلام بمهمة تعيين سجلات معينة أو حقول معينة والتي يمكن أن تحقق شرطاً معينا .وهذه صورة لاستعلام يتضمن اسماء الأشخاص الذين تزيد أعمارهم عن 18 سنة .– Record – السجل:
يشكل كل سجل شخصاً أو سلعة و مجموعة بيانات لوصف عنصر مستقل ، ما وتوجد لها قيم في كل حقل.– Field– الحقل
يشكل الحقل نوعاً معيناً من البيانات سيتم اضافته لكل سجل.
. Database Management Systems ( DBMS )
هو برنامج خاص بإدارة قواعد البيانات، ويسمح لك بإضافة وتعديل وحذف البيانات عبر واجهات ونوافذ ، وأيضا من خلال ربط قاعدة البيانات بإحدى لغات البرمجة ، ويتيح لك أيضا مشاركة قواعد البيانات داخل شبكة Network، وتوجد الآن العديد من أنظمة إدارة قواعد البيانات ولعل أشهرها
MySQL, PostqreSQL, Sybase, IBM, Microsoft ACCESS, DB2, Microsoft SQL Server, Oracle .
- اداره نظام قواعد البيانات تسعى لتحقيق ثلاثة أهداف هامة :
- دمج البيانات Data Consolidation
هذا الهدف يشير إلى إمكانية ضم أو توحيد ملفات البيانات المنفصلة في بنية مركزية ، وتخزين البيانات بصيغة خالية من الفائض ؛ الذي ينشأ في قاعدة البيانات عندما يخزن في موقعين أو أكثر ، فمثلاً قد نجد التخصص العلمي للموظف مخزناً ليس فقط في جدول البيانات الشخصية وإنما نجده أيضاً في جدول الوظائف ، وجدول التاريخ الوظيفي ، وعندها نكون أمام قاعدة بيانات غير مركزية تحوي معلومات زائدة ، ولذلك ينبغي إذا أردنا أن نبني نظاماً مثالياً ومتكاملاً وخالياً من الفائض أن يحتوي على تخصص الموظف في جدول واحد .
- المشاركة علىالبيانات Data Sharing
أي قدرة النظام على السماح لعدة مستخدمين بالوصول إلى أجزاء مستقلة من البيانات ضمن قاعدة البيانات في نفس الوقت ، وهذه خاصية تتميز بها تطبيقات DBMS بما يعرف بالتوازي.
- حمايةالبيانات Data Protection
أي قدرة الـ dbms على المحافظة على سلامة البيانات أمام الحوادث الطارئة خلال المعالجة (فشل البرنامج أو توقفه فجأة ..الخ ) ، إذ ينبغي على الـ DBMS أن تمتلك القدرة على إعادة البيانات إلى حالتها السابقة قبل التعديل غير الكامل عليها أو قبل حدوث الخطأ فيها وتسمى هذه العملية أحياناً بالتراجع (undo).
هناك ثلاثة أنواع شائعة من نظم إدارة قواعد البيانات وهي .
- نظمإدارةقواعدالبياناتالهرميةHierarchical DBMS
- نظمإدارةقواعدالبياناتالشبكية Network DBMS
- نظمإدارةقواعدالبياناتالعلائقية Relational DBMS
- Relational Model
الانموذج العلائقي : ظهر هذا النظام على يد Edgard Franck Codd سنه 1970 وينبني هذا النموذج على مفهوم( الجبر العلائقي) مفهوم رياضي الذي يتيح الاستعلام عن البيانات الموجودة في النظام و يضم وحدات مترابطة فيما بينها.
فى حال وجود علاقة بين جداول قاعدة البيانات يسمى هذا
Relational Database Management System – RDBMS
– مبادئ النموذج العلاقي Relational Data Model Concepts
- يقوم النموذج العلاقي بتمثيل قواعد البيانات كمجموعة من العلاقات (الجداول)
- النموذج العلاقي يتم استخدامه على نطاق كبير بسبب سهولته وبسبب وجود أساس رياضي له
- كل جدول في النموذج يحتوي على مجموعة من الصفوف التي تمثل مجموعة من البيانات المترابطة.
– ظهور الانموذج العلائقي لحل جمله من المشاكل وهي :
- يمكن فهم قاعدةالبياناتلمن لم يدرسوا علوم الحاسب.
- يمكن تعديل وإضافة وحذف بيانات دون تغيير المخطط المنطقي للقاعدة.
- تتيح للمستخدم اعلي درجة من المرونة في التعامل مع البيانات.
في عام 1970 أستحدث Codd أسلوبا لتنظيم وفرز بيانات قواعد البيانات . وهي قواعد البيانات العلائقية . وقد وجد العالم الأمريكي Codd أن هذا لا يتحقق ألا برص البيانات على هيئة جداول لان الإنسان تعود على الجداول منذ طفولته بداية من جدول الحصص إلى جدول الضرب إلى كشف الأسماء و الدرجات وهذه النظم تتعامل مع اكثر من ملف في نفس الوقت وتعامل البيانات داخل الملف كما لو كانت جدولا مكونا من صفوف و أعمدة ويسمى علاقة Relation وتمثل أعمدة الجدول حقول قاعدة البيانات Fields وتسمى أيضا Attributes بينما تمثل صفوفها سجلات قاعدة البيانات وتسمى Tuples و النظام العلائقي Relation يقوم بربط البيانات بين العلاقات بناء على حقل مشترك بينهما .والنظم العلاقية قامت أساسا علي النظريات العلاقية في الرياضيات وقد بدأ تطبيقها على الحاسبات الكبيرة أولا مثل SQL . ORACLE ثم ظهرت عدة نظم علائقية على الحاسبات الشخصية PCs مثل برامج DBaseII . DBaseIII . DBaseIII+ . DBaseIV . FoxBase . FoxPro ..
رسم توضيحي للمصطلحات في الانموذج العلائقي
في قواعد البيانات العلائقية فالتكوين العلائقي تكوين منطقي بحيث يستخدم علاقات ضمنية Implicit Relationships بدلا من استخدامه لعلاقات صريحة Explicit Relationships وهي التي تستخدم في كل من قواعد البيانات الهرمية و الشبكية. وحتى نوضح مفهوم العلاقات الضمنية بين ملفات قاعدة البيانات العلائقية وكيفية استخدامها في تجميع البيانات مع بعضها من ملفات منفصلة عن بعضها نفرض أن لدينا جدولين في قاعدة البيانات جدول [ أ ] وجدول [ ب ] . جدول [ أ ] يعرف الاقسام لكل كلية باستخدام رقم القسم كحقل مفتاحي و الجدول [ ب ] يحدد الطلبه ويجد لكل طالب رقم قسم كمفتاح ثانوي و الجدولان منفصلان عن بعضهما أي لا يوجد أي اتصال طبيعي بينهما وتحدد العلاقة ضمنيا وذلك بإدخال حقل رقم القسم في كل من الجدولين.
- الجبر العلائقي Relational Algebra
عبارة عن مفهوم رياضي محض، أعتقد لو كنت من هواة الرياضيات سيكون قد مر على مسامعك من دون شك، وهو يقوم على أطروحة المجموعات Group Theory والغاية منه هو الحصول على بيانات جديدة من خلال بعض العمليات التي نقوم بها على وحدات (جداول ) أخرى، وهذه العمليات هي:
- العمليات التجميعية:
تطبق هذه العمليات على مجموعتين.