- إدارة قاعدة البيانات
- الميزات والعناصر
- -عناصر
- توبلي
- عمود
- مفتاح
- - قواعد النزاهة
- سلامة المفتاح
- التكامل المرجعي
- كيف تصنع نموذج علائقي؟
- -اجمع بيانات
- -تحديد المفاتيح الأساسية
- -إنشاء علاقات بين الجداول
- واحد لكثير
- تصميم طاولتين
- الكثير للكثيرين
- واحدا تلو الآخر
- مميزات
- الاستقلال الهيكلي
- البساطة المفاهيمية
- سهولة التصميم والتنفيذ والصيانة والاستخدام
- قدرة استعلام مخصصة
- سلبيات
- مصاريف الأجهزة
- يمكن أن تؤدي سهولة التصميم إلى سوء التصميم
- ظاهرة «جزر المعلومات»
- مثال
- المراجع
في نموذج قاعدة بيانات علائقية هو وسيلة لتنظيم بيانات باستخدام العلاقات، وذلك باستخدام الشبكة مثل الهياكل، ويتألف من الأعمدة والصفوف. إنه المبدأ المفاهيمي لقواعد البيانات العلائقية. تم اقتراحه من قبل Edgar F. Codd في عام 1969.
ومنذ ذلك الحين أصبح نموذج قاعدة البيانات السائد لتطبيقات الأعمال ، عند مقارنته بنماذج قواعد البيانات الأخرى ، مثل التسلسل الهرمي والشبكة والعنصر.
المصدر: pixabay.com
لم يكن لدى Codd أي فكرة عن مدى أهمية وتأثير عمله كمنصة لقواعد البيانات العلائقية. معظم الناس على دراية بالتعبير المادي للعلاقة في قاعدة البيانات: الجدول.
يتم تعريف النموذج العلائقي على أنه قاعدة البيانات التي تسمح بتجميع عناصر البيانات الخاصة بها في جدول مستقل واحد أو أكثر ، والتي يمكن أن تكون مرتبطة ببعضها البعض من خلال استخدام الحقول المشتركة لكل جدول ذي صلة.
إدارة قاعدة البيانات
يشبه جدول قاعدة البيانات جدول البيانات. ومع ذلك ، فإن العلاقات التي يمكن إنشاؤها بين الجداول تسمح لقاعدة البيانات العلائقية بتخزين كمية كبيرة من البيانات بكفاءة ، والتي يمكن استرجاعها بشكل فعال.
الغرض من النموذج العلائقي هو توفير طريقة تعريفية لتحديد البيانات والاستعلامات: يعلن المستخدمون مباشرة عن المعلومات التي تحتوي عليها قاعدة البيانات والمعلومات التي يريدون منها.
من ناحية أخرى ، يتركون الأمر لبرنامج نظام إدارة قواعد البيانات لوصف هياكل البيانات للتخزين وإجراء الاسترجاع للإجابة على الاستفسارات.
تستخدم معظم قواعد البيانات العلائقية لغة SQL للاستعلام عن البيانات وتعريفها. يوجد حاليًا العديد من أنظمة إدارة قواعد البيانات العلائقية أو RDBMS (نظام إدارة قاعدة البيانات العلائقية) ، مثل Oracle و IBM DB2 و Microsoft SQL Server.
الميزات والعناصر
- يتم تمثيل جميع البيانات من الناحية المفاهيمية كترتيب منظم للبيانات في الصفوف والأعمدة ، يسمى علاقة أو جدول.
- يجب أن يحتوي كل جدول على رأس وجسم. العنوان هو ببساطة قائمة الأعمدة. النص الأساسي هو مجموعة البيانات التي تملأ الجدول ، وهي منظمة في صفوف.
- جميع القيم هي مقاسات. أي أنه في أي موضع صف / عمود معين في الجدول ، توجد قيمة واحدة فقط.
-عناصر
يوضح الشكل التالي جدولًا بأسماء عناصره الأساسية ، والتي تشكل بنية كاملة.
توبلي
كل صف من البيانات عبارة عن مجموعة ، تُعرف أيضًا باسم السجل. كل صف عبارة عن n-tuple ، ولكن يتم تجاهل "n-" بشكل عام.
عمود
يُطلق على كل عمود في المجموعة اسم سمة أو حقل. يمثل العمود مجموعة القيم التي يمكن أن تحتوي عليها سمة معينة.
مفتاح
يحتوي كل صف على عمود واحد أو أكثر يسمى مفتاح الجدول. هذه القيمة المجمعة فريدة لجميع الصفوف في الجدول. عن طريق هذا المفتاح سيتم تحديد كل مجموعة بشكل فريد. بمعنى ، لا يمكن تكرار المفتاح. يطلق عليه المفتاح الأساسي.
من ناحية أخرى ، المفتاح الخارجي أو الثانوي هو الحقل في الجدول الذي يشير إلى المفتاح الأساسي لبعض الجداول الأخرى. يتم استخدامه للإشارة إلى الجدول الأساسي.
- قواعد النزاهة
عند تصميم النموذج العلائقي ، فإنك تحدد بعض الشروط التي يجب أن تتحقق في قاعدة البيانات ، تسمى قواعد التكامل.
سلامة المفتاح
يجب أن يكون المفتاح الأساسي فريدًا لجميع المجموعات ولا يمكن أن يكون فارغًا (NULL). خلاف ذلك ، لن تتمكن من تحديد الصف بشكل فريد.
بالنسبة لمفتاح متعدد الأعمدة ، لا يمكن أن يحتوي أي من هذه الأعمدة على NULL.
التكامل المرجعي
يجب أن تتطابق كل قيمة مفتاح خارجي مع قيمة المفتاح الأساسي للجدول المشار إليه أو الأساسي.
لا يمكن إدراج صف بمفتاح خارجي في الجدول الثانوي إلا إذا كانت هذه القيمة موجودة في جدول أساسي.
إذا تغيرت قيمة المفتاح في الجدول الأساسي ، نظرًا لتحديث الصف أو حذفه ، فيجب تحديث أو حذف جميع الصفوف في الجداول الثانوية التي تحتوي على المفتاح الخارجي وفقًا لذلك.
كيف تصنع نموذج علائقي؟
-اجمع بيانات
يجب جمع البيانات اللازمة ليتم تخزينها في قاعدة البيانات. يتم تقسيم هذه البيانات إلى جداول مختلفة.
يجب اختيار نوع البيانات المناسب لكل عمود. على سبيل المثال: الأرقام الصحيحة وأرقام الفاصلة العائمة والنص والتاريخ وما إلى ذلك.
-تحديد المفاتيح الأساسية
لكل جدول ، يجب اختيار عمود (أو عدد قليل من الأعمدة) كمفتاح أساسي ، والذي سيحدد بشكل فريد كل صف في الجدول. يستخدم المفتاح الأساسي أيضًا للإشارة إلى جداول أخرى.
-إنشاء علاقات بين الجداول
لا تخدم قاعدة البيانات التي تتكون من جداول مستقلة وغير مرتبطة إلا القليل من الأغراض.
الجانب الأكثر أهمية في تصميم قاعدة بيانات علائقية هو تحديد العلاقات بين الجداول. أنواع العلاقات هي:
واحد لكثير
في قاعدة بيانات "قائمة الفصل" ، يمكن للمدرس تدريس صفر أو أكثر من الصفوف ، بينما يتم تدريس الفصل من قبل مدرس واحد. يُعرف هذا النوع من العلاقات باسم علاقة رأس بأطراف.
لا يمكن تمثيل هذه العلاقة في جدول واحد. في قاعدة البيانات «قائمة الفصول» ، يمكنك الحصول على جدول يسمى المدرسون ، والذي يخزن معلومات عن المعلمين.
لتخزين الفصول التي يدرسها كل معلم ، يمكنك إنشاء أعمدة إضافية ، لكنك ستواجه مشكلة: كم عدد الأعمدة التي يجب إنشاؤها.
من ناحية أخرى ، إذا كان لديك جدول يسمى الفصول ، والذي يخزن معلومات حول الفصل ، يمكنك إنشاء أعمدة إضافية لتخزين معلومات حول المعلم.
ومع ذلك ، نظرًا لأن المعلم يمكنه تدريس العديد من الفصول الدراسية ، فسيتم تكرار بياناته عبر العديد من الصفوف في جدول الفئات.
تصميم طاولتين
لذلك ، تحتاج إلى تصميم جدولين: جدول Classes لتخزين معلومات حول الفصول ، مع Class_Id كمفتاح أساسي ، وجدول Teachers لتخزين المعلومات حول المدرسين ، مع Teacher_Id كمفتاح أساسي.
يمكن بعد ذلك إنشاء علاقة رأس بأطراف عن طريق تخزين المفتاح الأساسي من الجدول الرئيسي (Master_Id) في جدول الفئات ، كما هو موضح أدناه.
يُعرف العمود Master_Id في جدول الفئات بالمفتاح الخارجي أو المفتاح الثانوي.
لكل قيمة Master_Id في الجدول الرئيسي ، يمكن أن يكون هناك صفر أو أكثر من الصفوف في جدول الفئات. لكل قيمة Class_Id في جدول Classes ، يوجد صف واحد فقط في جدول المدرسين.
الكثير للكثيرين
في قاعدة بيانات "بيع المنتج" ، يمكن أن يحتوي طلب العميل على منتجات متعددة ، ويمكن أن يظهر المنتج في طلبات متعددة. يُعرف هذا النوع من العلاقات بالكثيرين.
يمكنك بدء قاعدة بيانات "مبيعات المنتجات" بجدولين: المنتجات والطلبات. يحتوي جدول المنتجات على معلومات حول المنتجات ، مع معرف المنتج باعتباره المفتاح الأساسي.
من ناحية أخرى ، يحتوي جدول الطلبات على أوامر العميل ، مع معرف الطلب باعتباره المفتاح الأساسي.
لا يمكنك تخزين المنتجات المطلوبة في جدول الطلبات ، نظرًا لأنك لا تعرف عدد الأعمدة التي يجب حجزها للمنتجات. ولا يمكن تخزين الطلبات في جدول المنتجات للسبب نفسه.
لدعم علاقة أطراف بأطراف ، تحتاج إلى إنشاء جدول ثالث ، يُعرف باسم جدول الانضمام (تفاصيل الطلب) ، حيث يمثل كل صف عنصرًا بترتيب معين.
بالنسبة لجدول OrderDetails ، يتكون المفتاح الأساسي من عمودين: معرف الطلب ومعرف المنتج ، مما يحدد كل صف بشكل فريد.
يتم استخدام عمودي معرف الطلب ومعرف المنتج في جدول تفاصيل الطلب للإشارة إلى جداول الطلبات والمنتجات. لذلك ، فهي أيضًا مفاتيح خارجية في جدول OrderDetails.
واحدا تلو الآخر
في قاعدة بيانات "بيع المنتجات" ، يمكن أن يكون للمنتج معلومات اختيارية ، مثل الوصف الإضافي وصورته. سيؤدي إبقائه داخل جدول المنتجات إلى توليد الكثير من المساحات الفارغة.
لذلك ، يمكن إنشاء جدول آخر (ProductExtras) لتخزين البيانات الاختيارية. سيتم إنشاء سجل واحد فقط للمنتجات ذات البيانات الاختيارية.
هناك علاقة رأس برأس بين الجدولين ، Products و ProductExtras. لكل صف في جدول المنتجات ، يوجد صف واحد كحد أقصى في جدول ProductExtras. يجب استخدام معرّف المنتج نفسه كمفتاح أساسي لكلا الجدولين.
مميزات
الاستقلال الهيكلي
في نموذج قاعدة البيانات العلائقية ، لا تؤثر التغييرات في بنية قاعدة البيانات على الوصول إلى البيانات.
عندما يكون من الممكن إجراء تغييرات على بنية قاعدة البيانات دون التأثير على قدرة نظام إدارة قواعد البيانات للوصول إلى البيانات ، يمكن القول أنه تم تحقيق الاستقلال الهيكلي.
البساطة المفاهيمية
يعد نموذج قاعدة البيانات العلائقية أكثر بساطة من الناحية المفاهيمية من نموذج قاعدة البيانات الهرمية أو قاعدة بيانات الشبكة.
نظرًا لأن نموذج قاعدة البيانات العلائقية يحرر المصمم من تفاصيل التخزين المادي للبيانات ، يمكن للمصممين التركيز على العرض المنطقي لقاعدة البيانات.
سهولة التصميم والتنفيذ والصيانة والاستخدام
يحقق نموذج قاعدة البيانات العلائقية كلاً من استقلالية البيانات واستقلال الهيكل ، مما يجعل تصميم قاعدة البيانات وصيانتها وإدارتها واستخدامها أسهل بكثير من النماذج الأخرى.
قدرة استعلام مخصصة
يعد وجود قدرة استعلام قوية جدًا ومرنة وسهلة الاستخدام أحد الأسباب الرئيسية للشهرة الهائلة لنموذج قاعدة البيانات العلائقية.
لغة الاستعلام الخاصة بنموذج قاعدة البيانات العلائقية ، والتي تسمى لغة الاستعلام المهيكلة ، أو SQL ، تجعل الاستعلامات المخصصة حقيقة واقعة. SQL هي لغة الجيل الرابع (4GL).
يسمح 4GL للمستخدم بتحديد ما يجب القيام به ، دون تحديد كيفية القيام بذلك. وبالتالي ، باستخدام SQL ، يمكن للمستخدمين تحديد المعلومات التي يريدونها وترك تفاصيل كيفية إيصال المعلومات إلى قاعدة البيانات.
سلبيات
مصاريف الأجهزة
يخفي نموذج قاعدة البيانات العلائقية تعقيدات تنفيذه وتفاصيل التخزين المادي لبيانات المستخدم.
للقيام بذلك ، تحتاج أنظمة قواعد البيانات الارتباطية إلى أجهزة كمبيوتر بها أجهزة أكثر قوة وأجهزة تخزين البيانات.
لذلك ، يحتاج نظام RDBMS إلى آلات قوية ليعمل بسلاسة. ومع ذلك ، نظرًا لأن قوة المعالجة لأجهزة الكمبيوتر الحديثة تتزايد بمعدل أسي ، فإن الحاجة إلى مزيد من قوة المعالجة في سيناريو اليوم لم تعد مشكلة كبيرة جدًا.
يمكن أن تؤدي سهولة التصميم إلى سوء التصميم
قاعدة البيانات العلائقية سهلة التصميم والاستخدام. لا يحتاج المستخدمون إلى معرفة التفاصيل المعقدة للتخزين المادي للبيانات. لا يحتاجون إلى معرفة كيفية تخزين البيانات بالفعل للوصول إليها.
يمكن أن تؤدي سهولة التصميم والاستخدام إلى تطوير وتنفيذ أنظمة إدارة قواعد البيانات سيئة التصميم. نظرًا لأن قاعدة البيانات تتسم بالكفاءة ، فلن تظهر أوجه القصور في التصميم هذه عند تصميم قاعدة البيانات وعندما يكون هناك كمية صغيرة فقط من البيانات.
مع نمو قاعدة البيانات ، ستؤدي قواعد البيانات سيئة التصميم إلى إبطاء النظام وتؤدي إلى تدهور الأداء وتلف البيانات.
ظاهرة «جزر المعلومات»
كما ذكرنا من قبل ، فإن أنظمة قواعد البيانات العلائقية سهلة التنفيذ والاستخدام. سيؤدي ذلك إلى إنشاء موقف يقوم فيه عدد كبير جدًا من الأشخاص أو الأقسام بإنشاء قواعد البيانات والتطبيقات الخاصة بهم.
سوف تمنع جزر المعلومات هذه تكامل المعلومات ، وهو أمر ضروري لسير وفعالية عمل المنظمة.
ستخلق قواعد البيانات الفردية هذه أيضًا مشكلات مثل عدم تناسق البيانات وتكرار البيانات وتكرار البيانات وما إلى ذلك.
مثال
افترض أن قاعدة بيانات تتكون من جداول الموردين والأجزاء والشحنات. هيكل الجداول وبعض نماذج السجلات كالتالي:
يتم تحديد كل صف في جدول الموردين برقم فريد للمورد (SNo) ، يحدد بشكل فريد كل صف في الجدول. وبالمثل ، يحتوي كل جزء على رقم جزء فريد (PNo).
علاوة على ذلك ، لا يمكن أن يكون هناك أكثر من شحنة واحدة لمجموعة معينة من الموردين / الأجزاء في جدول الشحنات ، نظرًا لأن هذه المجموعة هي المفتاح الأساسي للشحنات ، والتي تعمل كجدول توحيد ، حيث إنها علاقة أطراف بأطراف.
يتم تحديد العلاقة بين جداول الأجزاء والشحنات من خلال جعل الحقل PNo (رقم الجزء) مشتركًا وتنشأ العلاقة بين الموردين والشحنات من خلال وجود حقل SNo (رقم المورد) مشتركًا.
من خلال تحليل جدول الشحنات ، يمكن الحصول على معلومات تفيد بأنه تم إرسال إجمالي 500 حبة من موردي Suneet و Ankit ، 250 لكل منهما.
وبالمثل ، تم شحن 1100 مسمار من ثلاثة موردين مختلفين. تم شحن 500 برغي أزرق من مورد Suneet. لا توجد شحنات من براغي حمراء.
المراجع
- ويكيبيديا ، الموسوعة المجانية (2019). النموذج العلائقي. مأخوذة من: en.wikipedia.org.
- تيكوبيديا (2019). نموذج العلائقية. مأخوذة من: ceilingpedia.com.
- دينيش ثاكور (2019). نموذج العلائقية. ملاحظات الكمبيوتر الإلكتروني. مأخوذة من: ecomputernotes.com.
- Geeks for Geeks (2019). نموذج العلائقية. مأخوذة من: geeksforgeeks.org.
- جامعة نانيانغ التكنولوجية (2019). برنامج تعليمي سريع البدء في تصميم قواعد البيانات العلائقية. مأخوذة من: ntu.edu.sg.
- أدريان وات (2019). الفصل السابع نموذج البيانات العلائقية. كتب قبل الميلاد المفتوحة. مأخوذة من: opentextbc.ca.
- توببر (2019). قواعد البيانات والمخططات العلائقية. مأخوذة من: toppr.com.