نواصل هذه السلسلة من دروس مقياس إدارة قواعد البيانات العلائقية SGBDR المخصصة لاختصاص تقني سامي قواعد المعطيات، والدرس الثاني بعنوان نماذج قواعد البيانات.
1. معمارية (هندسة) بنية قواعد البيانات:
في هندسة قواعد البيانات، عادة ما يتم التمييز بين ثلاثة مستويات رئيسية:
1. المستوى الخارجي (مستوى المستخدم):
يتفاعل المستخدمون مباشرة مع قاعدة البيانات في هذا المستوى. يقوم المستخدمون بعمليات مثل استرجاع البيانات وتحديثها وإدارتها من خلال واجهة المستخدم الخاصة بقاعدة البيانات.
2. المستوى المنطقي (مستوى مفاهيمي):
يحدد المستوى المفاهيمي تخطيط البيانات. هنا، يتم وصف قاعدة البيانات من حيث هيكلها وكيفية تنظيم البيانات والعلاقات بين الجداول والعرض والفهارس، وما إلى ذلك.
يستخدم هذا المستوى أحد نماذج قواعد البيانات التي سنتناولها لاحقًا في هذا الدرس.
3. المستوى المادي (مستوى الداخلي):
يتعلق هذا المستوى بكيفية تخزين البيانات فعليًا على وسيلة تخزين مادية، مثل القرص الصلب. يتعامل المستوى المادي بشكل أساسي مع كيفية تخزين البيانات.
2. نماذج قواعد البيانات
نموذج البيانات:
هو مجموعة من المفاهيم المستخدمة لوصف بنية قاعدة البيانات، وهدفه تمثيل بيانات العالم الحقيقي بطريقة سهلة ومتفق عليها.
يحدد نموذج البيانات العلاقات بين عناصر البيانات المختلفة وكيفية تخزينها واسترجاعها. تستخدم نماذج البيانات لتصميم وتنفيذ قواعد البيانات، بالإضافة إلى التطبيقات الأخرى التي تعتمد على البيانات.
هناك العديد من أنواع نماذج البيانات المختلفة، ولكل منها نقاط قوة وضعف. تتضمن بعض أكثر أنواع نماذج البيانات شيوعًا ما يلي:
الهرمي، والشبكي، والعلائقي - الذي، على الرغم من التطورات المتسارعة في أنظمة قواعد البيانات، ما يزال النظام المعمول به (النظام العلائقي) واللبنة الأساسية للأنظمة الجديدة.
أ. النموذج الهرمي:
ظهر هذا النموذج في الستينيات من القرن العشرين من خلال IMS. قاعدة بيانات هرمية هي نوع من أنظمة إدارة قواعد البيانات التي تربط السجلات في هيكل شجري بحيث يكون لكل سجل مالك واحد فقط (أو يمكن لكل فرع أن يكون له والد واحد فقط). نوع الربط الممكن هو إما (1,1) أو (1,N).
مثال: الطالب مسجل في تخصص معين، وكل تخصص يحتوي على عدة مواد.
مزايا:
- هياكل ومسارات الوصول صارمة.
- تنفيذ بسيط نسبيًا.
- توافق مثالي للنموذج مع شركة ذات هيكل هرمي.
عيوب:
- يتم الوصول إلى البيانات فقط من الجذر.
- يمنع الهيكل الروابط (n:m) ويسمح فقط بروابط (1:n). يتطلب تمثيل العلاقات الأخرى تكرار المعلومات.
- "الشوائب" التي نلاحظها أثناء عمليات التحديث (الإدراج، الحذف، التعديل): حذف عقدة يؤدي إلى حذف جميع الأقسام ذات المستوى الأدنى المتصلة به (خطر فقدان البيانات).
- استقلالية منطقية مقيدة للغاية: يجب أن يعكس هيكل المخطط احتياجات التطبيقات.
- لا توجد واجهة مستخدم بسيطة.
ب. النموذج الشبكي:
يتم تخزين البيانات في هذا النموذج في سلاسل مترابطة من البيانات، حيث توصف العلاقات المنطقية بطريقة أكثر تعقيدًا من سابقتها. يعتمد بناؤه على مفهوم المجموعات الجزئية والعناصر، ويطلق على المجموعات مصطلح "المالكين" وعلى العناصر "المستخدمين".
فوائد:
- التمثيل الطبيعي للوصلات الشبكية (N:M).
- القضاء على تكرار البيانات.
- إنشاء مسارات وصول متعددة لنفس البيانات.
- عدم وجود مشاكل لعمليات التخزين.
العيوب:
- عدم الاستقلالية عن استراتيجيات الوصول.
ج. النموذج علاقة كيان (Entité/Association)
عادةً ما يتم تمثيل نماذج ER باستخدام المخططات، والتي تتكون من مستطيلات لتمثيل الكيانات، ودوائر لتمثيل السمات، وماسات لتمثيل العلاقات.
ت. النموذج العلائقي (Le modèle relationnel)
النموذج العلائقي هو نموذج بيانات يسمح بتمثيل المعلومات في شكل جداول تتكون من صفوف وأعمدة. تسمى الصفوف "tuples"، وتسمى الأعمدة "سمات" (Attributs).
المفهومان الأساسيان للنموذج العلائقي هما:
- العلاقات: العلاقة هي مجموعة من tuples، كل tuples لها نفس الهيكل.
- السمات: السمة هي خاصية tuples.
على سبيل المثال، يمكن أن تحتوي العلاقة "العملاء" على السمات التالية:
- الاسم: اسم العميل
- اللقب: لقب العميل