لماذا قواعد البيانات والنموذج العلائقي

الورقة البحثية التي لم تكن تريد شركة IBM نشرها

• في عام 1970، نشر باحث في شركة IBM يُدعى إيدغار كود بحثاً مكوناً من اثنتي عشرة صفحة يقترح تخزين البيانات في جداول بسيطة مرتبطة بقيم مشتركة، والطلب عليها بلغة تقول ماذا تريد بدلاً من أين هي على القرص الصلب.
• كانت IBM تبيع بالفعل قاعدة بيانات تخزن البيانات كأشجار مرتبطة بترتيب الملفات، لذا تجاهلته لسنوات. كان يجب إعادة كتابة كل برنامج تم إنشاؤه ضد تلك الملفات كلما تغير الترتيب.
• بحلول 1980s كانت كل بنك وطائرة وجهاز حكومي ينتقل إلى جداول كود. بعد نصف قرن لا يزال يعملون عليها.
• هذه الدرس هو مشاكل النهج القائم على الملفات، كيف تحل قاعدة البيانات العلائقية مشكلاتها، والكلمات التي يجب عليك استخدامها بدقة.

النهج القائم على الملفات

• قبل قواعد البيانات، كان كل برنامج يحتفظ بـ ملفات مسطحة خاصة به: كان لبرنامج المبيعات ملف للعملاء، ولبرنامج الحسابات ملف آخر، ولبرنامج التوصيل ملف ثالث.
• كان لكل ملف ترتيب ثابت يعتمد عليه كود البرنامج، ولم يكن أي شيء خارج البرنامج يعرف ما بداخله.
• يعمل لبرنامج صغير واحد. تبدأ المشكلة عندما يحتاج البرنامج الثاني إلى نفس البيانات.

ثلاثة برامج، ثلاث نسخ من العميل

القيود

• تكافؤ البيانات: نفس البيانات، مثل عنوان العميل، محفوظة في عدة ملفات، مما يهدر مساحة التخزين والجهد.
• عدم اتساق البيانات: يتم تحديث النسخ بشكل منفصل، لذا تتباعد ولا أحد يعرف أيها صحيح.
• اعتماد البيانات: البرامج مرتبطة بتنسيق الملف، لذا فإن التغيير في الترتيب يعني إعادة كتابة كل برنامج يستخدم الملف.
• سلامة البيانات يصعب فرضها، وصعبة مشاركة البيانات بأمان، والبحث عبر الملفات بطيء، ولا يمكن ضبط الأمن لكل حقل على حدة.

كيف تجيب قاعدة البيانات العلائقية عليها

• قاعدة البيانات العلائقية تخزن البيانات في جداول يديرها برنامج واحد، وهو DBMS، تستخدمه كل البرامج.
• تُخزن كل حقيقة مرة واحدة، لذا يختفي التكافؤ وعدم الاتساق: يتم تغيير العنوان في مكان واحد وترى كل البرامج التغيير.
• تطلب البرامج من DBMS البيانات باسمها، لذا يمكن أن يتغير التخزين دون تغيير البرامج: استقلال البيانات.
• يتم فرض قواعد النزاهة وحقوق الوصول والنسخ الاحتياطي بشكل مركزي، ويمكن البحث عن أي جدول أو دمجه مع أي جدول آخر.

نسخة واحدة من البيانات، وحارس بوابة واحد

المفردات: الجداول والصفوف والأعمدة

• الجدول (العلاقة) هو شبكة من الصفوف والأعمدة، جدول واحد لكل نوع من الكيانات، وهو شيء ما يتم تخزين بيانات حوله: CUSTOMER، ORDER، PRODUCT.
• السجل هو صف واحد، أو حالة واحدة للكيان؛ والمصطلح الرسمي هو الزمرة.
• الحقل هو عمود واحد، أو عنصر معلومات واحد حول كل سجل؛ والمصطلح الرسمي هو الخاصية.

الصفوف هي السجلات، والأعمدة هي الحقول، وعمود واحد يمتد إلى الجدول الآخر

المفردات: المفاتيح

• المفتاح الأساسي هو حقل، أو مجموعة حقول، تحدد كل سجل فريدًا؛ ولا يكون فارغًا أبدًا ولا مكررًا. المفتاح المركب هو مفتاح أساسي يتكون من حقلين أو أكثر.
• المفتاح المرشح هو أي حقل أو مجموعة يمكن أن تعمل كمفتاح أساسي. المفتاح الثانوي هو حقل غير أساسي تم فهرسته للبحث السريع؛ الفهرسة تبني فهرسًا على حقل بحيث تكون عمليات الاستعلام والدمج أسرع.
• المفتاح الأجنبي هو حقل تطابق قيمته المفتاح الأساسي لجدول آخر، مما يربط بين الجدولين. باختصار، يُوضع خط تحت المفتاح الأساسي ويتم تمييز المفتاح الأجنبي:

CUSTOMER(CustomerID, Name, Phone)
ORDER(OrderID, CustomerID, OrderDate)   -- CustomerID is a foreign key → CUSTOMER

مثال محلول: تسمية أجزاء قاعدة بيانات مكتبة

العلاقات والنزاهة المرجعية

• العلاقة تربط بين كيانين. واحد لواحد: كل عضو له بطاقة مكتبة واحدة. واحد للعديد: عضو واحد لديه العديد من العمليات; كل عملية استعارة تنتمي لعضو واحد. العديد للعديد: الكتاب الواحد له مؤلفون كثيرون والمؤلف يكتب كتبًا كثيرة.
• النزاهة المرجعية تعني أن كل قيمة لمفتاح أجنبي يجب أن تطابق مفتاحًا أساسيًا موجودًا في الجدول الذي تشير إليه: لا توجد عمليات استعارة لعضو غير موجود، ولا سجلات معلقة.
• يفرض نظام إدارة قواعد البيانات ذلك: يرفض الإدراج الذي يحتوي على مفتاح أجنبي غير معروف، ويرفض حذف سجل تشير إليه سجلات أخرى.

مثال محلول: ما تمنعه النزاهة المرجعية

التعريفات المقبولة من الممتحن

علامات ضائعة

لقد فهمت الأمر