Data Model

‫نماذج البيانات ‪Data Model‬‬ ‫‪ ‬تمثيل مجرد (أو توصيف) للبيانات الخاصة بمؤسسة حيث‬ ‫يوضح هذا النموذج الكيانات ‪ Entities‬والحداث ‪Events‬‬ ‫والنشاطات ‪ Activities‬المرتبطة بهذه المؤسسة‪ .‬نستطيع‬ ‫القول بأن نموذج البيانات يصف المؤسسة بحد ذاتها ويهدف‬ ‫إلى تمثيل البيانات وجعلها قابلة للفهم بشكل أفضل‪.‬‬

‫مخطط كيان – ارتباط ‪ER Diagram‬‬ ‫‪ ‬الوحدات الساسية المكونة لنماذج البيانات‪:‬‬ ‫‪ ‬الكيانات ‪:Entities‬‬ ‫الكيان هو شيء ‪ Thing‬أو غرض ‪ Object‬ذو معنى بالنسبة لعمل‬ ‫المؤسسة ‪ ،Business‬يمكن توصيفه من خلل مجموعة‬ ‫خصائص(واصفات)‪ .‬قد تكون الكيانات شخصاً‪ ،‬بناءً أو نشاطاً (كموعد‬ ‫أو عملية)‪.‬‬ ‫مثال‪ :‬الكتاب في المكتبة يمثل كيان له خصائص وميزات‪.‬‬ ‫‪ ‬يمثل الكيان في مخططات ‪ ERD‬بمستطيل يحتوي اسم الكيان‪ ،‬الذي غالباً ما‬ ‫يُكتب بأحرف كبيرة‪.‬‬ ‫‪ENTITY‬‬

‫مخطط كيان – ارتباط ‪ER Diagram‬‬ ‫‪ ‬الواصفات(الخصائص)‪:Attributes‬‬ ‫إن عملية وصف الكيان بعد تمييزه تعني تحديد جميع خصائصه التي نريد‬ ‫معرفتها وتخزينها في قاعدة البيانات‪.‬‬ ‫‪ ‬مثال‪:‬‬ ‫إذا عدنا إلى كيان الكتاب نجد أن خصائصه هي‪ :‬العنوان‪ ،‬الرقم ‪،ISBN‬‬ ‫الناشر‪ ،‬المؤلف‪ ،‬تاريخ النشر‪ ،‬الخ‪...‬‬ ‫(‪Book )ISBN, Title, Publisher, Author, Publish_Date‬‬ ‫لحظ أن خصائص الكيان يمكن أن تختلف من تطبيق لخر‪ ،‬فقد يهتم صاحب‬ ‫مكتبة بالخاصية "عدد الصفحات"‪ ،‬بينما ل يهتم آخر بهذه المعلومة‪ ،‬وعندها ل‬ ‫يصبح "عدد الصفحات" أحد الخصائص المطلوبة‪.‬‬

‫مخطط كيان – ارتباط ‪ER Diagram‬‬ ‫‪‬‬

‫أنواع الواصفات‪:‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬

‫‪‬‬ ‫‪‬‬

‫المفاتيح الرئيسية‪ :‬تُشير الواصفات إلى المفاتيح الرئيسية في مخططات ‪ ERD‬بوضع خط‬ ‫تحتها‬ ‫الواصفة المركبة‪ :‬هي الواصفة التي يمكن تقسيمها إلى عدة واصفات أخرى‪ .‬فعلى سبيل‬ ‫المثال‪ ،‬يمكن تقسيم واصفة العنوان إلى شارع‪ ،‬مدينة‪ ،‬ولية ودولة‪.‬‬ ‫الواصفة البسيطة‪ :‬هي الواصفة التي ل يمكن تقسيمها‪ .‬مثل العمر‪ ،‬الحالة الجتماعية‬ ‫وغيرها‪.‬‬ ‫الواصفة المشتقة‪ :‬هي الواصفة التي يتم حساب قيمتها استناداً إلى واصفات أخرى‪ ،‬بالعتماد‬ ‫على خوارزميات محددة‪ ،‬بحيث يمكن الستغناء عن تخزينها في قاعدة المعطيات‪ .‬فعلى‬ ‫سبيل المثال يمكن حساب عمر الموظف اعتمادا على تاريخ ميلده المُخزن في قاعدة‬ ‫المعطيات‪.‬‬ ‫وحيدة القيمة‪ :‬هي الواصفات التي ل يمكن أن تأخذ أكثر من قيمة‪ .‬فعلى سبيل المثال‪ ،‬ل‬ ‫يمكن أن يكون للشخص أكثر من رقم هوية وحيد‪ .‬إل أنها ليست واصفة بسيطة بالضرورة‪.‬‬ ‫متعددة القيم‪ :‬هي الواصفات التي يمكن أن تأخذ عدة قيم‪ .‬مثل قد يحمل الشخص عدة شهادات‬ ‫أو قد يكون له عدة أرقام هاتف‪.‬‬

‫مخطط كيان – ارتباط ‪ER Diagram‬‬ ‫‪ ‬ترميز الواصفات‪:‬‬ ‫‪ ‬يرمز للواصفة في مخططات ‪ ER‬بشكل بيضوي‪.‬‬ ‫‪ ‬وإذا كانت الواصفة متعددة القيم يرمز لها بشكل بيضوي مزدوج الطار‪.‬‬ ‫‪ ‬ويرمز للواصفة المركبة بمجموعة أشكال بيضوية مرتبطة بخطوط‪ ،‬أو بشكل بيضوي‬ ‫يرتبط مع الكيان بخط مزدوج‪.‬‬ ‫‪ ‬يرمز للواصفة المشتقة بشكل بيضوي منقط الطار أو اتصاله مع الكيان يتم بخط منقط‪.‬‬ ‫‪attribute‬‬

‫‪attribute‬‬

‫‪attribute‬‬

‫واصفة بسيطة‬

‫واصفة متعددة القيم‬

‫‪attribute‬‬

‫‪attribute‬‬ ‫‪attribute‬‬ ‫واصفة مشتقة‬

‫واصفة مركبة‬

‫ عن تمثيل الكيان والواصفات‬:‫ مثال‬

ISBN

Publish_date Book Title

ً‫يمكن تمثيل هذا الشكل علئقيا‬ : ‫كما يلي‬

Publisher

Author Book

ISBN

Title

Author

Publisher

Publish_date

1000-13-4

database

--

-----

------

1000-14-5

oracle1

--

------

-----

‫مخطط كيان – ارتباط ‪ER Diagram‬‬ ‫‪ ‬العلقات ‪:Relationships‬‬ ‫تشكل العلقات أو الروابط ‪ Association or Linkage‬بين الكيانات‪،‬‬ ‫كأن نقول مثلً‬ ‫" يُكلف مهندسو الشركة بالمشاريع "‪.‬‬ ‫لحظ أن الشارة إلى العلقة بين الكيانين مهندس ومشروع تمت باستخدام‬ ‫فعل التكليف‪.‬‬ ‫‪ ‬يرمز للعلقة بمعين يوضع ضمنه اسم العلقة ويربط بين الكيانات‬ ‫المرتبطة ببعضها عن طريق هذه العلقة‪.‬‬ ‫مهندس‬

‫مكلف‬

‫مشروع‬

‫‪ ‬غالبا العلقة تكون ثنائية(بين كيانين) في قواعد البيانات ول نستخدم‬ ‫علقات ثلثية أو أكثر أما العلقة الحادية فهي للكيان مع نفسه‬

‫مخطط كيان – ارتباط ‪ER Diagram‬‬ ‫‪ ‬يمكن النظر إلى قاعدة البيانات العلئقية على أنها‪:‬‬ ‫‪ ‬مجموعة من الكيانات‬ ‫‪ ‬روابط (علقات) بين هذه الكيانات‪.‬‬

‫مثال للدراسة‬ ‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫‪‬‬ ‫‪‬‬

‫تم افتتاح مركز تجاري (‪ )Mall‬جديد و يقوم هذا المركز باجتذاب عدد كبير من الزبائن و‬ ‫المتاجر ‪ ,‬و هذا المركز التجاري يعتبر واحد من سلسلة من المراكز التجارية المملوكة من قبل‬ ‫شركة واحدة (‪ )Parent Company‬يحتاج إلى قاعدة بيانات لمتابعة إدارة هذا المركز و ذلك‬ ‫من خلل مراقبة جميع المتاجر و كذلك مالكي هذه المتاجر و العاملين فيها ‪ ,‬قبل أن نبدأ في‬ ‫تصميم قاعدة البيانات لهذا المركز يجب أن تكون الخطوة الولى هي تصميم مخطط كيان‪ -‬ارتباط‬ ‫لتقديمه إلى صاحب المركز التجاري ‪ ,‬لقد قمنا بجمع المعلومات التالية عن المراكز التجارية و‬ ‫التي سنعتمد عليها في بناء مخطط كيان‪ -‬ارتباط‪:‬‬ ‫يجب أن نقوم بتخزين معلومات عن المركز التجاري و عن كل متجر في المركز يجب أن نخزن‬ ‫اسم المركز التجاري و كذلك عنوانه و يجب أن يتضمن المركز التجاري في أي لحظة متجر‬ ‫واحد أو أكثر‪.‬‬ ‫من أجل كل متجر سنقوم بتسجيل المعلومات التالية‪( :‬رقم المتجر و الذي يجب أن يكون فريد ‪,‬‬ ‫اسم المركز موقع المتجر (رقم الغرفة) ‪ ,‬القسام ‪ ,‬مالك المتجر ‪ ,‬و مدير المتجر) يمكن أن‬ ‫يحتوي المتجر على أكثر من قسم و كل قسم مدار من قبل مدير و كل متجر يجب أن يكون له‬ ‫مدير واحد فقط و كل متجر له مالك وحيد فقط و كل متجر موجود في مركز تجاري واحد فقط ‪.‬‬ ‫يستطيع مدير المتجر أن يدير متجر واحد فقط‪ ,‬يجب أن نخزن معلومات عن مدير المتجر (السم‬ ‫‪ ,‬الرقم (‪ , )SSN‬المتجر الذي يديره ‪ ,‬و الراتب)‪.‬‬ ‫إن مالك المتجر هو شخص‪ ,‬و يجب أن نسجل معلومات عن مالك المتجر مثل (السم ‪ ,‬الرقم‬ ‫(‪ , )SSN‬العنوان ‪ ,‬و رقم المكتب ) ‪ ,‬يجب أن يكون المالك يملك متجر واحد على القل و‬ ‫يمكن أن يملك أكثر من متجر واحد‪.‬‬

‫‪Mall‬‬

‫وتكون قاعدة البيانات العلئقية الموافقة‪:‬‬

‫‪‬‬

‫أشكال العلقات‪:‬‬ ‫‪ ‬علقة واحد لواحد ‪:One-to-One‬‬ ‫"يجب أن يملك كل موظف حاسوباً وحيداً"‪ .‬تعبر هذه الجملة عن علقة واحد لواحد بين‬ ‫كيان الموظف وكيان الحاسوب في المؤسسة حيث ل يحق للموظف امتلك أكثر من‬ ‫حاسوب‪ ،‬ول يمكن أن يكون الحاسوب ملكاً لكثر من موظف‪ .‬وتُعتبر هذه العلقة من‬ ‫العلقات القليلة الستخدام في نماذج البيانات‪.‬‬

‫‪ ‬علقة واحد لعدة ‪:One-to-Many‬‬ ‫"يمكن أن يشرف كل قسم في المؤسسة على أكثر من مشروع ويجب أن يكون كل‬ ‫مشروع تابعاً لقسم واحد على الكثر"‪ ،‬تعبر هذه الجملة عن علقة واحد لعدة بين‬ ‫المشاريع والقسام في المؤسسة‪ ،‬حيث تكون العدة ‪ Many‬من جهة كيان المشروع‪،‬‬ ‫والواحد ‪ One‬من جهة الكيان قسم‪ .‬نميز في هذا النوع من العلقات بين الكيان الب‬ ‫‪( Parent‬القسم) والكيان البن ‪( Child‬المشروع)‪.‬‬

‫‪ ‬علقة عدة لعدة ‪:Many-to-Many‬‬ ‫"يُكلف كل مهندس بعدة مشاريع ويعمل في كل مشروع عدد من المهندسين"‪ .‬تُعبر هذه‬ ‫الجملة عن علقة عدة لعدة بين المشاريع والمهندسين‪.‬‬

:‫ تمثيل العلقات‬ 1

1

:one-to-one ‫ علقة‬ )1:1( 

1

M

:one-to-many ‫ علقة‬ )M:1( 

M

N

:many-to-many ‫ علقة‬ )M:N( 

‫‪ ‬تحويل العلقات إلى جداول‪:‬‬ ‫‪:One-to-One ‬‬ ‫‪ ‬من أجل العلقات الثنائية (‪ )1:1‬إذا كان كل من الطرفين لهما مشاركة‬ ‫كلية يمكنك اختيار أحد الجدولين ليتضمن المفتاح الرئيسي للجدول الخر‬ ‫كمفتاح أجنبي و كذلك ليتضمن واصفات العلقة إن وجدت‬

‫‪:One-to-Many ‬‬ ‫‪ ‬إذا كان الطرف (‪ )M‬من العلقة ذو مشاركة كاملة قم بتضمين المفتاح‬ ‫الرئيسي للطرف(‪ )1‬في جدول الطرف ‪ M‬كمفتاح أجنبي‬

‫‪:Many-to-Many ‬‬ ‫‪ ‬في هذه الحالة نحول العلقة إلى جدول جديد يحوي المفتاح الرئيسي‬ ‫للجدول الول والمفتاح الرئيسي للجدول الثاني ويمكن إضافة حقول‬ ‫أخرى إذا أردنا‪.‬‬

‫إشكاليات قاعدة البيانات ذات التصميم السيئ‬

‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬

‫إشكالية الدخال‪ :‬إدخال بيانات لبعض حقول الجدول يجعل المفتاح‬ ‫الرئيسي يأخذ القيمة ‪ null‬وبالتالي انتهاك قيد‬ ‫إشكالية الحذف‪ :‬حذف سطر معين قد يؤثر على صحة البيانات‬ ‫الحقيقية(قاعدة بيانات غير موثوقة)‬ ‫إشكالية التعديل‪ :‬تعديل معلومة معينة تحتاج لتعديل عدد كبير من‬ ‫أسطر قاعدة البيانات (بطء)‬

‫تنظيم قاعدة البيانات‬ ‫‪ ‬التنظيم هو عملية ترتيب وتوزيع جداول قاعدة المعطيات‬ ‫العلئقية‪ ،‬للتقليل من تكرار المعطيات وتقليص حجم التخزين‬ ‫المطلوب ولحل إشكاليات الدخال والحذف والتعديل مع‬ ‫المحافظة على تكامل البيانات‪.‬‬ ‫‪ ‬مستويات التنظيم الساسية هي ثلث (الشكل النظامي الول‬ ‫‪ ،1NF‬الشكل النظامي الثاني ‪ ،2NF‬الشكل النظامي الثالث‬ ‫‪ ،)3NF‬ويقصد عادة بتنظيم القاعدة وضعها في الشكل‬ ‫النظامي الثالث‪.‬‬

‫تنظيم قاعدة البيانات‬ ‫‪‬‬

‫الشكل النظامي الول (‪:)1NF‬‬ ‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫يقال عن جدول في قاعدة البيانات أنه من الشكل النظامي الول إذا كان‬ ‫تقاطع كل سطر وعمود فيه (أي الخليا)‪ ،‬يتضمن قيمة وحيدة غير قابلة‬ ‫للتجزئة‪.‬‬ ‫الخطوات التي يتكون منها الشكل النظامي الول‪:‬‬ ‫‪‬‬

‫‪‬‬ ‫‪‬‬

‫إزالة المجموعات المكررة‪ :‬تبدأ هذه المرحلة من خلل عرض المعطيات ضمن‬ ‫جدول بحيث تتكون كل خلية فيه من قيمة وحيدة ول توجد هناك أية مجموعات‬ ‫مكررة‪ .‬يتم إزالة المجموعات المكررة من خلل إزالة كافة القيم الفارغة (‪)NULL‬‬ ‫والتأكد من أن كافة الواصفات تحتوي على قيم مناسبة‪.‬‬ ‫تعريف المفتاح الرئيسي‪.‬‬ ‫تعريف كافة التبعيات‪.‬‬

‫‪ ‬وبتطبيق معيار ‪ 1NF‬على الجدول السابق يصبح بالشكل‪:‬‬

‫‪‬‬

‫وضع الجدول في الشكل النظامي الول ل يحل مشاكل التصميم‬ ‫السيئ إنما هو خطوة في طريق حلها‪ ،‬فبالرغم من وضع جدول إيجار‬ ‫العقارات في الشكل النظامي الول فإنه ل يزال يعاني من مشكلة‬ ‫تكرار البيانات‪ ،‬وإشكاليات الضافة والتعديل والحذف‪.‬‬

‫تنظيم قاعدة البيانات‬ ‫‪‬‬

‫الشكل النظامي الثاني ‪:2NF‬‬ ‫‪ ‬يقال عن جدول أنه من الشكل النظامي الثاني إذا حقق ما يلي‪:‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬

‫هو من الشكل النظامي الول‪.‬‬ ‫كل الواصفات التي ل تشكل جزءاً من المفتاح الساسي‪ ،‬تعتمد وظيفياً وبشكل كلي على‬ ‫المفتاح الساسي‪.‬‬

‫‪ ‬الخطوات التي يتكون منها الشكل النظامي الثاني‪:‬‬ ‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫تعريف كافة مكونات المفاتيح‪ :‬ينبغي أولً كتابة كل جزء من المفتاح الرئيسي (المركب)‬ ‫على حدة ثم كتابة المفتاح ككل على سطر آخر‪ .‬و بعد ذلك سيتم اعتبار كل سطر مما‬ ‫سبق مفتاح رئيسي في جدول خاص‪.‬‬ ‫تعريف الواصفات ذات التبعيات‪:‬‬ ‫‪‬‬

‫تعتمد الواصفة ‪ B‬على الواصفة ‪ A‬وظيفياً إذا كانت كل قيمة لـ ‪ A‬تقابلها قيمة وحيدة لـ‬ ‫‪ ،B‬فمثلً‬ ‫‪C_id → c_name‬‬ ‫‪P_num → p_address, owner_num, owner‬‬

‫‪‬‬ ‫‪‬‬

‫تنظيم قاعدة البيانات‬ ‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫يبدأ وضع الجداول في الشكل النظامي الثاني بتحديد جميع علقات‬ ‫التبعية بين الواصفات‪ ،‬ومن ثم تجزيء الجداول‬ ‫(‪ ،)decomposition‬وهي تضمن اعتماد جميع الواصفات التي ل‬ ‫تشكل جزءاً من المفتاح الساسي كلياً وبشكل مباشر على المفتاح‬ ‫الساسي‪.‬‬ ‫من التعريف السابق نستنتج أن جميع الجداول ذات المفتاح البسيط‬ ‫(غير المركب) والتي تخضع لمعيار ‪ 1NF‬هي حتماً من الشكل‬ ‫النظامي الثاني‪.‬‬

‫‪C_id + p_num → r_start, r_end.‬‬ ‫‪C_id‬‬ ‫‪→ c_name.‬‬ ‫‪P_num‬‬ ‫‪→ p_address, rent, owner_num, owner.‬‬ ‫‪Owner_num → owner.‬‬

‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬

‫تنظيم قاعدة البيانات‬ ‫‪‬‬

‫الشكل النظامي الثالث ‪:3NF‬‬ ‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫يكون الجدول من الشكل النظامي الثالث إذا حقق ما يلي‪:‬‬ ‫‪ ‬من الشكل النظامي الثاني‪.‬‬ ‫‪ ‬ل توجد فيه واصفات ل تشكل جزءاً من المفتاح الساسي وتعتمد بالتعدّي على المفتاح‬ ‫الساسي‬ ‫الجداول ‪ Rental‬و ‪ Customer‬ل تحوي واصفات تعتمد بالتعدي على المفتاح الساسي‪،‬‬ ‫بينما الواصفة ‪ owner‬في الجدول ‪ Property‬يعتمد على ‪ owner_num‬الذي بدوره‬ ‫يعتمد على ‪ P_num‬ولوضع هذا الجدول في الشكل النظامي الثالث يجب تجزيئه إلى‬ ‫الجدولين التاليين‪:‬‬

DDL ‫تعليمات‬ :‫تعليمة إنشاء جدول‬



 Create Table tab-name )

col-name1 data-type [default-value] [not null] [,col-name2 data-type [default-value] [not null], --] [ [CONSTRAINT constraint-name ] PRIMARY KEY ) col1, col2, ... ( , FOREIGN KEY ) col1, col2, ... ( REFERENCES f-table [ ) col1, col2, ... ( ] , UNIQUE ) col1, col2, ... ( ] (; ‫وتعني نمط البيانات مثل‬:Data-type  char,varchar,varchar2,number,date,blob,clob .‫نكتبها عندما نريد وضع قيمة افتراضية للحقل‬:Default-value  :‫وتعني تعريف قيد على حقل أو أكثر ضمن الجدول والقيود هي‬:Constraint  Primary key, Foreign key, Unique

‫تعليمة إنشاء جدول‬ ‫‪‬‬

‫ملحظات حول إنشاء جداول‪:‬‬

‫‪ ‬يجب أن يبدأ السم بمحرف‬ ‫‪ ‬أن ل يكون السم أطول من ‪ 30‬محرف‪.‬‬ ‫‪ ‬ل يجب أن يكون اسم الجدول من الكلمات المحجوزة في أوراكل‪.‬‬ ‫‪ ‬يجب أن يكون اسم الجدول فريداً (لم يستخدم من قبل ضمن قاعدة البيانات)‬ ‫‪ ‬مثال‪ :‬أنشئ جدول للموظفين يحوي رقم الموظف ‪ emp-id‬واسمه ‪emp-name‬‬ ‫ورقم هاتفه ‪ phone‬بحيث رقم الموظف مفتاح أساسي‪:‬‬ ‫‪ Create table employee )emp-id varchar)10( not null, emp‬‬‫‪name varchar)30( not null, phone varchar2)10(,‬‬ ‫;((‪constraint pk primary key )emp-id‬‬ ‫‪ ‬أنشئ جدول بالسم ‪ loan‬ويحوي على البيانات ‪:‬رقم القرض ‪,l-num‬المبلغ‬ ‫‪, amount‬تاريخ البدء ‪, s-date‬تاريخ النتهاء‪, e-date‬رقم الموظف‬ ‫‪empno‬على أن يكون رقم القرض مفتاح أساسي ورقم الموظف مفتاح خارجي‬ ‫للجدول ‪emp‬‬

‫حل التمرين‬ create table loan )l_num varchar2)20( not null, amount varchar2)20( not null, s_date date, e_date date,empno number not null, constraint pk_loan primary key )l_num(, constraint fk_loan foreign key)empno( REFERENCES emp )empno( (



‫إنشاء جدول بالعتماد على جدل موجود مسبقًا‬ 

Create table tab-name )col1,col2,col3,----( AS SQL query ; :‫ مثال‬  Create

table new-emp )id, name, salary( as select empno, ename, sal*12 annual from emp where deptno=20;

Alter ‫تعديل جدول‬ ‫يتم تعديل جدول بإضافة عمود جديد أو تعديل نمط بيانات حقل من الجدول أو تعديل حجمه أو‬ ‫إلغاء تفعيل) قيد أو تحرير العمدة غير المستخدمة‬/‫إضافة) قيد أو (تفعيل‬/‫حذف حقل أو (حذف‬ :‫في جدول‬  Alter table tab-name Add )col-name type [default-value] [not null],----(;  Alter table tab-name modify )col-name new-type(;  Alter table tab-name drop col-name;  Alter table tab-name drop unused columns;  Alter table tab-name add constraint cons-name primary key )col-name(;  Alter table tab-name drop constraint-name cascade;  Alter table tab-name disable/enable constraint cons-name cascade;

