مدل منطقی بازنمایی دانش

برای نشان دادن دانش ریاضی در منطق ریاضی، از فرمالیسم های منطقی - حساب گزاره ای و حساب محمولی استفاده می کنند. این فرمالیسم ها معنای صوری واضحی دارند و مکانیسم های استنباط برای آنها ایجاد شده است. بنابراین، حساب محمولی اولین زبان منطقی بود که برای توصیف رسمی حوزه های موضوعی مرتبط با حل مسائل کاربردی استفاده شد.

مدل های منطقیبازنمایی های دانش با استفاده از منطق محمول تحقق می یابد.

محمولتابعی است که دو مقدار (درست یا نادرست) می گیرد و برای بیان خصوصیات اشیا یا روابط بین آنها طراحی شده است. عبارتی که وجود هر خاصیت یک شی را تایید یا انکار می کند نامیده می شود بیان. ثابت هابرای نامگذاری اشیاء ناحیه موضوعی استفاده می شود. جملات یا عبارات منطقی شکل می گیرند فرمول های اتمی. تفسیر یک محمولمجموعه ای از تمام اتصالات متغیر معتبر با ثابت است. Binding جایگزینی ثابت متغیرها به جای متغیرها است. یک محمول در صورتی معتبر تلقی می شود که در تمام تفاسیر ممکن صادق باشد. گفته می‌شود که یک گزاره به طور منطقی از مقدمات داده شده ناشی می‌شود، اگر درست باشد، هر زمان که مقدمات صادق باشند.

توضیحات حوزه های موضوعی ساخته شده در زبان های منطقی نامیده می شود مدل های منطقی .

GIVE (مایکل، ولادیمیر، کتاب)؛

(X$) (ELEMENT (x، EVENT-GIVE)؟ منبع (x، MICHAEL)؟ آدرس؟ (x، VLADIMIR) شی (x، BOOK).

در اینجا دو راه برای ثبت یک واقعیت وجود دارد: "میخائیل کتاب را به ولادیمیر داد."

استنباط با استفاده از یک قیاس انجام می شود (اگر A به دنبال B باشد و B به دنبال C باشد، A از C پیروی می کند).

در حالت کلی، مدل های منطقی مبتنی بر مفهوم هستند نظریه رسمیارائه شده توسط چهار:

S = ,

که در آن B یک مجموعه قابل شمارش است حروف اصلی (الفبا)نظریه S;

F - زیر مجموعه بیان نظریهاس تماس گرفت فرمول های تئوری(منظور ما از عبارات دنباله های متناهی نمادهای اساسی نظریه S است).

A مجموعه ای اختصاصی از فرمول ها به نام است بدیهیات نظریه S، یعنی مجموعه ای از فرمول های پیشینی؛

R مجموعه محدودی از روابط (r 1, ..., r n) بین فرمول ها است که فراخوانی می شود قوانین خروج.

مزیت مدل‌های منطقی بازنمایی دانش در توانایی برنامه‌ریزی مستقیم مکانیزم برای خروجی گزاره‌های صحیح نحوی نهفته است. نمونه ای از چنین مکانیزمی، به ویژه، روش برداشت بر اساس روش حل است.

اجازه دهید روش قطعنامه ها را نشان دهیم.

این روش از چندین مفهوم و قضیه استفاده می کند.

مفهوم توتولوژی ها، یک فرمول منطقی که مقدار آن برای هر مقدار از اتم های موجود در آنها "درست" خواهد بود. آیا آن را با ? نشان می دهند، به عنوان "کلی معتبر" یا "همیشه درست" خوانده می شود.

قضیه 1. A؟ B اگر و فقط اگر؟ A B.

قضیه 2. A1، A2، ...، An? ب اگر و فقط چه زمانی؟ (A1؟ A2؟ A3؟…؟ An) س.

سمبل؟ به عنوان "درست است که" یا "می توان استنباط کرد" خوانده می شود.

این روش مبتنی بر اثبات توتولوژی است

? (ایکس? آ)?(Y? ? آ)؟ (ایکس? Y) .

قضایای 1 و 2 به ما اجازه می دهند این قانون را به شکل زیر بنویسیم:

(ایکس? آ)، (Y? ? آ) ? (ایکس? Y),

که زمینه ای برای ادعای: از مقدمات و قابل استنباط می دهد.

در فرآیند استنتاج با استفاده از قانون تفکیک، مراحل زیر انجام می شود.

1. عملیات معادل سازی و ضمنی حذف می شوند:

2. عملیات نفی در داخل فرمول ها با استفاده از قوانین دی مورگان حرکت می کند:

3. فرمول های منطقی به شکل منفصل کاهش می یابد:.

قانون تفکیک شامل ترکیبی از بندها در سمت چپ است، بنابراین، آوردن مقدمات مورد استفاده برای اثبات به شکلی که ترکیبی از بندها است، گامی ضروری در تقریباً هر الگوریتمی است که استنتاج منطقی را بر اساس روش تفکیک اجرا می‌کند. روش رزولوشن به راحتی قابل برنامه ریزی است و این یکی از مهمترین مزایای آن است.

فرض کنید باید ثابت کنید که اگر این روابط درست باشد، می توانید یک فرمول استخراج کنید. برای انجام این کار؛ این موارد را دنبال کنید.

1. کاهش بسته ها به شکل منفصل:
, , .

2. ساختن انکار نتیجه استنباط. پیوند حاصل زمانی معتبر است که و همزمان درست باشد.

3. اعمال قاعده حل و فصل:

(تناقض یا «بند خالی»).

بنابراین، با فرض نادرست بودن نتیجه گیری، تناقض به دست می آید، بنابراین، نتیجه گرفته شده درست است، یعنی. ، از مقدمات اولیه استنباط می شود.

این قانون وضوح بود که به عنوان پایه ای برای ایجاد زبان برنامه نویسی منطقی PROLOG عمل کرد. در واقع، مفسر زبان PROLOG به طور مستقل خروجی مشابه آنچه در بالا توضیح داده شد را پیاده سازی می کند و پاسخی به سؤال کاربر خطاب به پایگاه دانش را تشکیل می دهد.

در منطق محمولات، برای اعمال قاعده تفکیک، لازم است یکپارچه سازی پیچیده تری از فرمول های منطقی انجام شود تا آنها را به سیستمی از بندها تقلیل دهیم. این به دلیل وجود عناصر نحوی اضافی، عمدتاً کمی سازها، متغیرها، محمول ها و توابع است.

الگوریتم یکسان سازی فرمول های منطقی محمول شامل مراحل زیر است.

پس از انجام کلیه مراحل الگوریتم یکسان سازی توصیف شده، می توان قاعده تفکیک را اعمال کرد. معمولاً در این حالت، انکار نتیجه استنباط انجام می شود و الگوریتم کسر را می توان به اختصار به شرح زیر شرح داد: آراز بدیهیات نظریه Th، نفی ساخته می شود آرو به Th اضافه می شود، بنابراین یک نظریه جدید Th1 به دست می آید. پس از تقلیل بدیهیات تئوری به سیستمی از بندها، می توان حرف ربط و بدیهیات نظریه Th را ساخت. در این صورت، می توان از بندهای اولیه عبارات - پیامدهایی استخراج کرد. اگر آراز بدیهیات نظریه Th قابل استنتاج است، سپس در فرآیند استنتاج می توان یک بند خاص Q شامل یک حرف و بند مخالف به دست آورد. این تناقض نشان می دهد که آراز بدیهیات Th. به طور کلی، راهبردهای اثبات زیادی وجود دارد، ما تنها یکی از راهبردهای ممکن را در نظر گرفتیم - از بالا به پایین.

مثال: بیایید متن زیر را با استفاده از منطق محمول نشان دهیم:

اگر دانش‌آموزی برنامه‌نویسی را خوب بلد باشد، می‌تواند در رشته علوم کاربردی کامپیوتر متخصص شود.»

اگر دانش آموزی در آزمون سیستم های اطلاعاتی به خوبی قبول شده باشد، می تواند به خوبی برنامه ریزی کند».

اجازه دهید این متن را با استفاده از منطق محمول مرتبه اول نمایش دهیم. اجازه دهید نماد را معرفی کنیم: ایکس- متغیری برای نشان دادن دانش آموز؛ خوب- ثابت مربوط به سطح مهارت؛ R(NS)- محمولی که امکان یک موضوع را بیان می کند ایکستبدیل شدن به یک متخصص در علوم کامپیوتر کاربردی؛ س(X، باشه)- محمولی که بر مهارت موضوع دلالت دارد ایکسبرنامه با ارزیابی خوب; آر(X، باشه)- محمولی که رابطه دانش آموز را مشخص می کند ایکسبا نمرات امتحانی در سیستم های اطلاعاتی.

حالا بیایید تعداد زیادی فرمول خوب بسازیم:

س (X، خوب).

آر(X، خوب)س(X، خوب).

اجازه دهید نظریه به دست آمده را با یک واقعیت خاص تکمیل کنیم
آر(ایوانف، خوب).

اجازه دهید استنتاج را با استفاده از قانون تفکیک انجام دهیم تا مشخص کنیم آیا فرمول وجود دارد یا خیر R(ایوانف) نتیجه نظریه فوق به عبارت دیگر، آیا از این نظریه می توان این واقعیت را استنباط کرد که دانش آموز ایوانف در صورتی که در آزمون سیستم های اطلاعاتی به خوبی قبول شده باشد، متخصص علوم کاربردی کامپیوتر می شود؟

اثبات

1. بیایید فرمول های اولیه نظریه را تبدیل کنیم تا آنها را به شکل منفصل برسانیم:

(X، خوب) R (X);

(X، خوب) (X، خوب);

آر(ایوانف، خوب).

2. اجازه دهید به بدیهیات موجود نفی نتیجه استنتاج را اضافه کنیم

(ایوانف).

3. پیوند جملات را می سازیم

(X، خوب) R (X)? ? پ(ایوانف، خوب)? ? س(ایوانف، خوب)،جایگزینی متغیر ایکستوسط یک ثابت ایوانف.

نتیجه اعمال قاعده تفکیک نامیده می شود وضوح... در این مورد، حلال است (ایوانف).

4. با استفاده از حلال به دست آمده در مرحله 3، ترکیبی از جمله ها بسازید:

(X، خوب) (X، خوب) (ivanov، خوب) (ivanov، خوب).

5. اجازه دهید رابطه حلول حاصل را با آخرین بند نظریه بنویسیم:

(ایوانف، خوب) (ایوانوف، خوب)(تناقض).

بنابراین، این واقعیت R(ایوانف) از بدیهیات این نظریه استنباط کنید.

برای تعیین ترتیب کاربرد بدیهیات در فرآیند استنتاج، قوانین اکتشافی زیر وجود دارد:

1. در مرحله اول استنباط از انکار استنتاج استفاده می شود.
2. در هر مرحله بعدی از مشتق، حلال به دست آمده در مرحله قبل شرکت می کند.

با این حال، با کمک قوانینی که نحو زبان را تعریف می کنند، نمی توان درستی یا نادرستی این یا آن گزاره را مشخص کرد. این برای همه زبان ها صدق می کند. این عبارت ممکن است از نظر نحوی صحیح باشد، اما ممکن است کاملاً بی معنی باشد. درجه بالای یکنواختی همچنین یک نقطه ضعف دیگر را به همراه دارد. مدل های منطقی- پیچیدگی استفاده در اثبات اکتشافی که منعکس کننده ویژگی های یک مسئله موضوعی خاص است. از دیگر معایب سیستم های رسمی می توان به یکنواختی آنها، فقدان ابزاری برای ساختاربندی عناصر مورد استفاده و غیر قابل قبول بودن تضادها اشاره کرد. توسعه بیشتر پایگاه های دانش راه کار در زمینه منطق های استقرایی، منطق های "عقل سلیم"، منطق های ایمان و دیگر طرح های منطقی است که اشتراکات کمی با منطق ریاضی کلاسیک دارند.

یک مدل داده منطقی توصیفی از اشیاء در حوزه موضوعی، ویژگی‌های آنها و روابط بین آنها تا حدی است که در معرض ذخیره مستقیم در پایگاه داده سیستم هستند.

مدل منطقی در چندین مرحله با رویکرد تدریجی به گزینه بهینه برای شرایط داده شده ساخته شده است. اثربخشی چنین مدلی بستگی به این دارد که تا چه حد حوزه موضوعی مورد مطالعه را منعکس می کند. حوزه موضوعی شامل اشیا (اسناد، حساب‌ها، عملیات روی آنها و غیره) و همچنین ویژگی‌های این اشیاء، ویژگی‌های آنها، تعامل و تأثیر متقابل است.

بنابراین، هنگام ساخت یک مدل داده منطقی، ابتدا آن دسته از اشیایی که مورد علاقه کاربران پایگاه داده طراحی شده هستند، شناسایی می شوند. سپس، برای هر شی، ویژگی ها و ویژگی هایی فرموله می شود که به اندازه کافی شی مورد نظر را توصیف می کند. این ویژگی ها بیشتر در پایگاه داده به عنوان فیلدهای مربوطه منعکس خواهند شد.

مدل داده های منطقی با استفاده از یکی از سه رویکرد برای ایجاد پایگاه داده ساخته شده است. انواع زیر از مدل های پایگاه داده منطقی متمایز می شوند:

بر اساس سلسله مراتب؛

شبکه؛

رابطه ای.

مدل سلسله مراتبی یک ساختار درخت مانند است که ارتباطات تبعیت از سطح پایین تر به بالاتر را بیان می کند. اگر پرس و جوها ساختار یکسانی داشته باشند، یافتن اطلاعات آسان تر می شود.

مدل شبکه با وجود پیوندهای افقی نیز با مدل قبلی متفاوت است. این امر هم مدل و هم خود پایگاه داده و ابزار مدیریت آن را پیچیده می کند.

مدل رابطه ای اطلاعات ذخیره شده را در قالب جداول نشان می دهد که بر روی آنها می توان عملیات منطقی (عملیات جبر رابطه ای) را انجام داد. در حال حاضر، این نوع مدل بسیار گسترده است. این به دلیل سهولت نسبی پیاده سازی، تعریف واضح رابطه بین اشیاء، سهولت تغییر ساختار پایگاه داده است.

توضیحات کاربران و گروه های کاربری سیستم

اطلاعات و سیستم مرجع توسعه یافته هم برای کارکنان سینما و هم برای بازدیدکنندگان قابل استفاده است. یک کارمند سینما می تواند ویرایش اطلاعات موجود درباره فیلم های موجود، تغییر ساعت کار سینما، گنجاندن فیلم های تازه دریافت شده در کارنامه سینما را ارائه دهد. و بازدید کننده می تواند اطلاعات مربوط به ساعات کار سینما، قیمت بلیط، فیلم های امروز را مشاهده کند.

مدل دامنه

یکی از راحت‌ترین ابزارها برای نمایش یکپارچه داده‌ها، مستقل از نرم‌افزاری که آن را پیاده‌سازی می‌کند، مدل نهاد-رابطه (ER-model) است. مدل نهاد-رابطه مبتنی بر برخی اطلاعات معنایی مهم در مورد دنیای واقعی است و برای نمایش منطقی داده ها طراحی شده است. مقادیر داده ها را در زمینه ارتباط آنها با داده های دیگر تعریف می کند. مقوله‌های «ماهیت» و «ارتباط» اساسی اعلام می‌شوند و در مرحله ایجاد بازنمایی‌های خاص از یک حوزه موضوعی خاص از هم جدا می‌شوند.

هر موجودیت متعلق به یک کلاس خاص است، به عبارت دیگر، مربوط به یک نوع خاص است. روابطی بین موجودیت ها وجود دارد که کاربر به یک کلاس (نوع) خاص اختصاص می دهد. بنابراین، یک کلاس موجودیت و یک کلاس رابطه، مجموعه ای از اشیاء خاص و روابط بین آنها را تعریف می کنند. یک موجودیت می تواند به بیش از یک کلاس تعلق داشته باشد.

مجموعه موجودیت ها و کلاس های رابطه، سطح بالای مدل را تشکیل می دهد.

موجودیت ها و روابط با ویژگی های مشخصه آنها توصیف می شوند. در میان ویژگی‌های یک موجودیت یا رابطه، یک فهرست فرعی متمایز می‌شود که مقادیر ویژگی آن موجودیت یا رابطه درون نوع را منحصر به فرد مشخص می‌کند. موجودیت ها، روابط و ویژگی ها سطح پایین مدل را تشکیل می دهند.

مهم است که تمام مدل‌های داده موجود (سلسله مراتبی، شبکه، رابطه‌ای، شی) را بتوان از مدل موجودیت-رابطه تولید کرد، بنابراین کلی‌ترین مدل است.

مدل رابطه موجودیت در پیوست E ارائه شده است.

یک پایگاه داده رابطه ای شامل جداول نرمال شده است. در فرآیند بارگذاری و تنظیم پایگاه داده، برای به دست آوردن اطلاعات مربوط به پرس و جوها و گزارش های خروجی و همچنین حل اکثر وظایف، دسترسی همزمان به چند جدول به هم پیوسته ضروری است. رابطه بین جداول پایگاه داده توسط روابط رابطه ای ایجاد می شود.

پیوندهای تعریف شده در طرح داده ها به طور خودکار هنگام توسعه فرم های چند جدولی، پرس و جوها، گزارش ها استفاده می شود و فرآیند طراحی آنها را بسیار ساده می کند.

محصول نرم افزاری توسط پروژه سینما نشان داده شده است که دارای 4 جدول به هم پیوسته است:

Bilety - اطلاعات بلیط های فروخته شده؛

فیلم ها - اطلاعات مربوط به تمام فیلم های موجود در سینما؛

Seansy - اطلاعاتی در مورد زمان برگزاری جلسات و هزینه بلیط این جلسات.

امروز - اطلاعاتی در مورد فیلم هایی که امروز نمایش داده می شود.

مفاهیم DB و DBMS.

پایگاه داده مجموعه ای از داده های ساختار یافته است که در حافظه یک سیستم محاسباتی ذخیره شده و وضعیت اشیا و روابط متقابل آنها را در حوزه موضوعی مورد بررسی نشان می دهد.

ساختار منطقی داده های ذخیره شده در پایگاه داده مدل ارائه داده نامیده می شود. مدل های اصلی ارائه داده ها (مدل های داده) شامل سلسله مراتبی، شبکه ای، رابطه ای است.

سیستم مدیریت پایگاه داده (DBMS) مجموعه ای از ابزارهای زبانی و نرم افزاری است که برای ایجاد، نگهداری و اشتراک گذاری پایگاه های داده توسط بسیاری از کاربران طراحی شده است. به طور معمول، یک DBMS با مدل داده استفاده شده متمایز می شود. بنابراین DBMS مبتنی بر استفاده از مدل داده های رابطه ای DBMS رابطه ای نامیده می شود.

دیکشنری داده یک زیر سیستم پایگاه داده است که برای ذخیره سازی متمرکز اطلاعات در مورد ساختارهای داده، روابط فایل های پایگاه داده با یکدیگر، انواع داده ها و فرمت های ارائه آنها، داده های متعلق به کاربران، کدهای امنیتی و کنترل دسترسی و غیره طراحی شده است.

سیستم های اطلاعاتی مبتنی بر استفاده از پایگاه های داده معمولاً در معماری مشتری-سرور عمل می کنند. در این حالت پایگاه داده روی کامپیوتر سرور قرار می گیرد و به اشتراک گذاشته می شود.

سرور یک منبع خاص در یک شبکه کامپیوتری یک کامپیوتر (برنامه) است که این منبع را مدیریت می کند، یک کلاینت کامپیوتری (برنامه) است که از این منبع استفاده می کند. به عنوان منبع یک شبکه کامپیوتری، به عنوان مثال، پایگاه های داده، فایل ها، خدمات چاپ و خدمات پستی می توانند عمل کنند.

مزیت سازماندهی یک سیستم اطلاعاتی در معماری مشتری-سرور، ترکیب موفقی از ذخیره سازی متمرکز، نگهداری و دسترسی جمعی به اطلاعات عمومی شرکت با کار فردی کاربر است.

بر اساس اصل اساسی معماری سرویس گیرنده-سرور، داده ها فقط روی سرور پردازش می شوند. یک کاربر یا یک برنامه پرس و جوهایی را تولید می کند که به صورت عبارات SQL به سرور پایگاه داده می آیند. سرور پایگاه داده جستجو و بازیابی داده های مورد نیاز را فراهم می کند و سپس به رایانه کاربر منتقل می شود. مزیت این روش در مقایسه با روش های قبلی، مقدار قابل توجهی کمتر از داده های ارسالی است.

انواع زیر از DBMS متمایز می شوند:

* DBMS با امکانات کامل؛

* سرورهای پایگاه داده؛

* ابزارهایی برای توسعه برنامه هایی برای کار با پایگاه داده.

DBMS ها بر اساس ماهیت استفاده خود به چند کاربره (صنعتی) و محلی (شخصی) تقسیم می شوند.

صنعتی، DBMS یک پایه نرم افزاری برای توسعه سیستم های کنترل خودکار برای تاسیسات بزرگ اقتصادی است. DBMS صنعتی باید شرایط زیر را برآورده کند:

* توانایی سازماندهی کار موازی مشترک بسیاری از کاربران؛

* مقیاس پذیری؛

* قابلیت حمل به پلتفرم های سخت افزاری و نرم افزاری مختلف؛

* ثبات در رابطه با انواع خرابی ها، از جمله وجود یک سیستم پشتیبان چند سطحی از اطلاعات ذخیره شده؛

* تضمین امنیت داده های ذخیره شده و سیستم پیشرفته ساختار یافته دسترسی به آنها.

DBMS شخصی نرم افزاری است که هدف آن حل مشکلات یک کاربر محلی یا گروه کوچکی از کاربران است و برای استفاده در رایانه شخصی در نظر گرفته شده است. این نام دوم آنها را توضیح می دهد - دسکتاپ. ویژگی های تعیین کننده سیستم های دسکتاپ عبارتند از:

* سهولت نسبی استفاده، به شما امکان می دهد برنامه های کاربردی کاربر را بر اساس آنها ایجاد کنید.

* نیازهای منابع سخت افزاری نسبتاً محدود.

با توجه به مدل داده استفاده شده، DBMS ها به سلسله مراتبی، شبکه ای، رابطه ای، شی گرا و غیره تقسیم می شوند. برخی از DBMS ها می توانند به طور همزمان چندین مدل داده را پشتیبانی کنند.

برای کار با داده های ذخیره شده در پایگاه داده، از انواع زبان های زیر استفاده می شود:

* زبان توصیف داده ها - یک زبان سطح بالا غیر رویه ای
نوع اظهاری، طراحی شده برای توصیف منطقی
ساختارهای داده؛

* زبان دستکاری داده ها - مجموعه ای از ساختارها که عملیات اساسی برای کار با داده ها را فراهم می کند: ورودی، اصلاح و بازیابی داده ها در صورت درخواست.

زبان های نام برده ممکن است در DBMS های مختلف متفاوت باشند. رایج ترین آنها دو زبان استاندارد هستند: QBE - یک زبان پرس و جو بر اساس مدل و SQL - یک زبان پرس و جو ساخت یافته. QBE به طور عمده دارای ویژگی های یک زبان دستکاری داده ها است، SQL ویژگی های هر دو نوع زبان را ترکیب می کند.

DBMS توابع پایه سطح پایین زیر را پیاده سازی می کند:

* مدیریت داده ها در حافظه خارجی.

* مدیریت بافرهای RAM.

* مدیریت تراکنش؛

* نگه داشتن گزارش تغییرات در پایگاه داده.

* اطمینان از یکپارچگی و امنیت پایگاه داده.

اجرای تابع مدیریت داده در حافظه خارجی سازماندهی مدیریت منابع را در سیستم فایل سیستم عامل تضمین می کند.

نیاز به بافر داده ها به این دلیل است که مقدار RAM کمتر از مقدار حافظه خارجی است. بافرها قسمت هایی از حافظه اصلی هستند که برای سرعت بخشیدن به تبادل بین حافظه خارجی و اصلی طراحی شده اند. بافرها به طور موقت قطعاتی از پایگاه داده را ذخیره می کنند، داده هایی که قرار است هنگام دسترسی به DBMS مورد استفاده قرار گیرند یا پس از پردازش در پایگاه داده نوشته شوند.

مکانیسم تراکنش در DBMS برای حفظ یکپارچگی داده ها در پایگاه داده استفاده می شود. تراکنش یک توالی غیرقابل تقسیم معین از عملیات روی داده های پایگاه داده است که توسط DBMS از ابتدا تا انتها ردیابی می شود. اگر به هر دلیلی (خرابی و خرابی سخت افزار، خطا در نرم افزار، از جمله برنامه) تراکنش ناقص باقی بماند، لغو می شود.

سه ویژگی اصلی ذاتی در معاملات وجود دارد:

* اتمی (تمام عملیات موجود در معامله اجرا می شود یا هیچ کدام)؛

* سریال پذیری (هیچ تأثیر متقابل تراکنش های انجام شده در همان زمان وجود ندارد).

* دوام (حتی خرابی سیستم منجر به از بین رفتن نتایج تراکنش متعهد نمی شود).

نمونه ای از تراکنش، عملیات انتقال پول از یک حساب به حساب دیگر در سیستم بانکی است. ابتدا پول از یک حساب برداشت می شود سپس به حساب دیگری واریز می شود. اگر حداقل یکی از اقدامات موفقیت آمیز نباشد، نتیجه عمل نادرست بوده و تعادل عملیات به هم می خورد.

ثبت تغییرات توسط DBMS برای اطمینان از قابلیت اطمینان ذخیره سازی داده ها در پایگاه داده در صورت وجود خرابی های سخت افزاری و نرم افزاری انجام می شود.

اطمینان از یکپارچگی پایگاه داده، شرط لازم برای عملکرد موفقیت آمیز پایگاه داده است، به خصوص زمانی که در شبکه استفاده می شود. یکپارچگی پایگاه داده یکی از ویژگی های پایگاه داده است، به این معنی که حاوی اطلاعات کامل، منسجم و به اندازه کافی منعکس کننده حوزه موضوعی است. وضعیت یکپارچه پایگاه داده با استفاده از محدودیت های یکپارچگی در قالب شرایطی که باید توسط داده های ذخیره شده در پایگاه داده برآورده شود، توصیف می شود.

امنیت در DBMS با رمزگذاری داده ها، محافظت از رمز عبور، پشتیبانی از سطوح دسترسی به پایگاه داده و عناصر جداگانه آن (جدول، فرم ها، گزارش ها و غیره) به دست می آید.

مراحل ایجاد پایگاه داده

طراحی پایگاه های اطلاعاتی سیستم های اطلاعاتی کار نسبتاً پر زحمتی است. این بر اساس رسمی کردن ساختار و فرآیندهای حوزه موضوعی انجام می شود که قرار است اطلاعات مربوط به آن در پایگاه داده ذخیره شود. تمایز بین طراحی مفهومی و شماتیک-ساختاری.

طراحی مفهومی یک IS DB تا حد زیادی یک فرآیند اکتشافی است. کفایت مدل انفولوژیکی منطقه موضوعی ساخته شده در چارچوب آن به طور تجربی در فرآیند عملکرد IS تأیید می شود.

بیایید مراحل طراحی مفهومی را فهرست کنیم:

1. مطالعه حوزه موضوعی برای ایجاد درک کلی از آن.

2. تخصیص و تجزیه و تحلیل عملکردها و وظایف IS توسعه یافته.

3. تعیین اشیاء-موجودات اصلی حوزه موضوعی
و رابطه بین آنها؛

4. ارائه رسمی حوزه موضوعی.

هنگام طراحی یک طرح واره پایگاه داده رابطه ای، رویه های زیر را می توان تشخیص داد:

1. تعیین فهرست جداول و روابط بین آنها.

2. تعیین فهرست فیلدها، انواع فیلدها، فیلدهای کلیدی هر جدول (شکل جدول)، ایجاد پیوند بین جداول از طریق کلیدهای خارجی.

3. ایجاد نمایه سازی برای فیلدها در جداول.

4. توسعه فهرست ها (لغت نامه ها) برای فیلدهای با شمارش شده
داده ها؛

5. تنظیم محدودیت های یکپارچگی برای جداول و روابط.

6. عادی سازی جداول، تصحیح لیست جداول و لینک ها.

پایگاه های داده رابطه ای

پایگاه داده رابطه ای مجموعه ای از جداول به هم پیوسته است که هر کدام حاوی اطلاعاتی درباره اشیاء از نوع خاصی است. هر ردیف از جدول حاوی داده هایی در مورد یک شی (به عنوان مثال، ماشین، کامپیوتر، مشتری) است و ستون های جدول حاوی ویژگی های مختلفی از این اشیاء است - ویژگی ها (به عنوان مثال، شماره موتور، نام تجاری پردازنده، شماره تلفن شرکت ها یا مشتریان).

به سطرهای جدول رکورد می گویند. تمام رکوردهای جدول دارای ساختار یکسانی هستند - آنها از فیلدهایی (عناصر داده) تشکیل شده اند که ویژگی های شی را ذخیره می کنند (شکل 1). هر فیلد رکورد حاوی یک مشخصه شی است و یک نوع داده معین را نشان می دهد (به عنوان مثال، رشته متن، شماره، تاریخ). کلید اصلی برای شناسایی رکوردها استفاده می شود. کلید اصلی مجموعه ای از فیلدهای جدول است که ترکیب مقادیر آنها به طور منحصر به فرد هر رکورد در جدول را مشخص می کند.

کلید اصلی

هر جدول پایگاه داده می تواند یک کلید اصلی داشته باشد. کلید اصلی یک فیلد یا مجموعه ای از فیلدها است که به طور منحصر به فرد (یکتا) یک رکورد را شناسایی می کند. کلید اصلی باید حداقل کافی باشد: نباید حاوی فیلدهایی باشد که حذف آنها از کلید اصلی بر منحصر به فرد بودن آن تأثیر نمی گذارد.

داده های جدول "معلم"

فقط «تب. خیر، مقادیر سایر فیلدها را می توان در این جدول تکرار کرد.

کلید ثانویه

کلیدهای ثانویه مکانیزم اولیه برای سازماندهی روابط بین جداول و حفظ یکپارچگی و سازگاری اطلاعات در پایگاه داده هستند.

ثانویه یک فیلد جدولی است که فقط می تواند حاوی مقادیری باشد که در یک فیلد کلیدی جدول دیگری است که توسط یک کلید ثانویه ارجاع داده شده است. کلید ثانویه دو جدول را به هم پیوند می دهد.

روابط فرعی می تواند بین دو یا چند جدول پایگاه داده وجود داشته باشد. روابط فرعی تعیین می کند که برای هر رکورد جدول اصلی (مستر، که والد نیز نامیده می شود)، می تواند یک یا چند رکورد در جدول فرعی (جزئیات، که فرزند نیز نامیده می شود) وجود داشته باشد.

سه نوع رابطه بین جداول پایگاه داده وجود دارد:

- "یک به چند"

- "یک به یک"

- "بسیار به چند"

یک رابطه یک به یک زمانی اتفاق می افتد که یک رکورد در جدول والد با یک رکورد در جدول فرزند مطابقت داشته باشد.

یک رابطه چند به چند زمانی اتفاق می افتد که:

الف) رکوردهای جدول والد می توانند با بیش از یک رکورد در جدول فرزند مطابقت داشته باشند.

ب) رکوردهای جدول فرزند می توانند با بیش از یک رکورد در جدول والد مطابقت داشته باشند.

یک رابطه یک به چند زمانی اتفاق می افتد که چندین رکورد در جدول فرزند می تواند با یک رکورد در جدول والد مطابقت داشته باشد.

مدل های فیزیکی و منطقی پایگاه داده

مدل داده های منطقی... در سطح پایین تر، مدل داده های منطقی دامنه قرار دارد. مدل منطقی مفاهیم حوزه موضوعی، رابطه آنها و همچنین محدودیت های داده تحمیل شده توسط حوزه موضوعی را توصیف می کند. نمونه هایی از مفاهیم عبارتند از "کارمند"، "بخش"، "پروژه"، "حقوق". نمونه هایی از روابط بین مفاهیم - "یک کارمند دقیقاً در یک بخش فهرست شده است" ، "یک کارمند می تواند چندین پروژه را انجام دهد" ، "چند کارمند می توانند روی یک پروژه کار کنند". نمونه هایی از محدودیت ها عبارتند از: "سن کارمند از 16 سال کمتر و از 60 سال بیشتر نباشد."

مدل داده های منطقی، نمونه اولیه برای پایگاه داده آینده است. مدل منطقی بر حسب واحدهای اطلاعاتی ساخته شده است، اما بدون ارجاع به DBMS خاصی... علاوه بر این، مدل داده های منطقی نیازی به بیان دقیق ندارند رابطه ایمدل های داده ابزار اصلی برای توسعه یک مدل داده منطقی در حال حاضر گزینه های مختلفی هستند نمودارهای ER (موجودیت-رابطه , نمودارهای موجودیت-رابطه ). همان مدل ER می تواند هم به یک مدل داده رابطه ای و یک مدل داده برای DBMS های سلسله مراتبی و شبکه یا یک مدل داده پسا رابطه ای تبدیل شود. با این حال، از آنجایی که ما فقط DBMS رابطه ای را در نظر می گیریم، سپس می توانیم فرض کنیم که مدل داده های منطقی برای ما بر اساس مدل داده های رابطه ای فرموله شده است.

تصمیمات اتخاذ شده در سطح قبلی، هنگام توسعه یک مدل دامنه، برخی از مرزها را مشخص می کند که در آن یک مدل داده منطقی می تواند توسعه یابد، در حالی که تصمیمات مختلفی را می توان در این مرزها اتخاذ کرد. به عنوان مثال، مدل حوزه موضوعی حسابداری انبار حاوی مفاهیم "انبار"، "فاکتور"، "کالا" است. هنگام توسعه یک مدل رابطه ای مناسب، باید از این اصطلاحات استفاده شود، اما روش های مختلفی برای پیاده سازی در اینجا وجود دارد - شما می توانید یک رابطه ایجاد کنید که در آن "انبار"، "فاکتور"، "کالا" به عنوان ویژگی وجود داشته باشد، یا می توانید سه رابطه جداگانه ایجاد کنید، یکی برای هر مفهوم.

هنگام توسعه یک مدل داده منطقی، سؤالاتی مطرح می شود: آیا روابط به خوبی طراحی شده اند؟ آیا آنها به درستی مدل دامنه و بنابراین خود دامنه را منعکس می کنند؟

مدل داده های فیزیکی... در سطح پایین تر، مدل داده های فیزیکی قرار دارد. مدل داده های فیزیکی داده ها را با استفاده از یک DBMS خاص توصیف می کند. فرض می کنیم که مدل داده های فیزیکی با استفاده از دقیق پیاده سازی شده است رابطه ای DBMS، اگرچه همانطور که در بالا ذکر شد، این اختیاری است. روابط توسعه یافته در مرحله تشکیل یک مدل داده منطقی به جداول تبدیل می شوند، ویژگی ها به ستون های جداول تبدیل می شوند، شاخص های منحصر به فرد برای ویژگی های کلیدی ایجاد می شوند، دامنه ها به انواع داده های پذیرفته شده در یک DBMS خاص تبدیل می شوند.

محدودیت‌ها در مدل داده‌های منطقی توسط ابزارهای مختلف DBMS پیاده‌سازی می‌شوند، به عنوان مثال، با استفاده از شاخص‌ها، محدودیت‌های یکپارچگی اعلامی، محرک‌ها، رویه‌های ذخیره‌شده. در این مورد، مجدداً، تصمیمات اتخاذ شده در سطح مدل‌سازی منطقی، مرزهایی را تعریف می‌کنند که در آن یک مدل داده فیزیکی می‌تواند توسعه یابد. به همین ترتیب، تصمیمات مختلفی را می توان در این محدوده ها اتخاذ کرد. به عنوان مثال، روابط موجود در یک مدل داده منطقی باید به جداول تبدیل شوند، اما برای هر جدول، علاوه بر این می‌توانید شاخص‌های مختلفی را برای بهبود سرعت دسترسی به داده‌ها اعلام کنید. خیلی به DBMS خاص بستگی دارد.

هنگام طراحی یک مدل داده فیزیکی، سؤالاتی مطرح می شود: آیا جداول به خوبی طراحی شده اند؟ آیا شاخص ها به درستی انتخاب شده اند؟ برای حفظ یکپارچگی داده ها، چه مقدار کد در قالب محرک ها و رویه های ذخیره شده باید ایجاد شود؟

• با فناوری ساخت مدل منطقی در ERWin آشنا شوید،
• کاوش روش‌هایی برای تعیین ویژگی‌های کلیدی موجودیت‌ها،
• تسلط بر روش بررسی کفایت مدل منطقی،
• انواع روابط بین موجودیت ها را کشف کنید.

اولین گام در ایجاد یک مدل پایگاه داده منطقی، ساختن یک نمودار ERD (نمودار رابطه موجودیت) است. نمودارهای ERD از سه بخش تشکیل شده اند: موجودیت ها، ویژگی ها و روابط. موجودات اسم هستند، صفات صفت یا تعدیل کننده هستند، روابط فعل هستند.

نمودار ERD به شما امکان می دهد کل سیستم را نگاه کنید و الزامات توسعه آن را در مورد ذخیره سازی اطلاعات بیابید.

نمودارهای ERD را می توان به تکه های جداگانه مربوط به تکالیف حل شده توسط سیستم طراحی شده تقسیم کرد. این به شما امکان می دهد تا سیستم را از نظر عملکرد مشاهده کنید و فرآیند طراحی را قابل مدیریت می کند.

نمودارهای ERD

همانطور که می دانید جزء اصلی پایگاه های داده رابطه ای یک جدول است. جدول برای ساختار و ذخیره اطلاعات استفاده می شود. در پایگاه داده های رابطه ای، هر سلول در جدول حاوی یک مقدار است. علاوه بر این، در یک پایگاه داده، روابطی بین جداول وجود دارد که هر کدام اشتراک گذاری داده های جدول را مشخص می کند.

یک نمودار ERD به صورت گرافیکی ساختار داده سیستم اطلاعات پیش بینی شده را نشان می دهد. موجودیت ها با استفاده از مستطیل های حاوی نام نمایش داده می شوند. مرسوم است که نام ها را با اسم ها به صورت مفرد بیان کنید، روابط - با استفاده از خطوطی که موجودیت های فردی را به هم متصل می کند. یک رابطه نشان می‌دهد که داده‌های یک موجودیت به داده‌های دیگری ارجاع یا پیوند داده می‌شوند.

برنج.6.1. نمونه ای از نمودار ERD،

تعریف موجودیت ها و ویژگی ها

موجودیت موضوع، مکان، چیز، رویداد یا مفهومی است که حاوی اطلاعات است. به طور دقیق تر، یک موجودیت مجموعه ای (اتحادیه) از اشیاء به نام نمونه است. در مثال نشان داده شده در شکل. در مثال 6.1، موجودیت CUSTOMER همه مشتریان ممکن را نشان می دهد. هر نمونه از یک موجودیت دارای مجموعه ای از ویژگی ها است. بنابراین، هر مشتری می تواند یک نام، آدرس، شماره تلفن و غیره داشته باشد. در مدل منطقی، تمام این ویژگی ها ویژگی های موجودیت نامیده می شوند.

در شکل 6.2 یک نمودار ERD را نشان می دهد که شامل ویژگی های موجودیت است.

برنج. 6.2. ERD-نمودار با ویژگی ها

روابط منطقی

روابط منطقی روابط بین موجودات هستند. آنها با افعالی تعریف می شوند که نشان می دهند یک موجودیت چگونه با موجودیت دیگر ارتباط دارد.

چند نمونه از روابط:

• این تیم شامل بازیکنان زیادی است،
• هواپیما مسافران زیادی را حمل می کند،
• فروشنده محصولات زیادی را می فروشد.

در تمام این موارد، روابط منعکس کننده یک تعامل یک به چند بین دو موجودیت است. این بدان معناست که یک نمونه از موجودیت اول با چندین نمونه موجودیت دیگر تعامل دارد. روابط با خطوطی که دو موجودیت را با یک نقطه در یک انتها و یک فعل بالای خط به هم وصل می کنند نشان داده می شوند.

علاوه بر رابطه یک به چند، نوع دیگری از رابطه وجود دارد - خیلی به چند. این نوع رابطه موقعیتی را توصیف می کند که در آن نمونه های موجودیت می توانند با چندین نمونه از موجودیت های دیگر تعامل داشته باشند. روابط چند به چند در مراحل اولیه طراحی استفاده می شود. این نوع رابطه به صورت یک خط ثابت با نقطه در دو انتها نمایش داده می شود.

یک رابطه چند به چند ممکن است محدودیت‌های سیستم خاصی را در نظر نگیرد و در نتیجه زمانی که طرح بعداً تجدید نظر شود، با یک به چند جایگزین شود.

بررسی کفایت مدل منطقی

اگر روابط بین موجودیت ها به درستی برقرار شده باشد، می توانید جملاتی برای توصیف آنها بسازید. به عنوان مثال، با توجه به مدل نشان داده شده در شکل. 6.3، می توانید جملات زیر را بسازید:

هواپیما حامل مسافران است. بسیاری از مسافران با یک هواپیما جابه جا می شوند.

ترسیم چنین پیشنهاداتی به شما امکان می دهد انطباق مدل حاصل را با الزامات و محدودیت های سیستم ایجاد شده بررسی کنید.

برنج. 6.3.نمونه ای از یک مدل منطقی با یک رابطه

مدل داده مبتنی بر کلید

هر موجودیت شامل یک خط افقی است که ویژگی ها را به دو گروه تقسیم می کند. ویژگی های بالای خط، کلید اصلی نامیده می شوند. کلید اصلی برای شناسایی منحصر به فرد یک نمونه موجودیت است.

انتخاب کلید اصلی

هنگام ایجاد یک موجودیت، لازم است گروهی از ویژگی ها را انتخاب کنید که به طور بالقوه می توانند به کلید اصلی تبدیل شوند (کلیدهای بالقوه)، سپس با پیروی از توصیه های زیر، ویژگی ها را برای گنجاندن در کلید اصلی انتخاب کنید:

کلید اصلی باید به گونه ای انتخاب شود که مقادیر مشخصه های موجود در آن بتواند به طور دقیق نمونه موجودیت را شناسایی کند. هیچ یک از ویژگی های کلید اصلی نباید null باشد. مقادیر ویژگی کلید اصلی نباید تغییر کند. اگر مقدار تغییر کرده باشد، این قبلاً یک نمونه متفاوت از موجودیت است.

هنگام انتخاب یک کلید اصلی، می توانید یک ویژگی اضافی به موجودیت اضافه کنید و آن را به یک کلید تبدیل کنید. بنابراین، برای تعیین کلید اصلی، اغلب از اعداد منحصر به فرد استفاده می شود، که می تواند به طور خودکار توسط سیستم زمانی که یک نمونه موجود به پایگاه داده اضافه می شود، تولید شود. استفاده از اعداد منحصر به فرد فرآیند نمایه سازی و جستجو در پایگاه داده را تسهیل می کند.

کلید اولیه انتخاب شده هنگام ایجاد مدل منطقی ممکن است برای دسترسی کارآمد به پایگاه داده ناموفق باشد و باید در طول طراحی مدل فیزیکی تغییر یابد.

کلید بالقوه ای که تبدیل به کلید اولیه نشده است، کلید جایگزین نامیده می شود. ERWin به شما این امکان را می دهد که ویژگی های کلیدهای جایگزین را انتخاب کنید و به طور پیش فرض در آینده هنگام تولید یک طرح پایگاه داده، یک شاخص منحصر به فرد برای این ویژگی ها ایجاد می شود. هنگام ایجاد یک کلید جایگزین، نمادها (AK) در نمودار در کنار ویژگی ظاهر می شوند.

ویژگی های دخیل در شاخص های غیر منحصر به فرد، ورودی های وارونگی نامیده می شوند. ورودی‌های معکوس یک ویژگی یا گروهی از ویژگی‌ها هستند که یک نمونه را به‌طور منحصربه‌فرد شناسایی نمی‌کنند، اما اغلب برای ارجاع به نمونه‌های موجود استفاده می‌شوند. ERWin برای هر ورودی وارونگی یک شاخص غیر منحصر به فرد ایجاد می کند.

هنگامی که یک رابطه بین دو نهاد برقرار می شود، کلیدهای خارجی به طور خودکار در موجودیت فرزند تولید می شوند. این رابطه یک ارجاع به ویژگی های کلید اصلی در موجودیت فرزند را تشکیل می دهد و این ویژگی ها کلید خارجی را در موجودیت فرزند تشکیل می دهند. ویژگی های کلید خارجی با کاراکترهای (FK) بعد از نامشان شناسایی می شوند.

مثال

اجازه دهید روند ساخت یک مدل منطقی را با استفاده از مثال بانک اطلاعاتی دانشجویی سامانه «خدمات استخدامی در دانشگاه» در نظر بگیریم. اولین گام، تعریف موجودیت ها و ویژگی ها است. پایگاه داده سوابق مربوط به دانش آموزان را ذخیره می کند، بنابراین، نهاد دانشجو خواهد بود.

جدول 6.1.ویژگی های موجودیت "دانشجو".

صفت	شرح
عدد	شماره منحصر به فرد برای شناسایی کاربر
نام و نام خانوادگی.	نام خانوادگی، نام و نام خانوادگی کاربر
کلمه عبور	رمز ورود به سیستم
سن	سن دانش آموزی
کف	جنسیت دانش آموز
مشخصه	فیلد یادداشت با ویژگی عمومی کاربر
پست الکترونیک	آدرس ایمیل
تلفن	شماره تلفن دانش آموزان (منزل، محل کار)
تجربه کاری	تخصص ها و تجربه کاری دانشجویی در هر یک از آنها
تخصص	تخصص کسب شده توسط یک دانشجو پس از فارغ التحصیلی
تخصص	جهت تخصصی که دانشجو در آن آموزش می بیند
زبان خارجی	لیست زبان های خارجی و سطح مهارت آنها
آزمایش کردن	لیست آزمون ها و نمرات قبولی آنها
بررسی تخصصی	فهرست موضوعات با ارزیابی تخصصی برای هر یک از آنها
نمرات امتحانی	لیست دروس گذرانده شده با نمرات

لیست حاصل شامل ویژگی هایی است که نمی توان آنها را به عنوان یک فیلد پایگاه داده تعریف کرد. چنین ویژگی هایی نیاز به تعاریف اضافی دارند و باید به عنوان موجودیت هایی در نظر گرفته شوند که به نوبه خود از ویژگی ها تشکیل شده اند. این موارد عبارتند از: تجربه کاری، زبان خارجی، آزمون، بررسی همتا، نمرات امتحان. بیایید ویژگی های آنها را تعریف کنیم.

جدول 6.2.ویژگی های موجودیت "تجربه کاری".

جدول 6.3.ویژگی های موجودیت زبان خارجی

جدول 6.4.ویژگی های موجودیت آزمایشی

جدول 6.5.ویژگی های نهاد قضاوت کارشناسی

صفت	شرح
انضباط	نام رشته ای که دانش آموز در آن ارزیابی شد
نام و نام خانوادگی. معلم	نام و نام خانوادگی. معلمی که به دانش آموز نمره داد
مقطع تحصیلی	ارزیابی تخصصی معلم
صفت		شرح
مورد		نام موضوعی که در آزمون قبول شده است
مقطع تحصیلی		امتیاز حاصله

بیایید یک نمودار ERD بسازیم، انواع ویژگی ها را تعریف کنیم و روابط بین موجودیت ها را مشخص کنیم (شکل 6.4). همه نهادها به نهاد "دانشجو" وابسته خواهند بود. روابط یک به چند خواهد بود.

برنج. 6.4.ERD-نمودار DB دانش آموزان

نمودار حاصل نام خود را در کنار رابطه نشان می دهد که رابطه بین موجودیت ها را نشان می دهد. هنگامی که یک رابطه بین موجودیت ها برقرار می شود، کلید اولیه به موجودیت فرزند منتقل می شود.

گام بعدی در ساخت یک مدل منطقی، تعریف ویژگی های کلیدی و انواع ویژگی ها است.

جدول 6.7.انواع صفات

صفت	نوعی از
مشخصه
تخصص
تخصص
محل کار
سطح مهارت
نام
شرح
انضباط
نام و نام خانوادگی. معلم

بیایید برای هر موجودیت ویژگی های کلیدی را انتخاب کنیم که به طور منحصر به فرد موجودیت را تعریف می کند. برای نهاد "دانشجو"، این یک عدد منحصر به فرد خواهد بود، برای نهاد "تجربه کاری"، همه زمینه ها کلیدی هستند، زیرا در تخصص های مختلف، دانشجو ممکن است تجربه کاری متفاوتی در شرکت های مختلف داشته باشد. ماهیت "تست" با نام مشخص می شود، زیرا یک دانش آموز می تواند برای یک آزمون فقط یک نمره داشته باشد. ارزیابی برای امتحان فقط با نام موضوع تعیین می شود، ارزیابی تخصصی بستگی به معلمی دارد که آن را انجام داده است، بنابراین، به عنوان ویژگی های کلیدی، "انضباط" و "نام کامل" را انتخاب می کنیم. معلم ". برای نهاد "زبان خارجی"، سطح مهارت فقط به نام زبان بستگی دارد، بنابراین، این ویژگی کلیدی خواهد بود.

ما یک نمودار جدید نشان داده شده در شکل دریافت می کنیم. 6.5، که در آن تمام ویژگی های کلیدی بالای نوار افقی در کادری که موجودیت را نشان می دهد قرار می گیرند.

برنج. 6.5.نمودار ERD پایگاه داده دانش آموز با ویژگی های کلیدی

کنترل سوالات

1. بخش های اصلی نمودار ERD چیست؟
2. هدف از نمودار ERD.
3. مؤلفه اصلی پایگاه داده های رابطه ای چیست؟
4. به چه چیزی موجودیت می گویند؟
5. اصل نامگذاری موجودیت ها را فرموله کنید.
6. رابطه بین موجودیت ها چه چیزی را نشان می دهد؟
7. انواع روابط منطقی چیست؟
8. روابط منطقی چگونه نمایش داده می شوند؟
9. مکانیسم بررسی کفایت مدل منطقی را شرح دهید.
10. چه چیزی کلید اصلی نامیده می شود؟
11. کلید اصلی بر اساس چه اصولی شکل می گیرد؟
12. به چه چیزی کلید جایگزین می گویند؟
13. ورود وارونگی به چه چیزی گفته می شود؟
14. کلیدهای خارجی چه زمانی تولید می شوند؟

1. موضوع، هدف کار.
2. نمودار ERD سرویس استخدام DB با ویژگی ها و کلیدها.
3. نتیجه گیری در مورد کار

معرفی. مفاهیم پایه پایگاه داده

پایگاه های داده (DB) در زمینه ها و حوزه های مختلف فعالیت های انسانی استفاده می شود. برای مثال، ممکن است پایگاه‌های اطلاعاتی حاوی اطلاعاتی در مورد مشتریان، کالاها، خدمات ارائه شده، معاملات تجاری و غیره وجود داشته باشد. در ادبیات تخصصی، تعاریف بسیاری از پایگاه های داده ارائه شده است که جنبه های خاصی از نظرات ذهنی نویسندگان مختلف را منعکس می کند. ما با یک پایگاه داده مجموعه ای از اشیاء (کالاها، مشتریان، شهرک ها) را درک خواهیم کرد که به گونه ای ارائه شده اند که جستجو و پردازش آنها با استفاده از رایانه امکان پذیر باشد. ابزار مدیریت این داده ها نامیده می شود سیستم های مدیریت پایگاه داده(DBMS).

تاریخچه توسعه سیستم های مدیریت پایگاه داده (DBMS) به چندین دهه قبل باز می گردد. اولین DBMS صنعتی از IBM در سال 1968 به بهره برداری رسید و در سال 1975 اولین استاندارد ظاهر شد که تعدادی از مفاهیم اساسی در تئوری سیستم های پایگاه داده را تعریف کرد.

توسعه فناوری رایانه، ظهور رایانه های شخصی، ایستگاه های کاری قدرتمند و شبکه های رایانه ای منجر به توسعه فناوری پایگاه داده شد. رایانه ها به ابزاری برای مستندسازی تبدیل شدند و توسعه دهندگان نرم افزار را مجبور به ایجاد سیستم هایی کردند که معمولاً به آنها DBMS های دسکتاپ می گویند.

با ظهور شبکه های محلی، اطلاعات بین رایانه ها منتقل می شود، بنابراین مشکل تطبیق داده های ذخیره شده و پردازش شده در مکان های مختلف، اما به طور منطقی متصل شده است. راه حل این مشکل منجر به ظهور پایگاه های داده توزیع شده ای شد که امکان سازماندهی پردازش اطلاعات موازی و حفظ یکپارچگی پایگاه های داده را فراهم می کند.

برای ذخیره سازی توزیع شده داده ها و دسترسی به پایگاه داده، رایانه ها در شبکه های محلی، منطقه ای و حتی جهانی ترکیب می شوند. در حال حاضر، فناوری مشتری-سرور به طور گسترده ای برای ساخت شبکه ها استفاده می شود. یک سیستم کلاینت-سرور یک شبکه محلی معمولی است که شامل گروهی از رایانه های مشتری و یک رایانه ویژه - یک سرور است. رایانه های مشتری از سرور خدمات مختلفی را درخواست می کنند. کامپیوتر سرور می تواند برنامه های مختلفی مانند پردازش کلمه، کار با جداول، اجرای پرس و جوهای پایگاه داده و برگرداندن نتایج را برای آنها ارسال کند. ایده اصلی این است که هر کامپیوتر کاری را که به بهترین شکل انجام می دهد انجام می دهد. سرور داده ها را بازیابی و به روز می کند، مشتری محاسبات سفارشی را انجام می دهد و نتایج را در اختیار کاربر نهایی قرار می دهد. در ابتدا، سرورها ساده ترین عملکردها را انجام می دادند: سرورهای چاپ، سرورهای فایل، به درخواست مشتری برای دسترسی به یک فایل، سرور این فایل را به رایانه مشتری ارسال می کرد. سرور پایگاه داده برنامه ای است که روی رایانه سرور اجرا می شود و دسترسی مشتری به پایگاه داده را حفظ می کند. بنابراین، سیستم مشتری-سرور بر اساس اصل تقسیم کار است. کلاینت رایانه‌ای است که کاربر با آن کار می‌کند، و رایانه سرور برای گروهی از مشتریان نگهداری می‌کند: دسترسی به پایگاه داده، به‌روزرسانی پایگاه داده و غیره. راه پیشرونده دسترسی جمعی به پایگاه های اطلاعاتی در 20 سال گذشته استفاده از شبکه جهانی وب با گروهی از خدمات آن بوده است.

نمونه هایی از سرورها عبارتند از:

سرور مخابرات ارائه دهنده خدماتی برای اتصال یک شبکه محلی با سایر شبکه ها و سرورها؛

سرور محاسباتی، که امکان انجام محاسباتی را که نمی توان در ایستگاه های کاری انجام داد.

سرور دیسکی که منابع حافظه خارجی را گسترش داده و آنها را برای استفاده توسط رایانه های مشتری و احتمالاً سایر سرورها در دسترس قرار می دهد.

سرور فایل که از ذخیره سازی فایل مشترک برای همه ایستگاه های کاری پشتیبانی می کند.

سرور پایگاه داده در واقع یک DBMS معمولی است که درخواست ها را از طریق شبکه محلی دریافت و ارائه می کند.

اگرچه معمولاً یک پایگاه داده کامل در یک گره شبکه ذخیره می شود و توسط یک سرور واحد نگهداری می شود، سرورهای پایگاه داده یک تقریب ساده و ارزان برای پایگاه های داده توزیع شده هستند زیرا یک پایگاه داده مشترک برای همه کاربران در شبکه محلی در دسترس است.

دسترسی به پایگاه داده از یک برنامه کاربردی یا یک کاربر با دسترسی به سمت مشتری سیستم انجام می شود. رابط اصلی بین بخش های سرویس گیرنده و سرور، زبان پایگاه داده SQL است. نام جمعی SQL Server به تمام سرورهای پایگاه داده مبتنی بر SQL اشاره دارد. با رعایت نکات احتیاطی در برنامه نویسی، امکان ایجاد سیستم های اطلاعات اپلیکیشن، موبایل در کلاس سرورهای SQL وجود دارد.

یکی از زمینه های امیدوارکننده DBMS، پیکربندی انعطاف پذیر سیستم است که در آن توزیع توابع بین بخش مشتری و کاربر DBMS در هنگام نصب سیستم تعیین می شود.

DBMS باید از یکپارچگی داده های منطقی اطمینان حاصل کند . یکپارچگی منطقی پایگاه داده باید مستلزم حفظ اطلاعات منسجم و کامل باشد که به اندازه کافی حوزه موضوعی را منعکس کند.

این مفهوم با الزامات یکپارچگی داده های منطقی مرتبط است معاملات معامله- گروهی از عملیات متوالی منطقی متحد برای کار با داده ها، پردازش شده یا به طور کامل لغو شده است. به عنوان مثال، اگر برای یک محصول خاص سفارش دهید، باید تعدادی عملیات انجام دهید: ثبت سفارش برای یک محصول، رزرو یک محصول، کاهش این محصول در انبار. اگر در هر یک از مراحل تخلف رخ دهد، خرابی رخ می دهد و یکپارچگی منطقی پایگاه داده نقض می شود. به منظور جلوگیری از چنین مواردی، تراکنش «بررسی» معرفی شده است , که در آن تمام عملیات لازم یا باید روی پایگاه داده انجام شود، i.e. محصول فروخته می شود، مقدار آن در انبار کاهش می یابد یا بازگشت به حالت اولیه اتفاق می افتد (محصول فروخته نمی شود و مقدار آن در انبار ثابت می ماند).

DBMS بین پایگاه داده و کاربران سیستم و همچنین بین پایگاه داده و برنامه های کاربردی که عملکردهای پردازش داده خاصی را اجرا می کنند، تعامل دارند.

DBMS ذخیره قابل اعتماد مقادیر زیادی از داده های پیچیده را در حافظه خارجی رایانه و دسترسی کارآمد به آنها فراهم می کند. وظایف اصلی DBMS عبارتند از:

· تعریف داده - اطلاعاتی که باید در پایگاه داده ذخیره شود مشخص می شود، ساختار داده ها، نوع آنها تنظیم می شود و نحوه ارتباط داده ها با یکدیگر مشخص می شود.

· پردازش داده ها - داده ها را می توان به روش های مختلف پردازش کرد: انتخاب هر زمینه، فیلتر و مرتب کردن داده ها، ترکیب داده ها و محاسبه کل.

· مدیریت داده ها - قوانین دسترسی به داده ها، تغییر آنها و افزودن داده های جدید تعیین می شود، قوانین استفاده جمعی از داده ها تنظیم می شود.

مدل داده سلسله مراتبی

اولین مدل های داده سلسله مراتبی در اواخر دهه 1950 پدیدار شدند. آنها ساختاری درخت مانند را نشان می دادند که در آن داده ها در سطوح مختلف از اصلی به زیردست توزیع می شدند و نموداری بدون جهت را نشان می دادند. نمونه ای از یک مدل داده سلسله مراتبی در شکل نشان داده شده است. 1.

شکل 1. مدل داده سلسله مراتبی

مدل با تعداد سطوح و گره ها مشخص می شود. هر سطح یک یا چند شی (داده) را نشان می‌دهد و می‌تواند چندین گره از سطوح فرعی داشته باشد، و پیوندهای بین تمام اشیاء به‌طور صلب ثابت هستند و یک فرزند حداکثر می‌تواند یک جد داشته باشد. انواع اصلی ساختار داده مدل در نظر گرفته شده فیلد، رکورد، فایل است. رکورد واحد ساختاری اصلی پردازش داده ها و واحد تبادل بین حافظه عملیاتی و خارجی است. در یک مدل مبتنی بر رکورد، پایگاه داده شامل رکوردهایی با فرمت ثابت است که می توانند انواع مختلفی داشته باشند. هر نوع رکورد تعداد ثابتی از فیلدها را تعریف می کند که هر کدام دارای طول ثابت هستند.

یک فیلد یک واحد ابتدایی از سازماندهی منطقی داده ها است که مربوط به یک واحد جداگانه و غیرقابل تقسیم اطلاعات - یک ویژگی است.

رکورد مجموعه ای از فیلدهای مربوط به ویژگی های منطقی مرتبط است. ساختار یک رکورد با ترکیب و توالی فیلدهای تشکیل دهنده آن تعیین می شود که هر کدام حاوی یک داده ابتدایی است.

یک فایل مجموعه ای از رکوردهای یک ساختار با مقادیر در فیلدهای جداگانه است و فیلدها یک معنی واحد دارند.

یک نماینده معمولی (مشهورترین و گسترده ترین) IMS (سیستم مدیریت اطلاعات) IBM است. اولین نسخه این سیستم در سال 1968 ظاهر شد.

2.2.2. مدل داده شبکه

یک مدل شبکه به عنوان یک مدل داده شبیه به یک مدل سلسله مراتبی درک می شود، اما اجازه می دهد یک سیستم آزاد از اتصالات بین گره های سطوح مختلف وجود داشته باشد. این توسعه مدل داده سلسله مراتبی است. بنابراین، مدل‌های شبکه امکان حضور دو یا چند "اجداد" را فراهم می‌کنند (شکل 2).

بر خلاف یک مدل سلسله مراتبی، یک نسل از یک مدل شبکه می تواند بیش از یک جد داشته باشد، و یک شی می تواند هم استاد و هم تابع باشد. بنابراین، در این مدل، رابطه بین داده ها به گونه ای است که هر رکورد می تواند تابع رکوردهای بیش از یک فایل باشد. در مدل‌های شبکه، شما می‌توانید بدون در نظر گرفتن سطحی که در مدل قرار دارد، به هر شیئی دسترسی مستقیم داشته باشید.

مزیت مدل شبکه را می توان به کارایی پیاده سازی از نظر میزان مصرف حافظه و سرعت دسترسی نسبت داد. نقطه ضعف آن افزایش پیچیدگی طرح داده های ساخته شده بر اساس آن است.

برنج. 2. مدل داده شبکه

یک نماینده معمولی سیستم های مبتنی بر مدل داده های شبکه IDMS (سیستم مدیریت یکپارچه پایگاه داده) است که توسط نرم افزار Cullinet, Inc. و در اصل بر روی استفاده از مین‌فریم (رایانه‌های همه منظوره) توسط IBM تمرکز داشت. معماری سیستم بر اساس پیشنهادات گروه وظیفه پایگاه داده (DBTG) سازمان CODASYL (کنفرانس زبان های سیستم های داده) است که مسئول تعریف زبان برنامه نویسی COBOL بود. گزارش DBTG در سال 1971 منتشر شد و اندکی پس از آن، چندین سیستم از معماری CODASYL از جمله IDMS ظاهر شدند. IDMS در حال حاضر متعلق به Computer Associates است.

عادی سازی پایگاه داده

هنگام طراحی پایگاه داده، مهمترین چیز این است که ساختار جداول و روابط بین آنها را تعریف کنید. تصحیح خطاها در ساختار داده از نظر برنامه ریزی اگر غیرممکن نباشد، دشوار است. هرچه ساختار داده بهتر باشد، برنامه ریزی پایگاه داده آسان تر است. تئوری طراحی پایگاه داده حاوی مفهوم اشکال عادی است که برای بهینه سازی ساختار پایگاه داده طراحی شده است. فرم‌های معمولی دنباله‌ای خطی از قوانین اعمال شده در پایگاه داده هستند و هر چه تعداد فرم‌های عادی بیشتر باشد، ساختار پایگاه داده کامل‌تر می‌شود. عادی سازی یک فرآیند چند مرحله ای است که در آن جداول پایگاه داده سازماندهی شده، جدا شده و داده ها مرتب می شوند. وظیفه عادی سازی حذف برخی از ویژگی های نامطلوب از پایگاه داده است. به ویژه، وظیفه حذف برخی از انواع افزونگی داده ها و در نتیجه اجتناب از ناهنجاری هنگام تغییر داده ها است. ناهنجاری های تغییر داده ها پیچیدگی هایی در عملیات درج، تغییر و حذف داده های ناشی از ساختار پایگاه داده است. اگرچه سطوح زیادی وجود دارد، اما معمولاً برای نرمال شدن به فرم سوم عادی کافی است.

بیایید مثالی از عادی سازی پایگاه داده مدیریت تحویل سفارش را در نظر بگیریم. یک پایگاه داده نامنظم "فروش" از یک جدول تشکیل شده است (شکل 7).

شکل 7. DB "فروش"

در جدول، هر رکورد حاوی اطلاعاتی در مورد چندین سفارش از یک مشتری است. از آنجایی که ستون حاوی اطلاعات محصول حاوی داده های بیش از حد است، به دست آوردن اطلاعات سفارش داده شده از این جدول دشوار است (مثلاً تهیه گزارشی از کل خریدها برای انواع مختلف کالا).

اولین فرم معمولی

اولین شکل عادی، اتمی تمام داده های موجود در ستون ها را از پیش تعیین می کند. کلمه "اتم" از کلمه لاتین "atomis" گرفته شده است که در لغت به معنای "تفکیک ناپذیر" است. اولین فرم معمولی مشخص می کند که در هر موقعیتی که با یک ردیف و ستون تعریف شده است، فقط یک مقدار وجود دارد، نه یک آرایه یا لیست مقادیر. مزایای این نیاز واضح است: اگر لیستی از مقادیر در یک ستون ذخیره شود، هیچ راه آسانی برای دستکاری آن مقادیر وجود ندارد. البته این باعث افزایش تعداد رکوردهای جدول می شود.

بیایید پایگاه داده فروش را به اولین فرم عادی نرمال کنیم (شکل 8).

شکل 8. اولین فرم معمولی

3.3.2. فرم معمولی دوم

می توانید از جدولی که قبلاً با First Normal Form مطابقت دارد به Second Normal Form بروید. علاوه بر این، شرط زیر باید رعایت شود: هر فیلد غیر کلیدی باید کاملاً به کلید اصلی بستگی داشته باشد.

بیایید پایگاه داده فروش را به فرم عادی دوم عادی سازیم. تمام اطلاعاتی که به سفارش های فردی مربوط نمی شود در جدول جداگانه ای برجسته می شود. در نتیجه، به جای یک جدول "فروش" ما دو می گیریم - جدول "سفارش ها" (شکل 9) و جدول "محصولات" (شکل 10).

شکل 9. جدول سفارشات

شکل 10. جدول محصولات

بنابراین نوع محصول تنها در یک جدول ذخیره می شود. لطفا توجه داشته باشید که هیچ اطلاعاتی در طول عادی سازی از بین نمی رود.

3.3.3. فرم سوم عادی

یک جدول در صورتی به شکل سوم عادی در نظر گرفته می‌شود که در فرم دوم عادی باشد و تمام ستون‌های غیرکلیدی از یکدیگر مستقل باشند. ستونی که مقادیر آن از داده های ستون های دیگر محاسبه می شود نمونه ای از وابستگی است.

بیایید پایگاه داده فروش را به شکل عادی سوم عادی کنیم. برای انجام این کار، ستون "Total" را از جدول "Orders" حذف کنید. مقادیر موجود در این ستون مستقل از هر کلیدی هستند و با استفاده از فرمول ("قیمت") * ("مقدار") قابل محاسبه هستند. بدین ترتیب پایگاه داده «فروش» را با ساختاری بهینه به دست آورده ایم که از دو جدول تشکیل شده است (شکل 11).

برنج. 11. پایگاه داده عادی "فروش"

3.2 پیاده سازی نرم افزار پایگاه داده

پیاده سازی نرم افزار پایگاه داده با ایجاد یک DBMS هدف در زبان تعریف داده (DDL) انجام می شود. دستورات DDL کامپایل شده و برای تولید طرحواره ها و فایل های پایگاه داده خالی استفاده می شود. در همان مرحله، تمام نماهای کاربر خاص نیز تعریف می شوند.

برنامه های کاربردی با استفاده از زبان های نسل سوم یا چهارم اجرا می شوند. برخی از عناصر این برنامه‌ها، تراکنش‌های پردازش پایگاه‌داده هستند که به زبان دستکاری داده (DML) DBMS هدف نوشته شده و از برنامه‌های زبان برنامه‌نویسی زیربنایی فراخوانی می‌شوند - برای مثال، Visual Basic، C ++، جاوا. همچنین اجزای دیگری از پروژه برنامه را ایجاد می کند - به عنوان مثال، صفحه های منو، فرم های ورود داده ها و گزارش ها. باید در نظر داشت که بسیاری از DBMS های موجود ابزارهای توسعه مخصوص به خود را دارند که به شما امکان می دهد به سرعت برنامه هایی را با استفاده از زبان های پرس و جو غیر رویه ای، انواع تولیدکننده های گزارش، مولدهای فرم، مولدهای گرافیکی و مولدهای برنامه ایجاد کنید.

این مرحله همچنین ابزارهای مورد استفاده توسط برنامه را برای محافظت از پایگاه داده و حفظ یکپارچگی آن پیاده سازی می کند. برخی از آنها با استفاده از زبان DDL توصیف می شوند، در حالی که برخی دیگر ممکن است نیاز به تعیین با ابزارهای دیگر داشته باشند - به عنوان مثال، با استفاده از ابزارهای DBMS اضافی یا با ایجاد برنامه های کاربردی که توابع مورد نیاز را اجرا می کنند.

3.2.1. توسعه اپلیکیشن

توسعه برنامه طراحی رابط کاربری و برنامه های کاربردی طراحی شده برای کار با پایگاه داده است. در بیشتر موارد، طراحی اپلیکیشن تا زمانی که طراحی پایگاه داده کامل نشده باشد، تکمیل نمی شود. از سوی دیگر، یک پایگاه داده برای پشتیبانی از برنامه ها طراحی شده است، بنابراین باید تبادل اطلاعات دائمی بین طراحی پایگاه داده و طراحی برنامه های کاربردی برای آن پایگاه داده وجود داشته باشد.

شما باید اطمینان حاصل کنید که تمام عملکردهای پیش بینی شده در مشخصات مورد نیاز کاربر توسط رابط کاربری برنامه های مربوطه ارائه شده است. این هم برای طراحی برنامه‌های کاربردی برای دسترسی به اطلاعات در پایگاه داده و هم برای طراحی تراکنش‌ها، یعنی. طراحی روش های دسترسی به پایگاه داده

علاوه بر طراحی راه هایی برای دسترسی کاربر به عملکرد مورد نیاز خود، باید یک رابط کاربری مناسب برای برنامه های پایگاه داده خود نیز طراحی کنید. این رابط باید اطلاعات مورد نیاز کاربر را به راحت ترین روش برای او فراهم کند.

3.2.2 آزمایش پایگاه داده

تست فرآیند اجرای برنامه های کاربردی به منظور یافتن خطاها است. قبل از اجرای یک سیستم جدید، باید به طور کامل آزمایش شود. این را می توان با توسعه یک الگوریتم تست متفکرانه با استفاده از داده های واقعی به دست آورد، که باید به گونه ای ساخته شود که کل فرآیند آزمایش به روشی کاملاً متوالی و از نظر روشی صحیح انجام شود. وظیفه آزمایش فرآیندی برای نشان دادن عدم وجود اشکال نیست، بعید است که بتواند عدم وجود اشکالات را در نرم افزار نشان دهد - بلکه برعکس، فقط می تواند وجود آنها را نشان دهد. در صورت موفقیت آمیز بودن تست، خطاهای برنامه های کاربردی و ساختارهای پایگاه داده قطعا آشکار خواهند شد. به عنوان یک محصول جانبی، آزمایش تنها می تواند نشان دهد که پایگاه داده و برنامه های کاربردی مطابق با مشخصات خود عمل می کنند در حالی که الزامات عملکرد موجود را برآورده می کنند. علاوه بر این، جمع آوری داده های آماری در مرحله آزمایش، امکان ایجاد شاخص هایی از قابلیت اطمینان و کیفیت نرم افزار ایجاد شده را فراهم می کند.

همانند طراحی پایگاه داده، کاربران سیستم جدید باید در فرآیند تست مشارکت داشته باشند. در حالت ایده آل، آزمایش سیستم باید بر روی یک مجموعه جداگانه از تجهیزات انجام شود، اما اغلب این به سادگی امکان پذیر نیست. هنگام استفاده از داده های واقعی، مهم است که ابتدا در صورت آسیب دیدن به دلیل خطا، نسخه پشتیبان تهیه کنید. پس از اتمام تست، فرآیند ایجاد یک سیستم کاربردی کامل تلقی می شود و می توان آن را به عملیات صنعتی منتقل کرد.

3.3 بهره برداری و نگهداری پایگاه داده

عملیات و نگهداری - عملکرد عادی پایگاه داده را حفظ کنید.

در مراحل قبل اپلیکیشن پایگاه داده به طور کامل پیاده سازی و تست شد. این سیستم اکنون وارد آخرین مرحله از چرخه عمر خود به نام عملیات و تعمیر و نگهداری می شود. این شامل انجام اقداماتی مانند:

· نظارت بر عملکرد سیستم. اگر عملکرد کمتر از سطح قابل قبول باشد، ممکن است نیاز به سازماندهی مجدد پایگاه داده اضافی باشد.

· تعمیر و نگهداری و نوسازی (در صورت لزوم) برنامه های کاربردی پایگاه داده. هنگامی که مراحل قبلی چرخه عمر تکرار می شود، الزامات جدید در برنامه پایگاه داده گنجانده می شود.

پس از راه اندازی پایگاه داده، باید دائماً روند عملکرد آن را زیر نظر داشته باشید تا اطمینان حاصل کنید که عملکرد و سایر شاخص ها با الزامات مطابقت دارند. یک DBMS معمولی معمولاً ابزارهای مدیریت پایگاه داده مختلف، از جمله ابزارهایی برای بارگذاری داده ها و نظارت بر عملکرد سیستم، ارائه می دهد. این ابزارهای کمکی می توانند عملکرد سیستم را نظارت کنند و اطلاعاتی را در مورد معیارهای مختلف مانند استفاده از پایگاه داده، قفل کردن عملکرد سیستم (از جمله اطلاعات در مورد تعداد بن بست هایی که رخ داده است) و استراتژی های اجرای پرس و جو قابل انتخاب را ارائه دهند. مدیر پایگاه داده می تواند از این اطلاعات برای تنظیم سیستم برای بهبود عملکرد (مثلاً با ایجاد نمایه های اضافی)، افزایش سرعت جستجوها، تغییر ساختارهای ذخیره سازی، پیوستن یا تقسیم جداول جداگانه استفاده کند.

فرآیند نظارت باید در کل فرآیند درخواست حفظ شود، به طوری که سازماندهی مجدد پایگاه داده موثر در هر زمان برای برآورده کردن نیازهای متغیر انجام شود. تغییراتی مانند اینها اطلاعاتی را در مورد محتمل ترین بهبودهای پایگاه داده و منابعی که ممکن است در آینده مورد نیاز باشد ارائه می دهد. اگر DBMS استفاده شده برخی از ابزارهای ضروری را نداشته باشد، مدیر باید آنها را به طور مستقل توسعه دهد یا ابزارهای اضافی مورد نیاز را از توسعه دهندگان شخص ثالث خریداری کند.

4. DBMS Microsoft Access

4.1. هدف و اطلاعات کلی در مورد Microsoft Access DBMS

سیستم Microsoft Access یک سیستم مدیریت پایگاه داده است که از مدل داده های رابطه ای استفاده می کند و بخشی از بسته برنامه Microsoft Office است. برای ذخیره، وارد کردن، جستجو و ویرایش داده ها و همچنین صدور آنها در یک فرم مناسب طراحی شده است.

برنامه های کاربردی مایکروسافت اکسس شامل موارد زیر است:

· در مشاغل کوچک (حسابداری، وارد کردن سفارشات، حفظ اطلاعات مشتری، حفظ اطلاعات در مورد تماس های تجاری).

· در شرکت های بزرگ (برنامه های کاربردی برای گروه های کاری، سیستم های پردازش اطلاعات).

· به عنوان یک DBMS شخصی (دایرکتوری آدرس ها، نگهداری از سبد سرمایه گذاری، کتاب آشپزی، کاتالوگ کتاب ها، سوابق، فیلم ها و غیره).

Access یکی از قدرتمندترین، کاربر پسندترین و ساده ترین سیستم های مدیریت پایگاه داده است. از آنجایی که اکسس بخشی از مایکروسافت آفیس است، بسیاری از ویژگی های برنامه های آفیس را دارد و می تواند با آنها ارتباط برقرار کند. به عنوان مثال، در حین کار در اکسس، می توانید فایل ها را باز کرده و ویرایش کنید و می توانید از کلیپ بورد برای کپی کردن داده ها از سایر برنامه ها استفاده کنید.

ابزارهای طراحی شی در اکسس "جادوگران" و "طراحان" هستند. اینها برنامه های خاصی هستند که برای ایجاد و ویرایش جداول، پرس و جوها، انواع فرم ها و گزارش ها استفاده می شوند. به طور معمول، "جادوگر" برای ایجاد، و "طراح" - برای ویرایش اشیاء استفاده می شود. فرآیند ویرایش شامل تغییر ظاهر یک شی به منظور بهبود آن است. هنگام ویرایش فرم، می توانید نام و ترتیب فیلدها را تغییر دهید، اندازه ناحیه ورودی داده ها را کم یا زیاد کنید و غیره. شما همچنین می توانید از "سازنده" برای ایجاد فرم ها استفاده کنید، اما این کار بسیار وقت گیر است. Access شامل ابزارهای نرم افزاری برای کمک به تجزیه و تحلیل ساختارهای داده، وارد کردن صفحات گسترده و داده های متنی، بهبود عملکرد برنامه، و ایجاد و سفارشی کردن برنامه ها با استفاده از الگوهای داخلی است. برای خودکارسازی کامل برنامه های خود، می توانید از ماکروها برای اتصال داده ها به فرم ها و گزارش ها استفاده کنید.

Access مدیریت پایگاه داده رابطه ای را پیاده سازی می کند. این سیستم از کلیدهای اصلی و خارجی پشتیبانی می کند. یکپارچگی داده ها را در سطح هسته حفظ می کند، که از عملیات به روز رسانی یا حذف ناسازگار جلوگیری می کند. جداول در Access مجهز به ابزارهای اعتبارسنجی داده ها هستند. ورودی نامعتبر مجاز نیست هر فیلد در جدول فرمت و توضیحات استاندارد خاص خود را دارد تا ورود داده ها را تسهیل کند. Access انواع فیلدهای زیر را پشتیبانی می کند، از جمله: Tab، Text، Numeric، Counter، Currency، Date/ Time، MEMO، Boolean، Hyperlink، OLE Object Fields، Attachment و Calculated. اگر فیلدها حاوی هیچ مقداری نباشند، سیستم از مقادیر null پشتیبانی کامل می کند.

در Access، می‌توانید از گرافیک‌ها، درست مانند برنامه‌های مایکروسافت ورد، اکسل، پاورپوینت و دیگر برنامه‌ها برای ایجاد انواع مختلف نمودارها و نمودارها استفاده کنید. می توانید نمودارهای نواری، دو بعدی و سه بعدی ایجاد کنید. می توانید انواع اشیاء را به فرم ها و گزارش های Access اضافه کنید: تصاویر، نمودارها، کلیپ های صوتی و تصویری. با پیوند دادن این اشیا به پایگاه داده طراحی شده، می توانید فرم ها و گزارش های پویا ایجاد کنید. همچنین می‌توانید از ماکروها در Access برای خودکارسازی برخی کارها استفاده کنید. آنها به شما این امکان را می دهند که فرم ها و گزارش ها را باز و بسته کنید، منوها و کادرهای محاوره ای ایجاد کنید تا به طور خودکار ایجاد وظایف برنامه های مختلف را انجام دهید.

Access با کلیک کردن، کمک حساس به زمینه را ارائه می دهد و صفحه نمایش اطلاعات پس زمینه ای را در مورد موضوعی که در حال حاضر مورد علاقه کاربر است نمایش می دهد. در این صورت به راحتی می توانید به فهرست مطالب سیستم راهنما، اطلاعات خاص، تاریخچه تماس های قبلی و نشانک ها بروید. اطلاعات پایگاه داده در یک فایل با پسوند .accdb ذخیره می شود.

4.2. اشیاء دسترسی مایکروسافت

هنگامی که Access DBMS را راه اندازی می کنید، پنجره ای برای ایجاد یک پایگاه داده جدید یا برای کار با پایگاه داده های قبلی ایجاد شده یا الگوهای موجود ظاهر می شود (شکل 12).

برنج. 12. راه اندازی Access

الگوها ساختارهای خالی پایگاه داده هستند که در آنها انواع فیلدها تعریف می شود، اشیاء اصلی ایجاد می شوند، ارتباط بین جداول انجام می شود و غیره.

هنگامی که یک پایگاه داده جدید ایجاد می کنید، اکسس یک جدول خالی شامل یک سطر و دو ستون را باز می کند (شکل 13).

شکل 13. پنجره جدید پایگاه داده

در قسمت سمت چپ پنجره (ناحیه ناوبری) تمام اشیاء پایگاه داده ایجاد شده نشان داده می شوند، در حالی که ما فقط یک جدول خالی می بینیم، زیرا اشیاء ایجاد شده در پایگاه داده جدید دیگر وجود ندارند (شکل 13). اشیاء اصلی Access DBMS موارد زیر است.

جداول... جداول اشیاء اصلی پایگاه های داده هستند زیرا تمام داده ها را ذخیره می کنند و ساختار پایگاه داده را تعریف می کنند. یک پایگاه داده می تواند شامل هزاران جدول باشد که اندازه آنها فقط با فضای هارد دیسک موجود در رایانه شما محدود می شود. تعداد رکوردها در جداول بر اساس اندازه هارد دیسک تعیین می شود و تعداد فیلدها بیشتر از 255 نمی باشد.

جداول در Access را می توان به صورت زیر ایجاد کرد:

· در حالت "سازنده".

· در حالت ورود داده ها به جدول.

می‌توانید با وارد کردن یا پیوند دادن به داده‌های ذخیره‌شده در جای دیگر، جدولی ایجاد کنید. این را می توان به عنوان مثال، با داده های ذخیره شده در یک فایل اکسل، در لیست سرویس های Windows SharePoint، فایل XML، پایگاه داده MS ACCESS دیگری انجام داد. لیست شیرپوینت به شما امکان می دهد دسترسی به داده ها را برای کاربرانی که MS ACCESS نصب نکرده اند فراهم کنید. وارد کردن داده ها یک کپی از آن را در یک جدول جدید در پایگاه داده فعلی ایجاد می کند. تغییرات بعدی در داده های اصلی تأثیری بر داده های وارد شده نخواهد داشت و بالعکس. وقتی به داده‌ها متصل می‌شوید، یک جدول پیوندی در پایگاه داده فعلی ایجاد می‌شود که به صورت پویا به داده‌های ذخیره‌شده در جای دیگر متصل می‌شود. تغییرات داده ها در جدول پیوندی در منبع منعکس می شود و تغییرات در منبع در جدول پیوند داده شده منعکس می شود.

نمای جدول داده های ذخیره شده در جدول را نمایش می دهد و نمای طراحی ساختار جدول را نمایش می دهد.

اگر جداول فیلدهای مشترکی دارند، می توانید از یک جدول فرعی برای درج رکوردها از جدول دیگر در یک جدول استفاده کنید. این رویکرد به شما امکان می دهد تا داده ها را از چندین جدول به طور همزمان مشاهده کنید.

سوالات... کوئری ها ابزارهای ویژه ای هستند که برای جستجو و تجزیه و تحلیل اطلاعات در جداول پایگاه داده طراحی شده اند که معیارهای خاصی را دارند. سوابق یافت شده، به نام نتایج پرس و جو، را می توان به روش های مختلف مشاهده، ویرایش و تجزیه و تحلیل کرد. علاوه بر این، نتایج پرس و جو می تواند به عنوان پایه ای برای ایجاد اشیاء دیگر Access استفاده شود. انواع مختلفی از پرس و جو وجود دارد که رایج ترین آنها عبارتند از پرس و جوهای انتخابی، پرس و جوهای پارامتریک و متقاطع، پرس و جوهای حذف رکورد، پرس و جوهای اصلاح و غیره. مواردی که کمتر مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از پرس و جوهای اقدام و پرس و جوهای SQL (Structured Query Language). اگر درخواست مورد نیاز در دسترس نباشد، می توان آن را به صورت اضافی ایجاد کرد.

کوئری ها به روش های مختلفی تشکیل می شوند، به عنوان مثال، با استفاده از "جادوگر"، همچنین می توانید یک پرس و جو را به صورت دستی در حالت "طراحی" ایجاد کنید. ساده ترین و رایج ترین نوع پرس و جو، پرس و جو انتخابی است. این کوئری ها داده ها را از یک یا چند جدول انتخاب می کنند و یک جدول جدید از آنها تشکیل می دهند که رکوردهای آن قابل تغییر است. پرس و جوهای انتخابی برای محاسبه مجموع، میانگین ها و سایر کل ها استفاده می شود. بنابراین، کوئری ها از داده های جداول زیرین استفاده می کنند و جداول موقت ایجاد می کنند.

تشکیل می دهد... از فرم ها برای وارد کردن و ویرایش رکوردها در جداول پایگاه داده استفاده می شود. فرم ها را می توان در سه حالت نمایش داد: در حالت در نظر گرفته شده برای ورود داده ها، در حالت جدول، که در آن داده ها به صورت جدولی ارائه می شوند، و در حالت های "طراحی" و "طراحی" که به شما امکان می دهد تغییرات و اضافات را در آنها ایجاد کنید. فرم ها

عناصر اصلی فرم برچسب ها هستند که متنی را که مستقیماً در فرم نمایش داده می شود و فیلدهای حاوی مقادیر فیلدهای جدول را نشان می دهد. در حالی که حالت طراحی به شما امکان می دهد یک فرم را از ابتدا ایجاد کنید، معمولاً برای اصلاح و بهبود فرم های ایجاد شده با جادوگر استفاده می شود. علاوه بر ابزارهای فوق، فرم ها را می توان با استفاده از ابزارهای زیر نیز ایجاد کرد:

· "فرم"؛

· "فرم تقسیم"؛

· "چند عنصر"؛

· «فرم خالی».

از آنجایی که فرم می تواند به صورت فرم باشد، استفاده از فرم ها برای ورود داده ها در قالب فرم های خاص کارآمدتر است. استفاده از فرم ها به شما این امکان را می دهد که داده ها را به شکلی کاربرپسند از اسناد آشنا وارد کنید. فرم‌های I/O به شما امکان می‌دهند داده‌ها را در پایگاه داده وارد کنید، آن‌ها را مشاهده کنید، مقادیر فیلد را تغییر دهید، رکوردها را اضافه و حذف کنید. یک فرم می‌تواند حاوی دکمه‌ای باشد که برای چاپ گزارش، باز کردن اشیاء دیگر یا انجام خودکار کارهای دیگر استفاده می‌شود.

گزارش ها... از گزارش ها برای نمایش اطلاعات در جداول به شکل فرمت شده استفاده می شود که به وضوح هم بر روی صفحه نمایشگر و هم بر روی کاغذ ارائه می شود. گزارش ابزاری موثر برای چاپ داده ها از پایگاه داده به شکل مورد نیاز کاربر (به صورت مراجع، برگه های امتحانی، جداول و ...) است. گزارش‌ها علاوه بر داده‌های بازیابی شده از جداول و پرسش‌های متعدد، می‌توانند شامل عناصر طراحی قابل چاپ مانند عناوین، سرصفحه‌ها و پاورقی باشند.

گزارش را می توان در چهار حالت نمایش داد: در حالت "طراحی"، که به شما امکان می دهد ظاهر گزارش را تغییر دهید، در حالت مشاهده نمونه، که در آن می توانید تمام عناصر گزارش نهایی را نمایش دهید، اما به صورت خلاصه شده فرم، در حالت "طرح بندی"، که به شما امکان می دهد گزارش را با وضوح بیشتری (در مقایسه با حالت طراحی) نمایش داده و قالب بندی کنید، و در حالت پیش نمایش، جایی که گزارش همانطور که چاپ می شود نمایش داده می شود.

جداول، پرس و جوها، فرم ها و گزارش ها پرکاربردترین اشیاء در طراحی پایگاه داده اکسس هستند.

با این حال، قابلیت های پایگاه داده را می توان با استفاده از صفحات دسترسی، ماکروها و ماژول ها به طور قابل توجهی گسترش داد.

صفحاتبرای دسترسی کاربران اینترنت به اطلاعات، می توانید صفحات دسترسی ویژه به داده ها را در پایگاه داده ایجاد کنید. صفحات دسترسی به داده به شما امکان مشاهده، اضافه کردن، اصلاح و دستکاری داده های ذخیره شده در پایگاه داده را می دهند. صفحات دسترسی به داده ها همچنین می توانند حاوی داده هایی از منابع دیگر مانند اکسل باشند. برای انتشار اطلاعات از پایگاه داده به دسترسی به وب، یک "جادوگر" گنجانده شده است که یک صفحه دسترسی ایجاد می کند.

ماکروهاماکروها برنامه‌های کوچکی از یک یا چند ماکرو هستند که عملیات خاصی را انجام می‌دهند، مثلاً یک فرم را باز می‌کنند، گزارش‌ها را چاپ می‌کنند، روی یک دکمه کلیک می‌کنند و غیره. این امر به ویژه در صورتی مفید است که قصد دارید پایگاه داده را به کاربران غیرمجاز منتقل کنید. برای مثال، می‌توانید ماکروهایی بنویسید که حاوی دنباله‌ای از دستورات هستند که وظایف معمولی را انجام می‌دهند، یا اقداماتی مانند باز کردن یک فرم یا چاپ یک گزارش را با دکمه‌های روی یک فرم دکمه مرتبط کنید.

ماژول هاماژول یک شی پایگاه داده است که به شما امکان می دهد کتابخانه هایی از روال ها و توابع مورد استفاده در برنامه ایجاد کنید. با استفاده از کدهای ماژول، می توانید کارهایی مانند رسیدگی به خطاهای ورودی، اعلام و اعمال متغیرها، سازماندهی حلقه ها و غیره را حل کنید.

ایجاد جداول

هنگامی که داده ها را در Access وارد می کنید، نام فیلدها: Field1، Field2 و غیره است. می توانید از نام های پیشنهادی استفاده کنید یا آنها را تغییر دهید. نام فیلدهای جدول را می توان به دو صورت تنظیم کرد. پس از انتخاب روش ایجاد جدول، دستور “ ایجاد کردن"و پنجره مربوطه فراخوانی می شود. شکل 8. ایجاد یک جدول را در حالت "طراحی" نشان می دهد. فیلدهای مورد نیاز جدول با نوع داده مشخص شده ایجاد می شود که با استفاده از دکمه انتخاب - "چک مارک" انتخاب می شود، در قسمت پایین پنجره بخشی برای انتخاب ویژگی های فیلد وجود دارد که در ابتدا به طور پیش فرض ارائه می شود. .

برنج. 14. ایجاد جدول در حالت طراحی

خصوصیات فیلد جدول پایگاه داده Access در نیمه پایین جدول نشان داده شده است (شکل 14).

می توانید با تغییر، افزودن یا حذف فیلدها از جدول، جدولی را در حالت «طراحی» ایجاد کنید. برای ورود به یک فیلد جدید، نام فیلد در قسمت بالای پنجره جدول مشخص شده و نوع آن مشخص می شود. برای تغییر نام یک فیلد، باید نام آن را در ستون "Field Name" تغییر دهید.

هنگام ایجاد جداول، از انواع داده های اساسی زیر استفاده می شود (شکل 15).