النموذج المنطقي للبيانات العلائقية (the relational data logical model)
النموذج المنطقي للبيانات العلائقية
يضيف النموذج المنطقي للبيانات (Logical Data Model) مفهوم التنظيم إلى النموذج المفاهيمي للبيانات (Conceptual Data Model) الذي لا يمكن استعماله مباشرة من قبل الآلة، بمعنى أنه يبين كيفية تنظيم البيانات داخل قاعدة البيانات بصيغة قابلة للتنفيذ، ثم يقوم بحساب حجم البيانات ثم إجراء تحسينات من أجل تسهيل التعامل مع البيانات و سرعة الوصول إليها.
سوف نستعمل تنظيم البيانات حسب نظام إدارة قواعد البيانات العلائقية.
1.4. نظام إدارة قواعد البيانات العلائقية
ظهر هذا النوع من أنظمة قواعد البيانات في سنة 1970 بواسطة العالم E.F. CODD الذي كان يعمل في شركة IBM، و الذي ارتكز على أسس قوية مبنية على مفهوم العلاقات في نظريات الجبر العلائقي بحيث بين ثلاثة عناصر أساسية:
- كيفية تنظيم و تمثيل البيانات في علاقات بمعنى جدول ذو بعدين أسطر و أعمدة و ذلك من أجل تسهيل تصميم، حفظ و التعامل مع البيانات.
- كيفية التحقق من التصميم الجيد للبيانات باستعمال قواعد التطبيع (الصيغ المعيارية) و ذلك لحذف التكرار، التوزيع الجيد للبيانات و خلق روابط بين العلاقات،
- كيفية التعامل مع البيانات باستعمال عمليات الجبر العلائقي من أجل إضافة، تعديل، حذف و استخراج البيانات.
1.1.4. المجال (Domain)
هم مجموعة من القيم الأساسية و الغير مركبة (حسب الحاجة)، يمكن الحصول عليها إما بواسطة قائمة تتكون من جميع قيم المجال أو إعطاء طريقة لإيجاد القيم التي تنتمي إلى المجال.
مثال:
- مجال الألوان هو مجموع الألوان: أحمر، أصفر، أزرق، أخضر، بنفسجي، برتقالي.
- مجال الأعداد الطبيعية: 0، 1، 2، 3، 4، ...
- مجال الأسماء: محمد، علي، فاطمة، خديجة، سليمان، ...
- مجال التواريخ: 01/01/1900، 02/01/1900، ...، 01/01/2000، 02/01/2000، ...
2.1.4. العلاقة أو الجدول (Relation)
العلاقة هي جدول له تسمية، ثنائي الأبعاد، بحيث يتكون البعد الأول من حقول (أعمدة) لها تسميات و مجال قيم، أما البعد الثاني فيتكون من سجلات أو صفوف (أسطر) بحيث لا يوجد سجلان (سطران) متطابقان من حيث قيم الحقول (الأعمدة).
بالمفهوم الرياضي العلاقة هي جزء من نتيجة الجداء الديكارتي لمجموعة من المجالات ببعضها البعض.
مثال:
نتيجة الجداء الديكارتي (الأرقام X الأسماء X التواريخ) بحيث نأخذ جزء هو علاقة الطلبة المتمثلة في الجدول التالي:
جدول علاقة الطلبة
3.1.4. الحقل أو العمود (Attribute)
الحقل هو عمود من أعمدة العلاقة (الجدول) له تسمية و مجال يحتوي على مجموعة قيم بحيث يصبح ترتيب الأعمدة داخل العلاقة غير مهم.
4.1.4. السجل أو الصف (Record)
السجل أو الصف هو سطر من أسطر العلاقة (الجدول) يعبر عن بيانات كائن واحد، بحث لا يوجد سطران متساويان من حيث قيم الحقول.
5.1.4. قيود السلامة الهيكلية
هي الشروط الذي يجب أن تتحقق و تحترم في قيم البيانات من البداية عند إنشاء قاعدة البيانات لضمان أدائها الأمثل، بحيث تعتبر هذه الأخيرة صحيحة، قابلة للحفظ و ذات مصداقية.
1.5.1.4. قيد القيمة الفريدة للحقل
يمكن أن تكون قيم حقل ما وجوبا مختلفة في جميع أسطر العلاقة بمعنى أنه لا توجد قيمتين متطابقتين للحقل في جميع أسطر العلاقة، بالنسبة لهذا النوع من الحقول، يجب تعيين القيمة على "فريدة" (UNIQUE) بحيث يقوم نظام إدارة قواعد البيانات (RDBMS) بالتحقق تلقائيًا من تفرد القيمة في هذا الحقل.
مثال:
نلاحظ العلاقة المقياس (رمز المقياس، تسمية المقياس، المعامل، الرصيد):
جدول القيمة الفريدة لحقل تسمية المقياس
نلاحظ في تخصص ما عدم وجود تكرار لقيمة الحقل "تسمية المقياس" لذلك يجب تحديد قيد القيمة الفريدة لهذا الحقل حتى يتم مراقبة ذلك آليا من قبل نظام إدارة قواعد البيانات.
2.5.1.4. عدم وجود القيمة للحقل
قد يحدث غالبًا ما تكون قيم بعض الحقول غير معروفة أو مفقودة أو ليست مفيدة جدًا. لتمثيل هذا الغياب للقيمة تستخدم أنظمة إدارة قواعد البيانات العلائقية قيمة خاصة تسمى NULL والتي لا تساوي الصفر (0) ولا تساوي المسافة (أو الفراغ)، فمثلا يمكن تجاهل قيمة الحقل "العنوان" في علاقة ما إذا كان غير مهم جدا و يبقى بدون قيمة.
يمكن أن يحدث أيضًا العكس مع حقل ما بحيث يجب إدخال القيمة في كل سطر من أسطر العلاقة، بالنسبة لهذا النوع من الحقول، يتم تعريف الحقل على أنه NOT NULL، ويقوم نظام إدارة قواعد البيانات تلقائيًا بالتحقق من وجود القيمة، فمثلا يجب إدخال قيمة للحقل "اسم الطالب" لأنه مهم جدا و لا يمكن القيام بعملية تسجيل طالب بدون إدخال اسمه.
3.5.1.4. قيد المفتاح الرئيس (Primary Key)
هو حقل أو مجموعة من حقول العلاقة يتم بواسطتها التفريق بين مختلف أسطر العلاقة بحيث لا يوجد سطران لهما نفس قيمة المفتاح الرئيس و بذلك يجب أن يكون لكل علاقة مفتاح رئيس يحقق قيد إجبارية القيمة (NOT NULL) و قيد القيمة الفريدة (UNIQUE) لجميع أسطر العلاقة.
4.5.1.4. قيد المفتاح الأجنبي (Foreign Key)
هو حقل أو مجموعة من حقول العلاقة التي تؤدي دور مفتاح رئيس في علاقة أخرى، بحيث تكون قيم المفتاح الأجنبي في العلاقة الأولى مستخرجة إجباريا من قيم المفتاح الرئيس في العلاقة الثانية و بذلك يتم الربط بين العلاقتين.
5.5.1.4. قيد المجال
يدل هذا الشرط على وجوب أخذ قيم الحقول في مجموعة قيم المجال الخاص بكل حقل، يمكن أن يكون لمجال قيم حقل ما شرط له علاقة بمجال قيم حقل آخر سواء في نفس العلاقة أو في علاقة أخرى.
6.1.4. هيكل العلاقة (الجدول)
يتكون هيكل العلاقة من تسمية العلاقة متبوعا بقوسين داخلها الحقول المكونة لها و أمام كل واحد منها نوع الحقل.
مثال:
يتكون هيكل علاقة (جدول) الطلبة السابقة بالشكل التالي:
الطلبة (الرقم: عدد طبيعي، الاسم: مجموعة الأسماء، اللقب: مجموعة الأسماء، تاريخ الميلاد: تاريخ)
2.4. قواعد التطبيع (الصيغ المعيارية) (Normal Forms)
قواعد التطبيع (الصيغ المعيارية) هي قواعد تمثل لبنة أساسية في التحقق من التصميم الجيد لقواعد البيانات العلائقية و ذلك بوضع البيانات في مكانها الصحيح، مما يؤدي إلى عدم التكرار الغير ضروري للبيانات بالاعتماد على الاستنتاج و الارتباطات الوظيفية، تسهيل عملية إدراج، تعديل و حذف البيانات و تقليل من فقدانها.
جدول علاقة طلبيات الزبائن
1.2.4. قاعدة التطبيع الأولى (الصيغة المعيارية الأولى) (First Normal Form)
تحقق العلاقة قاعدة التطبيع الأولى إذا كان لها مفتاح رئيس، إضافة يجب أن يكون لكل الحقول قيمة وحيدة غير مركبة.
يعتبر الحقل مركبا إذا كان يتكون من عدة بيانات يمكن تجزئتها و يحتاج النظام المعلوماتي إلى التعامل مع جزء من هذه الأخيرة.
مثال:
العلاقة السابقة الموضحة في (جدول علاقة طلبيات الزبائن) ليست في الصيغة المعيارية الأولى، لأنها تحتوي على حقول مركبة كما يجب تحديد مفتاح رئيس لها كالتالي:
- الحقل المركب "اسم و لقب الزبون" الذي يجب تجزئته إلى حقلين هما "اسم الزبون" و "لقب الزبون"،
- كذلك بالنسبة للحقل المركب "العنوان" الذي يجب تجزئته إلى الحقول الثلاثة "العنوان"، "الرمز البريدي" و "المدينة"،
- كما يجب تحديد الحقلين "رقم الزبون" و "رمز السلعة" كمفتاح رئيس لهذه العلاقة،
لتصبح العلاقة تحقق قاعدة التطبيع الأولى بالشكل التالي:
جدول علاقة طلبيات الزبائن تحقق قاعدة التطبيع الأولى
2.2.4. قاعدة التطبيع الثانية (الصيغة المعيارية الثانية) (Second Normal Form)
تحقق العلاقة قاعدة التطبيع الثانية إذا كانت تحقق قاعدة التطبيع الأولى، إضافة إلى ذلك يجب على الحقول التي لا تنتمي إلى المفتاح الرئيس أن ترتبط ارتباطا وظيفيا كاملا أي كليا و ليس جزئيا بهذا المفتاح الرئيس.
تظهر أهمية قاعدة التطبيع الثانية في حالة وجود علاقة لها مفتاح رئيس مركب من عدة بيانات، في هذه الحالة يجب التأكد من أن جميع البيانات الأخرى التابعة للعلاقة تعتمد في استخراجها على كامل البيانات المكونة للمفتاح الرئيس و ليس على جزء منه فقط.
مثال:
العلاقة السابقة الموضحة في (جدول علاقة طلبيات الزبائن قاعدة التطبيع الأولى) لا قاعدة التطبيع الثانية، لأنها تحتوي على حقول ليست مرتبطة ارتباطا كليا بمفتاحها الرئيس "رقم الزبون، رمز السلعة" الذي حدد لهذه العلاقة كالتالي:
- الحقل "تسمية السلعة" و "سعر الوحدة" ليسا مرتبطين ارتباطا وظيفيا كليا بالمفتاح الرئيس "رقم الزبون، رمز السلعة" لأنه ليس لهما أي علاقة بالحقل "رقم الزبون"، بمعنى أنه يكفي معرفة قيمة الحقل "رمز السلعة" لاستخراج أو معرفة قيمة الحقل "تسمية السلعة" و قيمة الحقل "سعر الوحدة"؛
- كذلك بالنسبة للحقول "اسم الزبون"، "لقب الزبون"، "العنوان"، "الرمز البريدي" و "المدينة" ليسوا مرتبطين ارتباطا وظيفيا كليا بالمفتاح الرئيس "رقم الزبون، رمز السلعة" لأن ليس لها أي علاقة بالحقل "رمز السلعة"، بمعنى أنه يكفي معرفة قيمة الحقل "رقم الزبون" لاستخراج أو معرفة البيانات التي تخص الزبون؛
- أما بالنسبة للحقل "الكمية المطلوبة" فيبقى مرتبط ارتباطا كليا بالمفتاح الرئيس "رقم الزبون، رمز السلعة"،
في هذه الحالة يتم تجزئة العلاقة الأولى إلى ثلاث علاقات كلها تحقق قاعدة التطبيع الثانية بالشكل التالية:
- الزبون (رقم الزبون، اسم الزبون، لقب الزبون، العنوان، الرمز البريدي، المدينة)،
- السلعة (رمز السلعة، تسمية السلعة، سعر الوحدة)،
- الطلبية (*رقم الزبون، *رمز السلعة، الكمية المطلوبة).
جدول علاقة طلبيات الزبائن مقسم إلى ثلاث علاقات تحقق قاعدة التطبيع الثانية
3.2.4. قاعدة التطبيع الثالثة (الصيغة المعيارية الثالثة) (Third Normal Form)
تحقق العلاقة قاعدة التطبيع الثالثة إذا كانت تحقق قاعدة التطبيع الثانية، إضافة إلى ذلك يجب على الحقول التي لا تنتمي إلى المفتاح الرئيس أن ترتبط ارتباطا وظيفيا مباشرا و ليس بالتعدي بهذا المفتاح الرئيس.
مثال:
العلاقة "الزبون" الموضحة في (جدول علاقة طلبيات الزبائن مقسم إلى ثلاث علاقات تحقق قاعدة التطبيع الثانية) قاعدة التطبيع الثالثة و ذلك لوجود الارتباطات التالية:
- "رقم الزبون" يؤدي إلى معرفة "الرمز البريدي"،
- "الرمز البريدي" يؤدي إلى معرفة "المدينة"،
- بواسطة خاصية التعدي "رقم الزبون" يؤدي إلى معرفة "المدينة"،
أي أن الحقل "المدينة" ليس مرتبطا ارتباطا مباشرا بالمفتاح الرئيس "رقم الزبون " الذي حدد لهذه العلاقة، و بالتالي سوف تنقسم العلاقة "الزبون" إلى علاقتين بالشكل التالي:
- الزبون (رقم الزبون، اسم الزبون، لقب الزبون، العنوان، *الرمز البريدي)،
- المدينة (الرمز البريدي، تسمية المدينة)،
- السلعة (رمز السلعة، تسمية السلعة، سعر الوحدة)،
- الطلبية (*رقم الزبون، *رمز السلعة، الكمية المطلوبة).
تعليقات
إرسال تعليق