پایگاه داده

1. به نام خدا پایگاه داده جزوه شماره 1 – مفاهیم پایه در پایگاه داده مهندس بکتاشی

2. تعريف سيستم ذخيره و بازيابي اطلاعات (Storage and Retrieval System) : به هر سيستمي گفته مي شود كه به انسان امكان مي دهد تا اطلاعات مورد نظرش را ذخيره و در صورت نياز بازيابي كند و با توليد اطلاعات جديد بر شناختش از محيط عملياتي اش بيفزايد . - انواع تعريف سيستم ذخيره و بازيابي اطلاعات - سيستم دستي (Manual) - سيستم اتوماتيزه (Automatic) - سيستم دستي در - درج اطلاعات (Insert) - تغيير اطلاعات (Update) - بازيابي اطلاعات (Retrieval)دچار مشكل است .

3. تعريف سيستم واسط ذخيره و بازيابي - سيستم ذخيره و بازيابي اتوماتيك (كامپيوتري) بخش اصلي اين سيستم نرم افزاري است . در اين بحث اين بخش نرم افزاري سيستم ، كه خود نوعي سيستم است را سيستم واسط ذخيره و بازيابي اطلاعات مي گوييم . انسان برنامه ساز شكل 2 : سيستم ذخيره و بازيابي اطلاعات - محيط فيزيكي ذخيره سازي اطلاعات : شامل داده هاي ذخيره شده روي رسانه ها و خود رسانه ها مي باشد . انسان شكل 3 : سيستم ذخيره و بازيابي اطلاعات محيط فيزيکي ذخيره سازي اطلاعات سيستم واسط ذخيره و بازيابي اطلاعات سيستم عامل امکان تماس محيط فيزيکي ذخيره سازي اطلاعات سيستم واسط

4. عناطر تشکيل دهنده يک سيستم ذخيره و بازيابي اطلاعات : - سخت افزار (Hardware) - نرم افزار (Software) - كاربر (User) - داده (Data) - سخت افزار (Hardware) شامل : ملزومات و امكاناتي كه به اصطلاح ((رسانه هاي ذخيره سازي )) گفته مي شود و همچنين خود كامپيوتر.

5. - نرم افزار (Software) : - نرم افزار خود سيستم واسط ( تهيه كنندگان نرم افزارهاي سيستمي ) - نرم افزار تماس با سيستم واسط ( كاربران با مهارتهاي برنامه سازي ) - نرم افزار خدماتي : مجموعه اي از واحدهاي نرم افزاري كه تماس انسان با سيستم را تسهيل و تسريع مي نمايند . از جمله نرمافزارهايي كه شامل فرمهاي ورود و تغيير اطلاعات و گزارشات و … مي باشند . ذهن انسان تکوين اطلاع شکل 4 : ارتباط بين داده مسئله و اطلاع تصميم گيري عمليات

6. - كاربر (User): خود انواعي دارد و طيفي از كاربران با مهارت برنامه سازي تا كاربران فاقد مهارت برنامه سازي را در بر مي گيرد. - مروري بر نسلهاي تكنولوژي سيستم واسط نسل اول (1957 - 1948) : نسل بدون سيستم واسط نسل دوم (1966 - 1958) : نسل شيوه هاي دستيابي (Access Methods) نسل سوم (1973 - 1967) : نسل سيستم مديريت داده ها (Data Management System) نسل چهارم (1980 - 1974) : نسل سيستم مديريت پايگاه داده ها (Database Management System) نسل پنجم (تاكنون - 1981) : نسل بانكهاي معرفت (Knowledge Bases)

7. سلسله مراتب داده ها(Data Hierarchy): یک بیت، کوچکترین واحد داده قابل پردازش در رایانه؛ یک بایت، مجموعه ای از بیت ها که یک کاراکتر ساده را معرفی می کند.یک رشته ترتیبی ازکاراکتر ها را گویند. • فیلد(field): یک رشته معنی دار یا یک ترکیب منطقی از کاراکتر ها به صورت یک کلمه را گویند. • رکورد(record): یک ترکیب منطقی از فیلد های مرتبط به هم که بیان کننده صفات یک پدیده است. • فایل(پرونده): یک ترکیب منطقی از از رکورد های مرتبط به هم در بر دارنده رکوردهای موجودیت ها ی همگن است مانند پرونده دانشجویان .

8. پایگاه داده(Database): ترکیب منطقی از فایل های مرتبط به هم که بیانگر پدیده های متصل بهم در یک حوزه کاری است. • موجودیت(entity): یک شخص، مکان، شی، یا یک رویداد در ارتباط با اطلاعاتی که در یک رکورد نگهداری می شود. • موجودیت(entity): مفهوم کلی آنچه می خواهیم در موردش اطلاع داشته باشیم. • دانشجو،استاد،درس • صفت(attribute): هر ویژگی یا کیفیتی که یک مشخصه را توصیف می کند. • نام دانشجو،شماره دانشجویی،سال ورود

9. - داده(Data) : - تعريفANSI : عبارت است از نمايش واقعيات ، پديده ها ، مفاهيم ، معلومات و شناختها به گونه اي صوري و مناسب براي برقراري ارتباط ، تفسير يا پردازش توسط انسان يا امكانات خودكار . - تعريف اطلاع (Information) : معنايي است كه انسان به داده منتسب مي كند . در واقع هنگامي كه داده در يك موقعيت مشخص و در يك بستر خاص و براي حل يك مشكل مشخص مورد تفسير و ارزيابي قرار گيرد ، اطلاع حاصل مي شود . - داده صرفا جنبه نمايش دهندگي دارد ، در حاليكه اطلاع داراي خاصيت ارتباط دهندگي و انتقال دهندگي است . داده بايد در معرض تفسيري هوشمندانه قرار گيرد تا اطلاع عايد شود و انسان از اطلاع كه حامل معنا ، مفهوم و شناخت است در حل مسائل (تصميم گيري) استفاده مي كند .

10. پايگاه داده ها (Database) : - تعريف : پايگاه داده ها مجموعه اي است از داده هاي ذخيره شده ، بطور يكپارچه (integrated) ، حتي الامكان بدون افزونگي (Redundancy) (با افزونگي كنترل شده) ، مبتني بر يك ساختار داده اي (DS) مشخص ، تعريف شده بطور صوري (Formal) ، تحت مديريت متمركز (Centralized Management) مورد استفاده يك يا چند كاربر ، بطور اشتراكي و همزمان. - منظور از (Integrated Data) (داده هاي يكپارچه ) : يعني يك اتحادي از فايلهاي داده اي كه در غير اين صورت فايلهاي داده اي مجزا و متمايز بودند ، بطوريكه هر گونه افزونگي ميان آن فايلها تماما يا تا حدودي حذف شده است .

11. مثال مقدماتي (صرفا درک بهتر تعريف) : محيط عملياتي دانشگاه: زير محيطها شامل: هر زير محيط مجموعه نيازهاي اطلاعاتي خاص دارد. مثلا: اطلاعات پرسنلي، اطلاعات حقوق و دستمزد کارمندان، اطلاعات امور دانشجويان، اطلاعات خوابگاه ها، اطلاعات تيمها و سالن هه و رشته هاي ورزشي، ... اداره بهداشت اداره آموزش اداره امور دانشجويي اداره امور مالي سازمان ورزش ...

12. مجموعه نيازهاي اطلاعاتي  مجموعه Application Programs : سيستم حقوق و دستمزد، سيستم پرسنلي، سيستم اطلاعات دانشجويي، ... دو مشي کلي براي ايجاد سيستم اتوماتيزه اين محيط عملياتي وجود دارد: - مشي فايلينگ (کلاسيک)(غير بانکي) (Non database policy) - مشي بانکي (Database policy)

13. مشي فايلينگ : - هر يک از زير محيطها بطور جداگانه مورد مطالعه و تجزيه و تحليل قرار مي گيرند. - طراحي تعدادي فايل - توليد تعدادي برنامه ايجاد کننده فايل و برنامه فايل پرداز يا يک مجموعه از AP ها که نهايتا محيط ذخيره و بازيابي اطلاعات ايجاد شود.

14. زبان سطح بالا برنامه ايجاد کننده فايل و ارتباط بين فايلها و تغييرات فايل پرداز استفاده مي شودDMS در تبديل حالت فايلهاي محيط فيزيکي خاص U1 سيستم عامل OS Fs اداره آموزش U1 User interface يک مجموعه اطلاعات از جمله در مورد موجوديت دانشجو فايلهاي محيط فيزيکي خاص U2 سيستم عامل OS اداره امور دانشجويان U2 Fs App. ها User interface يک مجموعه اطلاعات از جمله در مورد موجوديت دانشجو (نه لزوما همان اطلاعات قبلي)

15. معايب اين سيستم مثالي: • نا مجتمع بودن (يکپارچه نبودن) داده هاي ذخيره شده (سيستمهاي پراکنده) • درجه قابل ملاحظه اي از افزونگي (Redundancy) در ذخيره سازي • خطر بروز پديده ناسازگاري داده ها (Data inconsistency) (ناهمخواني) • عدم امکان اعمال استانداردها (بدليل وجود سيستمهاي پراکنده) • خطر نا ايمن شدن داده ها: عدم وجود سيستم ايمني کارا در محيط عملياتي • حجم بالاي برنامه سازي: تعداد بيشتر برنامه ها و بالا بودن حجم برنامه ها • وابستگي برنامه هاي کاربردي به محيط فيزيکي ذخيره سازي اطلاعات.

16. استانداردها: در مراحل مختلف تجزيه و تحليل، طراحي، پياده سازي، تست، نگهداري و بهره برداري، رفع اشکالات احتمالي، استاندارد واحدي وجود دارد. - کنترل چنين محيط پراکنده اي اگر نه نا ممکن بلکه دشوار است. تمرين: روي چه محورهايي استانداردها وضع مي شود ؟ (يا براي چه چيزهايي استاندارد وضع مي کنيم؟) (مثلا: مجموعه استانداردها در توليد برنامه ها يا در توليد مستندات) - وابستگي برنامه هاي کاربردي به محيط فيزيکي ذخيره سازي اطلاعات (محيط فايلينگ) : يعني هرگونه تغييري در محيط ذخيره سازي ايجاد شود منجر به تغيير در برنامه مي شود. تمرين: چه تغييراتي در محيط فايلينگ پديد مي آيد؟ جواب : تغييراتي که از سطح فيلد تا ارتباط بين فايلها ممکن است پديد آيد از يکسو و تغييرات در رسانه ذخيره سازي از سوي ديگر.

17. تغييرات در فيلد: • نام فيلد • طول فيلد • مکان فيلد در رکوردها معايب ديگر مشي فايلينگ پس از بررسي مزاياي مشي بانکي مشخص خواهد شد. افزونگي(Redundancy) : از آنجا که داده ها integrated (يکپارچه يا مجتمع) نيستند، هر Application فايلهاي خاص خود را دارد که مي تواند منجر به ميزان قابل ملاحظه اي افزونگي داده هاي ذخيره شده گردد که يکي از نتايج آن اتلاف فضاي ذخيره شازي است.

18. ناسازگاري داده ها (Data inconsistency) : اگر اين واقعيت که دانشجويي مثلا S1 در گروه مهندسي شيمي درس مي خواند، دو بار در فايلهاي مختلف ذخيره شده باشد(مثلا براي زير محيطهاي مختلف) وقتي سيستم مديريت پايگاه داده هايي .وجود ندارد و از اين دوبار ذخيره سازي مطلع نيست، زمانهايي ممکن است پيش بيايد که دو مجموعه داده وارد شده با هم سازگار نيستند. به عنوان مثال وقتي که فقط يکي از آنها به روز در آمده باشد (update شده باشد)، در چنين مواقعي گفته ميشود که: مجموعه داده ها ناسازگار(inconsistence) است. اگر مجموعه داده فوق الذکر (در ارتباط با دانشجوي S1 ) فقط يکبار ذخيره مي شد (يعني افزونگي وجود نداشت) چنين ناسازگاري امکان نداشت رخ دهد. همچنين اگر افزونگي فوق وجود داشت ولي کنترل شده بود (افزونگي کنترل شده) يعني DBMS اي وجود داشت و از اين افزونگي با خبر بود DBMS مي توانست. تضمين کند که Database هيچگاه ناسازگار نباشد. به چه ترتيب ؟؟ با تضمين اينکه هر تغييري در هر يک از مجموعه داده مربوط به S1 بطور اتوماتيک به ديگري نيز اعمال شود. اين فرآيند Programming update(به روزرساني منتشر شونده يا اينتشار به روز رساني) نام دارد.

19. زبان سطح بالا برنامه هاي تعريف داده ها و کار با داده ها در محدوده ايده آل OS محيط واحد و مجتمع ذخيره سازي Interconnected files مشي بانکي (Database Policy) : اداره آموزش D B M S محيط فيزيکي پايگاه U1 F S AP ها تعريف جامع داده ها و کار با داده ها ديد واحد و جامع نسبت به داده ها اداره امور دانشجويي وحدت ذخيره سازي U2 AP ها نرم افزاري که امکان تعريف جامع و واحد را مي دهد و فايلها را خودش ايجاد مي کند. (فايلهاي لازم براي محيط) برنامه تعريف داده ها و کار با داده ها(توسط تيم طراح) محيطهاي مختلف با تعدد نيازهاي اطلاعاتي و تعداد ديدها. حتي گاهي تا حد تضاد و تغاير در ديد کاربران نسبت به داده هاي ذخيره شدهيا کثرت (تعدد) ديدها

20. داده : فضاي اطلاعاتي : اولين كاري كه طراح پايگاه داده بايد انجام دهد ، شناخت فضاي اطلاعاتي مسئله شامل موارد زير مي باشد : موجوديت ها Entity صفات خاصه Properties ارتباط ها Relation Ship سپس طراح ، درك اوليه خود از فضاي اطلاعاتي مسئله را در قالب ERDارائه مي دهد 20

21. ERD نمودار موجوديت-رابطه Entity RelationShip Diagram دياگرام E/R تعريف : اولين درك طراح از سيستم پايگاه داده اي است كه قصد طراحي آن را دارد كه به صورت گرافيكي فضاي اطلاعاتي مسئله را نشان مي دهد 21

22. موجوديت : هر چيزي كه در مورد آن اطلاعاتي موجود باشد و براي ما حائز اهميت باشد . صفات خاصه : ويژگي ها و پارامترهاي مشخصۀ هر موجوديت را صفات خاصه آن موجوديت گويند . ارتباط ها : به هر ارتباط داده اي كه بين موجوديت هاي مختلف وجود داشته باشد رابطه مي گويند .

23. يك سيستم كوچك و ساده آموزشي دانشگاه را در نظر بگيريد : 1) موجوديت ها : استاد‌ ـ دانشجو ـ درس توجه : در اين مثال خاص از ساير موجوديت ها صرف نظر مي كنيم ( براي سادگي مسئله ) 2) صفات خاصه : توجه : به طور كلي ، صفات اصلي را مي نويسيم ( براي سادگي )

24. موجوديت استاد : كد پرسنلي نام نام خانوادگي مدرك تحصيلي شماره شناسنامه • موجوديت درس : • كد مشخصه • نام درس • تعداد واحد • موجوديت دانشجو : • شماره شناسايي • نام • نام خانوادگي • شماره شناسنامه 24

25. 3) ارتباطات : توجه : تنها چند ارتباط مهم را در نظر مي گيريم . الف ) رابطۀ اخذ درس بين دانشجو و درس ب) رابطۀ ارائه درس بين استاد و درس 25

26. نوع موجوديت ارتباط صفت نمودار ER نموداري است كه سه مفهوم اساسي مدل ER، يعني نوع موجوديت، صفت و ارتباط نمايش داده مي‌شوند

27. نمادهاي رسم نمودار ER نوع موجوديت نوع ارتباط مشاركت نوع موجوديت در نوع ارتباط

28. تعداد شركت‌كنندگان در يك ارتباط را درجه آن ارتباط مي‌گويند. دانشجو درس استاد انتخاب نمره ترم سال آموزشي ارتباط بين سه موجوديت

29. چندي يا ماهيت نوع ارتباط عبارتست از چگونگي تناظر بين دو مجموعه نمونه‌هاي آن دو نوع موجوديت. يك به يك 1:1 انواع چندي ارتباط: يك به چند 1:N چند به چند N:M

30. مهندس بکتاشی

31. نمايش چندي ارتباط ترم سال آموزشي نمره انتخاب N M درس دانشجو N 1 حذف

32. کلید اولیه(primary key): یک فیلد شناسه که به تنهایی یک رکورد را مشخص و متمایز می کند. • شماره دانشجویی • کلید ثانویه(secondary key): یک فیلد شناسه که بعضی از اطلاعات شناسایی را دارد، اما نوعا یک فایل را با دقت کامل شناسایی نمی کند. • نام خانوادگی دانشجو

33. نرمال سازی(normalization): یک روش برای تحلیل و بهبود یک پایگاه داده رابطه ای به شکلی ساده و موثر تر به منظور کاستن افزونگی، افزایش یکپارچگی داده ها، و بهبود کارایی پردازشی.

34. رابطه بهنجار(نرمال سازی) نشده

35. رابطه نرمال سازی شده

36. مهندس بکتاشی

37. مهندس بکتاشی