مدخل الى قواعد البيانات

مدخل إلى قواعد البيانات
مقدمة:[flash][/flash]
لقد صار مصطلح قاعدة البيانات من أهم مفردات المجتمعات المتقدمة هذه الأيام، وصارت تطبيقات قواعد البيانات جزءا هاما من مكونات أي عملية تجارية أو اقتصادية أو سياسية أو تعليمية، بل مع تطور الويب وانتشار تقنيات الانترنت، صارت قواعد البيانات تمثل حجر الأساس في جميع عمليات تبادل المعلومات، ومكون رئيسي في أي نظام معلومات محوسب، مستفيدة من التطور المناظر في تقنيات الاتصال وشبكات الحاسوب، وقبل أن نتساءل عن ماهية قواعد البيانات، سوف نتأمل عمليا تطبيقاتها الحالية، ونناقش أهم أنواع تطبيقات قواعد البيانات في الواقع.
أنواع قواعد البيانات المطبقة في العالم الحقيقي:-
1/. التطبيقات التقليدية لقواعد البيانات Traditional Applications:
وهي تطبيقات مضى على وجودها ما يقارب نصف قرن، ومع ذلك فما زال الاحتياج لها مستمرا، ومازالت تقنياتها تتطور يوميا، ومن أمثلتها قواعد البيانات النصية والرقمية Numeric and Textual Databases، أي قواعد البيانات التي تحتوي على أرقام ونصوص، تخزن فيها، ثم تعالج وتخرج كتقارير حسب التطبيق المستخدم.
2/. التطبيقات الحديثة لقواعد البيانات More Recent Applications:
وهي التطبيقات التي ظهرت كتطور طبيعي للتطبيقات التقليدية، ونتجت بعد الاحتياج لصيغ أكثر تعقيدا لخزن البيانات، وتقنياتها تعتمد بالطبع على التقنيات التقليدية، ولكنها أكثر تعقيدا وتحتاج إلى حاسبات أكثر تعقيدا، كما أنها تستخدم في المؤسسات والشركات العملاقة، والدول ومؤسساتها الرسمية، وهي تطبيقات كثيرة نذكر منها على سبيل المثال:
1) قواعد بيانات الوسائط المتعددة Multimedia Databases:
وتستخدم لتخزين ومعالجة بيانات في صيغة وسائط متعددة (ملتيميديا)، كالصور والصوت والفيديو، وأبسط مثال عليها موقع اليوتيوب الشهير، الذي يخزن مقاطع الفيديو الخاصة بمستخدميه، ويسمح بتصفحها والإضافة إليها والتعديل وغير ذلك من العمليات اليومية للمستخدمين.
2) نظم المعلومات الجغرافية Geographic Information Systems (GIS):
تتكون نظم المعلومات الجغرافية من قواعد بيانات معقدة، تشبه نوعا ما قواعد بيانات الوسائط المتعددة، ولكنها تحتوي على تفاصيل جغرافية دقيقة، ومن أبسط أمثلتها البرنامج المعروف باسم (جوجل إيرث).
3) مخازن أو مستودعات البيانات Data Warehouses:
وهي تطبيقات معقدة تستخدم قواعد البيانات الموجودة، التقليدية أو الحديثة، والتي مضى عليها فترات طويلة، من أجل الحصول على معارف وخبرات لم تكن واردة عند إنشائها للمرة الأولى.
4) قواعد البيانات النشطة وأنظمة الوقت الحقيقي Real-time and Active Databases:
وهي قواعد بيانات تعمل من أجل تنفيذ عمليات معقدة حساسة للوقت، فالمعالجة ودقتها تكون لها الأولوية على تخزين البيانات وحفظها، بمعنى أن الدقة والوصول تكون أهم خصائصها، وتستخدم في الأنظمة الهندسية والعلمية والطبية المعقدة.
وسيركز المقرر على التطبيقات التقليدية، بإعطاء أساسيات قواعد البيانات النصية والرقمية بالدرجة الأولى، وهذا الموضوع كما أسلفنا هو النواة التي تخدم الدارس في التعامل مع التطبيقات التقليدية من جهة، وفي فهم التطبيقات الحديثة من جهة أخرى.
تعريف قاعدة البيانات:

وبالطبع فإن الكلمة (المنظمة) تشير إلى أي جهة تستخدم قواعد البيانات، سواء كان مشروعا تجاريا صغيرا، أو مؤسسة استثمارية متوسطة، أو مجموعة كبيرة من الشركات متعددة الجنسيات، وسواء كانت هذه المؤسسة فردية أو حكومية، وأيا كان مكان قاعدة البيانات في حاسب شخصي صغير، أو في شبكة محلية متوسطة، أو حتى شبكة عالمية كالشبكة العنكبوتية.
البيانات Data:-
هي حقائق (خام ) معروفة يمكن أن تسجل ولها معنى ضمني (implicit)، خلافا للمعلومات ذات المعنى الصريح (explicit)، وتحتوي قاعدة البيانات على بياناتها بمعناها الضمني، وبصورة تجعلها قابلة للتحول على معلومات بعد إجراء بعض المعالجات البسيطة أو المعقدة.
إن المعنى الضمني للبيانات، ينتج من كونها بيانات مترابطة، حسب بيئة محددة يطلق عليها العالم الخاص، أو العالم المصغر، والعالم المصغر mini-world، هو الجزء من العالم الحقيقي الذي نخزن البيانات عنه في قاعدة البيانات ، مثلا ً الجزء المتعلق بدرجات طالب في النظام الجامعي.
حاول سرد مجموعة من الأمثلة عن قواعد بيانات، آخذا بالاعتبار عالمها المصغر الذي تقوم هي بتمثيله، سنعرض تاليا مثال نوضح فيه قاعدة بيانات الجامعة.
نظام إدارة قاعدة البيانات DBMS (Database Management System) :-
هو النظام الذي يسهل إنشاء وصيانة قواعد البيانات المحوسبة، ويأتي عادة على شكل حزمة برمجية، تتكون من برمجيات تقدم للمستخدمين، بمختلف أنواعهم، خدمات الوصول إلى البيانات ومعالجتها، ويكون حلقة وصل بين التطبيق والبيانات، وبين البيانات أيضا ومسئول قاعدة البيانات، أنظر الشكل التوضيحي.
ونظام إدارة قاعدة البيانات هو أحد مكونات نظام قاعدة البيانات DBS، والموضح في الشكل، ويتكون نظام قاعدة البيانات من:
1. Users / programmers المستخدمين والمبرمجين:
وهو المستخدم النهائي، ويدخل في ذلك المبرمج programmer ومدير قاعدة البيانات DBA، رغم اختلاف المهام وطرق الوصول، وسوف نتعلم أنواع المستخدمين ووظائفهم تاليا.
2. Application programs / Queries التطبيقات البرمجية/ الاستعلامات:
يتم استرجاع البيانات من قاعدة البيانات إما مباشرة باستخدام لغة الاستعلامات، أو عن طريق واجهات التطبيق البرمجي، وهي واجهات إدخال وواجهات إخراج البيانات والمعلومات، والمطورة بواسطة إحدى لغات برمجة قواعد البيانات المعروفة.
3. نظام إدارة قاعدة البيانات DBMS: من أمثلته (ORACLE، SQLSERVER، MYSQL….etc).
4. قاعدة البيانات نفسها: والتي تتكون من تعريفات البيانات meta-data، ومن البيانات الخام المخزنة ، كل على حده.
- أ- - ب -

الشكل رقم 1:يوضح طريقتين لعرض نظام قاعدة البيانات (المستخدم، التطبيق البرمجي، الـDBMS ،البيانات)
نموذج يوضح نظام قاعدة البيانات Database System Model :-
لاحظ، في الشكل رقم 1، موقع DBMS الذي يتوسط تطبيقات المستخدم وقاعدة البيانات، وهذا الموقع يوضح الأهمية القصوى له، حيث يربط بين البيانات الخام وبين تعريفاتها من جهة البيانات، وساعد كذلك في إنشاء قواعد البيانات ومعالجتها، ومن جهة أخرى يقوم بالتعامل مع تطبيقات المستخدم، واستقبال المدخلات وتخزينها، أو تزويده بالنتائج والمخرجات التي يطلبها.
وبطبيعة الحال فإن المبرمج ومدير قاعدة البيانات، هما من يستخدم الـ DBMS (نظام إدارة قاعدة البيانات)، ويعده لتنفيذ تلك المهام التي تتكامل مع دور التطبيق البرمجي.
أما قاعدة البيانات نفسها، والتي يديرها الـDBMS، فتتكون من:
1) Data definitions تعريفات البيانات:
وهي البيانات المخزنة عن البيانات، أو هي معلومات عن بنية البيانات وليس البيانات نفسها، وتسمى أيضا بـ meta-data.
2) Stored database قواعد البيانات المخزنة:
وهي البيانات نفسها، التي تفصل عن تعريفاتها، من أجل مرونة إجراء اي تعديل او تحديث للبيانات، مما يقلل من زمن المعالجة ومن مساحة التخزين، أكثر مما يمكن.
مثال حول قاعدة البيانات (شكل2):
العالم المصغر للمثال هو جزء من بيئة جامعة، وعند تصميم النموذج الأولي للبيانات CDM (conceptual data model)، تظهر لنا مجموعة من المكونات، حيث يسمى كل مكون بالكينونة entity، وبتجميع هذه الكينونات وخصائصها نحصل على قاعدة البيانات المطلوبة، ولدينا هنا بعض كينونات العالم المصغر: طالب، مقرر دراسي، تمارين مقرر، قسم علمي، مدرس .. إلخ.
Mini-world for the example:Part of a UNIVERSITY environment.
بعض الكينونات entities في العالم المصغر بعض العلاقات relationships في العالم المصغر
STUDENTs
COURSEs
SECTIONs (of COURSEs)
(academic) DEPARTMENTs
INSTRUCTORs طالب
مقرر
تمارين
قسم علمي
مدرس
– المقرر العملي يتبع مقرر دراسي .
– المدرس يدرس مقرر دراسي .
– الطالب يأخذ مقرر عملي .
– المقرر الدراسي يقدم بواسطة قسم علمي .
نلاحظ أعلاه كيف أن النموذج الأولي للبيانات يتكون ، بالإضافة إلى الكينونات وصفاتها، من مجموعة من العلاقات، والتي تمثل علاقاتها الحقيقية في الواقع، وسنتطرق لهذا النموذج بالتفصيل لاحقا.
تقبلو تحياتي اخوووكم نائب رئيس دولة المبرمجين احمد الشريفي كلية علوم الحاسبات