قبل أن نتعرف على مفهوم مثل نماذج البيانات ، وندرس أنواعها وتصنيفاتها ، وننظر أيضًا في وصف مفصل ، هناك حاجة لفهم المعنى الحقيقي لعلوم الكمبيوتر ، والذي يتضمن هذه المفاهيم ، وجميع المجالات ، درس. في هذه المقالة ، سننظر في المصطلحات والأركان الأساسية لهذا العلم ، على وجه الخصوص ، سنتحدث عن أنواع هياكل البيانات والعلاقات فيها وغير ذلك الكثير.
ما هي المعلومات والمعلوماتية؟
للانتقال إلى دراسة هيكل نموذج البيانات ، تحتاج إلى فهم ماهية هذه البيانات والمعلومات من حيث المبدأ.
بالتأكيد في أي لحظة من وجود المجتمع البشري ، لعبت المعلومات دورًا كبيرًا ، أي المعلومات التي تلقاها شخص من العالم الواسع والمتنوع من حولنا. على سبيل المثال ، حتى الأشخاص البدائيون تركوا لنا معلومات عن طريقتهم البسيطة في الحياة والتقاليد بمساعدة اللوحات الصخرية.
منذ ذلك الحين ، قام الناس بالعديد من الاكتشافات العلمية ، وجمعوا معلومات عن أسلافهم وجمعوا المعلومات من كل يومالأخبار ، وبالتالي اكتساب المزيد والمزيد من أحجام المعلومات ومنحها صفات مثل القيمة والموثوقية.
بمرور الوقت ، أصبحت كمية المعلومات هائلة وضخمة لدرجة أن البشرية لم تكن قادرة على تخزينها بشكل مستقل في ذاكرتها ومعالجتها يدويًا وتنفيذ أي إجراءات عليها. لهذا السبب كانت هناك حاجة لعلم اليوم الأساسي - المعلوماتية ، التي يشمل نطاقها مجال النشاط البشري المرتبط بالتحولات المختلفة للمعلومات. تغطي المعلوماتية كل مجالات حياتنا تقريبًا: من الحسابات الرياضية البسيطة إلى الهندسة المعقدة والتصميم المعماري ، فضلاً عن إنشاء أفلام الرسوم المتحركة والرسوم المتحركة. يضع لنفسه أهدافًا أساسية مثل المعالجة الآلية ، والهيكلة ، والتخزين ، ونقل المعلومات.
في موضوع اليوم ، سنتطرق بشكل خاص إلى هيكلة المعلومات ، أي سنتحدث عن نموذج البيانات. ومع ذلك ، قبل ذلك ، يجب توضيح بعض النقاط الأخرى المتعلقة مباشرة بموضوع محادثتنا. وهي: قواعد البيانات ونظم إدارة قواعد البيانات.
قواعد البيانات و DBMS
قواعد البيانات (DB) هي نوع من المعلومات المنظمة.
يشير المصطلح إلى مجموعة مشتركة من المعلومات المرتبطة منطقيًا. قواعد البيانات هي هياكل تُستخدم بنشاط في المواقع الديناميكية التي تحتوي على كميات هائلة من المعلومات. على سبيل المثال ، هذه هي موارد المتاجر المختلفة عبر الإنترنت وبوابات الأموالوسائل الإعلام أو مصادر الشركة الأخرى.
أنظمة إدارة قواعد البيانات (DBMS) عبارة عن مجموعة من البرامج المتنوعة المصممة لإنشاء قواعد البيانات والحفاظ عليها بالشكل المناسب وتنظيم بحث سريع عن المعلومات المطلوبة فيها. مثال على DBMS واسع الاستخدام هو Microsoft Access ، والذي تم إصداره في سطر واحد من Microsoft Office. الميزة المميزة لنظام إدارة قواعد البيانات هذا هي أنه نظرًا لوجود لغة VBA فيه ، من الممكن إنشاء تطبيقات في Access نفسها تعمل على أساس قواعد البيانات.
يمكن تصنيف قواعد البيانات وفقًا لعدة معايير مختلفة:
- حسب نوع النموذج (سيتم مناقشتها)
- حسب موقع التخزين (القرص الصلب ، ذاكرة الوصول العشوائي ، الأقراص الضوئية).
- حسب نوع الاستخدام (محلي ، أي مستخدم واحد لديه حق الوصول إليه ؛ متوسط ، أي أنه يمكن عرض البيانات في قاعدة البيانات من قبل عدة أشخاص ؛ عام - توجد قواعد البيانات هذه على عدة خوادم وأجهزة كمبيوتر شخصية أي القدرة على عرض المعلومات فيها يحق لعدد كبير من الناس).
- حسب محتوى المعلومات (علمي ، تاريخي ، معجمي وغيرها)
- حسب درجة اليقين للقاعدة (مركزية و موزعة)
- من خلال التجانس (غير متجانس ومتجانس ، على التوالي).
وكذلك للعديد من الميزات الأخرى الأقل أهمية.
الجزء الرئيسي من قاعدة البيانات هذه هي نماذج البيانات. يمثلونمجموعة من هياكل المعلومات والعمليات لمعالجتها وتبسيط وتسريع عملية تنظيم البحث عن المعلومات المطلوبة.
نماذج نظام البيانات: التصنيف
هناك مجموعة متنوعة من قواعد البيانات ، لكنها تعتمد جميعها على نماذج أساسية وأكثر شيوعًا. ينقسم تصنيف نماذج بيانات المعلومات أيضًا إلى العديد من الأنواع المختلفة. فيما يلي الفئات الأكثر استخدامًا:
- نموذج هرمي ؛
- مخطط الشبكة ؛
- نموذج علائقي ؛
- مخططات كائنية التوجه.
كل هذه الأنواع من نماذج البيانات تختلف عن بعضها البعض في طبيعة عرض وتخزين المعلومات فيها.
معايير اختيار النموذج الصحيح
يمكن للمستخدم إنشاء قاعدة بيانات بأي من الأنواع المذكورة أعلاه. ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن اختيار نموذج البيانات يحدد الاعتماد على بعض العوامل.
المعيار الأكثر أهمية هو ما إذا كان نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS) الذي يستخدمه العميل يدعم نموذجًا معينًا. تم تصميم معظم نظم إدارة قواعد البيانات بطريقة يتم فيها تقديم نموذج بيانات للمستخدم لاستخدامه ، ولكن بعضها يدعم العديد من نظائرها المختلفة في وقت واحد. دعونا نلقي نظرة على ميزاتهم واحدة تلو الأخرى.
النموذج الهرمي
هو أحد أنواع نماذج عرض البيانات التي تنظمها كمجموعة من العناصر التي يتم ترتيبها بالترتيب من عام إلى خاص.
الهيكل هو شجرة مقلوبة. للوصول إلى ملف واحد محددهناك طريقة واحدة.
النموذج الهرمي يجب أن يستوفي ثلاثة شروط أساسية:
- لا يمكن توصيل كل عقدة من المستوى الأدنى إلا بعقدة واحدة ذات مستوى أعلى.
- لا يوجد سوى عقدة جذر رئيسية واحدة في التسلسل الهرمي ، وهي ليست تابعة لأي عقدة أخرى وهي في المستوى الأعلى.
- لا يوجد سوى مسار واحد لأي عقدة في التسلسل الهرمي من العقدة الجذرية.
نوع العلاقة هو واحد لأكثر.
نموذج الشبكة
يعتمد إلى حد كبير على التسلسل الهرمي ، حيث يوجد الكثير من القواسم المشتركة معه. الاختلاف الرئيسي بين الاثنين هو نوع الارتباط ، والذي يشير إلى علاقة أطراف بأطراف ، مما يعني أن الروابط يمكن أن توجد بين العقد المختلفة.
ميزة نموذج الشبكة هي أنه يستهلك موارد كمبيوتر أقل من حيث الذاكرة والسرعة مقارنة بالطرازات الأخرى.
عيب هذا المخطط هو أنه إذا كنت بحاجة إلى تغيير بنية البيانات المخزنة ، فسيتعين عليك تغيير جميع التطبيقات التي تعمل على أساس نموذج الشبكة هذا ، لأن مثل هذا الهيكل ليس مستقلاً.
النموذج العلائقي
هو الأكثر شيوعًا اليوم. يتم تمثيل الكائنات والعلاقات بينها في نموذج البيانات هذا بالجداول ، وتعتبر العلاقات الموجودة فيها كائنات. تسمى الأعمدة في مثل هذا الجدول الحقول ، وتسمى الصفوف السجلات. يجب أن يرضي كل جدول نموذج علائقيالخصائص التالية:
- بالتأكيد جميع أعمدتها متجانسة ، أي أن جميع العناصر الموجودة في عمود واحد يجب أن يكون لها نفس النوع والحد الأقصى للحجم المسموح به.
- لكل عمود اسم فريد خاص به.
- يجب ألا تكون هناك صفوف متطابقة في الجدول.
- يمكن أن يكون الترتيب الذي تظهر به الصفوف والأعمدة في الجدول عشوائيًا.
يأخذ النموذج العلائقي أيضًا في الحسبان أنواع العلاقات بين هذه الجداول ، بما في ذلك العلاقات رأس برأس ، وعلاقات رأس بأطراف ، وعلاقات أطراف بأطراف.
قواعد البيانات المبنية على نموذج علائقي جدولي مرنة وقابلة للتكيف وقابلة للتطوير بدرجة كبيرة. يتم تقسيم كل كائن بيانات إلى أجزاء أصغر وأكثر فائدة.
النموذج الموجه للكائن
في نموذج بناء البيانات الموجه للكائنات ، يتم تحديد قواعد البيانات من خلال مجموعة من عناصر البرامج القابلة لإعادة الاستخدام مع الوظائف ذات الصلة. هناك العديد من قواعد البيانات المختلفة الموجهة للكائنات:
- قاعدة بيانات الوسائط المتعددة.
- قاعدة بيانات النص التشعبي.
الأول يتضمن بيانات الوسائط. يمكن أن تحتوي على صور مختلفة ، على سبيل المثال ، لا يمكن تخزينها في نموذج علائقي.
تسمح قاعدة بيانات النص التشعبي بربط أي كائن قاعدة بيانات بأي كائن آخر. يعد هذا مناسبًا تمامًا لتنظيم الاتصال في مجموعة من البيانات المتباينة ، ومع ذلك ، فإن مثل هذا النموذج بعيد كل البعد عن المثالية عند إجراءهالتحليلات العددية
ربما يكون النموذج الموجه للكائنات هو النموذج الأكثر شيوعًا واستخدامًا ، حيث يمكن أن يحتوي على معلومات في شكل جداول ، مثل العلائقية ، ولكن ، على عكس ذلك ، لا يقتصر على السجلات المجدولة.
مزيد من المعلومات
تم استخدام النموذج الهرمي لأول مرة في علوم الكمبيوتر في الستينيات من القرن الماضي بواسطة IBM ، ولكن اليوم تراجعت شعبيته بسبب انخفاض الكفاءة.
كان نموذج بيانات الشبكة شائعًا بالفعل في السبعينيات ، بعد أن تم تحديده رسميًا من قبل مؤتمر لغات نظام قاعدة البيانات.
قواعد البيانات العلائقية تكتب عادة بلغة الاستعلام الهيكلية (SQL). تم إصدار هذا النموذج في عام 1970.
الاستنتاجات
وهكذا ، يمكننا تلخيص القضايا التي درسناها اليوم بالاستنتاجات الموجزة التالية:
- البيانات الموجودة على أجهزة الكمبيوتر الشخصية (PC) يمكن تخزينها هيكليًا في شكل قواعد بيانات خاصة.
- جوهر أي قاعدة بيانات هو نموذجها.
- هناك أربعة أنواع رئيسية من نماذج البيانات: هرمية ، شبكية ، علائقية ، كائنية التوجه.
- في النموذج الهرمي ، تبدو البنية كشجرة مقلوبة.
- في نموذج الشبكة ، توجد روابط بين العقد المختلفة.
- في النموذج العلائقي ، يتم تمثيل العلاقات بين الكائنات كجداول.
- في النموذج الموجه للكائنات ، يمكن تمثيل العلاقات بين العناصر بجداول ، لكن لا تقتصر عليها.
في الحالة الأخيرة ، على سبيل المثال ، قد يكون هناكالنص والصور.
