آموزش پایگاه داده‌ ها به صورت تصویری (فیلم آموزشی)

فیلم آموزش پایگاه داده‌ ها

دوره آموزش پایگاه داده‌ ها را در این بخش به صورت فیلم کاملا فارسی آماده کرده ایم که در آن به بخش های پرکاربرد درس پایگاه داده‌ ها پرداخته شده است. در ادامه به معرفی پایگاه داده‌ ها، درس پایگاه داده‌ ها و مفاهیم اولیه در آن پرداخته و پیش نمایشی از بخش های این فیلم آموزشی پایگاه داده‌ ها به همراه فهرست مطالب قرار داده شده است.

تعریف پایگاه داده‌ ها

پایگاه داده‌ ها یا DataBase – DB به مجموعه ‌ای از اطلاعات با ساختار منظم گفته می‌ شود که اغلب در قالبی که در دستگاه‌ ها و کامپیوتر ها قابل خواندن و دسترسی باشد ذخیره می‌ شوند. با توجه به اهمیت داده ها در کاربرد های مختلف، سیستم های مدیریت پایگاه داده در بیشتر برنامه های کاربردی راه پیدا کرده و گسترش یافته اند. امروزه در اغلب کار ها به طریقی با پایگاه های داده سروکار داریم، مثل خرید محصولات از فروشگاه ها، رزرواسیون بلیط، امانت کتاب از کتابخانه ها، ثبت نام مراکز آموزشی و غیره.

درس پایگاه داده ها

درس پایگاه داده ها یکی از مهمترین دروس رشته کامپیوتر به خصوص گرایش نرم افزار است که دانشجویان باید در مقطع کارشناسی آن را بگذرانند. هدف درس پایگاه داده‌ ها آشنایی با مفاهیم و معماری چند سطحی سیستم پایگاه داده و نقش DBMS، معرفی مدل های داده به خصوص مدل رابطه ای و چگونگی ترسیم نمودار ER و همچنین نرمالسازی پایگاه داده می باشد.

فهرست مطالب مطرح شده در دوره آموزش پایگاه داده‌ ها

• قسمت اول: تعاریف اولیه و نمودار EER
• قسمت دوم: سیستم مدیریت پایگاه داده ها (DBMS)
• قسمت سوم: ساختار داده ای – مدل رابطه ای
• قسمت چهارم: جبر رابطه ای
• قسمت پنجم: وابستگی تابعی
• قسمت ششم: نرمال سازی
• فصل هفتم: کار با SQL Server

در ادامه مفاهیم و اصطلاحات مهمی که در پایگاه داده به کار می رود را قرار داده ایم که درک بهتر این مفاهیم یادگیری شما را برای درس پایگاه داده ها راحتتر خواهد کرد.

مفاهیم و اصطلاحات مهم پایگاه داده ها

مفاهیم اولیه پایگاه داده‌ ها

• فایل های اطلاعاتی که به طریقی با هم مرتبط می باشند، یک بانک اطلاعاتی را تشکیل می دهند و متشکل از مجموعه رکوردها می باشد.
• رکورد متشکل از مجموعه فیلد های به هم مرتبط می باشند.
• فیلد کوچکترین جزء یک بانک اطلاعاتی است.

به طور مثال در بانک اطلاعاتی دانشگاه چندین فایل قرار دارد، مثل فایل دانشجویان که شامل چندین رکورد است، هر رکورد متشکل از اطلاعات یک دانشجو است که از چند فیلد مانند شماره دانشجویی، نام، آدرس، معدل و…. تشکیل شده است.

چند تعریف

• داده : نمایش پدیده ها و مفاهیم به طور صوری و مناسب برای برقراری ارتباط یا پردازش.
• اطلاع : داده پردازش شده
• داده همان مقدار واقعا ذخیره شده و اطلاع معنای داده می باشد.
• پایگاه داده : مجموعه ای از داده های ذخیره شده و پایا به طور مجتمع و مرتبط با هم، با کمترین افزونگی، تحت مدیریت یک سیستم کنترل متمرکز، مورد استفاده یک یا چند کاربر به طور همزمان و اشتراکی می باشد.

روش های ایجاد سیستم های کاربردی

۱٫ روش پایگاهی

در این روش نیاز های اطلاعاتی همه ی بخش ها مطالعه می شود تا بتوان یک سیستم یکپارچه (integrated) را طراحی نمود. در این روش یک محیط ذخیره سازی واحد، مجتمع و اشتراکی، تحت کنترل متمرکز هست که کاربران بر اساس نیاز خاص خود، پایگاه خود را تعریف می کنند و هر کاربر تصور می کند که پایگاه خود را داراست.

۲٫ روش فایلینگ (ناپایگاهی)

مراحل اولیه طراحی و تولید برای هر بخش به صورت کلاسیک انجام می شود و بعد از طراحی، مشخصات هر سیستم به همراه وظایف آنها مشخص می گردد. به منظور ایجاد محیط ذخیره سازی اطلاعات از یک سیستم فایل و برای برنامه سازی، یک زبان سطح بالا مورد استفاده قرار می گیرد و در نهایت برای هر بخش، یک سیستم کاربردی ایجاد می گردد.

عناصر محیط پایگاه داده ها

1. نرم افزار (DBMS – نرم افزار شبکه – برنامه های کاربردی – رویه های ذخیره شده)
2. سخت افزار (ذخیره سازی – ارتباطی – پردازشگر)
3. کاربر (موردی – همیشگی)
4. داده

ساختار های داده ای

یک مدل داده ای شامل یک ساختار داده می باشد. (همینطور شامل امکانات عملیات بر روی پایگاه داده ها و کنترل جامعیت پایگاه داده ها می باشد.) ساختار داده ای امکانی می باشد که جهت نمایش داده های موجودیت ها و انواع ارتباطات بین آنها است.

انواع ساختارهای داده ای

1. رابطه ای (RDS)
2. سلسله مراتبی (HDS)
3. شبکه ای (NDS)

ویژگی های ساختار رابطه ای

1. مبنای تئوریک قوی دارد
2. دارای نمایش ساده از نظر کاربر است
3. دارای تنها یک عنصر ساختاری اساسی (جدول) است
4. امکان نمایش ارتباطات ۱:۱, ۱:N, N:M می باشد
5. ساده بودن منطق و دستور بازیابی

معماری پایگاه داده ها

معماری استاندارد پایگاه داده ها که توسط ANSI پیشنهاد شد، یک معماری سه سطحی است.

1. سطح خارجی (External Level)
2. سطح ادراکی (Conceputual Level)
3. سطح داخلی (Internal Level)

شکل ۲: معماری پایگاه داده ها

تعریف دید ها

دید، پنجره ای می باشد که از آن کاربر قادر است تا محدوده پایگاه خود را ببیند و خارج از این محدوده، چیزی را نمی تواند ببیند.

1. دید خارجی: دید کاربر نسبت به داده های ذخیره شده در پایگاه داده ها
2. دید ادارکی: دید طراح نسبت به داده های ذخیره شده در پایگاه داده ها
3. دیده داخلی: دیده DBMS نسبت به داده های ذخیره شده در پایگاه داده ها

زبان داده ای فرعی (DSL : Data Sub Language)

دستور های این زبان به سه بخش تقسیم می شود:

1. دستورات تعریف داده ها (DDL)
2. دستورات کنترل داده ها (DCL)
3. دستورات عملیات روی داده ها (DML)

انواع DSL

DSL می تواند هم مستقل و هم ادغام شدنی باشد.

1. IDSL (مستقل از زبان میزبان)
2. EDSL (ادغام شده با زبان میزبان)

ادغام می تواند صریح یا ضمنی باشد، در حالت ادغام صریح، عین دستورات DSL در برنامه به زبان میزبان نوشته می شود و در حالت ادغام ضمنی، دستور های DSL به طور توابع فرا خوانده می گردند. در حالت ادغام صریح، محیط برنامه سازی دو زبانی می باشد و نیاز به دو کامپایلر است.

سیستم مدیریت پایگاه داده ها (DBMS)

سیستم DBMS از نرم افزار های واسط بین محیط فیزیکی ذخیره و بازیابی و محیط منطقی برنامه سازی است. سیستم DBMS به برنامه ساز این امکان را می دهد تا پایگاه داده های خود را تعریف نموده و در آن عملیات خود را انجام بدهد.

مدیر پایگاه داده ها (DBA)

مدیر پایگاه داده ها فردی می باشد که متخصص در پایگاه داده ها، با مسئولیت علمی و فنی است و به همراه یک تیم تخصصی فعالیت می کند.

چند وظیفه از وظایف تیم DBA:

1. مشارکت در انتخاب DBMS و پیکربندی سخت افزاری و نرم افزاری مورد نیاز
2. تصمیم گیری در رابطه با تعیین معماری سیستم پایگاه داده ها
3. تصمیم گیری در مورد نحوه سازماندهی مجدد پایگاه داده ها
4. طراحی سطح ادراکی پایگاه داده ها (طراحی منطقی)
5. نظارت کردن بر روی تعیین دید های خارجی و نوشتن شما های خارجی

استقلال داده ای

وابسته نبودن برنامه های کاربردی به داده های ذخیره شده را استقلال داده ای می گویند که مهمترین اهداف فناوری پایگاه داده هاست. استقلال داده ای عبارت است از تاثیر ناپذیری برنامه های کاربردی در سطح خارجی در قبال رشد پایگاه داده ها و همینطور تغییر در ساختار داده های عملیاتی می باشد.

انواع استقلال داده ای:

1. استقلال داده ای فیزیکی: مصونیت دید های کاربران و برنامه های کاربردی در مقابل تغییرات در سطح داخلی – فیزیکی.
2. استقلال داده ای منطقی: مصونیت دید های کاربران و برنامه های کاربردی در مقابل تغییرات در سطح ادراکی.

کاتالوگ سیستم

• کاتالوگ سیستم شامل داده هایی می باشد که در رابطه با داده های ذخیره شده در پایگاه داده های کاربر (متا داده) است.
• بکارگیری کاتالوگ باعث افزایش استقلال از داده می گردد.
• بکارگیری کاتالوگ، تغییری در سرعت ذخیره یا بازیابی اطلاعات نمی گذارد.
• تعریف جدول های مبنا، تعریف شاخص ها و تعریف جدول های مجازی در کاتالوگ ذخیره می گردد.
• مقادیر داده های درون جداول، در کاتالوگ سیستم ذخیره نمی گردد.

محتویات کاتالوگ

1. شما های خارجی، ادراکی، داخلی
2. ضوابط کنترل ایمنی داده ها
3. مشخصات پیکربندی سخت افزاری سیستم
4. شرح سازمان فیزیکی داده های ذخیره شده
5. مشخصات کاربران و حقوق دستیابی آنها به داده ها
6. مشخصات برنامه های کاربردی
7. مشخصات پایانه های متصل به سیستم
8. قواعد جامعیت
9. ارتباط میان برنامه های کاربردی و داده های ذخیره شده
10. توابع تعریف شده بوسیله کاربران

تراکنش (TRANSACTION)

تراکنش: برنامه ای که یک کاربر در محیط بانک اطلاعاتی اجرا می نماید. پایان یک تراکنش یا موفق (commit) می باشد و یا ناموفق (abort) خواهد بود. DBMS بر روی هر تراکنش کنترل هایی را انجام می دهد تا جامعیت بانک اطلاعاتی تضمین شود. این کنترل ها به ACID معروف می باشند:

Durability , Isolation , Consistency , Atomicity

ACID

1. یکپارچگی (Atomicity) – به این معنی می باشد که یا تمام دستورات یک تراکنش صورت می گیرد و یا هیچکدام از دستورات اجرا نمی شوند. این خاصیت به تمامی یا هیچ موسوم می باشد. (مثلا تراکنش انتقال مبلغی از یک حساب به حساب دیگر)
2. همخوانی (Consistency) – به این معنی که هر تراکنشی اگر به تنهایی اجرا شود بانک را از حالتی صحیح به حالتی صحیح دیگر منتقل می نماید.
3. انزوا (Isolation) – به این معنی که اثر تراکنش های همروند بر روی یکدیگر به طوری باشد که ظاهرا هر کدام به طور مجزا و در انزوا صورت می گیرند
4. پایائی (Durability) – یعنی اثر تراکنش هایی که به مرحله انجام (commit) می رسند ماندنی می باشد و به صورت تصادفی از بین نمی رود. به طور مثال در تراکنش انتقال پول از حسابی به حساب دیگر، پس از واریز مبلغ تحت هیچ شرایطی (همچون آتش سوزی) اثر عمل انجام شده از بین نمی رود.