Introduction to Computer Science بــساـحلا مــلـع يف ةــمدـقـم Systems.pdf · 4/13/2016 2 Introduction to Computer Science - بساحلا ملع يف ةمقم

4/13/2016

1

Chapter 5: DataBase Systems

Introduction to Computer Science

مـقـدمــة في عـلــم الحـاســب

نظم قواعد البيانات: 5الوحدة محمد دالي ابراهم. أ: إعداد

2015 -1437 \جامعة الكامل

Introduction to Computer Science - 5 مقدمة في علم الحاسب. Database Systems - 5 .نظم قواعد البيانات 2

• Introduction

• The Data Hierarchy

• History of Data Organization

• Relational Database Model

• Logical Design

• Database Management System

(DBMS)

• “Access” DBMS

• Object Database Model

Outline قــــائــــمــــــــة املـــحـــــتـــــــــوى

مقدمة•

هيكلة البيانات•

نبذة تاريخية عن تنظيم البيانات•

نموذج قواعد البيانات العالقية•

التصميم املنطققي •

نظم إدارة قواعد البيانات•

“أكسس”نظام إدارة قواعد البيانات •

(“Access”)

نموذج قواعد البيانات الشيئية أو •

الكائنية

4/13/2016

2


Program - البرنامج

Data بيانات- List of Commands سلسلة أوامر للحاسب-

A lot of Data

بيانات كثيرة من اآلالف الى الماليين

Few Data

بيانات قليلة من واحد الى المئات

أمثلة

بيانات كتب مكتبة جامعة الملك عبدالعزيز بجدة -

ODUS -بيانات طالب جامعة الملك عبدالعزيز بجدة -

بيانات عمالء بنك الراجحي -

للسيارات المستخدمة في “ أدارة المرور”بيانات عند -

البلد

- ...

أمثلة

“الرسام”برنامج -صور شخصية -

“وورد”وبرنامج -خطابات الجامعة -

-...

أمثلة

-”ODUS“

“الرسام”-

“وورد”-

-...

Introduction مــــقـــــدمــــــــــة

Programs and Data البرامج والبيانات



Data بيانات- List of Commands سلسلة أوامر للحاسب-

A lot of Data

بيانات كثيرة

Few Data

بيانات قليلة

Need to be organized

تحتاج تنظيم

Don’t need to be organized

ال تحتاج الى تنظيم

مثال

بيانات طالب الجامعة -

التظيم الورقي القديم

(عالقي)لكل طالب ملف ورقي -

الملفات ترتب في دواليب ورفوف حسب سنة التسجيل -

...والتخصص والرقم األكاديمي و

كل المعامالت تتم على ورق وتوضع نسخ داخل الملف-

التنظيم الحديث على الحاسب

كل بيانات الطالب األساسية والمتغيرة -

تكون على الحاسب

أو ( قديم)” ملفات“التنظيم عن طريق -

(الحديث)” قاعدة بيانات“

أمثلة

-“ODUS”

”الرسام“-

”وورد“-

-...

Introduction مــــقـــــدمــــــــــة Programs and Data البرامج والبيانات

4/13/2016

3



Data بيانات - List of Commands سلسلة أوامر للحاسب-

A lot of Data

بيانات كثيرة

Few Data

بيانات قليلة

Need to be organized

تحتاج تنظيم

Data Base systems

نظام قواعد البيانات

Data Base Management System: ACCESS

“أكسس” برنامج: نظام أو برنامج إدارة قواعد بيانات مثال


Programs and Data البرامج والبيانات


:Database Definition : تعريف لقاعدة بيانات

قاعدة بيانات هي بيانات كثيرة منظمة بشكل واسترجاعها يسمح بإضافة بيانات وتحديثها

وهذا بطريقة ... وعرضها بأشكال متنوعة ميسرة وسريعة

A database is a lot of data organized in a

way that makes it easier to add data, to

update the data and to query the data in

many forms as needed.

DBMS:

It is a software that plays the role of the

interface between the data base and the

user be it a final user or a programmer.

Examples: M.S. ACCESS, ORACLE

: نظام إدارة قواعد البيانات قاعدة بين كواجهة تعمل برامج مجموعة هو

املستخدم كان سواء واملستخدم البيانت .مبرمج أو نهائي ORACLE و M.S. ACCESS :أمثلة


4/13/2016

4


The Hierarchy of Data

• Bit (a binary digit)

─ Circuit that is either on or off

• Byte

─ Typically made up of eight bits

• Character

التنظيم الهرمي للبيانات

:(الثنائي الرقم) البت• مطفية وإما شغالة إما إلكترونية دائرة ─

:البايت• بت 8 من يتكون ─

:النص ي والرمز الحرف•

Example: 0 , 1 1، 0: مـثــال

Example: A, B, ….Z, a, b,….z, 0, 1,….9, =,

+, &, %, ….

Example: 01001101 00010110: مـثــال

، +، =، 9... ، 1، 0ي، ....أ، ب، : مـثــال

& ،% ،( ،) ،....


• Field

Name, number, or combination of

characters that describes an aspect of

a business object or activity

:املجال• حروف تشكيلة أي أو الرقم، ،إلاسم─

نشاط أو ش يء جوانب من جانب لوصف

Example: Fields

Name: khaled, Omar, Ali, …

Birthdate: 1-1-1420, 5-10-1421, …

Average: 3.20, 2.55, 4.51, …

…

المجاالت: مـثــال

...خالد، عمر، علي، :اإلسم

، ...، 1421-10-5، 1420-1-1 :تاريخ الميالد

...، 4.51، 2.55، 3.20 :المعدل

...

The Hierarchy of Data التنظيم الهرمي للبيانات

4/13/2016

5


• Record

─ Collection of related data fields

:السجل• ببعضها مرتبطة بيانات مجاالت مجموعة ─

البعض

Example: Student record

Name Birthdate Average …

Khaled 12-5-1422 2.33 …

Omar 21-10-1425 3.55 …

Ali 13-11-1427 4.25 …

...

سجالت الطالب: مـثــال

... المعدل تاريخ الميالد اإلسم

... 2.33 1422-5-12خالد

... 3.55 1425-10-21عمر

... 4.25 1427-11-13علي

....



• File

─ Collection of related records

:امللف• مجموعة سجالت مرتبطة ببعضها البعض ─

Example: Student record file

Student record file

1st record: Khaled 12-5-1422 2.33 …

2snd record: Omar 21-10-1425 3.55 …

3rd record: Ali 13-11-1427 4.25 …

…

ملف سجالت الطالب: مـثــال

ملف سجالت الطالب

... 2.33 1422-5-12خالد :1السجل

... 3.55 1425-10-21عمر :2السجل

... 4.25 1427-11-13علي :3السجل

...


4/13/2016

6


• Database

─ Collection of integrated and

related files

:البيانات قاعدة• ببعضها ومرتبطة متكاملة ملفات مجموعة ─

البعض

Example:

Student data base

1st File: Student basic data

2snd File: Student basic academic data

3rd File: Student registered courses

4th File: Student financial data

…

: مـثــال

بيانات الطالبقاعدة

البيانات األساسية للطالب :1الملف

البيانات األساسية األكاديمية للطالب :2الملف

بيانات المواد المسجلة :3الملف

للطالبالبيانات المالية :4الملف

...



• Hierarchy of data

─ Bits, characters, fields, records,

files, and databases

:البيانات هرم• و امللف السجل، املجال، الحرف، البت، ─

البيانات قاعدةDatabase -- قاعدة بيانات

File 1 - 1ملف File 3 - 3ملف File 2 - 2ملف …

Record 1 - 1سجل Record 2 - 2سجل Record 3 - 3سجل …

Field 1 - 1مجال Field 2 - 2مجال Field 3 - 3مجال …

Characters – حروف

Bits – بتات


4/13/2016

7


التخزين على أشرطة ممغنطة◄

History of Data Organization نبذة تاريخية عن تنظيم البيانات

.1 الملفات ذات الوصول التسلسلي 1. Sequential Access Files

► Storage on Magnetic Tapes

►Records are stored sequentially

►processing is done sequentially because

of the nature of the storage media, the

magnetic tape.

►Main problems: the processing is very

slow because it has to go over all the

records one by one and the difficulty if

not impossible to extract information in

various format as well as the non

consistency of data and it redundancy

between applications

امللف عبارة عن سجالت متسلسلة لها نفس ◄ املجاالت أو الحقول

املعالجة تتم بشكل تسلسلي بسبب ◄ الشريط املمغنط: خصوصية وسيط التخزين

املعالجة بطيئة جدا و : العيوب الرئيسية◄صعوبة واستحالة في بعض الحاالت استخراج معلومات متنوعة وكذلك تكرار وعدم تجانس

بين التطبيقات املختلفة البيانات

Picture ?????


التخزين على أقراص ممغنطة◄


► Storage on Magnetic Disks

►Records are stored on Disks and are

accessed directly

►processing is done by accessing the

needed records directly

►Main problems: although the processing

is much faster with sequential files it

remains the difficulty to extract

information in various format as well as

the non consistency of data and its

redundancy between applications

امللف عبارة عن سجالت لها نفس العناصر ◄ومخزنة على القرص يتم الوصول اليها بطريقة

(غير تسلسلية)مباشرة

املعالجة تتم بشكل مباشر◄

سرعة املعالجة أحسن بكثير من السابق لكن ◄يبقى العيب الثاني وهو صعوبة استخراج

معلومات متنوعة خاصة بين تطبيقات مختلفة وكذلك تكرار وعدم تجانس البيانات

بين التطبيقات املختلفة

Picture ?????

.2 الملفات ذات الوصول المباشر2. Direct Access Files

4/13/2016

8


التخزين على أقراص ◄


► Storage on Disks

►Each file is broken down to several

sub files related to each other

according to the nature of the

business and its requirements

تجزئة بيانات امللف الواحد على عدد من ◄امللفات تربط بينهما عالقة حسب نوع نشاط

املؤسسة ومتطلباتها من املعلومات

.2 قواعد البيانات2. Databases

البيانات مركزية ولذا تكون مستقلة عن ◄ التطبيقات وبدون تكرار

► The data is centralized so that it is independent of the applications and without redundancy


Relational Database Model نموذج قواعد البيانات العالقية

►There are three type of databases

sub files relationships:

ابن -عالقة هرمية أو عالقة أب 1.

عالقة شبكية2.

عالقة منطقية أو عالقية3.

1. Hierarchical or father - son

relationship

2. Network relationship

3. Logical or relational relationship

ثالثة أشكال في تجزئة امللفات في قواعد ◄ :البيانات

►The first two models are not used

anymore.

►The third model is the one that is

used in most database applications.

It is called: the Relational data base

model

توقف استخدام النموذجين ألاول والثاني ◄ لعدم تلبياتهما ملتطلبات املؤسسات

النموذج الثالث هو املستخدم حاليا في معظم ◄

نموذج : تطبيقات قواعد البيانات ويسمى قواعد البيانات العالقية

4/13/2016

9



► Relational Databases:

.بين تلك الكيانات عالقاتو كياناتتتكون من مجموعة :قواعد البيانات العالقية◄

توصف ش يء متكامل خصائصأو عناصر مجموعة : الكيان

“أستاذ”الكيان : مثال• الرقم التعريفي، الاسم، املؤهل، التخصص، : عناصر أو خصائص الكيان... أمثلة لبعض سجيالت هذا الكيان:

الرقم التعريفي االسم المؤهل التخصص 1السجل 123456 عمر علي السلمي دكتورة عربية لغة

2السجل 654321 خالد عامر الغامدي ماجيستير علم األحياء 3السجل 123123 أحمد غالي السلمي دكتورة حاسب آلي

... ... ... ... ...

مع الخصائص وعدد من السجالت“ أستاذ”الكيان :مثال



► Relational Databases: ◄قواعد البيانات العالقية:

:مثال آخر لكيان•

“مقرر ”: الكيان• الرمز، العنوان، الوزن، التخصص : عناصر أو خصائص الكيان... أمثلة لبعض سجيالت هذا الكيان:

الرمز العنوان الوزن التخصص 1السجل ARA101 أساسي عربية 2 عربية لغة

2السجل BIO100 لم األحياءمقدة لع 3 علم األحياء 3السجل CPIT100 مهارات الحاسب 3 آلي حاسب... ... ... ... ...

مع الخصائص وعدد من السجالت“ مقرر”الكيان :مثال

4/13/2016

10




الكيانات• :يرمز للكيانات عند تصميم قواعد البيانات بمخطط كالتالي•

مخططات كيانات




هي عالقة منطقية تربط بين كيانين حسب طبيعتها وخصائصها ودورها: العالقة

مقرر درس أستاذ، “مقرر “و“ أستاذ”بين الكيانين “ درس”العالقة : مثال السنة الدراسية، الفصل : “درس”يمكن للعالقة أن يكون لها خصائص وكمثال خصائص العالقة

...الدراس ي، أمثلة لبعض سجيالت هذه العالقة:

األستاذ رقم المقرر رمز السنة الفصل 2 1435 ARA101 123456 1السجل 1 1436 BIO100 654321 2السجل 1 1436 CPIT100 123123 3السجل ... ... ... ... ...


4/13/2016

11




:مثال آخر لعالقة•

“مقرر ”و “ أستاذ”بين الكيانين “ يرغب في تدريس املقرر ”العالقة • رمز املقرر، درجة الرغبة، السنة، الفصل رقم ألاستاذ: عناصر أو خصائص الكيان ،... أمثلة لبعض سجيالت هذا الكيان:


األستاذ رقم المقرر رمز درجة الرغبة السنة الفصل2 1433 7 ARA101 123456 1السجل 1 1434 5 BIO100 654321 2السجل 1 1434 9 CPIT100 123123 3السجل ... ... ... ... ...




العالقات• :يرمز للعالقات عند تصميم قواعد البيانات بمخطط كالتالي•

مخططات كيانات وعالقات

4/13/2016

12


على أساس الغرض من العالقاتوخصائص الكيانات و الكياناتيتم تحديد

قاعدة البيانات والمخرجات المطلوبة

إنشاء قاعدة بيانات للكتب الشخصية : مثال

إدارة مكتبة شخصية عن طريق قاعدة بيانات: الغرض

معرفة محتوى المكتبة في أي لحظة، معرفة : المخرجات

الكتب لموضوع معين، لمؤلف معين، لسنة معينة، معرفة

معار، )التكلفة بشت أنواعها، معرفة أين يوجد كتاب معين

...(.تالف، مفقود، في رف معين،


► Logical Design of a relational Database ◄التصميم املنطقي لقاعدة بيانات عالقية

التصميم المنطقي هو تحديد الكيانات المنطقية والعناصر لكل كيان والعالقات بين الكيانات



مستعير، كتاب: الكيانات التي يمكن استخالصها من الغرض والمخرجات،

عناصر الكيانات:

العنوان، الكاتب، السنة، التكلفة، الحالة، الموضوع: كتاب

االسم، الجوال، درجة االنضباط،: مستعير



الكتاب كذا : عالقة واحدة بين كتاب ومستعير يمكن التعبير عنها كالتالي :العالقات

كيف يتم التعبير عنها في قاعدة البيانات ؟ . مستعار من قبل المستعير فالن

إذا كانت العالقة تتكون من بيان واحد أو أكثر موجودة كلها في أحد كيانات العالقة

فيتم اضافة تلك البيانات الى الكيان اآلخر،

موظف يعمل في إدارة، العالقة تتكون من بيان واحد هو اسم االدارة التي يعمل : مثال

“موظف”العالقة يتم إنشائها بإظافة اسم االدارة إلى الكيان . فيها الموظف

4/13/2016

13



إذا كانت العالقة لها بيانات غير موجودة في أحد كيانات العالقة، مثل

العالقة بين كتاب و مستعير حيث أن عند االعارة يجب تسجيل اسم

المستعير وتاريخ االعارة وعند ارجاع الكتاب تسجيل تاريخ االرجاع،

فيتم في هذه الحالة إنشاء كيان يسمى باسم العالقة وعناصره هي

.بيانات العالقة

الكيان المعبر عن العالقة بين كتاب ومستعير : تطبيقا للمثال السابق

كتاب، مستعير، تاريخ االعارة، : وعناصره. إعارة : يمكن تسميته باسم

...تاريخ االرجاع، حالة الكتاب عند االرجاع، مالحظة،







إضافة مخطط قاعدة البيانات

4/13/2016

14


• Data Mining: The area of

computer science that deals with

discovering patterns in collections

of data

• Data warehouse: A static data

collection to be mined

– Data cube: Data presented

from many perspectives to

enable mining

Data Mining التنقيب في البيانات

مجال في علم : تنقيب في البيانات•

الحاسب يعتني بالكشف عن أنماط

في مجموعات بيانات

مجموعات : مستودعات البيانات•

بيانات ثابتة للتنقيب

بيانات تعرض من : مكعب بيانات ─

وجهات نظر متعددة لتمكين

التنقيب


• Class description

• Class discrimination

• Cluster analysis

• Association analysis

• Outlier analysis

• Sequential pattern analysis

Data mining strategies استراتيجيات التنقيب في البيانات

وصف الفئة•

التمييز بين الفئات•

تحليل المجموعات•

تحليل الصالت•

تحليل النواشز•

تحليل األنماط التسلسلية•

4/13/2016

15


• Problems:

─ Massive amounts of personal data are being collected

• Often without knowledge or meaningful consent of affected people

─ Data merging produces new, more invasive information

─ Errors are widely disseminated and hard to correct

• Remedies

– Existing legal remedies often difficult to apply

– Negative publicity may be more effective

Social Impact of Database Technology

األثر االجتماعي لتكنولوجيا قواعد البيانات

:المشاكل•تجميع كميات ضخمة من ─

المعلومات الشخصية لألفرادغالبا بدون علم أو موافقة واضحة •

من المعنيين باألمر

دمج البيانات ينتج عنه معلومات ─جديدة أكثر اجتياح للخصوصيات

الشخصية

أخطاء في البيانات على نطاق ─ واسع وصعبة التصحيح

:الحلول•صعوبة تطبيق الحلول القنونية ─

الموجودة التشهير السلبي يمكن أن يكون أكثر ─

فعالية


Computer Science: An Overview Eleventh Edition

by J. Glenn Brookshear

Chapter 9 : 9الوحدة

Database Systems / نـظــم قواعــد البيانــات

End of Chapter 9

9نـهـايــــــة الـوحـــــــــــــــدة

Documents

Introduction to Computer Science بــساـحلا مــلـع يف ةــمدـقـم Systems.pdf · 4/13/2016 2 Introduction to Computer Science - بساحلا ملع يف ةمقم