نماذج البيانات ولغات الاستعلام
نماذج البيانات هي الأطر المفاهيمية التي تحدد كيفية هيكلة البيانات وعلاقاتها وقيودها، ولغات الاستعلام هي التدوينات الرسمية المستخدمة لاسترداد البيانات ومعالجتها ضمن تلك النماذج.
Definition
نموذج البيانات هو مجموعة من الأدوات المفاهيمية لوصف البيانات، وعلاقات البيانات، ودلالات البيانات، وقيود الاتساق؛ ولغة الاستعلام هي تدوين لطلب المعلومات من قاعدة بيانات معبر عنها في مثل هذا النموذج، وتعديلها.
Scope
يغطي هذا المجال التجريدات المستخدمة لوصف البيانات — النموذج العلائقي، ومخططات الكيان-العلاقة، والنماذج شبه المهيكلة والمستندية — بالإضافة إلى اللغات التصريحية والجبرية، وبشكل رئيسي الجبر العلائقي و SQL، المستخدمة للتعبير عن الاستعلامات والتحديثات ضدها. ويتناول كيف يحدد النموذج المخططات، والنسخ، والمفاتيح، وقيود التكامل، وكيف ترتبط القدرة التعبيرية للغة الاستعلام بالنموذج الأساسي. ويستثني التخزين المادي، والفهرسة، وتنفيذ الاستعلامات (المغطاة في معالجة الاستعلامات وتحسينها) وانضباط التصميم لتحسين المخططات (المغطى في تصميم قواعد البيانات والتطبيع).
Sub-topics
Core questions
- كيف يمثل نموذج البيانات الكيانات والعلاقات والقيود؟
- ما العلاقة بين النموذج العلائقي والجبر العلائقي و SQL؟
- كيف يتم ربط تصميم الكيان-العلاقة المفاهيمي بمخطط علائقي منطقي؟
- كيف توازن النماذج شبه المهيكلة والمستندية بين المخططات الجامدة والمرونة؟
- ما الذي يحدد القوة التعبيرية وحدود لغة الاستعلام؟
Key concepts
- العلاقة، الصف، والسمة
- المخطط والنسخة
- المفاتيح وقيود التكامل
- الجبر العلائقي
- SQL
- مخطط الكيان-العلاقة
- البيانات شبه المهيكلة
- النماذج المستندية و JSON
- استقلالية البيانات
Key theories
- النموذج العلائقي
- يمثل نموذج كود العلائقي جميع البيانات كعلاقات (مجموعات من الصفوف على سمات مسماة)، ويفصل العرض المنطقي للبيانات عن تخزينها المادي ويوفر أساسًا رياضيًا يعتمد على نظرية المجموعات ومنطق المحمولات.
- الاكتمال العلائقي
- تكون لغة الاستعلام كاملة علائقيًا إذا كان بإمكانها التعبير عن كل استعلام يمكن التعبير عنه في الجبر العلائقي؛ يحدد هذا المعيار، الذي قدمه كود، خط أساس للقوة التعبيرية للغات العملية مثل SQL.
- نموذج الكيان-العلاقة
- يصف نموذج تشن للكيان-العلاقة العالم من حيث الكيانات، وسماتها، والعلاقات بينها، ويوفر تدوين تصميم مفاهيمي عالي المستوى يمكن ترجمته بشكل منهجي إلى مخططات علائقية.
Clinical relevance
تُعد نماذج البيانات ولغات الاستعلام أساسًا لجميع أنظمة المعلومات تقريبًا: يدعم النموذج العلائقي و SQL قواعد بيانات المؤسسات، والأنظمة المالية، والخلفيات الويب، بينما تُستخدم نمذجة الكيان-العلاقة في تحليل المتطلبات، وتدعم النماذج المستندية وشبه المهيكلة التخزين المرن لبيانات الويب، والسجلات، والتكوين.
History
استخدمت قواعد البيانات المبكرة نماذج هرمية وشبكية (CODASYL) مع تنقل مرتبط بالتخزين المادي. قدم نموذج كود العلائقي عام 1970 استقلالية البيانات وجبرًا تصريحيًا؛ وقد أدى ذلك إلى ظهور System R و Ingres في السبعينيات وإلى SQL، الذي أصبح معيارًا ISO. أضاف نموذج الكيان-العلاقة لتشن عام 1976 طبقة تصميم مفاهيمية، وظهرت النماذج شبه المهيكلة والمستندية مع الويب و XML في أواخر التسعينيات.
Key figures
- Edgar F. Codd
- Peter Chen
- Jeffrey D. Ullman
- Jennifer Widom
Related topics
Seminal works
- codd1970
- chen1976
- silberschatz2019
Frequently asked questions
- ما الفرق بين الجبر العلائقي و SQL؟
- الجبر العلائقي هو لغة رياضية إجرائية للمشغلين (الاختيار، الإسقاط، الربط، الاتحاد، إلخ) على العلاقات، تُستخدم للاستدلال على الاستعلامات وتحسينها. SQL هي اللغة التصريحية العملية المستخدمة في الأنظمة الحقيقية؛ وهي تستند إلى الجبر العلائقي وحساب التفاضل والتكامل ولكنها تضيف ميزات مثل التجميع، والتجميع، ومعالجة القيم الفارغة، ودلالات المجموعات المتعددة (الحقائب).
- لماذا يتم نمذجة البيانات بشكل مفاهيمي قبل تصميم الجداول؟
- تلتقط النماذج المفاهيمية مثل مخططات الكيان-العلاقة المتطلبات بلغة يفهمها المستخدمون — الأشياء والعلاقات بينها — بغض النظر عن التنفيذ. ترجمة تصميم مفاهيمي تم التحقق منه إلى جداول علائقية يقلل من التكرار وأخطاء التصميم مقارنة بإنشاء الجداول مباشرة.