עזרה ראשונה

Database Management

Definition

Database management refers to the process of designing, implementing, and maintaining databases to store and manage data efficiently.

Key Concepts

• Database: A collection of organized data stored in a way that allows for efficient retrieval and manipulation.
• Database Management System (DBMS): A software system that allows for the creation, modification, and querying of databases.
• Schema: The overall structure of a database, including the relationships between different data entities.

Types of Databases

• Relational Databases: Organize data into tables with well-defined schemas, using SQL (Structured Query Language) for querying.
• NoSQL Databases: Designed for large-scale data storage, using various data models (e.g., key-value, document-oriented, graph) and query languages.
• Object-Oriented Databases: Store data in the form of objects, using object-oriented programming languages for querying.

Database Operations

• Create: Define the database schema and create the physical database.
• Read: Retrieve data from the database, using queries like SELECT.
• Update: Modify existing data in the database, using queries like UPDATE.
• Delete: Remove data from the database, using queries like DELETE.

Database Design Principles

• Normalization: Organize data to minimize data redundancy and improve data integrity.
• Denormalization: Intentionally denormalize data for performance improvements, but at the cost of data redundancy and potential consistency issues.

Database Security

• Authentication: Verify the identity of users accessing the database.
• Authorization: Control access to specific data and operations based on user roles and permissions.
• Encryption: Protect data in transit and at rest using encryption algorithms.

Database Performance Optimization

• Indexing: Create data structures to speed up query execution.
• Caching: Temporarily store frequently accessed data in memory for faster access.
• Query Optimization: Refactor queries to minimize execution time and resource usage.

ניהול בסיסי נתונים

הגדרה

ניהול בסיסי נתונים הוא תהליך של עיצוב, מימוש ותחזוקה של בסיסי נתונים לאחסון וניהול נתונים בצורה יעילה.

מושגים מרכזיים

• בסיס נתונים: אוסף נתונים מאורגן המאוחסן בדרך שמאפשרת שליפה ועריכה יעילה של הנתונים.
• מערכת ניהול בסיסי נתונים (DBMS): מערכת תוכנה שמאפשרת יצירה, שינוי וחיפוש בבסיסי נתונים.
• סכמה: המבנה הכולל של בסיס הנתונים, כולל היחסים בין ישויות הנתונים השונות.

סוגי בסיסי נתונים

• בסיסי נתונים יחסיים: מארגנים נתונים לטבלאות עם סכמה מוגדרת היטב, משתמשים בשפת SQL לחיפוש.
• בסיסי נתונים NoSQL: מעוצבים לאחסון נתונים בקנה מידה גדול, משתמשים בדגמי נתונים שונים (כגון מפתח-ערך, מסמך-מבוסס) ושפות חיפוש.
• בסיסי נתונים מבוססי אובייקטים: שומרים נתונים בצורת אובייקטים, משתמשים בשפות תכנות מבוססות אובייקטים לחיפוש.

פעולות בסיס נתונים

• יצירה: הגדרת הסכמה של בסיס הנתונים ויצירת הבסיס הפיזי.
• קריאה: שליפת נתונים מבסיס הנתונים, משתמשים בשפת חיפוש כגון SELECT.
• עדכון: שינוי נתונים קיימים בבסיס הנתונים, משתמשים בשפת חיפוש כגון UPDATE.
• מחיקה: מחיקת נתונים מבסיס הנתונים, משתמשים בשפת חיפוש כגון DELETE.

עקרונות תכנון בסיס נתונים

• נורמליזציה: ארגון נתונים כדי למנוע כפילות נתונים ולשפר את שלמות הנתונים.
• דינורמליזציה: דינורמליזציה מכוונת של נתונים לשיפור ביצועים, אך עלולה לגרום לבעיות כפילות ושלמות נתונים.

אבטחת בסיס נתונים

• אימות: אימות זהות המשתמשים הגורמים לגישה לבסיס הנתונים.
• הרשאה: שליטה על גישה לנתונים ופעולות ספציפיות בהתאם לתפקידים והרשאות המשתמשים.
• הצפנה: הגנה על נתונים בתוך ובין בסיסי נתונים משתמשים באלגוריתמים שונים של הצפנה.

אופטימיזציה של ביצועי בסיס נתונים

• אינדקסים: יצירת מבנים נתונים לשיפור מהירות החיפוש.
• מטמון: אחסון זמני של נתונים תכוף מבוקשים לגישה מהירה יותר.
• אופטימיזציה של שאילתות: שיפור השאילתות למינימום זמן ביצוע ושימוש במשאבים.

מושגי תכנות

סוגי תכנות:

• תכנות סקריפטינג: שפות מפורשות, מבוצעות שורה אחר שורה (לדוגמה, פייתון, ג'אווה סקריפט)
• תכנות מהודר: קוד שמומר לקוד מכונה לפני הרצה (לדוגמה, סי, סי ++)
• תכנות דקלרטיבי: התמקדות במה שהתוכנית אמורה להשיג, ולא באיך (לדוגמה, פרולוג)

פרדיגמות תכנות:

• תכנות מונחה עצמים (OOP): ארגון קוד באמצעות אובייקטים ומחלקות
• תכנות פונקציונלי: הדגשה על פונקציות טהורות, אי שינוי ורקורסיה
• תכנות פרוצדורלי: התמקדות בפרוצדורות ופונקציות

מושגי תכנות מרכזיים:

• משתנים: אחסון ומניפולציה של נתונים
• מבני שליטה: הצהרות תנאיות (אם/אחרת), לולאות (לדוגמה, לולאת פור) וקפיצות (פריצה/המשך)
• פונקציות: בלוקים עצמאיים של קוד
• מבני נתונים: מערכים, רשימות, מחסנים, תורים, עצים, גרפים, וכו'
• אלגוריתמים: פרוצדורות צעד אחר צעד לפתרון בעיות

שפות תכנות:

• שפות תכנות ברמה גבוהה: מופשטות, קלות לקריאה וכתיבה (לדוגמה, פייתון, ג'אווה)
• שפות תכנות ברמה נמוכה: קרובות לקוד מכונה, יותר קשות לקריאה וכתיבה (לדוגמה, אסמבלי, סי)
• שפות תכנות מיוחדות: תוכננו למטרות ספציפיות (לדוגמה, SQL לבסיסי נתונים, לאטק לפורמט דוקומנטים)

כלים וסביבות תכנות:

• סביבות פיתוח משולבות (IDEs): ויז'ואל סטודיו, אקליפס, אינטליJ
• עורכי טקסט: נוטפאד++, סאבליים טקסט, אטום
• מערכות שליטה על גרסאות: גיט, SVN, מרקוריאל
• כלים לדיבאג: הדפסת הצהרות, מנחשים, מנגנונים לתיעוד

עקרונות ונוהגים טובים:

• שחזור קוד: כתיבת קוד מודולרי וחוזר
• קריאות קוד: שימוש בשמות משתנים ברורים ובהערות
• תחזוקת קוד: עקרונות SOLID (אחריות יחידה, פתוח/סגור, סובסטיטוציה של ליסקוב, סגרגציה של אינטרפייס, והיפוך תלויות)
• יעילות קוד: אופטימיזציה של קוד למהירות, קנה מידה ואמינות