Databases Lecture 1 PDF

‫المعهد العاىل للتسويق والتجارة ونظم المعلومات‬ ‫‪The Higher Institute of Marketing, Commerce, and Information Systems‬‬ ‫قواعد البيانات‬ ‫‪Databases‬‬ ‫المستوى الثالث...

‫المعهد العاىل للتسويق والتجارة ونظم المعلومات‬ ‫‪The Higher Institute of Marketing, Commerce, and Information Systems‬‬ ‫قواعد البيانات‬ ‫‪Databases‬‬ ‫المستوى الثالث‬ ‫الفصل الدراسى األول‬ ‫‪Dr. Mariam Samy‬‬ ‫‪2025 - 2024‬‬  ‫المعهد العاىل للتسويق والتجارة ونظم المعلومات‬ ‫‪The Higher Institute of Marketing, Commerce, and Information Systems‬‬ ‫‪Lecture 1‬‬ ‫المحاضرة األولى‬ ‫توزيع درجات المادة‬ ‫❑ ‪ 50‬درجة أعمال سنة‬ ‫❑ ‪ 10‬درجات على الحضور‬ ‫❑ ‪ 20‬درجة على أعمال الفصل‬ ‫❑ ‪ 20‬درجة إمتحان منتصف الفصل الدراسى )‪(Mid-term‬‬ ‫❑ ‪ 50‬درجة على إمتحان نهاية الفصل الدراسى‬ ‫‪2025 - 2024‬‬  ‫المعهد العاىل للتسويق والتجارة ونظم المعلومات‬ ‫‪The Higher Institute of Marketing, Commerce, and Information Systems‬‬ ‫‪Lecture 1‬‬ ‫المحاضرة األولى‬ ‫❑ مفاهيم قواعد البيانات‬ ‫❑ تطور أنظمة قواعد البيانات وأنواعها‬ ‫❑ أساسيات قواعد البيانات العالقية‬  ‫المعهد العاىل للتسويق والتجارة ونظم المعلومات‬ ‫‪The Higher Institute of Marketing, Commerce, and Information Systems‬‬ ‫‪Lecture 1‬‬ ‫نواتج التعلم المستهدفة‬ ‫❑ يعرف مفاهيم مثل قاعدة البيانات‪ ،‬نظام إدارة قواعد البيانات ‪ ،DBMS‬وتطبيقات قواعد‬ ‫البيانات في الحياة اليومية‪.‬‬ ‫❑ يعرف تطور أنظمة قواعد البيانات‬ ‫❑ يناقش أهمية قواعد البيانات في التطورات التكنولوجية الحديثة‪.‬‬ ‫❑ يميز بين أنواع قواعد البيانات‬  ‫مفاهيم قواعد البيانات‬ ‫❑ البيانات ‪Data‬‬ ‫ البيانات هي الحقائق واألرقام الخام غير معالجة وغير منظمة‬ ‫وتفتقر إلى السياق‪.‬مثل‪ :‬األرقام ‪ ،‬الكلمات‪ ،‬صور ‪ ،‬صوت‪.‬‬ ‫ مثل‪ 10" ، “2024-09-19" :‬درجات مئوية“ ‪" ،‬نيويورك"‪.‬‬  ‫مفاهيم قواعد البيانات‬ ‫❑ البيانات‪:‬‬ ‫ مثال‪:‬‬ ‫‪Data: 98.6‬‬ ‫❑ المعلومات‪:‬‬ ‫ مثال‪ :‬درجة حرارة الجسم الطبيعية‬ ‫‪Normal body temperature is 98.6°F‬‬  ‫مفاهيم قواعد البيانات‬ ‫❑ أنواع البيانات‪:‬‬ ‫غالبا في قواعد البيانات (مثل جداول‬ ‫ً‬ ‫ن‬‫خز‬ ‫ّ‬ ‫وت‬ ‫ُ‬ ‫منظمة‬ ‫‪:‬‬‫المنظمة‬ ‫البيانات‬ ‫ ‬ ‫البيانات)‪.‬‬ ‫ البيانات غير المنظمة‪ :‬تفتقر إلى تنسيق محدد مسبًقا (مثل رسائل البريد‬ ‫اإللكتروني ومحتوى وسائل التواصل االجتماعي)‪.‬‬ ‫ البيانات شبه المنظمة‪ :‬ال تتناسب بدقة مع الجداول‬ ‫(مثل ‪.)JSON ،XML‬‬  ‫مفاهيم قواعد البيانات‬ ‫❑ المعلومات ‪ :Information‬بيانات تم معالجتها ليكون لها معنى‬ ‫ومنظمة‬ ‫ بيانات معالجة‬ ‫ لها معنى وقيمة‬ ‫ تدعم صنع القرار‬ ‫ مثل‪ :‬التقارير والتحليالت والرؤى‬  ‫مفاهيم قواعد البيانات‬ ‫❑ مشاكل زيادة حجم البيانات‪:‬‬ ‫ تبدأ حاالت عدم التناسق والتكرار في الظهور بين البيانات‪.‬‬ ‫ يصبح من الصعب فهم البيانات في نموذج القائمة‬ ‫ كما تكون طرق البحث عن المجموعات الفرعية للبيانات أو مراجعتها‬ ‫محدودة‪.‬‬ ‫ وبمجرد ظهور تلك المشاكل‪ ،‬يكون من األفضل نقل البيانات إلى قاعدة‬ ‫بيانات تم إنشاؤها بواسطة نظام إدارة قاعدة البيانات ‪ ،DBMS‬مثل ‪MS-‬‬ ‫‪Access or SQL server‬‬  ‫مفاهيم قواعد البيانات‬ ‫❑ قاعدة البيانات‪:‬‬ ‫ هي أداة لتجميع المعلومات وتنظيمها وإدارتها‪.‬‬ ‫ يمكن لقواعد البيانات تخزين المعلومات حول األشخاص أو‬ ‫المنتجات أو الطلبات أو أي شيء آخر‪.‬‬ ‫ يتم تخزين البيانات بشكل منظم ومهيكل‪ ،‬مما يسمح بالبحث عنها‬ ‫فعال‪.‬‬ ‫ّ‬ ‫بشكل‬ ‫اتها‬ ‫ر‬ ‫إد‬ ‫و‬  ‫مفاهيم قواعد البيانات‬ ‫❑ إستخدامات قواعد البيانات‪:‬‬ ‫ األعمال ‪ :Business‬إدارة العمالء‪ ،‬تتبع المخزون‬ ‫ التعليم ‪ :Education‬سجالت الطالب‪ ،‬إدارة التدريب‬ ‫ الرعاية الصحية ‪ :Healthcare‬معلومات المرضى‪ ،‬التاريخ الطبي‬ ‫ الحكومة ‪ :Government‬بيانات التعداد‪ ،‬سجالت الضرائب‬ ‫ التجارة اإللكترونية ‪ :E-commerce‬كتالوجات المنتجات‪ ،‬معالجة‬ ‫الطلبات‬  ‫مفاهيم قواعد البيانات‬ ‫❑ مفاهيم قواعد البيانات األساسية‪:‬‬ ‫▪ الكيان ‪ :Entity‬كائن أو مفهوم‬ ‫✓ على سبيل المثال‪ :‬طالب‪ ،‬موظف‪ ،‬دورة تدريبية ‪ ،‬منتج‬ ‫▪ السمة ‪ : Attribute‬سمة الكيان‬ ‫✓ على سبيل المثال‪ :‬االسم ‪ ،‬المعرف أو الكود ‪ ،‬العنوان‬ ‫▪ العالقة ‪ :Relationship‬العالقة بين الكيانات‬ ‫▪ المخطط ‪ :Schema‬الهيكل المنطقي لقاعدة البيانات‬  ‫تطور أنظمة قواعد البيانات‬ ‫❑ األنظمة القائمة على الملفات (‪)1950s-1960s‬‬ ‫▪ البيانات تُخزن في ملفات مسطحة بشكل غير منظم‪.‬‬ ‫▪ تعتمد على الملفات العادية بدون بنية محددة أو تنظيم جيد‪.‬‬ ‫▪ العيوب‪:‬‬ ‫تكرار البيانات‪.‬‬ ‫‪o‬‬ ‫صعوبة في استرجاع البيانات‪.‬‬ ‫‪o‬‬ ‫افتقار لألمان والتكامل‪.‬‬ ‫‪o‬‬  ‫تطور أنظمة قواعد البيانات‬ ‫❑ قواعد البيانات الهرمية (‪)1960s-1970s‬‬ ‫▪ أحد أول األنواع المنظمة لقواعد البيانات‪.‬‬ ‫▪ تمثل البيانات على شكل شجرة‪ ،‬حيث ترتبط كل عقدة (أو كيان) بكيان أعلى منها‪.‬‬ ‫▪ المزايا‪:‬‬ ‫‪ o‬دعم هيكل هرمي ثابت‪.‬‬ ‫‪ o‬أداء جيد في استرجاع البيانات المرتبطة‪.‬‬ ‫▪ العيوب‪:‬‬ ‫‪ o‬بنية صارمة وغير مرنة‪.‬‬ ‫‪ o‬صعوبة في إدارة العالقات المعقدة (مثل العالقات المتعددة)‪.‬‬  ‫تطور أنظمة قواعد البيانات‬ ‫❑ قواعد البيانات الشبكية (‪)1970s‬‬ ‫▪ ظهرت كتحسين لقواعد البيانات الهرمية‪ ،‬حيث تسمح بوجود عالقات أكثر‬ ‫تعقيداً بين الكيانات‪.‬وهى أكثر مرونة من النماذج الهرمية‪.‬‬ ‫▪ المزايا‪:‬‬ ‫‪ o‬إمكانية وجود عالقات متعددة بين الكيانات‪.‬‬ ‫‪ o‬تحسين في سرعة استرجاع البيانات‪.‬‬ ‫▪ العيوب‪:‬‬ ‫‪ o‬بنية معقدة‪.‬‬ ‫‪ o‬صعوبة في التصميم والصيانة‪.‬‬  ‫تطور أنظمة قواعد البيانات‬ ‫❑ أنظمة قواعد البيانات العالئقية )‪(1970s-1980s‬‬ ‫▪ يتم تخزين البيانات في جداول تحتوي على صفوف وأعمدة‪ ،‬والعالقات بين البيانات‬ ‫تعتمد على المفاتيح األساسية واألجنبية‪.‬استخدام لغة ‪ SQL‬كلغة إستعالم‪.‬‬ ‫▪ أمثلة مشهورة‪ :‬أوراكل ‪MySQL ،Oracle‬‬ ‫▪ المزايا‪:‬‬ ‫‪ o‬سهولة الفهم والتصميم‪.‬‬ ‫‪ o‬مرونة في التعامل مع البيانات المتغيرة‪.‬‬ ‫‪ o‬دعم لغات مثل ‪SQL‬السترجاع البيانات‪.‬‬ ‫▪ العيوب‪:‬‬ ‫‪ o‬أداء أقل في التعامل مع البيانات غير المهيكلة أو المعقدة‪.‬‬  ‫تطور أنظمة قواعد البيانات‬ ‫❑ قواعد البيانات الكائنية (‪)1990s‬‬ ‫▪ قواعد البيانات الكائنية تدمج بين مفاهيم قواعد البيانات العالئقية ومفاهيم‬ ‫البرمجة الكائنية (‪ ،)OOP‬حيث تمثل البيانات ككائنات لها خصائص‬ ‫وسلوكيات‪.‬ويتم تخزين البيانات في كائنات بدالً من الجداول‪.‬‬ ‫▪ المزايا‪:‬‬ ‫‪ o‬دعم الكائنات والبيانات المعقدة‪.‬‬ ‫‪ o‬تكامل مع لغات البرمجة الكائنية‪.‬‬ ‫▪ العيوب‪:‬‬ ‫‪ o‬صعوبة في التعلم والتنفيذ مقارنة بقواعد البيانات العالئقية‪.‬‬  ‫تطور أنظمة قواعد البيانات‬ ‫❑ قواعد البيانات الموزعة (‪)2000s‬‬ ‫▪ ظهرت مع زيادة حجم البيانات وتوزيعها عبر مواقع جغرافية متعددة‬ ‫▪ يتم توزيع البيانات عبر عدة خوادم‪ ،‬مما يسمح بإمكانية التوسع واألداء العالي‪.‬‬ ‫▪ المزايا‪:‬‬ ‫قابلية التوسع‪.‬‬ ‫‪o‬‬ ‫تحسين األداء وزيادة التوافر‪.‬‬ ‫‪o‬‬ ‫▪ العيوب‪:‬‬ ‫تعقيد في إدارة البيانات الموزعة وضمان التناسق‪.‬‬ ‫‪o‬‬  ‫تطور أنظمة قواعد البيانات‬ ‫❑ قواعد البيانات ‪)2010s( NoSQL‬‬ ‫▪ ظهرت لتلبية الحاجة إلى تخزين البيانات غير المنظمة (مثل النصوص‪،‬‬ ‫الصور‪ ،‬الفيديوهات) ومعالجة البيانات الكبيرة في تطبيقات الويب الضخمة مثل‬ ‫فيسبوك وأمازون‪.‬‬ ‫▪ المزايا‪:‬‬ ‫‪ o‬دعم البيانات غير المهيكلة‪.‬‬ ‫‪ o‬قابلية التوسع بشكل أفقي‪.‬‬ ‫‪ o‬أداء عالي مع البيانات الكبيرة‪.‬‬ ‫▪ العيوب‪:‬‬ ‫‪ o‬عدم دعم العالقات المعقدة مثل قواعد البيانات العالئقية‪.‬‬ ‫‪ o‬افتقار لبعض المعايير القياسية مثل ‪SQL.‬‬  ‫تطور أنظمة قواعد البيانات‬ ‫❑ قواعد البيانات السحابية والبيانات الضخمة ‪)2020s( Big Data‬‬ ‫▪ مع التحول إلى التخزين السحابي وزيادة البيانات الضخمة‪ ،‬تعتمد الشركات‬ ‫بشكل متزايد على قواعد البيانات السحابية التي تدير كميات هائلة من البيانات‬ ‫عبر اإلنترنت‪.‬‬ ‫▪ المزايا‪:‬‬ ‫‪ o‬مرونة كبيرة في التخزين والوصول‪.‬‬ ‫‪ o‬دعم البيانات الضخمة والتحليالت المتقدمة‪.‬‬ ‫‪ o‬تكاليف أقل مقارنة باألنظمة التقليدية‪.‬‬ ‫▪ العيوب‪:‬‬ ‫‪ o‬قد تكون هناك مشكالت تتعلق باألمان والخصوصية‪.‬‬  ‫قواعد البيانات العالئقية ‪Relational Databases - RDBMS‬‬ ‫تخزن البيانات في جداول ‪ Tables‬حيث يتكون كل جدول من‪:‬‬ ‫▪‬ ‫‪ -‬صفوف ‪ Rows‬وتسمى ايضاً سجالت ‪Records‬‬ ‫‪ -‬أعمدة ‪ Columns‬وتسمى أيضا حقول ‪Fields‬‬ ‫جيدا‪.‬‬ ‫عادة في هياكل وعالقات محددة ً‬ ‫تُنظم البيانات ً‬ ‫▪‬ ‫تُخزن البيانات بتنسيق منظم باستخدام المخططات ‪Schemas‬‬ ‫▪‬ ‫تستخدم لغة االستعالمات الهيكلية ‪ SQL‬لالستعالم وإدارة البيانات‪.‬‬ ‫▪‬ ‫تستخدم مثالً فى األنظمة المالية‪ ،‬منصات التجارة اإللكترونية‪ ،‬إدارة عالقات العمالء‬ ‫▪‬ ‫‪CRM‬‬  ‫قواعد البيانات العالئقية ‪Relational Databases - RDBMS‬‬ ‫❑ معامالت قاعدة البيانات ‪:Transactions‬‬ ‫▪ هي العملية أو العمليات التي تتم على جدول أو عدة عدة جداول وتعتمد على‬ ‫بعضها‪.‬‬ ‫▪ مثل‪ :‬إنشاء سجل أو عدة سجالت أو تحديث بيانات سجل أو مجموعة سجالت‪.‬‬ ‫▪ فثالً لو أن نظام بنكى عند تسجيل عميل جديد في جدول العمالء يتم ايضاً انشاء‬ ‫حساب لهذا العميل (انشاء سجل في جدول حسابات العمالء) باإلضافة إلى‬ ‫إدخال البيانات المالية لحساب العميل (المبلغ ‪ ،‬تاريخ االنشاء وما إلى ذلك)‬ ‫▪ فمن األولى هنا أن تتم العمليتان في ‪ transaction‬واحد وذلك لنضمن أن كافة‬ ‫العمليات قد نجحت جميعها‪.‬‬  ‫قواعد البيانات العالئقية ‪Relational Databases - RDBMS‬‬ ‫❑ معامالت قاعدة البيانات ‪:Transactions‬‬ ‫▪ في حال تمت العملية األولى مثالً (اضافة العميل إلى جدول العمالء) ولكن فشلت‬ ‫عملية انشاء حساب لسبب ما أو عملية تقييد المبالغ ‪ ،‬فهنا سيتم إلغاء عملية‬ ‫تسجيل العميل أيضاً‪ ،‬فنحن ال نريد هنا فقط عملية تخزين بيانات العميل بل نريد‬ ‫كل العمليات أن تتم مرة واحدة وككتلة واحدة ‪.‬‬ ‫التغييرات في قاعدة البيانات يجب أن يتم إجراؤها بعناية لضمان سالمة البيانات‪.‬‬ ‫▪‬ ‫▪ يعد تطبيق خصائص ‪ ACID‬على كل تعديل هو أفضل نهج يمكن اتباعة لتحقيق‬ ‫أفضل النتائج‪.‬‬  ‫قواعد البيانات العالئقية ‪Relational Databases - RDBMS‬‬ ‫❑ تلتزم قواعد البيانات بخصائص ال ‪ ACID‬وهي مجموعة من المعايير والمبادئ‬ ‫األساسية التي تضمن معالجة العمليات في المعامالت ‪ Transactions‬التي‬ ‫تجري في قاعدة البيانات بشكل موثوق‪.‬‬  ‫قواعد البيانات العالئقية ‪Relational Databases - RDBMS‬‬ ‫❑ وبذلك فإننا سنحصل على قواعد بيانات آمنة ومستقرة و ذات قدر كبير من‬ ‫التكاملية لتخدم األغراض التي استخدمت ألجلها بأفضل طريقة ممكنة‪.‬فمن المؤكد‬ ‫أن قاعدة البيانات التي تحتوي على بيانات تالفة تمثل مشكالت كبيرة قد تكون‬ ‫تكلفتها باهظة ‪.‬‬ ‫❑ إذ تعتبر المخزن والسجل الذي تستند عليه المؤسسات والمشاريع في تعامالتها‬ ‫اليومية وفي قياس النتائج واستخالص التقارير بجميع أنواعها ‪.‬هذه الخصائص‬ ‫تضمن أن العمليات على البيانات تتم بشكل موثوق وتحتفظ بسالمتها حتى في‬ ‫حاالت األخطاء أو األعطال‪.‬‬  ‫قواعد البيانات العالئقية ‪Relational Databases - RDBMS‬‬ ‫معا لضمان أن عمليات قاعدة البيانات تظل موثوقة ومتسقة‪ ،‬مما‬ ‫ً‬ ‫الخصائص‬ ‫هذه‬ ‫تعمل‬ ‫يساعد على الحفاظ على سالمة البيانات وتجنب الفساد أو فقدان المعلومات‪.‬‬  ‫قواعد البيانات العالئقية ‪Relational Databases - RDBMS‬‬ ‫❑ ‪:Atomicity‬‬ ‫يقصد بها مكون غير قابل للتجزئة‬ ‫ ‬ ‫في قواعد البيانات تعني أن كل عملية تتم بشكل كامل أو ال تتم على‬ ‫ ‬ ‫اإلطالق‪.‬‬ ‫مثالً في التعامالت المالية‪ :‬لو اننا نتحدث عن عملية شراء في متجر‬ ‫ ‬ ‫إلكتروني وتم انشاء الطلب بنجاح ولكن عند عملية الدفع حدث خطأ ما‬ ‫أدى إلى فشل تحويل أو تقييد المبلغ فهنا سيتم إلغاء الطلب‪.‬‬ ‫وهو إجراء بالغ األهمية يهدف لمنع األخطاء والمشاكل التي قد تنتج من‬ ‫ ‬ ‫إنشاء حاالت غير المكتملة أو تم فيها إنهاء المعاملة جز ًئيا‪.‬‬ ‫هذا يضمن أن قاعدة البيانات ال تبقى في حالة غير متسقة بسبب عملية‬ ‫ ‬ ‫غير مكتملة‪.‬‬  ‫قواعد البيانات العالئقية ‪Relational Databases - RDBMS‬‬ ‫❑ االتساق ‪: Consistency‬‬ ‫يتأكد هذا المعيار من أن البيانات المدخلة أو المعدلة صحيحة وسليمة ومطابقة‬ ‫ ‬ ‫للشروط وصالحة لالستخدام‪ ،‬ما لم سيتم إلغاء العملية أو مجموعة العمليات‪.‬‬ ‫يتضمن االتساق الحفاظ على القواعد والعالقات المضمنة في قاعدة البيانات‪.‬‬ ‫ ‬ ‫أي أن البيانات يجب أن تكون مطابقة للشروط والضوابط المحددة في قاعدة‬ ‫ ‬ ‫البيانات‪.‬‬ ‫مثالً‪ :‬لو أن هناك عملية تحدث في نظام بنكي وتتضمن هذه العملية سحب‬ ‫ ‬ ‫مبلغ من حساب عميل ما وإضافته إلى حساب عميل أخر (تحويل من حساب‬ ‫إلى حساب) فلو أن المبلغ المتوفر في حساب العميل األول أقل من المبلغ‬ ‫المراد تحويله فمن األولى أن ال تتم العمليتان بسبب عدم توفر الرصيد الكافي‪.‬‬  Relational Databases - RDBMS ‫قواعد البيانات العالئقية‬ ❑ Consider the following transaction T consisting of T1 and T2 : Transfer of 100 from account X to account Y.  ‫قواعد البيانات العالئقية ‪Relational Databases - RDBMS‬‬ ‫❑ العزل ‪:Isolation‬‬ ‫تعني أن العمليات المتزامنة يجب أن تكون منعزلة عن بعضها البعض‪.‬كما لو‬ ‫ ‬ ‫كانت تعمل في قاعدة بيانات مستقلة‪.‬‬ ‫هذا يضمن أن العمليات المتزامنة ال تؤدي إلى مشاكل مثل قراءة بيانات غير‬ ‫ ‬ ‫متسقة‪.‬مما يعني أن كل معاملة ‪ transaction‬تحدث بترتيب مميز دون حدوث‬ ‫أي معامالت بنفس اللحظة على بيانات معينة قبل انتهاء العملية األولى‪.‬‬ ‫وبعبارات أخرى يهدف العزل من التأكد من أنه لن تتأثر أي عمليات قراءة أو‬ ‫ ‬ ‫كتابة يتم إجراؤها على قاعدة البيانات بعمليات القراءة والكتابة األخرى للمعامالت‬ ‫‪ transactions‬المنفصلة‪ ،‬التي تحدث في نفس قاعدة البيانات‪.‬‬ ‫يتم إنشاء ترتيب عام مع كل معاملة حيث تصطف في طابور لضمان اكتمال‬ ‫ ‬ ‫المعامالت بالكامل قبل أن تبدأ معاملة أخرى‪.‬‬  Relational Databases - RDBMS ‫قواعد البيانات العالئقية‬ ❑ Consider the following transaction T consisting of T1 and T2 : Transfer of 100 from account X to account Y.  ‫قواعد البيانات العالئقية ‪Relational Databases - RDBMS‬‬ ‫❑ ‪:Durability‬‬ ‫تعني أن التغييرات التي تمت على قاعدة البيانات يجب أن تكون دائمة بعد‬ ‫ ‬ ‫تأكيد العملية ‪commit‬‬ ‫حتى في حالة حدوث أعطال أو مشاكل في النظام‪ ،‬يجب أن تبقى التغييرات‬ ‫ ‬ ‫التي تمت على قاعدة البيانات محفوظة‪.‬‬