Database S12 Lecture 7 2024 PDF

Database S12 S12 ‫قواعد بيانات‬ 2024 By DR. Hany Hamdy Hussien Lecture 7 1  Agenda Database Problems ‫مشاكل قواعد البيانات‬ Normalization Intro ‫مقدمة للتطبيع‬ Why Normalization ‫لماذا التطبيع‬ Normalization Advantages ‫مزايا التطبيع‬...

Database S12 S12 ‫قواعد بيانات‬ 2024 By DR. Hany Hamdy Hussien Lecture 7 1  Agenda Database Problems ‫مشاكل قواعد البيانات‬ Normalization Intro ‫مقدمة للتطبيع‬ Why Normalization ‫لماذا التطبيع‬ Normalization Advantages ‫مزايا التطبيع‬ Normalization disadvantages ‫عيوب التطبيع‬ Functional Dependencies ‫وظائف االعتمادية‬ Normalization rules ‫قواعد التطبيع‬ ‫أمثلة توضيحية حول قواعد التطبيع‬ Assignment NO.DB1206 2  ‫مثال ‪ :‬وثيقة تخرج طالب‬ ‫‪STUDENT _REPORT‬تقرير الطالب‬ ‫التقدير‬ ‫القسم‬ ‫االستاذ‬ ‫الساعات الرقم‬ ‫المقرر‬ ‫الرمز‬ ‫العنوان‬ ‫االسم‬ ‫رقم‬ ‫الطالب‬ ‫‪A‬‬ ‫حاسب‬ ‫علي‬ ‫‪7‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪IT‬‬ ‫حاس‪101‬‬ ‫سموحة‬ ‫احمد‬ ‫‪5‬‬ ‫‪B‬‬ ‫رياضيات‬ ‫جميل‬ ‫‪12‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪C‬‬ ‫حاس‪102‬‬ ‫سموحة‬ ‫احمد‬ ‫‪5‬‬ ‫‪C+‬‬ ‫حاسب‬ ‫أدهم‬ ‫‪2‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪C++‬‬ ‫حاس‪103‬‬ ‫سموحة‬ ‫احمد‬ ‫‪5‬‬ ‫‪B+‬‬ ‫حاسب‬ ‫خالد‬ ‫‪5‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪DB1‬‬ ‫حاس‪325‬‬ ‫سموحة‬ ‫احمد‬ ‫‪5‬‬ ‫‪B‬‬ ‫حاسب‬ ‫طارق‬ ‫‪3‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪DB2‬‬ ‫حاس‪426‬‬ ‫سموحة‬ ‫احمد‬ ‫‪5‬‬ ‫‪3‬‬  ‫مشاكل التكرار فى المثال‬ ‫بيانات الطالب يتكرر تخزينها مع تسجيلة لكل مقرر‪.‬‬ ‫ ‬ ‫تتكرر بيانات كل مقرر مع كل طالب يسجل ذلك المقرر‬ ‫ ‬ ‫تتكرر بيانات كل مدرس مع كل مقرر يسجلة طالب ما‪.‬‬ ‫ ‬ ‫هذا التكرار يسبب مشاكل عديدة ‪:‬‬ ‫ ‬ ‫ استهالك حيز التخزين‬ ‫ استهالك وقت ادخال البيانات‬ ‫ استهالك وقت القائمين على ادخال البيانات‬ ‫ يؤثر على سرعة معالجة البيانات‬ ‫ استهالك االجهزة‬ ‫‪4‬‬  ‫مشاكل ادخال البيانات فى المثال‬ ‫عندما نريد ادخال بيانات مقرر جديد لم يسجله أي طالب ال نستطيع‬ ‫ادخال بيانات مقرر لم يسجله طالب واحد على االقل‪.‬‬ ‫عندما نرغب في ادخال بيانات عضو هيئة تدريس جديد لم يقم بعد‬ ‫بالتدريس او ان عمله يرتبط باالبحاث واليدرس أي مقررات حاليا‬ ‫ال يمكننا ادخال بيانات مدرس لم يدرس مقرر درسه طالب واحد على‬ ‫االقل‪.‬‬ ‫عند ادخال بيانات أي طالب جديد او حذف الفصل الدراسي ولم‬ ‫يسجل بعد أي مقررات دراسيه من الخطة نضطر ان نترك فراغا في‬ ‫الحقول الخاصة بالمقررات وبعضو هيئة التدريس‪.‬‬ ‫نظرا الدخال بيانات معينة اكثر من مرة من الممكن ان يحدث ادخال‬ ‫‪5‬‬  ‫مشاكل الحذف فى المثال‬ ‫عند حذف بيانات طالب او طالبه او (طالب) ما وهي الطالبة الوحيدة‬ ‫او الطلبة المسجلة لمقرر معين يتم حذف بيانات المقرر ونفقد‬ ‫بياناته‪.‬‬ ‫عند حذف بيانات مدرس او مدرسه او (مدرسين) يدرسون مقرر او‬ ‫(مقررات) معينه وتسجله طالب او طالب واحد يتم حذف بيانات‬ ‫المقرر والطالبة و نفقد بياناتهما‪.‬‬ ‫عند حذف سجل طالب او طالبة او مقرر او مدرس سوف يكون‬ ‫بالتأكيد لدينا سجالت اخرى ربما ننسى او ال نستطيع حذفها‪.‬‬ ‫‪6‬‬  ‫‪Normalization intro‬‬ ‫مقدمة للتطبيع‬ ‫هوعملية تفكيك (تحليل ‪ /‬تجزئ ) تراكيب البيانات الكبيرة‬ ‫(الموجودة في عالقة واحدة عامة) الى تمثيل بسيط (عدة عالقات‬ ‫بسيطه) طبقا العتماد البيانات على بعضها البعض‪.‬‬ ‫التطبيع هى عملية تقسيم البيانات إلى مجموعة من العالقات‪:‬‬ ‫(التجانس ‪ -‬االعتمادية ‪-‬خالية من التكرار)‬ ‫بالطبع فإن القضاء على التكرارية تماما أمر غير ممكن‪ ،‬وما يتم‬ ‫دائما هو تقليل التكرارية ما أمكن‬ ‫قواعد التطبيع هي مجموعة المعايير المتبعة في تصميم قواعد‬ ‫البيانات‬ ‫هي خطوات لتجزئة العالقات ‪relations‬الجداول‪ ،‬إلى عالقات‬ ‫‪7‬‬ ‫أصغر‬  ‫لماذا التطبيع‬ ‫‪.1‬لمعرفة وفهم المعنى الكامن في البيانات التي تحتويها قاعدة‬ ‫البيانات‬ ‫‪.2‬لمعرفة وفهم العالقات واإلعتماديات المتبادلة بين البيانات‬ ‫‪ data redundancy‬والتناقض‬ ‫‪.3‬لتقليل تكرارية البيانات‬ ‫الذي قد يحصل بينها ‪.‬‬ ‫‪.4‬لحماية البيانات من المشاكل التي قد تطرأ عند معالجتها‪ ،‬أي عند‬ ‫إجراء إدخال بيانات جديدة أو تعديل بيانات موجودة أو حذفها‪.‬‬ ‫‪8‬‬  ‫مزايا التطبيع‬ ‫تقليل تكرارية البيانات( تقليل مساحة التخزين )‬ ‫تقليل التضارب‪ inconsistency‬الحاصل بين البيانات‪.‬‬ ‫تقليل تكلفة تحديث البيانات ومعالجتها‪.‬‬ ‫إلغاء العالقات التي من نوع ‪many-to-many‬وذلك بتحويلها‬ ‫إلى عالقات من نوع‪one-to-many‬‬ ‫زيادة وتطوير مرونة النظام‬ ‫‪9‬‬  ‫عيوب التطبيع‬ ‫االضطرار أحيانا إلى استخدام الفهارس التي تعقد عملية المعالجة وإن كانت ترفع من‬ ‫كفاءتها‪.‬‬ ‫زيادة تعقيدات النظام‪.‬‬ ‫تقليل كفاءة بعض أوامر استرجاع البيانات‪ ،‬خاصة العالقات المعقدة‬ ‫وبسبب هذه العيوب‪ ،‬يتم في بعض األحيان‪ ،‬تطبيق قواعد التطبيع‬ ‫العكسية‪Demoralization‬‬ ‫‪10‬‬  ‫‪Functional Dependencies‬‬ ‫االعتماد الوظيفى‬ ‫هو اعتماد او ارتباط خاصية او مجموعة من الخصائص على خاصية او‬ ‫مجموعة اخرى من خصائص قاعدة البيانات‬ ‫هى صفة تفهم من معنى او مدلول الخصائص التي تشكل قاعدة البيانات‬ ‫وجود قيد بين صفتين ‪two attributes‬عمودين‪ ،‬أو بين مجموعتين من‬ ‫الصفات‬ ‫انواع االعتماد الوظيفى‬ ‫‪.A‬االعتماد الجزئي‬ ‫‪.B‬االعتماد االنتقالي‬ ‫‪11‬‬  ‫االعتمادية الوظيفية الجزئية‬ ‫االعتماد الجزئي للبيانات يقصد به اعتماد خاصية ما و مجموعة من‬ ‫الخصائص على خاصية او مجموعة اخرى من الخصائص في نفس‬ ‫الوقت الذي تعتمد فيه خاصية اخرى او مجموعة ثانية على خاصية او‬ ‫مجموعة مختلفة من الخصائص‬ ‫عندما يكون هناك عمود معتمد وظيفيا على مفتاح رئيسي مركب‬ ‫تعني أن العمود معتمد على جزء من الفتاح الرئيسي‪ ،‬وليس كله‬ ‫‪3‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪1‬‬ ‫لو طبقناه على عالقة تقرير الطالب‬ ‫‪4‬‬ ‫لوجدنا ان الخصائص (المقرر وعدد ساعاته ورقم المدرس) تعتمد على‬ ‫(رمز المقرر) في نفس الوقت الذي يعتمد (التقدير) على كل من (رمز‬ ‫المقرر و رقم الطالب ) معا‪.‬‬ ‫‪12‬‬  ‫االعتمادية الوظيفية االنتقالى‬ ‫االعتماد االنتقالي للبيانات يقصد به اعتماد خاصية ما او مجموعة‬ ‫ما من الخصائص على خاصية ما ‪ A‬مثال في نفس الوقت الذي‬ ‫تعتمد فيه الخاصية ‪ A‬على خاصية او مجموعة خصائص اخرى‬ ‫‪C‬‬ ‫‪A‬‬ ‫‪B‬‬ ‫لو طبقناه على عالقة تقرير الطالب‬ ‫لوجدنا ان الخصائص (اسم المدرس و القسم الذي يعمل به) تعتمد على (رقم المدرس) في‬ ‫الوقت الذي يعتمد ( رقم المدرس) على كل من (رمز المقرر)‪.‬‬ ‫‪13‬‬  ‫قواعد التطبيع‬ 1. 1st Normal Form (1NF) 2. 2nd Normal Form(2NF) 3. 3rd Normal Form(3NF) 4. Boyce-Codd Normal Form(BCNF) 5. 4th Normal Form(4NF) 6. 5th Normal Form(5NF) 14  Steps Of Normalization ‫خطوات التطبيع‬ 15  ‫شكل التطبيع االول‬ ‫)‪First Normal Form (1nf‬‬ ‫في اول مراحل التطبيع نبدأ بالبحث عن اول واهم عيوب البيانات في‬ ‫العالقات العامة وهو وجود مجموعات بيانات متكررة فان وجدنا مجموعة‬ ‫بيانات متكررة نحدد للقاعدة العامة درجة او شكل تطبيعها وهي درجة‬ ‫التطبيع صفر (‪ )0NF‬او نقول انها غير طبيعية المطلوب هنا هو (ازالة‬ ‫عيب تكرار البيانات)‬ ‫بعد ازالة عيب مجموعات تكرار البيانات او عند عدم وجودة تكون درجة‬ ‫التطبيع للعالقة هي شكل التطبيع االول (‪ )1NF‬او الثاني او الثالث او‬ ‫شكل تطبيع اخر‪.‬‬ ‫لو طبقنا هذه المفاهيم على مثالنا هنا تقرير الطالب‪:‬‬ ‫ايضا بمجرد النظر نالحظ وجود بيانات متكررة تضم رقم الطالب و‬ ‫اسم الطالب و العنوان لذا فهذه العالقة غير طبيعية او من نوع ‪0NF‬‬ ‫‪16‬‬  ‫وثيقة تخرج الطالب‬ ‫عالقة تقرير الطالب ‪ STUDENT _REPORT‬من درجة التطبيع )‪(0 NF‬‬ ‫التقدير‬ ‫القسم‬ ‫االستاذ‬ ‫الرقم‬ ‫الساعات‬ ‫المقرر‬ ‫الرمز‬ ‫العنوان‬ ‫االسم‬ ‫رقم الطالب‬ ‫‪A‬‬ ‫حاسب‬ ‫علي‬ ‫‪7‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪IT‬‬ ‫حاس‪101‬‬ ‫سموحة‬ ‫احمد‬ ‫‪5‬‬ ‫‪B‬‬ ‫رياضيات‬ ‫جميل‬ ‫‪12‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪C‬‬ ‫حاس‪102‬‬ ‫سموحة‬ ‫احمد‬ ‫‪5‬‬ ‫‪C+‬‬ ‫حاسب‬ ‫أدهم‬ ‫‪2‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪C++‬‬ ‫حاس‪103‬‬ ‫سموحة‬ ‫احمد‬ ‫‪5‬‬ ‫‪B+‬‬ ‫حاسب‬ ‫خالد‬ ‫‪5‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪DB1‬‬ ‫حاس‪325‬‬ ‫سموحة‬ ‫احمد‬ ‫‪5‬‬ ‫‪B‬‬ ‫حاسب‬ ‫طارق‬ ‫‪3‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪DB2‬‬ ‫حاس‪426‬‬ ‫سموحة‬ ‫احمد‬ ‫‪5‬‬ ‫االن ولكي نزيل مجموعة البيانات المتكررة نقوم بفصل خصائص تلك المجموعة في عالقة جديدة خاصة مع‬ ‫االحتفاظ بالحقل الجوهري (المفتاح الرئيسي) مع ما يتبقى من خصائص في العالقة العامة‪.‬نحصل من جراء‬ ‫هذا على العالقتين التاليتين‪:‬‬ ‫‪17‬‬  ‫شكل التطبيع االول‬ ‫)‪First Normal Form (1nf‬‬ ‫طالب‬ ‫العنوان‬ ‫اسم الطالب‬ ‫رقم الطالب‬ ‫تقرير طالب ‪Student_Report‬‬ ‫التقدير‬ ‫القسم‬ ‫االستاذ‬ ‫الرقم‬ ‫الساعات‬ ‫المقرر‬ ‫الرمز‬ ‫رقم‬ ‫الطالب‬ ‫العالقتين السابقتين الطالب وتقرير الطالب ممكن ان تكون درجة تطبيع أي منهما ‪ 1NS‬او‬ ‫‪ 2NF‬او ‪ 3NF‬او غير ذلك‪.‬‬ ‫وهذا ماسنعرفه عند تفحصها في االجزاء التالية بحثا عن عيوب البيانات االخرى‬ ‫‪18‬‬  ‫‪quiz‬‬ ‫‪ Normalization‬هوعملية تفكيك (تحليل ‪ /‬تجزئ ) تراكيب البيانات‬ ‫‪.1‬‬ ‫الكبيرة (الموجودة في عالقة واحدة عامة) الى تمثيل بسيط(‪)T/F‬‬ ‫‪.2‬لماذا التطبيع‬ ‫(لتقليل التكرار – لحماية البيانات– لفهم المعنى– كل ما سبق )‬ ‫‪.3‬من عيوب التطبيع تقليل كفاءة بعض أوامر استرجاع البيانات(‪)T/F‬‬ ‫‪.4‬يتم ازلة التكرار فى المرحلة الثانية من التطبيع(‪)T/F‬‬ ‫‪19‬‬ 20